研究人员普渡大学发现了金属中的弯曲流动变形，以及一种惊人的简单方法来抑制这种变形。这一发现有助于提高加工效率，减少金属加工所需的能量和力，从而推进制造业。
左图显示了一种以前未知的金属变形——弯曲流动——金属在被切割时变形成褶皱。一项新的研究发现,在正确的图,揭示了切削力可以减少50%通过绘画金属标准打印墨水,表明能源消费不仅可以降低50%,加工金属可以更快、更有效地实现和提高表面质量。(普渡大学图片/何杨和Koushik Viswanathan)
该研究团队包括工业工程教授Srinivasan Chandrasekar，他与Lillian M. Gilbreth工业工程荣誉退休教授W. Dale Compton合作;何杨(Ho Yeung)，博士后研究助理;库希克·维斯瓦纳坦(Koushik Viswanathan)，研究生。
研究小组观察了韧性金属被切割时会发生什么。他们使用高速显微摄影和分析，观察到当金属被切割时，它会变形成褶皱。人们相信金属在切割时被均匀地切割。此外，他们观察到抑制折叠行为有助于控制弯曲流动。
当金属在切割过程中被剪切时，它就会形成这些精细间隔的褶皱，这是我们第一次能够看到的，只是因为直接实时观察。
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此外，他们观察到用标准标记墨水涂在金属上可以减少50%的切割力。这是因为绘制层抑制了弯曲的流动。Chandrasekar表示，这种涂层降低了50%的能源消耗，并使加工速度更快、效率更高，提供了更好的表面质量。
康普顿表示:“金属可以在工具压力较小的情况下轻松切割，这一事实具有重大意义。”机械加工效率通常受到力的限制，所以在同样的功率下，可以以更快的速度进行机械加工。”
由于这个过程需要较少的力，相对较少的振动和热量产生。这减少了对加工零件的损坏以及刀具磨损。此外，该工艺降低了成本，同时提高了精度。
这个过程的神秘之处在于，墨水是涂在金属的自由表面上的，而在他的地方，工具并没有与金属接触。金属和切割工具之间没有墨水。
维斯瓦纳坦说:“对该领域的人来说，这听起来可能很奇怪，甚至荒谬，因为切割不是发生在油漆表面，而是发生在下方的某个深度。”
金属的弯曲流动
在实验中，只有一半的样品被涂上油墨。当用于切割金属的工具到达被涂墨的部分时，所需要的力立即减少了50%。杨尝试了不同的涂料，包括商用润滑剂、树脂、标记油墨和指甲油。首先在金属上涂上润滑剂，然后再加入油墨。由于润滑剂的存在，油墨不能有效地粘在金属表面，因此抑制弯曲流动的效果较差。
钱德拉塞卡说:“商业上用于标记金属的油墨似乎很擅长抑制弯曲流动，这可能是因为它的设计初衷是很好地粘附在金属上。”
这一发现提出了一个想法，即涂层具有更好的附着力可以帮助减少所需的切削力，并产生更大的弯曲流动抑制。
Chandrasekar表示，尽管这一发现是在金属切削实验中发现的，但对弯曲流动及其控制和抑制的更好了解，可以使其应用于其他金属变形过程，包括锻造、冲压、钣金和机械加工过程。
此外，有意地增加弯曲流可以用于设计新的吸能材料，这将在结构、车辆和装甲中得到应用。欧洲杯足球竞彩
蜂蜜、液体聚合物和其他高粘性液体以特定的模式流动。天然岩层也有褶皱模式。在这个实验中观察到的金属褶皱类似于这些图案。利用地球物理方法分析了金属的褶皱性质。
在这项研究的继续中，将建立一个关于弯曲流的模型;研究涂料的性能;并分析了涉及弯曲流的物理机制。
这项研究的结果已经作为一篇研究论文发表在《美国国家科学院院刊》上。欧洲杯线上买球
美国国家科学基金会为这项研欧洲杯线上买球究提供了资金，该研究是通过普渡大学的材料加工和摩擦学中心完成的。欧洲杯足球竞彩
参考文献