—塑性加工原理塑性与变形总

1、。金属加工中的塑性变形原理。第3章，金属塑性加工的宏观规律，3。1塑性流动定律(最小阻力定律)3。2影响金属塑性流动和变形的因素3。3不均匀变形、附加应力和残余应力3。4金属塑性加工方法的应力和变形特性。5塑性加工过程中的断裂和可加工性、3.1塑性流动定律(最小阻力定律)，概念：最小阻力定律、最小周边定律、实际应用分析、最小阻力定律即做最少的工作，走最短的路径。图3-1开式模锻金属流程图，图3-2最小周长规则，图3-3方形截面变形模式，图3-4拉坯变形模式，图3-5轧制过程中不同宽度坯段的展宽，图3-6不同轨辊直径轧件变形区纵向和横向阻力图。3.2.1摩擦的影响3。2.2变形区3几何因素的影响

2、。2.3刀具形状和毛坯形状的影响3。2.4外端的影响3。2.5变形温度的影响3。2.6不均匀金属性能的影响、3。2.1摩擦的影响，摩擦影响的本质：由于摩擦，在。图3-7圆柱体镦粗过程中摩擦力对变形和应力分布的影响，图3-8塑性镦粗过程中的单位压力分布图，图3-9环件镦粗过程中的金属流动。a)变形前，b)摩擦系数很小或为零，c)摩擦，3。2.2变形区几何因素的影响，如H/D图3-12当H2值不同时，3。2.3刀具形状和毛坯形状的影响，刀具(或毛坯)形状是影响金属塑性流动方向的重要因素。工具和金属在形状上的不同是金属在各个方向流动的阻力不同，所以金属在各个方向的流动(即变形)也有相应的差异。图3-

3、13-型钻中间图图3-14-沿孔宽延伸分布a)圆砧b) V型砧c)凸砧，3。2.4.外端(未变形金属)对变形区金属的影响主要是阻碍变形区金属流动，从而产生或加剧附加应力和应变。图3-15绘制过程中外端的影响，(a)、(b)。图3-16“冲孔时的收缩”，图3-17弯曲变形对外端的影响，3。2.5变形温度的影响，变形物体的温度不均匀会造成金属零件变形和流动的差异。变形首先发生在变形阻力最小的零件上。通常，在相同的变形对象中，高温部分的变形阻力低，而低温部分的变形阻力高。图3-18铝钢1铝双金属轧制时变形不均匀引起的弯曲现象；2钢，3。2.6金属性能不均匀，变形金属中化学成分、显微组织、夹杂物和相形

4、态的不均匀分布会造成金属各部分变形和流动的差异。3。3不均匀变形、附加应力和残余应力。3.1均匀变形和不均匀变形，3。3.2研究变形分布的方法。3.3基本应力和附加应力。3.4残余应力、3。3.1均匀变形和不均匀变形，如果金属颗粒在变形区产生应变，不均匀变形本质上是由金属颗粒的不均匀流动造成的。因此，任何影响金属塑性流动的因素都会对不均匀变形产生影响。研究变形分布的方法在金属塑性加工中，研究变形物体(即金属流)的变形分布有许多方法。常用的方法有：网格法；硬度法；比较粒度法。图3-19不同变形程度下镦粗圆柱体的不均匀变形，图3-20铝合金冷镦后垂直截面上的洛氏硬度变化，3。3.3基本应力和附加应

5、力，金属变形时体内的变形分布不均匀，这不仅使物体的形状变形和内部结构不均匀，而且使变形体内的应力分布不均匀。此时，除了基本应力，还会产生附加应力。图3-21凸辊轧制矩形坯产生的附加应力轧制后可能长度lb轧制后可能长度l轧制后可能长度如果中间部分是独立的，图3-22相邻晶粒的变形，图3-23金属流动(a)和纵向应力分布(b)和(c)在挤压过程中，其中(c) (1)基本应力；()附加应力；(-)工作压力。假想应力，9.8 N/mm2，1820，图3-24拉伸试验曲线1)缺口试样=2% 2)非缺口试样=35%，变形度，应力，sb，sn，图3-25拉伸过程中真实应力和变形度之间的关系1)非缺口试样拉伸

