铝管材空拉时的变形与应力

空拉时，铝管材内部虽然没有安放芯头，其主要变形也是管坯外径缩小到模孔直径相同的尺寸，似乎其壁厚是不会产生变形的。但其实不然，铝管材壁厚在变形区内实际上常常是变化的，最终壁厚或者变薄，或者变厚，或者未发生变化。其管壁发生增减或维持不变的原因，取决于拉伸变形时其变形力学中的径向应力σr、周向应力σθ、轴向应力σl之间的相互关系。如图10-1所示，径向应力σr在管子断面上的分布是由外表面向中心逐渐减小，至管材内表面时为零。周向应力σθ则是由外表面向中心逐渐增大。变形区内的变形状态是轴向δl为延伸变形，周向δθ为压缩变形，径向变形δr的大小与符号取决于σl与σr间的相互关系。无论在任何条件下空拉，其径向上有|σθ|﹥|σr|。根据最小阻力定律，金属在压应力σθ的作用下向管子中心流动，使其壁厚增加。σl则引起金属产生轴向变形δl，使管壁变薄；反之，δr为（+），即发生延伸变形，壁厚增加。经研究主认为，当σr＜（σθ+σl）/2时，壁厚减小；σr﹥（σθ+σl）/2时，壁厚不变。



空拉时，管子壁厚沿变形区长度上的变化也不相同。因为轴向应力σl由模子入口向出口进逐渐增大，而周向应力σθ逐渐减小，故σθ/σl比值也由入口向出口不断减小，所以管子壁厚在变形区内的变化是在模子入口入增厚，达最大值后开始减薄，至出口处减薄最大。图10-2所示为用不同模角的模子α空拉6A02铝管材时变形区的壁厚变化情况。

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