金属塑性成形原理.doc

金属塑性成形原理一 绪论1 塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力2 塑性成形：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法称为塑性变形。也称塑性加工或压力加工3 金属塑性成形的特点：1、组织性能好2、材料利用率高3、尺寸精度高4、生产效率高，适用于大批量生产。4 金属塑性成形的分类分为块料成形和板料成形（冲压） 块料成形分为（1）一次加工（轧制、挤压、拉拔）（2）二次成形（自由锻、模锻） 板料成形分为（1）分离工序 （2）成形工序5 塑性加工按成形时工件的温度可分为 1、热成形（在充分进行再结晶温度以上所完成的加工 如 热轧、热锻、热挤压）2、冷成形（在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工 如 冷轧、冷冲压、冷锻、冷挤压）3、温成形（是在介于冷热成形之间的温度下进行的加工 如 温锻、温挤压）6 对金属塑性成形工艺应提出如下要求：（1）使金属具有良好的塑性（2）使变形抗力小（3）保证塑性成形件质量，即使成形件组织均匀，颗粒细小，强度高，残余应力小等：（4）能了解变形力，以便为选择成形设备，设计模具提供理论依据7 主应力法也叫切块法8 塑性成形原理的另一个重要内容是塑性成性力学9人们对塑性成型过程的 应力 应变 和变形力的求解逐步建立了很多理论和求解的方法，如滑移线法，逐次单元分析法，工程计算法。变形功法，上限法，上限元法，有限元法99 美国的汤姆逊 视塑性法 可以根据实验确定的速度场求解变形体内的应力场和应变场10塑性成形问题的力学分析方法（滑移线法、上限法、有限元法）第二章金属塑性变形的物理基础1 多晶体的塑性变形包括（晶粒内部变形和晶界变形）2晶内变形的主要方式和单晶体一样为 滑移和孪生 其中滑移变形是很主要的，而孪生变形时次要的，一般反起调节作用但在体心立方金属、特别是密排六方金属中，孪生变形也起着重要作用3 滑移：所谓滑移是指晶体（此处可理解为单晶体或者构成多晶体中的一个晶粒）在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。这些晶面和晶向分别称为 滑移面 和滑移方向，滑移的结果使大量原子逐步地从一个稳定位置移到另一个稳定位置，产生宏观的塑性变形4 就金属的塑性变形能力来说，滑移方向的作用大于滑移面得作用5 体心立方晶格（6*2=12）和面心立方晶格（4*3=12）有12个滑移系，而密排六方晶格只有三个滑移系 滑移系多的金属要比滑移系少的金属变形协调性好，塑性高6 滑移系的存在只说明金属晶体产生滑移的可能性 要使滑移能够发生，需要沿滑移面得滑移方向上作用有一定大小的切应力，此处称为临界切应力，零界切应力的大小取决于金属的类型 纯度 晶体结构的完整性 变形温度 应变速率和预先变形程度等因素7 由于滑移是位错运动引起的，因此根据位错运动方式的不同，会出现不同类型的滑移主要有 单滑移 多滑移 交滑移8 孪生 孪生是晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面（称为孪生面）和一定的晶向（称为孪生方向）发生的均匀切边9 塑性变形的特点：（1）各晶粒变形的不同特性（2）各晶粒变形的相互协调性（3）晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性10“桔皮”现象：粗晶粒金属板材冲压成型时 冲压件表面会呈现凹凸不平，即所谓“桔皮”现象11加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度，硬度增加，而塑性韧性降低，这种现象称为加工硬化(金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高而塑性和韧性降低的现象，又称冷作硬化)12加工硬化的原因：普遍认为是与位错的交互作用相关13加工硬化对塑性加工生产有何利弊：利：对于改善板料成形性能亦有积极的意义弊：使金属的塑性下降，变形抗力升高，继续变形越来越困难，特别是对于高硬化速率金属的多道次成形便是如此，降低了生产率，提高了生产成本，通过中间退火来消除加工硬化。14热塑性变形时的软化过程按其性质可分为以下几种：1 动态回复 动态再结晶 静态回复 静态再结晶 亚动态再结晶15动态回复：动态回复是在热塑性变形过程中发生的回复 动态回复主要是通过位错的攀移、交滑移等来实现的。16动态再结晶：动态再结晶是在热塑性变形过程中发生的再结晶，动态再结晶和静态再结晶基本一样。17影响动态再结晶的主要因素（1）金属的层错能的高低（2）晶界迁移的难易程度（金属越纯，发生动态再结晶的能力越强）18热变形后的软化过程：静态回复，静态再结晶，亚动态再结晶19金属热塑性变形机理：（1）晶内滑移（2）晶内孪生（3）晶界滑移（4）扩散蠕变20扩散性蠕变：是在应力场作用下，由空间的定向移动所引起的21影响塑性的内部因素（1）化学成分（2）晶体结构（3）组织 外部因素（1）变形温度（2）应变速率（3）受力状态22超塑性变形状态的优越性：在于它能极大地发挥材料塑性潜力和大大降低变形抗力，从而有利于复杂零件的精确成形23超塑性：可以理解为金属和合金具有超常的均匀变形能力，其伸长率达到百分之百，甚至百分之几千。24超塑性的种类：细晶超塑性和相变超塑性25流动应力（真实应力） Y真实应力；K决定于试验条件的材料常数 应变速率 m应变速率敏感性指数，m是表征超塑性的一个重要指标 26塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力，它是金属的一种重要的加工性能27塑性指标：为了衡量金属材料塑性的好坏，需要有一种数量上的指标，称为塑性指标。28拉伸试验 镦粗试验 扭转试验29 热效应：从能量的观点看，塑性变形时金属所吸收的能量绝大部分转化为热能，这种现象称为热效应。30温度效应：塑性变形势能，除一部分散失到周围介质中，其余的使变形体温度升高，这种由