塑性成型原理

塑性成型原理第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日鍛壓的優(yōu)缺點(diǎn)能改善金屬的組織，提高金屬的機(jī)械性能。節(jié)約金屬材料和切削加工工時。具有較高的生產(chǎn)率。不能直接鍛制成形狀復(fù)雜的零件。尺寸精度不高。需要重型的機(jī)器設(shè)備和復(fù)雜的工模具。生產(chǎn)現(xiàn)場勞動條件較差。第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日§一、塑性成形原理一、塑性成形的實(shí)質(zhì)

SubstanceofPlasticityDeformationofMetals塑性與變形抗力是金屬的重要狀態(tài)屬性，它決定了金屬加工成形的工藝性能和使用性能。

塑性Plasticity：金屬產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力?？梢杂米畲笞冃纬潭葋肀硎舅苄缘母叩?。變形抗力ResistanceofDeformation：金屬對于產(chǎn)生塑性變形的外力的抵抗能力。通常用流變應(yīng)力來表示。

塑性是與組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)敏感性質(zhì)。既取決于金屬的本質(zhì)，還與變形條件有關(guān)。第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日1.晶內(nèi)塑性變形滑移變形SlidingDeformation：在切應(yīng)力作用下，晶體一部分沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相對于另一部分產(chǎn)生滑動的變形方式稱為滑移。

孿生變形

TwinningDeformation：在切應(yīng)力作用下，晶體一部分相對于其余部分沿一定晶面及晶向產(chǎn)生一定角度切變引起變形

第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.晶界變形晶界滑動Grain-boundarySliding：在切應(yīng)力作用下，晶粒沿晶界面所產(chǎn)生的剪切運(yùn)動。

晶界遷移

Grain-boundaryMigration：晶界沿晶界法向方向的運(yùn)動。

第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日3.多晶體金屬塑性變形變形復(fù)雜性：包括晶內(nèi)塑性變形和晶界變形。

變形抗力大：晶界阻礙滑移的作用強(qiáng)烈。

變形不均勻：各晶粒取向不同，晶內(nèi)變形量比晶界附近區(qū)變形量大。晶粒細(xì)化是降低多晶體塑性變形不均勻性的重要措施。

第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日二、冷變形強(qiáng)化與再結(jié)晶1.冷變形強(qiáng)化ColdDeformationStrengthening在冷變形時，隨著變形程度的增加，金屬材料的所有強(qiáng)度指標(biāo)和硬度都有所提高，但塑性有所下降的現(xiàn)象。原因：晶格畸變distortionoflattice作用：阻礙繼續(xù)變形，提高金屬強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)用：代替熱處理第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日顯微組織特征CharacteristicsofMicrostructure：晶內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)變化：晶內(nèi)點(diǎn)缺陷增加，位錯密度提高，晶格嚴(yán)重畸變。纖維組織形成：形變量很大時，晶界遭到破壞，變得模糊不清，各晶粒被拉成細(xì)條形，呈纖維狀。

形變織構(gòu)：由變形引起晶粒的擇優(yōu)取向，退火難以消除。

第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.回復(fù)與再結(jié)晶

回復(fù)Recovery：將冷變形后的金屬加熱到一定溫度（約0.25～0.30T熔）后，使原子回復(fù)到平衡位置，因此，晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小。

第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日再結(jié)晶Recrystallization：塑性變形后金屬被拉長了的晶粒重新生核、結(jié)晶，變?yōu)榈容S晶粒。

再結(jié)晶溫度：某種金屬產(chǎn)生再結(jié)晶現(xiàn)象的最低溫度，約0.4T熔。再結(jié)晶過程：形核、聚集長大再結(jié)晶組織：無畸變的細(xì)小等軸晶粒，但仍然保持與變形晶粒相同的晶格結(jié)構(gòu)

作用：消除內(nèi)應(yīng)力；降低變形抗力；改變力學(xué)性能，增加塑性。

第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日晶粒長大GrainGrowth冷變形金屬在完成再結(jié)晶后，繼續(xù)升溫或延長保溫時間使晶界上的彌散質(zhì)點(diǎn)溶解，失去對晶粒長大的阻礙作用，晶界移動的結(jié)果使一些晶粒尺寸縮小以至于消失，另一些晶粒尺寸增大，形成粗大晶粒，導(dǎo)致力學(xué)性能惡化。

