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塑性成形原理知識(shí)點(diǎn)塑性成形原理知識(shí)點(diǎn)塑性成形原理知識(shí)點(diǎn)塑性成形原理知識(shí)點(diǎn)編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址:電話:傳真:郵編:塑性的概念:在外力作用下使固體金屬發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力。塑性加工的特點(diǎn):組織、性能好;材料利用率高;尺寸精度高;生產(chǎn)效率高。塑性成形的分類:按工藝方法→體積(塊料)成形{鍛造、軋制、擠壓、拉拔等},板料成形{彎曲、拉深、沖裁、剪切等};按成形溫度→熱成形、溫成形、冷成型。多晶體的塑性變形包括晶內(nèi)變形和晶間變形。晶內(nèi)變形的主要方式為滑移和孿生,其中以滑移變形為主。體心立方:α-Fe、Cr、W、V、Mo;面心立方:Al、Cu、Ag、Ni、γ-Fe;密排六方:Mg、Zn、Cd、α-Ti滑移的特點(diǎn):滑移系越多,金屬變形協(xié)調(diào)性好,塑性高。滑移方向的作用大于滑移面的作用。單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。當(dāng)滑移面上的剪切應(yīng)力達(dá)到某一個(gè)值時(shí),晶體產(chǎn)生滑移,改應(yīng)力值即為臨界剪切應(yīng)力值?;品较蛏系那袘?yīng)力分量為:τ=σcosυcosλ。位錯(cuò)理論是指:滑移過程不是所有原子沿著滑移面同時(shí)產(chǎn)生剛性滑動(dòng),而是在某些局部區(qū)域先產(chǎn)生滑移,并逐步擴(kuò)大。晶體的滑移的主要方式是位錯(cuò)的移動(dòng)和增值。晶間變形是微量且困難的,其主要方式是晶粒間的相互滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。塑性變形的特點(diǎn)是:具有不同時(shí)性、不均勻性和相互協(xié)調(diào)性。晶粒大小對(duì)金屬塑性變形的影響:當(dāng)晶粒越小時(shí),金屬變形抗力越大、塑性越好、表面質(zhì)量越好。固溶體晶體中的異類原子(溶質(zhì)原子)會(huì)阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),從而對(duì)金屬的塑性變形產(chǎn)生影響,表現(xiàn)為變形抗力和加工硬化率有所增加,塑性下降。這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。當(dāng)金屬變形量恰好處在屈服延伸范圍時(shí),金屬表面會(huì)出現(xiàn)粗糙不平、變形不均的痕跡,稱為呂德斯帶。為防止呂德斯帶的產(chǎn)生,通常在薄板拉延前進(jìn)行一道微量冷軋工序,使被溶質(zhì)氣團(tuán)釘扎的錯(cuò)位大部分脫釘,再進(jìn)行后續(xù)加工。塑性變形對(duì)金屬組織結(jié)構(gòu)的影響:產(chǎn)生纖維組織、產(chǎn)生變形織構(gòu)、產(chǎn)生亞結(jié)構(gòu)。當(dāng)金屬塑性變形程度增大時(shí),金屬的剛度及硬度升高,而塑性和韌性下降,這種現(xiàn)象稱為加工硬化。加工硬化可以改善一些冷加工工藝的工藝性、作為強(qiáng)化金屬的手段,但是會(huì)降低金屬塑性,使后續(xù)變形變得困難。加工硬化可以通過去應(yīng)力退火得以消除。金屬熱塑性變形的機(jī)理主要有:晶內(nèi)滑移、晶內(nèi)孿生(合稱晶內(nèi)變形),晶界滑移和擴(kuò)散蠕變。熱塑性變形對(duì)金屬組織性能的影響:改善晶粒組織;鍛合內(nèi)部缺陷;破碎并改善碳化物和非金屬夾雜物在鋼中的分布;形成纖維組織;改善偏析。金屬超塑性成型的種類分為:細(xì)晶超塑性和相變超塑性。金屬超塑性成型的特點(diǎn)有:大伸長率;無頸縮;低流動(dòng)應(yīng)力,易于成形;變形過程中基本無加工硬化;具有極好的流動(dòng)性和充填性。金屬超塑性成型對(duì)金屬微觀組織的影響:幾乎看不到位錯(cuò);沒有晶內(nèi)滑移;不形成亞結(jié)構(gòu)。金屬超塑性成型對(duì)金屬力學(xué)性能的影響:不產(chǎn)生織構(gòu)、沒有各向異性;具有較高的抗應(yīng)力腐蝕能力;變形后沒有殘余應(yīng)力;存在加工軟化現(xiàn)象。金屬的塑性指標(biāo)主要有:拉伸試驗(yàn);鐓粗實(shí)驗(yàn);扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。化學(xué)成分對(duì)金屬塑性的影響:磷→冷脆;硫→熱脆;氮→蘭脆;氫→氫脆。變形溫度對(duì)金屬塑性的影響:總的趨勢(shì)是隨著溫度升高,塑性增加,但在某些溫度區(qū)間內(nèi),由于相態(tài)或晶粒邊界的變化而出現(xiàn)脆性區(qū),使金屬的塑性降低。變形力學(xué)條件對(duì)金屬塑性的影響:當(dāng)靜水壓力越大,即在主應(yīng)力狀態(tài)下壓應(yīng)力個(gè)數(shù)越多、數(shù)值越大時(shí),金屬的塑性越好;反之,當(dāng)靜水壓力越小,即拉應(yīng)力個(gè)數(shù)越多、數(shù)值越大時(shí),金屬的塑性越差。提高金屬塑性的基本途徑有:提高材料成分和組織均勻性;合理選擇變形溫度和應(yīng)變速率;選擇三向壓縮較強(qiáng)的變形方式;減小變形的不均勻性。面力可分為作用力、反作用力和摩擦力。在外力作用下,物體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生的相互作用力叫做內(nèi)力。圍繞金屬中某在質(zhì)點(diǎn)Q建立平行六面體,六面體的棱邊分別于坐標(biāo)軸平行;這

