金屬塑性成形原理

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1、金屬塑性成形原理一緒論1塑性：在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形而不破壞其完整性的能力2塑性成形：金屬材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并獲得一定力學性能的加工方法稱為塑性變形。也稱塑性加工或壓力加工3金屬塑性成形的特點：1、組織性能好2、材料利用率高3、尺寸精度高4、生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)。4金屬塑性成形的分類分為塊料成形和板料成形（沖壓）塊料成形分為（1）一次加工（軋制、擠壓、拉拔）（2）二次成形（自由鍛、模鍛）板料成形分為（1）分離工序（2）成形工序5塑性加工按成形時工件的溫度可分為1、熱成形（在充分進行再結(jié)晶溫度以上所完成的加工如

2、熱軋、熱鍛、熱擠壓）2、冷成形（在不產(chǎn)生回復和再結(jié)晶溫度以下進行的加工如冷軋、冷沖壓、冷鍛、冷擠壓）3、溫成形（是在介于冷熱成形之間的溫度下進行的加工如溫鍛、溫擠壓）6對金屬塑性成形工藝應(yīng)提出如下要求：（1）使金屬具有良好的塑性（2）使變形抗力?。?）保證塑性成形件質(zhì)量，即使成形件組織均勻，顆粒細小，強度高，殘余應(yīng)力小等：（4）能了解變形力，以便為選擇成形設(shè)備，設(shè)計模具提供理論依據(jù)7主應(yīng)力法也叫切塊法8塑性成形原理的另一個重要內(nèi)容是塑性成性力學9人們對塑性成型過程的應(yīng)力應(yīng)變和變形力的求解逐步建立了很多理論和求解的方法，如滑移線法，逐次單元分析法，工程計算

3、法。變形功法，上限法，上限元法，有限元法99美國的湯姆遜視塑性法可以根據(jù)實驗確定的速度場求解變形體內(nèi)的應(yīng)力場和應(yīng)變場10塑性成形問題的力學分析方法（滑移線法、上限法、有限元法）第二章金屬塑性變形的物理基礎(chǔ)1多晶體的塑性變形包括（晶粒內(nèi)部變形和晶界變形）2晶內(nèi)變形的主要方式和單晶體一樣為滑移和孿生其中滑移變形是很主要的，而孿生變形時次要的，一般反起調(diào)節(jié)作用但在體心立方金屬、特別是密排六方金屬中，孿生變形也起著重要作用3滑移：所謂滑移是指晶體（此處可理解為單晶體或者構(gòu)成多晶體中的一個晶粒）在力的作用下，晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對于晶體的另一部分發(fā)生相

4、對移動或切變。這些晶面和晶向分別稱為滑移面和滑移方向，滑移的結(jié)果使大量原子逐步地從一個穩(wěn)定位置移到另一個穩(wěn)定位置，產(chǎn)生宏觀的塑性變形4就金屬的塑性變形能力來說，滑移方向的作用大于滑移面得作用5體心立方晶格（6*2=12）和面心立方晶格（4*3=12）有12個滑移系，而密排六方晶格只有三個滑移系滑移系多的金屬要比滑移系少的金屬變形協(xié)調(diào)性好，塑性高6滑移系的存在只說明金屬晶體產(chǎn)生滑移的可能性要使滑移能夠發(fā)生，需要沿滑移面得滑移方向上作用有一定大小的切應(yīng)力，此處稱為臨界切應(yīng)力，零界切應(yīng)力的大小取決于金屬的類型純度晶體結(jié)構(gòu)的完整性變形溫度應(yīng)變速率和預先變形程度等

5、因素7由于滑移是位錯運動引起的，因此根據(jù)位錯運動方式的不同，會出現(xiàn)不同類型的滑移主要有單滑移多滑移交滑移8孿生孿生是晶體在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿著一定的晶面（稱為孿生面）和一定的晶向（稱為孿生方向）發(fā)生的均勻切邊9塑性變形的特點：（1）各晶粒變形的不同特性（2）各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性（3）晶粒與晶粒之間和晶粒內(nèi)部與晶界附近區(qū)域之間變形的不均勻性10“桔皮”現(xiàn)象：粗晶粒金屬板材沖壓成型時沖壓件表面會呈現(xiàn)凹凸不平，即所謂“桔皮”現(xiàn)象11加工硬化：隨著變形程度的增加，金屬的強度，硬度增加，而塑性韌性降低，這種現(xiàn)象稱為加工硬化(金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性

6、變形時強度和硬度升高而塑性和韌性降低的現(xiàn)象，又稱冷作硬化)12加工硬化的原因：普遍認為是與位錯的交互作用相關(guān)13加工硬化對塑性加工生產(chǎn)有何利弊：利：對于改善板料成形性能亦有積極的意義弊：使金屬的塑性下降，變形抗力升高，繼續(xù)變形越來越困難，特別是對于高硬化速率金屬的多道次成形便是如此，降低了生產(chǎn)率，提高了生產(chǎn)成本，通過中間退火來消除加工硬化。14熱塑性變形時的軟化過程按其性質(zhì)可分為以下幾種：1動態(tài)回復動態(tài)再結(jié)晶靜態(tài)回復靜態(tài)再結(jié)晶亞動態(tài)再結(jié)晶15動態(tài)回復：動態(tài)回復是在熱塑性變形過程中發(fā)生的回復動態(tài)回復主要是通過位錯的攀移、交滑移等來實現(xiàn)的。16動態(tài)再結(jié)晶：動

7、態(tài)再結(jié)晶是在熱塑性變形過程中發(fā)生的再結(jié)晶，動態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)再結(jié)晶基本一樣。17影響動態(tài)再結(jié)晶的主要因素（1）金屬的層錯能的高低（2）晶界遷移的難易程度（金屬越純，發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的能力越強）18熱變形后的軟化過程：靜態(tài)回復，靜態(tài)再結(jié)晶，亞動態(tài)再結(jié)晶19金屬熱塑性變形機理：（1）晶內(nèi)滑移（2）晶內(nèi)孿生（3）晶界滑移（4）擴散蠕變20擴散性蠕變：是在應(yīng)力場作用下，由空間的定向移動所引起的21影響塑性的內(nèi)部因素（1）化學成分（2）晶體結(jié)構(gòu)（3）組織外部因素（1）變形溫度（2）應(yīng)變速率（3）受力狀態(tài)22超塑性變形狀態(tài)的優(yōu)越性：在于它能極大地發(fā)揮材料塑性潛力和大大降

8、低變形抗力，從而有利于復雜零件的精確成形23超塑性：可以理解為金屬和合金具有超常