金屬塑性加工原理與技術(shù)緒論課件

金屬塑性加工原理與技術(shù)任課教師：羅豐華8830614(粉冶院科研樓304)E-mail：金屬塑性加工原理與技術(shù)一級學(xué)科：材料科學(xué)與工程二級學(xué)科：材料物理與化學(xué) 材料學(xué)

材料加工工程自主設(shè)立特色二級學(xué)科：

粉體材料科學(xué)與工程材料物理與化學(xué)在分子、原子、電子層次上研究材料的物理、化學(xué)行為規(guī)律。通過材料的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計，實現(xiàn)材料的制備與合成，探索材料的主要性能及其與成份、結(jié)構(gòu)的關(guān)系，研究和發(fā)展新型先進材料和相關(guān)器件。材料加工工程研究控制材料的外部形狀與內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)以及將材料加工成人類社會所需要的各種零件及成品的應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。目前，材料加工成成的內(nèi)涵已超過原有范疇，與材料物理與化學(xué)、材料學(xué)、機械、自動控制等學(xué)科密切相關(guān)，是多學(xué)科交叉的新興學(xué)科。3個二級學(xué)科各有特點，又密切相關(guān)“材料物理與化學(xué)”研究材料的微觀本質(zhì)“材料學(xué)”研究材料性能與服役條件的關(guān)系“材料加工工程”將材料開發(fā)成應(yīng)用所需要的組織、形狀。相對而言，材料物理與化學(xué)、材料學(xué)是材料加工工程的基礎(chǔ)學(xué)科。粉末冶金的學(xué)科培養(yǎng)特點粉末冶金是研究金屬、合金、非金屬、金屬間化合物和化合物粉體及粉體材料的制備、性質(zhì)的技術(shù)學(xué)科。是冶金和材料的交叉學(xué)科，幾乎滲透到所有冶金與材料科學(xué)的各個分支領(lǐng)域。除了《粉末冶金原理》專業(yè)基礎(chǔ)課程外，本科課程已開設(shè)了《材料學(xué)基礎(chǔ)》、《熱處理》等材料學(xué)科基礎(chǔ)課程，但這些基礎(chǔ)課程主要屬于材料物理與化學(xué)、材料學(xué)范疇，還需要補充材料加工工程的內(nèi)容。金屬塑性加工原理與技術(shù)屬于材料加工工程范疇。由《金屬塑性加工原理》和《金屬塑性加工技術(shù)》兩門課程組成，形成材料加工工程二級學(xué)科的基礎(chǔ)專業(yè)課程。中南大學(xué)材料學(xué)院所有專業(yè)都開設(shè)上述兩門課程，兩門課合計110學(xué)時。粉體材料科學(xué)與工程專業(yè)有自己的專業(yè)特色課程，學(xué)習(xí)任務(wù)重。因此消減了學(xué)習(xí)內(nèi)容，只有48學(xué)時。限定本專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)。緒論材料加工的內(nèi)涵金屬塑性加工金屬塑性加工技術(shù)金屬塑性加工學(xué)科體系本課程的任務(wù)一、材料加工的內(nèi)涵材料加工：通過一定的工藝手段使新材料在物理上處于和原材料不同的狀態(tài)(化學(xué)上完全相同)。

材料合成：通過一定的途徑，從氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的各種不同原材料中得到化學(xué)上不同于原材料的新材料一、材料加工的內(nèi)涵材料的可加工性：材料對各種加工工藝手段所表現(xiàn)出來的特性，包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能和切削加工性能等。材料加工的基本原則：材料加工必須統(tǒng)籌考慮材料構(gòu)件的使用性能、工藝性能、環(huán)保性能及經(jīng)濟性，經(jīng)過對比分析、系統(tǒng)考慮后，找出解決實際工程要求的方法和途徑。二、金屬塑性加工（壓力加工）定義：金屬在外力作用下，產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸和組織、性能的制品的一種基本金屬加工技術(shù)。定義要義：1.金屬塑性變形是有規(guī)律的。2.工藝目的不但包含形狀和尺寸，同時包含力學(xué)性能。塑性成形特點：1.能改善金屬的組織2.可提高材料利用率3.加工精度較高4.生產(chǎn)率較高三不加工：1.脆性材料2.復(fù)雜形狀3.特大工件二、金屬塑性加工（壓力加工）塑性變形規(guī)律：1.最小阻力定律