個(gè)六面體就成為單元體。全應(yīng)力的平方等于主應(yīng)力與切應(yīng)力的平方之和:S2=σ2+τ2切應(yīng)力互等定理:τxy=τyx;τyz=τzy;τxz=τzx對(duì)于一個(gè)確定的應(yīng)力狀態(tài),只有一組(三個(gè))主應(yīng)力數(shù)值,即J1,J2,J3是不變量,不隨著坐標(biāo)軸的變換而發(fā)生變化。應(yīng)力球張量不能使物體產(chǎn)生形狀變化,只能使物體產(chǎn)生體積變化;相對(duì)的,應(yīng)力偏張量不能使物體產(chǎn)生體積變化,只能使物體產(chǎn)生形狀變化。應(yīng)力偏張量的第三不變量J3’決定了應(yīng)變的類型;J3’>0屬于伸長類應(yīng)變;J3’=0屬于平面應(yīng)變;J3’<0屬于壓縮類應(yīng)變。對(duì)主軸坐標(biāo)系,等效應(yīng)力有如下的特點(diǎn):等效應(yīng)力是一個(gè)不變量;等效應(yīng)力在數(shù)值上等于單向均勻拉伸(或壓縮)時(shí)的拉伸(或壓縮)應(yīng)力σ1,即σ=σ1;等效應(yīng)力并不代表某一實(shí)際平面上的應(yīng)力,因而不能在某一特定的平面上表示出來;等效應(yīng)力可以理解為代表一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)中應(yīng)力偏張量的綜合作用。對(duì)數(shù)應(yīng)變的三個(gè)特點(diǎn):真實(shí)性;可加性;可比性。根據(jù)體積不變條件和特征應(yīng)變,塑性變形只能有三種變形類型:壓縮類變形;剪切類變形;伸長類變形。金屬在外力作用下,由彈性變形狀態(tài)進(jìn)入塑性變形狀態(tài),被稱為屈服。屈雷斯加屈服準(zhǔn)則:當(dāng)受力物體(質(zhì)點(diǎn))中的最大切應(yīng)力達(dá)到某一定值時(shí),該物體就發(fā)生屈服:(σx-σy)2+4τxy2=σs2=4K2。米塞斯屈服準(zhǔn)則:在一定的變形條件下,當(dāng)受力物體內(nèi)一點(diǎn)的等效應(yīng)力(或應(yīng)力偏張量的第二不變量)達(dá)到某一定值時(shí),該點(diǎn)就開始進(jìn)入塑性狀態(tài):(σx-σy)2+(σy-σz)2+(σz-σx)2+6(τxy2+τyz2+τzx2)=2σs2=6K2屈雷斯加屈服準(zhǔn)則與密席斯屈服準(zhǔn)則的區(qū)別:屈雷斯加屈服準(zhǔn)則沒有考慮中間應(yīng)力的影響,三個(gè)主應(yīng)力順序不知道時(shí),使用不方便;而密席斯準(zhǔn)則考慮了中間應(yīng)力的影響,使用方便。彈性變形時(shí),應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特點(diǎn):應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系是完全成線性;彈性變形是可逆的,與應(yīng)變歷史無關(guān);彈性變形時(shí),應(yīng)力球張量使物體產(chǎn)生體積變換,泊松比υ<。塑性變形時(shí),應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特點(diǎn):應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系是非線性的;塑性變形時(shí)認(rèn)為體積不變,即應(yīng)變球張量為零,泊松比υ=;對(duì)于應(yīng)變硬化材料,卸載后再重新加載時(shí)的屈服應(yīng)力就是卸載時(shí)的屈服應(yīng)力,比初始的屈服應(yīng)力要高;塑性變形是不可逆的,與應(yīng)變歷史有關(guān)。在增量理論中,普朗特-路埃斯理論考慮了彈性變形,而列維-米塞斯理論不考慮彈性變形,實(shí)質(zhì)上后者是前者的特殊情況。應(yīng)力應(yīng)變中間關(guān)系決定變形的類型有:標(biāo)稱應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的三個(gè)特征點(diǎn)是:屈服點(diǎn)c,縮頸點(diǎn)b,破壞點(diǎn)k真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的簡化形式:金屬塑性成形中摩擦的特點(diǎn)是:伴隨有變形金屬的塑性流動(dòng);接觸面上壓強(qiáng)高;實(shí)際接觸面積大;不斷有新

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