《塑性變形》課件

塑性變形本課程將介紹塑性變形的基本原理、常用工藝和應(yīng)用。課程簡介1介紹塑性變形的基本概念本課程將介紹塑性變形的基本原理、分類、以及在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。2探究塑性變形的微觀機(jī)制我們將深入探討金屬材料在塑性變形過程中發(fā)生的微觀結(jié)構(gòu)變化。3學(xué)習(xí)塑性加工的各種工藝本課程將涵蓋常見的塑性加工工藝，例如擠壓、鍛造、沖壓等。塑性變形的定義形狀改變塑性變形是指材料在受力后發(fā)生永久形狀改變，且這種改變?cè)谛冻饬蟛粫?huì)恢復(fù)。應(yīng)力作用塑性變形通常發(fā)生在材料的屈服強(qiáng)度以上，此時(shí)材料內(nèi)部的原子重新排列，導(dǎo)致形狀改變。不可逆塑性變形是一個(gè)不可逆的過程，這意味著材料在變形后不會(huì)恢復(fù)到原來的形狀。塑性變形的特點(diǎn)可塑性材料在受力后發(fā)生永久變形的能力。不可逆性塑性變形是不可逆的，材料在卸荷后不會(huì)恢復(fù)原狀。應(yīng)力硬化隨著塑性變形的進(jìn)行，材料的強(qiáng)度和硬度會(huì)增加。溫度影響溫度會(huì)顯著影響材料的塑性變形行為。塑性變形的微觀機(jī)制1位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)晶體材料中的缺陷，是塑性變形的主要原因2孿晶晶體結(jié)構(gòu)的重新排列，在某些金屬中較為常見3晶界滑移晶粒之間互相滑動(dòng)，發(fā)生在多晶材料中金屬的塑性變形機(jī)理1位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)晶體材料內(nèi)部的缺陷，是塑性變形的主要原因。2晶?；凭Яｉg相互滑動(dòng)，發(fā)生相對(duì)位移，導(dǎo)致材料變形。3孿生晶體內(nèi)部發(fā)生原子重排，形成新的晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致變形。塑性變形的均勻性均勻性指的是材料在變形過程中，各個(gè)部位的變形程度一致，沒有明顯的局部變形。均勻性影響均勻性對(duì)材料的最終性能和產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響，均勻變形可以保證材料的強(qiáng)度和韌性。塑性變形的不均勻性應(yīng)力集中在塑性變形過程中，材料的應(yīng)力分布不均勻，導(dǎo)致應(yīng)力集中，容易造成裂紋或斷裂。變形梯度不同區(qū)域的變形程度不同，導(dǎo)致變形梯度過大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。材料組織變化由于應(yīng)力集中和變形梯度，材料的組織結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，影響材料的性能。塑性變形的連續(xù)性逐漸變化金屬在塑性變形過程中，其形狀和尺寸的變化是連續(xù)的，而不是突然發(fā)生的。應(yīng)力應(yīng)變曲線塑性變形過程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線是一條連續(xù)的曲線，沒有明顯的斷裂點(diǎn)。變形過程從初始狀態(tài)到最終形狀，變形過程是連續(xù)的，沒有明顯的間斷。塑性變形的不可逆性塑性變形是不可逆的，這意味著一旦材料發(fā)生塑性變形，它將無法恢復(fù)到其原始形狀。即使施加相反的力，材料也不會(huì)完全恢復(fù)到其原始形狀，而是會(huì)保留一些永久變形。這種不可逆性是由材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化引起的，這些變化是由于原子在變形過程中重新排列造成的。塑性變形的穩(wěn)定性變形穩(wěn)定性塑性變形過程中，材料抵抗變形的能力影響因素材料的力學(xué)性能變形溫度變形速度變形工藝參數(shù)塑性變形的退火1恢復(fù)消除變形過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力2再結(jié)晶形成新的晶粒3晶粒長大提高材料的韌性和塑性塑性加工的分類冷加工在室溫或低于室溫下進(jìn)行的加工，例如冷軋、冷拔、冷沖壓等。熱加工在高于材料再結(jié)晶溫度下進(jìn)行的加工，例如熱軋、熱鍛等。半熱加工介于冷加工和熱加工之間，例如半熱軋、半熱鍛等。金屬塑性加工的基本原理變形通過外力使金屬材料發(fā)生塑性變形，改變其形狀和尺寸。晶粒細(xì)化塑性變形導(dǎo)致晶粒尺寸減小，提高材料強(qiáng)度和硬度。組織變化變形過程改變金屬材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，影響其性能。金屬塑性加工工藝?yán)浼庸ぴ诔叵逻M(jìn)行的加工，如冷軋、冷拔、冷沖壓等。熱加工在高溫下進(jìn)行的加工，如熱軋、熱鍛、熱擠壓等。溫加工介于冷加工和熱加工之間的加工，如溫軋、溫?cái)D壓等。擠壓成型擠壓成型是一種常見的金屬塑性加工工藝，它通過在模具中對(duì)金屬材料施加壓力，使其發(fā)生塑性變形，從而獲得所需的形狀和尺寸。擠壓成型具有以下特點(diǎn)：高效率、高精度、高強(qiáng)度、低成本。它廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、機(jī)械加工等領(lǐng)域。注塑成型注塑成型是一種常見的塑料加工工藝，它利用高溫熔化的塑料材料在壓力下被注入模具型腔，并冷卻固化成型。注塑成型可用于生產(chǎn)各種形狀的塑料產(chǎn)品，例如汽車零件、電子產(chǎn)品外殼、玩具和食品包裝。鍛造成型鍛造成型是一種利用鍛錘或壓力機(jī)對(duì)金屬坯料施加壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的加工方法。鍛造成型具有以下特點(diǎn)：材料利用率高產(chǎn)品強(qiáng)度高尺寸精度高滾動(dòng)成型滾動(dòng)成型是通過一對(duì)或多對(duì)旋轉(zhuǎn)的滾輪，使金屬材料在滾輪的壓力下發(fā)生塑性變形，從而改變其形狀、尺寸和截面的加工方法。滾動(dòng)成型工藝具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品精度高、材料利用率高、表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于制造各種金屬制品，例如鋼管、型材、鋼板等。拉拔成型拉拔成型是一種將金屬材料通過模具拉伸，使金屬材料的橫截面積減小，長度增加的塑性加工方法。拉拔成型常用于生產(chǎn)各種形狀的金屬線材，例如鋼絲、銅線、鋁線等。拉拔成型具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以生產(chǎn)各種尺寸和形狀的金屬線材生產(chǎn)效率高，成本低產(chǎn)品表面質(zhì)量好，精度高沖壓成型沖壓成型是一種利用沖壓機(jī)和模具，將金屬板料在壓力作用下，使金屬板料發(fā)生塑性變形，從而得到所需形狀和尺寸的工件的加工方法。沖壓成型工藝具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、尺寸精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、航空、電子、家電等行業(yè)。塑性變形中的應(yīng)力分析應(yīng)力集中在塑性變形過程中，應(yīng)力會(huì)集中在材料的特定區(qū)域，例如孔的邊緣或尖角處。殘余應(yīng)力塑性變形后，材料中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這可以影響材料的強(qiáng)度和性能。應(yīng)力分布應(yīng)力的分布在變形過程中會(huì)發(fā)生變化，這取決于材料的特性和變形條件。塑性變形中的應(yīng)變分析1應(yīng)變定義材料在受力變形后，形狀和尺寸發(fā)生變化的程度，用應(yīng)變表示。2應(yīng)變類型包括正應(yīng)變和切應(yīng)變，分別反映材料在拉伸或壓縮方向和剪切方向上的變形程度。3應(yīng)變測量通過測量變形前后材料的尺寸變化來確定應(yīng)變值，常用的方法包括應(yīng)變儀和光學(xué)測量法。塑性變形中的變形能1變形能金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形時(shí)所消耗的能量2熱能變形能的一部分轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致金屬溫度升高3儲(chǔ)存能變形能的另一部分以儲(chǔ)存能的形式儲(chǔ)存在金屬內(nèi)部變形能是塑性變形過程中的重要參數(shù)，它與金屬的變形程度、材料的性質(zhì)和變形條件密切相關(guān)。變形能的大小決定了金屬變形加工所需的能量，也影響著金屬的溫度變化和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。塑性變形中的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系1彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變成正比，材料恢復(fù)原狀。2屈服階段應(yīng)力達(dá)到屈服極限，材料開始發(fā)生永久變形。3強(qiáng)化階段應(yīng)力繼續(xù)增加，材料發(fā)生塑性變形，強(qiáng)度提高。4頸縮階段應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度，材料開始頸縮，斷裂。材料流動(dòng)曲線真應(yīng)力塑性變形阻力真應(yīng)變材料的變形程度變形加工中的熱量分析1摩擦熱工具和工件之間的摩擦產(chǎn)生熱量。2變形熱金屬材料的塑性變形過程中產(chǎn)生熱量。3熱量傳遞熱量從工件傳遞到周圍環(huán)境。變形加工中的能量分析1總能量變形加工所需總能量2有效能量用于改變工件形狀的能量3無效能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的能量變形加工中的表面質(zhì)量表面粗糙度變形加工過程中的摩擦和切削會(huì)影響表面粗糙度。表面硬度塑性變形會(huì)改變材料的表面硬度，影響材料的耐磨性和抗腐蝕性。表面完整性變形加工過程中可能會(huì)出現(xiàn)裂紋、劃痕等表面缺陷，影響材料的性能和外觀。變形加工中的精度控制