中职课件《苏醒变形与轧制技术》项目01 金属压力加工概述

项目一金属压力加工概述

将金属材料制造成所需要的形状和尺寸大小,有很多的方法:例如可以将液态的青铜浇铸到模子铸造成铜像;可以将烧红的铁锤打成一把锋利的宝剑;可以夹持一根铁丝的两端使其尺寸变得更加细小……通常冶炼出来的钢,除少量用铸造方法制造外,大部分是经过压力加工制成产品,而在压力加工方法制造的产品中,90%是轧制产品。项目导入目录02延时符项目一

金属压力加工概述

任务一金属压力加工概念、主要方法和特点任务二金属压力加工———轧制任务三金属压力加工的变形力学基础任务一金属压力加工概念、主要方法和特点1.掌握金属压力加工的定义。2.了解金属压力加工主要方法及其特点。延时符学习目标

通过压力加工使金属成型的方法有很多,对于主要的方法,了解其工作过程、特征以及主要用途,从而对压力加工有所认识,为学习主要压力加工方法———轧制生产技术做知识准备。任务描述任务一金属压力加工概念、主要方法和特点

自然界中的铁是以矿石的形式存在的,要通过冶炼的方法将铁还原出来,去除有害的杂质,根据其使用性能要求加入有益的元素,通过成型手段制成成品或半成品,从而进一步制成零件,组装成机械设备,完成各种功能。以下是钢铁生产基本工艺流程。相关知识图1-1钢铁生产工艺流程任务一金属压力加工概念、主要方法和特点一、金属压力加工的概念利用金属能够产生永久变形的能力,使其在外力作用下产生塑性变形,改变金属的形状、尺寸和性能而获得所要求的产品的一种金属加工技术。二、金属压力加工的优点(1)金属压力加工过程中,除烧损、切头切尾外,不产生切削等废料,因而成材率高。(2)金属压力加工有很高的生产率。(3)随科学技术的发展,用压力加工方法也可得到较高精度的少切削或无切削产品。任务实施任务一金属压力加工概念、主要方法和特点三、金属压力加工的主要方法和特征任务实施续表表1-1常见压力加工方式的特征和主要用途任务一金属压力加工概念、主要方法和特点任务二金属压力加工———轧制1.掌握轧制的定义。2.掌握轧制的方式和特征。3.了解实际轧制生产。延时符学习目标

轧制生产是金属压力加工中使用最广泛的方法,学习其定义、方式,并且对于如型钢如线、棒、板带、钢管等知道其轧制的方式。对轧制生产过程案例进行简单分析。任务描述任务二金属压力加工———轧制1金属在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。大小用应力表示,通过拉伸试验得到性能指标。强度2材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力。通过拉伸试验得到性能指标。塑性3材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。通过专用的硬度试验机上实验测得。硬度金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。用一次摆锤冲击实验测得。冲击韧性4

金属压力加工如轧制不仅得到用户要求的形状和尺寸,还要求获得一定的性能,其中金属材料的力学性能是基本的要求,通过对金属材料的力学试验可以得到。相关知识任务二金属压力加工———轧制一、轧制的概念依靠旋转的轧辊与金属间的接触和摩擦,将金属咬入轧辊缝隙间,并在轧辊的压力作用下使坯料受到压缩,使其断面减小,形状改变,长度增加,从而使金属获得一定组织和性能的加工方法。任务实施二、轧制的方式

轧制的方式目前大致分为纵轧、横轧、斜轧三种。1.纵轧图1-2纵向轧制示意图1—轧辊;2—轧件任务二金属压力加工———轧制2.横轧图1-3楔横轧示意图1—轧件;2—齿形轧辊;3—带楔形槽的轧辊;4—导板任务二金属压力加工———轧制3.斜轧图1-4斜向轧制示意图1—轧辊;2—坯料;3—毛管;4—顶头;5—顶杆任务二金属压力加工———轧制轧钢车间轧钢机的布置形式主要可分为以下几种类型:1.单机架可逆式单机架这种轧机布置形式最简单,轧钢车间只由一个工作机座及其驱动电动机和传动系统所组成,这种布置用于:(1)轧制巨型断面的二辊可逆式轧机(初轧机、板坯轧机、厚板与万能轧机);(2)轧制钢管和冷轧钢板及带钢的二辊不可逆式轧机;(3)冷轧薄板和带钢及热轧钢板的四辊轧机和多辊轧机等。知识拓展任务二金属压力加工———轧制2.横列式几个工作机座横排成一列,由一台电动机经过共用的减速机、齿轮座传动。这种布置的系统所组成,这种布置的优点是设备简单,造价低、易于建造,在发展地方钢铁工业方面起了很大作用,过去中小型型钢车间多采用此类布置,现逐渐淘汰。知识拓展3.纵列式两个工作机座按轧件轧制方向顺序排成一行,轧件依次在各机座中进行轧制。每个机座单独传动,轧辊的转速随着轧件长度的延伸而增加。这种布置常用于高生产率的初轧机及厚板轧机。任务二金属压力加工———轧制4.半连续式轧制比较复杂的断面(角钢、槽钢等),因为连轧机调整复杂,通常采用半连续式,它由两组机座组成,其中一组布置成连续式(粗轧机组),另一组布置成横列式或可逆式。知识拓展5.连续式

