第一章塑性變形緒論

1、1材料成形原理材料成形原理Principle on Materials Forming第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 金屬塑性變形的物理基礎金屬塑性變形的物理基礎第三章第三章 金屬塑性加工的宏觀規(guī)律金屬塑性加工的宏觀規(guī)律第四章第四章 金屬塑性變形的力學基礎金屬塑性變形的力學基礎第五章第五章 主應力法及其應用主應力法及其應用第六章第六章 滑移線場理論滑移線場理論2第一節(jié) 塑性成形的特點及分類w一、金屬的塑性、塑性成形及其特點w塑性：在外力作用下使金屬塑性：在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形而不破壞材料發(fā)生塑性變形而不破壞其完整性的能力稱為塑性。其完整性的能力稱為塑性。是指材料的永久變形能力。

2、是指材料的永久變形能力。w彈性：材料的可恢復變形的彈性：材料的可恢復變形的能力能力 w彈塑性：彈性彈塑性：彈性+塑性塑性3w一、金屬的塑性、塑性成形及其特點金屬塑性成形的特點：（1）組織、性能好；改善組織，提高性能（2）材料利用率高；主要靠塑性狀態(tài)下體積轉(zhuǎn)移成形，流線分布合理（3）尺寸精度高；精密成形；少或無切削加工。 （4）生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。第一節(jié) 塑性成形的特點及分類4w二、金屬塑性成形的分類第一節(jié) 塑性成形的特點及分類1、按成形特點分為：塊料成形和板料成形 （1）塊料成形：在塑性變形中靠體積轉(zhuǎn)移和分配來實現(xiàn)。 一次加工（冶金部門）：軋制、擠壓、拉拔;變形區(qū)隨時間不變化，屬穩(wěn)定的

3、變形過程，適合連續(xù)的大批量生產(chǎn)。 二次加工（制造部門）：自由鍛、模鍛變形區(qū)隨時間不斷變化，屬非穩(wěn)定的塑性變形過程，適于間歇生產(chǎn)。 （2）板料成形：對于厚度較小的板料，利用專門模具，使金屬通過一定?？锥a(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需的形狀、尺寸的零件或坯料。 分離工序：沖裁、剪切 成形工序：彎曲、拉伸、脹形、翻邊等。2、按成形溫度分為： 熱成形、溫成形、冷成形新方法：連鑄連軋、液態(tài)模鍛、等溫鍛造、超塑性成形等。5圖例圖例延伸延伸鐓粗鐓粗斜軋斜軋橫軋橫軋縱軋縱軋模鍛模鍛自由鍛造自由鍛造軋軋 制制鍛鍛 造造分類與分類與名稱名稱壓壓 力力基本受基本受力方式力方式基本壓力加工變形方式基本壓力加工變形方式6圖

4、例圖例反擠壓反擠壓正擠壓正擠壓剪切剪切彎曲彎曲拉伸成型拉伸成型沖壓（拉延）沖壓（拉延）拉拔拉拔擠壓擠壓分類分類與名與名稱稱剪力剪力彎矩彎矩拉力拉力壓力壓力基本基本受力受力方式方式7組合加工變形方式組合加工變形方式組組合合方方式式鍛造軋制鍛造軋制軋制擠壓軋制擠壓拉拔軋制拉拔軋制軋制彎曲軋制彎曲軋制剪切軋制剪切名名稱稱鍛軋鍛軋軋擠軋擠拔軋拔軋輥彎輥彎搓軋搓軋圖圖例例8應用鍛件和沖壓件9塑性成形設備（鍛造設備）10塑性成形設備（沖壓設備）11擠壓型材擠壓型材擠壓型材模具擠壓型材模具12工件工件驅(qū)動輥驅(qū)動輥導向輥導向輥蕊輥蕊輥端面輥端面輥環(huán)軋示意圖環(huán)軋示意圖1314第二節(jié) 金屬塑性成形的發(fā)展w金屬塑性

5、變形理論是一門基于金屬塑性加工的物理學、物理金屬塑性變形理論是一門基于金屬塑性加工的物理學、物理-化學、化學、金屬學與力學基礎金屬學與力學基礎上的應用技術(shù)理論。上的應用技術(shù)理論。w金屬塑性變形的物理機物理金屬塑性變形的物理機物理化學基礎是屬于金屬學及金屬化學基礎是屬于金屬學及金屬物理范疇。物理范疇。19世紀世紀30年代年代位錯理論位錯理論的提出。可以解釋塑性的提出?？梢越忉屗苄宰冃芜^程中的很多現(xiàn)象，特別是塑性變形的微觀機制。塑性變形過程中的很多現(xiàn)象，特別是塑性變形的微觀機制。塑性不僅取決于材料本身（成分、晶格類型和組織結(jié)構(gòu)），還取不僅取決于材料本身（成分、晶格類型和組織結(jié)構(gòu)），還取決于變形的外