6、时，3。3.4残余应力，1残余应力的来源，2变形条件对残余应力的影响，3残余应力引起的后果，4减少或消除残余应力的措施，5研究残余应力的主要方法，3。4各种金属塑性加工方法的应力和变形特征。4.1平锤间镦粗过程中金属的应力和变形特性3。4.2平辊轧制过程中金属的应力和变形特性3。4.3挤压过程中棒材的应力和变形特性。4.4钢筋在拉伸过程中的应力和变形特性。4.1金属在平锤间镦粗过程中的应力和变形特性，1镦粗过程中装配的变形特性，2基本应力的分布特性，3第一类附加应力的分布特性，3。4.2平辊轧制过程中金属的应力和变形特性，1基本应力特性，2变形区金属颗粒的流动特性，3平辊轧制过程中第一类附加应

7、力的分布特性，3。4.3棒材挤压过程中的应力和变形特性，1棒材挤压过程中的基本应力状态2棒材挤压过程中的金属流动规律3棒材挤压过程中的附加应力3。4.4棒材拉伸过程中的应力和变形特性1棒材拉伸过程中的基本应力状态2棒材拉伸过程中的金属流动规律3棒材拉伸过程中的附加应力3。5塑料加工过程中的断裂和可加工性。3.5.1塑料加工中常见的裂纹3。5.2金属断裂的物理本质3。5.3塑性-脆性转变3。5.4金属的可加工性、第4章金属塑性加工中的摩擦和润滑，4。1概述4。2金属塑性加工中摩擦的特性和作用4。3塑料加工中摩擦的分类和机理4。4摩擦系数及其影响因素4。5测量摩擦系数的方法4。6塑料加工中的工艺润

8、滑4.1概述，金属的塑料加工是在工具和工件接触的条件下进行的，此时，阻止金属流动的摩擦将不可避免地发生。这种摩擦发生在工件和工具的接触面之间，阻碍金属的流动，称为外摩擦。由于摩擦，刀具磨损，工件被划伤；金属变形力会增加，导致金属变形不均匀；严重时，工件会出现裂纹，应定期更换工具。因此，润滑在塑料加工中是必要的。润滑技术的发展可以促进金属塑性加工的发展。随着压力加工新技术、新材料和新工艺的出现，人们将需要解决新的润滑问题。金属塑性加工中摩擦的特性和作用，塑性成形中的摩擦特性高压下产生的摩擦在较高温度下摩擦副(金属和工具)的特性有很大不同，接触面上各点的摩擦也不同。外摩擦在压力加工中的作用，摩擦的

9、不利方面改变了物体的应力状态，增加了变形力和能量消耗，造成工件变形和应力分布不均匀，恶化了工件的表面质量，加速了模具磨损，减少了刀具。增加冲头和板之间的摩擦塑性加工中摩擦的分类和机理，外摩擦干摩擦流体摩擦边界摩擦的分类，摩擦机理分子吸附理论表面凹凸理论，塑性加工中接触面摩擦力的计算，在金属塑性加工中计算摩擦力时，考虑以下三种情况下的1库仑摩擦条件，并认为摩擦力符合库仑定律。内容如下：(1)摩擦力与作用在摩擦面上的垂直压力成正比，与摩擦面的大小无关；(2)摩擦力与滑动速度无关；(3)静摩擦系数大于动摩擦系数。数学表达式是：或公式中的f摩擦；外部摩擦系数；垂直于接触面的法向压力；接触面上的法向应力

10、；接触面上的摩擦剪应力。因为摩擦系数是恒定的(由实验确定)，它也被称为恒定摩擦系数定律。该规律更适用于润滑效果好的加工过程，如拉拔。最大摩擦条件当接触面完全处于内聚状态而没有相对滑动时，单位摩擦力()等于变形金属流动时的临界剪切应力k，即=k 3摩擦力是恒定的，并且认为接触面之间的摩擦力不随正压而变化。单位摩擦力为常数，即恒摩擦力定律，其表达式为：=mk公式，其中m为摩擦系数、4.4摩擦系数及其影响因素，摩擦系数随金属性能、工艺条件、表面条件、单位压力、所用润滑剂的类型和性能等而变化。主要影响因素如下：1 .金属的类型和化学成分；2.工具材料及其表面条件；3.接触面上的单位压力；4.变形温度；

