احبتى فى الله معى اليوم
كتاب METAL FORMING
Mechanics and Metallurgy
Contents
Preface to Third Edition page xiii
1 Stress and Strain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Stress 1
1.2 Stress transformation 2
1.3 Principal stresses 4
1.4 Mohr’s circle equations 5
1.5 Strain 7
1.6 Small strains 9
1.7 The strain tensor 10
1.8 Isotropic elasticity 10
1.9 Strain energy 11
1.10 Force and moment balances 12
1.11 Boundary conditions 13
NOTES OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
APPENDIX – EQUILIBRIUM EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 Plasticity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1 Yield criteria 17
2.2 Tresca criterion 18
2.3 Von Mises criterion 20
2.4 Plastic work 21
2.5 Effective stress 22
2.6 Effective strain 22
2.7 Flow rules 23
2.8 Normality principle 25
2.9 Derivation of the von Mises effective strain 26
NOTES OF INTEREST . . . . . . .REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3 Strain Hardening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.1 The tension test 30
3.2 Elastic–plastic transition 32
3.3 Engineering vs. true stress and strain 32
3.4 A power-law expression 34
3.5 Other strain hardening approximations 36
3.6 Behavior during necking 36
3.7 Compression testing 38
3.8 Bulge testing 38
3.9 Plane-strain compression 39
3.10 Torsion testing 40
NOTE OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4 Instability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1 Uniaxial tension 43
4.2 Effect of inhomogeneities 44
4.3 Balanced biaxial tension 45
4.4 Pressurized thin-wall sphere 47
4.5 Significance of instability 48
NOTE OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5 Temperature and Strain-Rate Dependence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.1 Strain rate 52
5.2 Superplasticity 55
5.3 Effect of inhomogeneities 58
5.4 Combined strain and strain-rate effects 62
5.5 Alternative description of strain-rate dependence 63
5.6 Temperature dependence of flow stress 65
5.7 Deformation mechanism maps 69
5.8 Hot working 69
5.9 Temperature rise during deformation 71
NOTES OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6 Work Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.1 Ideal work6.2 Extrusion and drawing 77
6.3 Deformation efficiency 78
6.4 Maximum drawing reduction 79
6.5 Effects of die angle and reduction 80
6.6 Swaging 81
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
7 Slab Analysis and Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.1 Sheet drawing 85
7.2 Wire and rod drawing 87
7.3 Friction in plane-strain compression 88
7.4 Sticking friction 90
7.5 Mixed sticking–sliding conditions 90
7.6 Constant shear stress interface 91
7.7 Axially symmetric compression 92
7.8 Sand-pile analogy 93
7.9 Flat rolling 93
7.10 Roll flattening 95
7.11 Roll bending 99
7.12 Coining 101
7.13 Dry friction 102
7.14 Lubricants 102
7.15 Experimental findings 103
7.16 Ring friction test 105
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8 Upper-Bound Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.1 Upper bounds 110
8.2 Energy dissipation on plane of shear 111
8.3 Plane-strain frictionless extrusion 112
8.4 Plane-strain frictionless indentation 116
8.5 Plane-strain compression 116
8.6 Another approach to upper bounds 119
8.7 Combined upper-bound analysis 120
8.8 Plane-strain drawing 121
8.9 Axisymmetric drawing 121
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
9 Slip-Line Field Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
9.1 Introduction 128
9.2 Governing stress equations 1289.3 Boundary conditions 132
9.4 Plane-strain indentation 133
9.5 Hodographs for slip-line fields 134
9.6 Plane-strain extrusion 135
9.7 Energy dissipation in a slip-line field 137
9.8 Metal distortion 137
9.9 Indentation of thick slabs 138
9.10 Plane-strain drawing 142
9.11 Constant shear–stress interfaces 146
9.12 Pipe formation 147
NOTES OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
APPENDIX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
10 Deformation-Zone Geometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
10.1 The parameter 163
10.2 Friction 164
10.3 Redundant deformation 164
10.4 Inhomogeneity 166
10.5 Internal damage 171
10.6 Residual stresses 175
10.7 Comparison of plane-strain and axisymmetric deformation 178
NOTE OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
11 Formability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
11.1 Ductility 182
11.2 Metallurgy 182
11.3 Ductile fracture 186
11.4 Hydrostatic stress 187
11.5 Bulk formability tests 191
11.6 Formability in hot working 192
NOTE OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
12 Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
12.1 Sheet bending 195
12.2 Bending with superimposed tension 198
12.3 Neutral axis shift 200
12.4 Bendability 20112.5 Shape bending 202
12.6 Forming limits in bending 203
NOTE OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
13 Plastic Anisotropy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
13.1 Crystallographic basis 207
13.2 Measurement of R 209
13.3 Hill’s anisotropic plasticity theory 209
13.4 Special cases of Hill’s yield criterion 211
13.5 Nonquadratic yield criteria 212
13.6 Calculation of anisotropy from crystallographic considerations 215
NOTE OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
14 Cupping, Redrawing, and Ironing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
14.1 Cup drawing 220
14.2 Anisotropic effects in drawing 223
14.3 Effects of strain hardening in drawing 224
14.4 Analysis of assumptions 225
14.5 Effects of tooling on cup drawing 227
14.6 Earing 228
14.7 Redrawing 230
14.8 Ironing 231
14.9 Residual stresses 233
NOTES OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
15 Forming Limit Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
15.1 Localized necking 237
15.2 Forming limit diagrams 241
15.3 Experimental determination of FLDs 242
15.4 Calculation of forming limit diagrams 244
15.5 Factors affecting forming limits 247
15.6 Changing strain paths 251
15.7 Stress-based forming limits 253
NOTE OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25316 Stamping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
16.1 Stamping 255
16.2 Draw beads 255
16.3 Strain distribution 257
16.4 Loose metal and wrinkling 258
16.5 Flanging 259
16.6 Springback 260
16.7 Strain signatures 261
16.8 Tailor-welded blanks 261
16.9 Die design 262
16.10 Toughness and sheet tearing 265
16.11 General observations 267
NOTES OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
17 Other Sheet-Forming Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
17.1 Roll forming 270
17.2 Spinning 271
17.3 Hydroforming of tubes 272
17.4 Free expansion of tubes 272
17.5 Hydroforming into square cross section 274
17.6 Bent sections 276
17.7 Shearing 276
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
18 Formability Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
18.1 Cupping tests 279
18.2 LDH test 281
18.3 Post-uniform elongation 282
18.4 OSU formability test 282
18.5 Hole expansion 283
18.6 Hydraulic bulge test 284
18.7 Duncan friction test 285
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
19 Sheet Metal Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
19.1 Introduction 289
19.2 Surface appearance 290
19.3 Strain aging 290
19.4 Aluminum-killed steels 295
19.5 Interstitial-free steels 29519.6 HSLA steels 295
19.7 Dual-phase and complex-phase steels 296
19.8 Transformation-induced plasticity (TRIP) steels 296
19.9 Martensitic steels 297
19.10 Trends 297
19.11 Special sheet steels 298
19.12 Surface treatment 298
19.13 Stainless steels 299
19.14 Aluminum alloys 300
19.15 Copper and brass 302
19.16 Hexagonal close-packed metals 303
19.17 Tooling 305
19.18 Product uniformity 305
NOTES OF INTEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
Index 309
رابط التحميل :
http://depositfiles.com/en/files/8d6w38v68
http://www.4shared.com/file/137832943/7bf81239/Metal_Forming_Mechanics_and_Me.html?s=1
