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)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