11、5.变形速度；6.润滑剂、图4-6正压对摩擦系数的影响；4.5摩擦系数的测量方法；环件镦粗法摩擦系数常用于夹具滚压楔压塑性加工、4.6工艺润滑在塑性加工中，工艺润滑的目的和润滑机理润滑的目的是减少刀具和模具的磨损，延长刀具的使用寿命，提高产品质量，降低金属变形时的能耗。润滑机理，流体力学原理，吸附机理，润滑剂的选择，1塑性成形对润滑剂的要求在选择和制备润滑剂时，必须满足以下要求：(1)润滑剂应具有良好的耐压性。在高压作用下，润滑膜仍能吸附在接触面上，保持良好的润滑状态。(2)润滑剂应具有良好的耐高温性能，在热加工过程中不应分解或变质；(3)润滑剂可以冷却模具；(4)润滑剂不应腐蚀金属和模具；(

12、5)润滑剂对人体无毒，不污染环境；(6)要求使用润滑剂，容易清洗，来源丰富，价格便宜。普通润滑剂液体润滑剂包括固体润滑剂如矿物油、动植物油和乳液，包括液体-固体润滑剂如石墨、二硫化钼和肥皂，润滑剂中的添加剂和润滑油中的添加剂，它们通常可溶于发动机油，具有良好的热稳定性和良好的物理和化学性能，常用的添加剂包括油性剂、极压剂、抗磨剂和防锈剂。润滑方法的改进，1流体润滑2表面处理(1)表面磷化处理(2)表面氧化处理(3)表面涂层、第5章金属塑性，5。1金属塑性5。2金属多晶塑性变形的主要机理5。影响金属塑性的3个因素。4金属超塑性，5。1金属塑性5。1.1可塑性的基本概念5。1.2塑性指数及其测量方

13、法5。1.3塑性状态图及其应用，5。1.1可塑性的基本概念，什么是可塑性？塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。可塑性和灵活性有什么区别？塑性反映了材料产生永久变形的能力。柔韧性反映了材料抵抗变形的能力。塑性和柔性的对立统一，铅具有良好的塑性和小的变形抗力，不锈钢具有良好的塑性但高的变形抗力，白口铸铁具有较差的塑性和高的变形抗力。探索塑性变化规律，寻求提高塑性的途径，选择合理的加工方法，确定最佳工艺制度，提高产品质量。1.2塑性指数及其测量方法，塑性指数，塑性指数，一般思想：金属失效前的最大变形程度，即极限变形。表示方法：面积收缩率、伸长率、冲击韧性、最大压缩率、扭转角(或

14、扭转数)、弯曲次数、塑性指数测量法、拉伸试验法、压缩试验法、扭转试验法、滚动模拟试验法、拉伸试验法，其中：L0拉伸试样的原始标距长度；断裂后Lh拉伸试样标准距离之间的长度；F0拉伸试样的原始横截面积；Fh拉伸试样断裂点处的横截面积，压缩试验方法，在简单加载条件下，压缩试验方法测得的塑性指数由以下公式确定：其中：压下率；样品的H0原始高度；压缩后Hh试样侧面出现第一条裂纹时的高度。扭转试验方法，对于某一试样，总转数越高，塑性越好，而扭转数可以用剪切变形()代替。其中：R样品工作截面的半径；L0样品工作段长度；故障前n个样本的总转数。通过轧制模拟试验，楔形试件在平辊之间轧制，矩形试件用偏心辊轧制，

15、发现试件出现第一条可见裂纹时的临界压下量为轧制过程中的塑性指数。5。1.3塑性状态图及其应用，概念：表示金属塑性指数与变形温度和加载方式之间关系的曲线图，简称塑性图。用途：合理选择加工方法，制定冷热变形工艺，确定MB5合金加工程序的原则和方法，MB5属于变形镁合金，其主要成分为：铝5。5 7.0%锰0。15 0.5%锌0。5 1.5%，MB5镁合金热加工工艺步骤的确定，加工方式的确定(慢速、快速等)。根据产品，根据塑性图确定合金的相组成，根据相图确定合金的相组成和温度，图5-2镁-铝二元体系状态图，从二元相图获得的信息，T530，合金为液相T270，合金为两相结构270 T530，合金为单相。铝含量对镁合金力学性能的影响，% b，kg/mm 2，HB kg/mm 2，图5-3铝含量对镁合金力学性能的影响根据塑性图确定热变形温度范围和试验温度，图5-1 MB5合金的塑性图K冲