6、部條件（變形溫度、速度及力學狀態(tài)等）。決于變形的外部條件（變形溫度、速度及力學狀態(tài)等）。w塑性變形的物理塑性變形的物理化學方面主要研究金屬的化學成分、組織化學方面主要研究金屬的化學成分、組織結(jié)構(gòu)與塑性變形之間的關(guān)系、工具與工件接觸表面之間的摩結(jié)構(gòu)與塑性變形之間的關(guān)系、工具與工件接觸表面之間的摩擦及其機理等。擦及其機理等。w塑性成形原理的另一重要內(nèi)容是塑性成形力學。塑性成形原理的另一重要內(nèi)容是塑性成形力學。15w作為塑性變形理論的重要基礎的塑性理論的形成與發(fā)展也經(jīng)歷了作為塑性變形理論的重要基礎的塑性理論的形成與發(fā)展也經(jīng)歷了一百多年的歷史。在此其間提出的一些經(jīng)典理論與方法歸列于下：一百多年的歷史。

7、在此其間提出的一些經(jīng)典理論與方法歸列于下：w法國工程師屈雷斯加（法國工程師屈雷斯加（H.Tresca）1864提出最大剪應力屈服準則提出最大剪應力屈服準則wB.Saint-Venant 1870，應力應變速率方程，（塑性流動方程），應力應變速率方程，（塑性流動方程）wM.Levy 1871年，提出了應力應變增量關(guān)系年，提出了應力應變增量關(guān)系 Levy-Misesw德國米塞斯（德國米塞斯（Von Mises），），1913，Mises屈服準則屈服準則wM.levy、H.Hencky、L.Prandtl 1923，平面塑性變形的滑移線幾，平面塑性變形的滑移線幾何性質(zhì)何性質(zhì)wA.Reuss 1930

8、，彈塑性應力應變關(guān)系，彈塑性應力應變關(guān)系w1940，H.Hencky、H.Geringer、Cauchy、Rieman等，滑移線等，滑移線法法w1950，A.A.Mapkob、R.Hill、W.Pragar等，極值分析方法等，極值分析方法 w1970，小林史郎，小林史郎，C.H.Lee等，剛等，剛塑性有限元解析法塑性有限元解析法 ww劉叔儀劉叔儀1954年提出理論斷裂鐘面與應力空間理論年提出理論斷裂鐘面與應力空間理論w王仲仁王仲仁1979年提出應力應變順序?qū)碚撃晏岢鰬冺樞驅(qū)碚搘。16塑性加工的發(fā)展方向w節(jié)約資源節(jié)約資源 用盡量少的原材料生產(chǎn)出要求的形狀、尺用盡量少的原材料生產(chǎn)出要

9、求的形狀、尺寸、強度、塑性以及其它物理性能的產(chǎn)品。寸、強度、塑性以及其它物理性能的產(chǎn)品。為此，合理利用資源選擇最佳材質(zhì)或通過變?yōu)榇?，合理利用資源選擇最佳材質(zhì)或通過變形與熱處理相配合以改善材質(zhì)、研究輕型薄形與熱處理相配合以改善材質(zhì)、研究輕型薄壁斷面和周期斷面以及復合材料等高效制品壁斷面和周期斷面以及復合材料等高效制品的成型成為今后節(jié)約資源的重要課題。的成型成為今后節(jié)約資源的重要課題。17w節(jié)約能源節(jié)約能源 金屬材料熱加工所需的熱能比加工所需的金屬材料熱加工所需的熱能比加工所需的機械能大許多倍，所以必須節(jié)約熱能?？s短機械能大許多倍，所以必須節(jié)約熱能?？s短工藝流程、降低加工溫度、熱加工變?yōu)槔浼庸に嚵?/p>

10、程、降低加工溫度、熱加工變?yōu)槔浼庸ぁp少或省去中間退火、降低材料的變形工、減少或省去中間退火、降低材料的變形抗力、提高塑性等方面的技術(shù)開發(fā)成為今后抗力、提高塑性等方面的技術(shù)開發(fā)成為今后節(jié)約能源的重要課題。節(jié)約能源的重要課題。塑性加工的發(fā)展方向18w實現(xiàn)最佳的加工條件實現(xiàn)最佳的加工條件 研究創(chuàng)造最佳的工藝條件和使工藝內(nèi)容定研究創(chuàng)造最佳的工藝條件和使工藝內(nèi)容定量化以及把能實現(xiàn)這種條件的新技術(shù)用于新量化以及把能實現(xiàn)這種條件的新技術(shù)用于新加工機械設計和老設備的挖潛改造上，并進加工機械設計和老設備的挖潛改造上，并進行最優(yōu)控制。行最優(yōu)控制。塑性加工的發(fā)展方向19本課程的具體任務（1）闡明金屬塑性變形的物理基礎 從微觀上研究塑性變形的機理及變形條件對塑性和變形抗力的影響，以便使工件在成形時獲得最佳的塑性