動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶

DynamicRecoveryandDynamicRecrystallization在塑性變形過程中發(fā)生的，而不是在變形停止后發(fā)生的回復(fù)或再結(jié)晶

熱加工：在再結(jié)晶溫度以上所進(jìn)行的塑性變形加工過程。

第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日三、鍛造比與鍛造流線

ForgingRatioandForgingFlowLine

1.鍛造比ForgingRatio

：代表變形程度大小。用y表示：變形前后截面比（拔長）或高度比（鐓粗）Y拔=F0/F=L/L0

Y鐓=F/F0=H0/H

第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日軋材或鍛坯作為鍛造坯料：≥1.5用鋼錠作為鍛造坯料：碳素結(jié)構(gòu)鋼，拔長鍛造比≥3，鐓粗鍛造比≥2.5；合金結(jié)構(gòu)鋼，鍛造比為3～4鑄造缺陷嚴(yán)重，碳化物粗大的高合金鋼鋼錠：不銹鋼的鍛造比選為4～6，高速鋼的鍛造比選為5～12y太大，會增加各向異性。鍛造比的確定第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.鍛造流線

鍛造后金屬組織具有方向性脆性雜質(zhì)：碎粒狀或鏈狀分布塑性雜質(zhì)：帶狀分布流線化程度與鍛造比有關(guān)

流線的存在使鍛造金屬的力學(xué)性能呈現(xiàn)明顯的各向異性。用熱處理的方法不能消除鍛造流線。第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日在設(shè)計(jì)和制造易受沖擊載荷的零件時，應(yīng)注意二點(diǎn)：1、使零件工作時的正應(yīng)力方向與流線方向重合，切應(yīng)力方向與流線方向垂直。2、使流線的分布與零件的外形輪廓相符合。如圖所示。第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日四、塑性成形基本規(guī)律1.體積不變定律VolumeConstance金屬塑性變形前后的體積相等，即體積為常數(shù)，也稱為不可壓縮定律。

第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.臨界切應(yīng)力定律

CriticalShearStress

晶體滑移的驅(qū)動力是外力在滑移系上的分切應(yīng)力。只有當(dāng)滑移系上分切應(yīng)力(τ)達(dá)到一定值時，則該滑移系才能開動。

τ=（F/S）COSΦ·COSλ

第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日3.最小阻力定律LeastResistance

在變形過程中，如果金屬質(zhì)點(diǎn)有可能向各個不同方向移動，則每一質(zhì)點(diǎn)將沿著阻力最小方向移動。質(zhì)點(diǎn)流動阻力最小方向是通過該質(zhì)點(diǎn)指向金屬變形部分周邊的法線方向。應(yīng)用：確定金屬變形中質(zhì)點(diǎn)的移動方向控制金屬坯料變形的流動方位降低能耗，提高生產(chǎn)率。

第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日4.塑性變形時伴隨有彈性變形的定律

PlasticDeformationwithElastic

Deformation

變形金屬的總變形是由彈性變形和塑性變形所組成。第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日五、金屬的鍛造性能

定義：用來衡量金屬材料利用鍛壓加工方法成形的難易程度。用金屬的塑性和變形抗力二個因素來衡量。影響金屬鍛造性能的因素主要有金屬的本質(zhì)和金屬的變形條件。1.內(nèi)在因素影響

化學(xué)成分的影響

金屬組織的影響

第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.外在因素影響

變形應(yīng)力狀態(tài)的影響

第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日第二十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日1、在金屬塑性變形時，其應(yīng)力狀態(tài)中壓應(yīng)力數(shù)目越多，其塑性越好；拉應(yīng)力數(shù)目越多，塑性變形相對降低。2、在三向受壓的應(yīng)力狀態(tài)下變形時，其變形抗力較三向應(yīng)力狀態(tài)不同時大的多。3、綜上分析，金屬的鍛造性能是從塑性和變形抗力二個方面的因素進(jìn)行綜合衡量。第二十七頁，共二十九頁，2022年，8月2