金屬質(zhì)點在塑性變形中總是力圖向最小阻力的方向移動

2.加工硬化規(guī)律

加工硬化定義：金屬在常溫下隨變形量增加而變形抗力增大、塑性和韌性降低的現(xiàn)象

3.體積不變規(guī)律塑性變形前后的體積總保持不變

=AnOAABBBBepCPP

PP

L0L1δ=（L1-

L0）/L0×100%當(dāng)L1≥2L0,δ≥(2L0-L0)/L0×100%=100%δ≥100%稱為超塑性二、金屬塑性加工（壓力加工）塑性：產(chǎn)生塑性變形而整體性不破壞的能力二、金屬塑性加工（壓力加工）塑性是衡量塑性成形性尺度與材料性質(zhì)、變形方式和變形條件有關(guān)伸長率與斷面收縮率1958年，我國機械工業(yè)的先驅(qū)沈鴻上書毛主席，建議我國自行設(shè)計制造萬噸水壓機，以改變大鍛件依靠進口的局面。此后四年間，只上過四年小學(xué)的沈鴻，依靠技術(shù)工人以及自身長期的實踐摸索，成功設(shè)計制造出了這臺12,000噸的水壓機。這臺水壓機總高23.65米，全機由4,4700多個零件組成，工作液體的壓力達到350個大氣壓，能夠鍛造250噸重的鋼錠，是重型機器制造工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。

三、金屬塑性加工技術(shù)(1)鍛造—鍛錘錘擊工件產(chǎn)生壓縮變形自由鍛模鍛三、金屬塑性加工技術(shù)(2)軋制：金屬通過旋轉(zhuǎn)的軋輥受到壓縮變形，橫斷面面積減小，縱向長度增加縱軋橫軋斜軋三、金屬塑性加工技術(shù)(3)擠壓：金屬在擠壓筒中受推力作用從模孔中流出而制取各種斷面金屬材料正擠壓反擠壓三、金屬塑性加工技術(shù)(5)拉深(沖壓)：金屬坯料在沖模之間受壓產(chǎn)生分離或變形三、金屬塑性加工技術(shù)(6)彎曲：彎矩作用下使工件發(fā)生彎曲或使板、管、棒得到矯直三、金屬塑性加工技術(shù)(9)組合加工變形楔橫軋：鍛造-橫軋三、金屬塑性加工技術(shù)(10)組合加工變形輾壓：鍛造(擴孔)-橫軋三、金屬塑性加工技術(shù)(11)組合加工變形輥彎：軋制-彎曲三、金屬塑性加工技術(shù)(12)組合加工變形旋壓：沖壓(拉深)-軋制三、金屬塑性加工技術(shù)塑性加工的優(yōu)點加工廢屑損失少，材料利用率高金屬組織性能得到改善和提高易于實現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動化，勞動生產(chǎn)率高制品尺寸精度高、光潔度較高

(鋼總產(chǎn)量的90%，有色金屬總產(chǎn)量的70%以上)四、金屬塑性加工學(xué)科體系金屬塑性加工原理1.金屬塑性加工力學(xué)2.塑性變形材料學(xué)3.塑性加工磨擦學(xué)金屬塑性加工工藝學(xué)（金屬塑性加工技術(shù)）1.擠壓、拉拔2.管棒(線)材生產(chǎn)3.型材生產(chǎn)4.軋制理論5.板帶材生產(chǎn)四、金屬塑性加工學(xué)科體系金屬塑性加工力學(xué)

金屬塑性加工過程中金屬變形力學(xué)規(guī)律的一門課程。把金屬材料看作均勻連續(xù)介質(zhì)，運用塑性力學(xué)的基本理論分析、研究塑性加工時工件內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變的分布規(guī)律，建立工件變形與外力的定量關(guān)系、計算塑性加工所需的變形力、變形功率等。為正確選擇加工設(shè)備、合理制定加工工藝規(guī)程、設(shè)計工模具、確定毛坯形狀尺寸、改善提高制品質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。四、金屬塑性加工學(xué)科體系金屬塑性加工力學(xué)