几个机座沿轧制线排成一行,机座数等于轧制道次,并且轧件同时在几个机座内进行轧制。连续式轧机是现代化的轧钢机,它的生产率很高,操作过程机械自动化程度很高,并且有很高的轧制速度(有的可达30~40m/s)。其缺点是调整比较困难,而且改变轧件的规格时也比较复杂。虽然如此,由于连轧机具有高生产率的突出优点,因而它被广泛用来轧制带钢、棒材、线材及钢坯等。任务二金属压力加工———轧制任务三金属压力加工的变形力学基础1.理解金属压力加工力学分析方法。掌握主平面、主应力、主变形等概念。2.认识主应力状态图示。3.认识主变形图示。延时符学习目标

为使金属材料产生塑性变形,必须施加一定的外力,若外力作用下物体运动受到阻碍,则在物体内产生内力,分析内力在金属压力加工中产生的效应。任务描述任务三金属压力加工的变形力学基础力的作用是离不开施力者的,对物体进行受力分析时,要特别注意这一点。同时,施力者必然同时受到受力者的力的作用,如果把受力者受到的力叫作用力,则施力者所受到的力便叫反作用力,可见力是成对存在的,即有作用力必有反作用力。相关知识物体受到力的作用所产生的效果,不但与力的大小有关,还跟力的作用方向、作用位置有关。所以,力的大小、方向和作用点(即作用位置)叫力的三要素。力的矢量、力的合成和分解完全遵从矢量合成法则。任务三金属压力加工的变形力学基础一、金属塑性加工时所受的力1.外力金属塑性加工是金属与合金在外力作用下产生塑性变形的过程。变形过程中外力主要有作用力和约束反力。任务实施(1)作用力通常把塑性加工设备的可动工具部分对工件所作用的力称为作用力或主动力。塑性加工时的作用力可以实测或用理论计算出来。图1-7基本压力加工过程的受力图任务三金属压力加工的变形力学基础一、金属塑性加工时所受的力(2)约束反力工件在主动力作用下,其运动将受到工具所阻碍而产生变形。工件在主动力的作用下,其整体运动和质点流动受到工具的约束时就产生约束反力。这样,在工件和工具的接触表面上的约束反力有正压力和摩擦力。①正压力:沿工具和工件接触面法线方向阻碍工件整体移动或金属流动的力,它的方向和接触面垂直,指向工件。如不同压力加工图中的N。②摩擦力:沿工具和工件接触面切线方向阻碍金属流动的力,它的方向和接触面平行,并与金属质点流动方向和流动趋势相反。如不同压力加工图中的T。任务实施任务三金属压力加工的变形力学基础2.内力、应力(1)内力当在外力作用下物体的运动受到阻碍时,或由于物理或化学等作用而引起物体内原子之间距离发生改变,在物体内部就会产生内力。内力可由以下两种原因引起:

任务实施

(2)应力内力的强度称为应力。以单位面积上所作用的内力大小来表示。任务三金属压力加工的变形力学基础二、应力状态及其图示1.应力状态2.应力状态图示(1)主应力图示(2)主应力状态分类

任务实施图1-8主应力状态(向外表示拉应力,向里表示压应力)图1-9可能的应力状态图示任务三金属压力加工的变形力学基础(3)主应力实例分析任务实施表1-2体应力状态分析任务三金属压力加工的变形力学基础3.变形图示为了定性地说明变形区某一小部分或整个变形区的变形情况,常常采用主变形状态图示(简称变形图示)。所谓变形图示就是在小立方体素的面上用箭头表示三个主变形是否存在(伸长时,箭头外指;缩短时,箭头向里指),但不表示变形大小的图示。(1)主变形图示(2)可能的主变形图示任务实施任务三金属压力加工的变形力学基础

(3)主变形实例分析

任务实施表1-3主变形图示分析任务三金属压力加工的变形力学基础知识拓展以上只是定性地分析了应力状态图示和变形图示之间可能的组合。实际上,从理论上可以证明,当三个主应力的大小和符号已经确定时,相应的变形图示是唯一的,它们之间有确定的对应关系。这种关系是,在三个主应力中都减去平均应力σm