工業鋁型材擠（jǐ）壓變形（xíng）不均勻性與殘餘應力

如果工業（yè）鋁型材在擠壓過程結束以後不經受外務（wù）作用的話，那麽，變形狀態的不均勻性是產生殘餘應力的基本原因。由於塑性變形區各部（bù）分的溫度不均，在工業鋁型材製品中也（yě）會產生殘餘應力。但是，因為這種溫度的不均勻性比較小（xiǎo），所以，由此而產生的殘餘應力值也不大。因此可以認為，工業鋁型材擠壓製品從塑性變形區（qū）流出瞬間的應力狀態主要取決於（yú）由變形（xíng）不均所引起（qǐ）的殘餘應力。

在（zài）大多數擠壓過程中，周邊層的主拉伸變形要比在中（zhōng）心層大。因此，周（zhōu）邊（biān）層的拉伸彈性變形大於中心層的拉伸（shēn）彈性變形。按照內力相互（hù）平衡的條件，這就會導致（zhì）周邊層為完全消除彈性變形而產生的（de）收縮要（yào）小（xiǎo）一些。而中心層為完全消除彈性變形而產生的收縮要大一些。結果（guǒ），從模孔中流出來的（de）工業鋁型材擠壓製品內，中心層產生了（le）縱向壓縮應力，而其周（zhōu）邊層則產生殘餘拉伸應力。在擠壓（未進（jìn）行隨後加工）的圓棒中。

應（yīng）該注意到（dào），在工業鋁型材型材擠（jǐ）壓時，其各部分流動（dòng）速度的不均（jun1）勻性是產（chǎn）生殘餘應力另一（yī）個原因。這些殘餘應力被型材各個部（bù）分的相互作用力所平衡，因而（ér）可能改變上述（shù）縱向殘餘力的分布圖形。實踐經驗（yàn）證明，棒材從塑性變形區流出後，由於彈性變形的緣故，其徑向尺寸稍有增加。由於徑向尺寸的這種（zhǒng）增加，勢（shì）必對各同心環層之間造成一種徑向壓縮應力（lì），這種應（yīng）力狀態正如同一組承受有內、外壓力逐漸降低為零的（de）同心管中的應力狀態一樣。圖2-17b為徑向應力的分布示意圖。由（yóu）於應力（lì）呈對稱分布，所以，盡管都為負號，但（dàn）彼此之（zhī）間仍可得到平衡。兩個已示出的縱向和徑向殘餘應力分布圖形，確定了圓周應力（lì）圖的分布形式。實際上，由於產生了徑向壓縮（suō）應力，在（zài）外周（zhōu）環形層中的橫向應力隻（zhī）能是拉伸應務，因此，為了平衡（héng）各層之間（jiān）的應力，內環形層中心的橫（héng）向應力必須是壓縮應力。

熱擠壓時，由於工業（yè）鋁型材擠壓製品的隨後冷卻，往往會改變（biàn）上述（shù）的應力狀態，這種改變有時是十分明（míng）顯的。例如，當緩慢冷卻時，常可導致類似於進行低溫（wēn）退火時的結果，即可能使殘餘應力幾乎（hū）完全消除（chú）。在此表麵積不大的型材（cái）中，由於熱慣性大，出現這種緩慢冷卻形（xíng）式的可能性就（jiù）較大。

在擠壓大直（zhí）徑（jìng）棒材和厚壁工業鋁型材時，除了（le）因組織轉變所引起的應力（lì）狀態的改變外，由於（yú）周邊層和中心層冷卻的不均，也可能產生新的（de）殘餘應力。

周邊層的快速冷卻，起初會導致周邊層的收縮和縱向拉伸應力的增加，而後，由於內層熱量的影響，這種應（yīng）力可能會消失。然而，內層（céng）金屬由於受到冷卻而產生收縮，從而在周邊層此起縱向壓縮應力，在內層則引起（qǐ）拉（lā）伸應力。同時，也可能出現圓周應力。

在這裏，應該注意到直徑（或（huò）壁厚）的影響。顯然，直（zhí）徑（或壁厚）越（yuè）小，熱慣性就越小，縱向（xiàng）層的溫度就均衡得越快（kuài），出（chū）現溫度殘餘（yú）應（yīng）力的可能性就越小。在不對稱變形的條件下，由於出現了一種不對稱型的殘餘應務，所以，增大（dà）了總的殘餘（yú）應力值。

不對（duì）稱型殘餘應力的直接結果是使工業鋁型材擠壓製品產生翹曲。在溫度不均勻的條件下，也可能（néng）產生不（bú）對稱型殘餘（yú）應務。當擠（jǐ）壓已（yǐ）變涼的管材時，由於冷管包住了熱針，所以，會產（chǎn）生更大的應力。這種（zhǒng）應力可能在管材上引起縱向裂紋。因此，減少變（biàn）形區中的變形和溫度場的不均勻（yún）性具（jù）有十分重要（yào）的（de）意義。