主要內(nèi)容：1.塑性力學(xué)理論基礎(chǔ)：應(yīng)力理論，應(yīng)變理論和金屬塑性變形的物性方程----屈服準(zhǔn)則和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程。2.計算變形力的解釋方法：工程法、滑移線理論法、上限法及上限單元技術(shù)、塑性有限元法3.理論解釋與實驗相結(jié)合的方法：視塑性法、云紋法、光塑性法四、金屬塑性加工學(xué)科體系塑性變形材料學(xué)(《材料學(xué)基礎(chǔ)》已包含相關(guān)內(nèi)容)從金屬的微觀結(jié)構(gòu)----晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)，運用金屬學(xué)和金屬物理的基礎(chǔ)理論和現(xiàn)代測試技術(shù)，研究金屬塑性變形的物理本質(zhì)，塑性變形過程中金屬組織性能的變化規(guī)律，為有效地控制制品的組織性能提供科學(xué)依據(jù)。主要內(nèi)容：1.金屬塑性：塑性變形的主要機制、影響塑性的因素2.塑性加工過程的組織性能變化：滑移、孿晶、加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶、斷裂、溫度-速度條件、形變熱處理

四、金屬塑性加工學(xué)科體系

塑性加工磨擦學(xué)塑性加工過程的磨擦、潤滑和磨損現(xiàn)象、特點及其規(guī)律。為合理選擇潤滑劑和確定潤滑工藝奠定物理化學(xué)基礎(chǔ)主要內(nèi)容：1.磨擦理論：常摩擦系數(shù)定律、最大摩擦力條件和常磨擦力定律2.塑性加工過程的摩擦特點，影響磨擦系數(shù)的因素，摩擦系數(shù)測定方法3.潤滑理論、工藝潤滑方法（粉末的成形過程也存在相同問題）

五.本課程的任務(wù)本課程包括塑性加工原理和塑性加工技術(shù)兩部分。塑性加工原理部分主要由應(yīng)力、應(yīng)變、塑性條件方程、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程組成，塑性變形材料學(xué)基礎(chǔ)，塑性變形摩擦理論。塑性加工技術(shù)重點介紹擠壓、拉拔、孔型軋制和平板軋制四種典型成形工藝，分別介紹上述成形工藝的成形方法、產(chǎn)品、金屬變形和組織變化規(guī)律、以及工藝過程和主要參數(shù)。學(xué)時48學(xué)分3五.本課程的任務(wù)塑性加工技術(shù)部分：一、有色金屬管、棒(線)、型材生產(chǎn)

(1)擠壓、(2)拉拔、(3)孔型軋制二、有色金屬板帶材生產(chǎn)平輥軋制圍繞有色金屬管、棒(線)、型材和板材的制備，學(xué)習(xí)擠壓、拉拔、孔型軋制、平輥軋制四種主要加工工藝，掌握各種工藝的制品、工藝方法、工藝過程金屬流動特點、組織性能變化、應(yīng)力分布和加工力的工程計算等基礎(chǔ)知識。要求在理論知識上，結(jié)合實際，理解工藝制度的確定和相關(guān)參數(shù)的選擇的道理，基本思路等五.本課程的任務(wù)課程學(xué)習(xí)的基本要求通過本課程學(xué)習(xí)，初步了解應(yīng)力應(yīng)變分析、塑性條件方程、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程；認識擠壓、拉拔、孔型軋制和平輥軋制等加工過程中材料組織、性能變化規(guī)律；在以后的新材料研究和加工產(chǎn)品開發(fā)時，應(yīng)能進行原料的準(zhǔn)備，加工設(shè)備的選擇和相關(guān)參數(shù)制定，加工工藝制度的制定。

五.本課程的任務(wù)課程的基本內(nèi)容、重點、難點本課程包括塑性加工原理和塑性加工技術(shù)兩部分。塑性加工原理部分主要由應(yīng)力、應(yīng)變、塑性條件方程、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程組成，塑性加工技術(shù)重點介紹擠壓、拉拔、孔型軋制和平板軋制四種典型成形工藝，分別介紹上述成形工藝的成形方法、產(chǎn)品、金屬變形和組織變化規(guī)律、以及工藝過程和主要參數(shù)。并在此基礎(chǔ)上，介紹壓力加工過程缺陷形成原因和過程，以及成品質(zhì)量控制方法。課程的難點在于對塑性條件方程、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程的理解，課程的重點是各種成形技術(shù)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)和組織變化規(guī)律。五.本課程的任務(wù)教材：金屬塑性加工原理

彭大暑

中南大學(xué)出版社77.3/PDS28.00元

金屬塑性加工學(xué)--擠壓、拉拔與管材冷軋

馬懷憲

冶金工業(yè)出版社

77.3/MHX35.00元有色金屬線材生產(chǎn)婁燕雄中南大學(xué)出版社15.00元有色金屬板帶材生產(chǎn)傅祖鑄中南工業(yè)