塑性成形原理知識點

塑性成形原理知識點塑性成形原理知識點塑性成形原理知識點塑性成形原理知識點編制僅供參考審核批準生效日期地址：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：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：滑移系越多，金屬變形協(xié)調(diào)性好，塑性高?；品较虻淖饔么笥诨泼娴淖饔?。單位面積上的內(nèi)力稱為應力。當滑移面上的剪切應力達到某一個值時，晶體產(chǎn)生滑移，改應力值即為臨界剪切應力值。滑移方向上的切應力分量為：τ=σcosυcosλ。位錯理論是指：滑移過程不是所有原子沿著滑移面同時產(chǎn)生剛性滑動，而是在某些局部區(qū)域先產(chǎn)生滑移，并逐步擴大。晶體的滑移的主要方式是位錯的移動和增值。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和轉(zhuǎn)動。塑性變形的特點是：具有不同時性、不均勻性和相互協(xié)調(diào)性。晶粒大小對金屬塑性變形的影響：當晶粒越小時，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）會阻礙位錯的運動，從而對金屬的塑性變形產(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)象稱為固溶強化。當金屬變形量恰好處在屈服延伸范圍時，金屬表面會出現(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行一道微量冷軋工序，使被溶質(zhì)氣團釘扎的錯位大部分脫釘，再進行后續(xù)加工。塑性變形對金屬組織結(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)。當金屬塑性變形程度增大時，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、作為強化金屬的手段，但是會降低金屬塑性，使后續(xù)變形變得困難。加工硬化可以通過去應力退火得以消除。金屬熱塑性變形的機理主要有：晶內(nèi)滑移、晶內(nèi)孿生(合稱晶內(nèi)變形)，晶界滑移和擴散蠕變。熱塑性變形對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：細晶超塑性和相變超塑性。金屬超塑性成型的特點有：大伸長率；無頸縮；低流動應力，易于成形；變形過程中基本無加工硬化；具有極好的流動性和充填性。金屬超塑性成型對金屬微觀組織的影響：幾乎看不到位錯；沒有晶內(nèi)滑移；不形成亞結(jié)構(gòu)。金屬超塑性成型對金屬力學性能的影響：不產(chǎn)生織構(gòu)、沒有各向異性；具有較高的抗應力腐蝕能力；變形后沒有殘余應力；存在加工軟化現(xiàn)象。金屬的塑性指標主要有：拉伸試驗；鐓粗實驗；扭轉(zhuǎn)試驗?；瘜W成分對金屬塑性的影響：磷→冷脆；硫→熱脆；氮→蘭脆；氫→氫脆。變形溫度對金屬塑性的影響：總的趨勢是隨著溫度升高，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。變形力學條件對金屬塑性的影響：當靜水壓力越大，即在主應力狀態(tài)下壓應力個數(shù)越多、數(shù)值越大時，金屬的塑性越好；反之，當靜水壓力越小，即拉應力個數(shù)越多、數(shù)值越大時，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變速率；選擇三向壓縮較強的變形方式；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Q建立平行六面體，六面體的棱邊分別于坐標軸平行；這

個六面體就成為單元體。全應力的平方等于主應力與切應力的平方之和：S2=σ2+τ2切應力互等定理:τxy＝τyx；τyz＝τzy；τxz＝τzx對于一個確定的應力狀態(tài),只有一組(三個)主應力數(shù)值,即J1,J2,J3是不變量,不隨著坐標軸的變換而發(fā)生變化。應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；相對的，應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。應力偏張量的第三不變量J3’決定了應變的類型；J3’>0屬于伸長類應變；J3’＝0屬于平面應變；J3’<0屬于壓縮類應變。對主軸坐標系，等效應力有如下的特點：等效應力是一個不變量；等效應力在數(shù)值上等于單向均勻拉伸（或壓縮）時的拉伸（或壓縮）應力σ1，即σ=σ1；等效應力并不代表某一實際平面上的應力，因而不能在某一特定的平面上表示出來；等效應力可以理解為代表一點應力狀態(tài)中應力偏張量的綜合作用。對數(shù)應變的三個特點：真實性；可加性；可比性。根據(jù)體積不變條件和特征應變，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)進入塑性變形狀態(tài)，被稱為屈服。屈雷斯加屈服準則：當受力物體(質(zhì)點)中的最大切應力達到某一定值時，該物體就發(fā)生屈服：(σx-σy)2+4τxy2=σs2=4K2。米塞斯屈服準則：在一定的變形條件下，當受力物體內(nèi)一點的等效應力(或應力偏張量的第二不變量)達到某一定值時，該點就開始進入塑性狀態(tài)：(σx-σy)2+(σy-σz)2+(σz-σx)2+6(τxy2+τyz2+τzx2)=2σs2=6K2屈雷斯加屈服準則與密席斯屈服準則的區(qū)別：屈雷斯加屈服準則沒有考慮中間應力的影響，三個主應力順序不知道時，使用不方便；而密席斯準則考慮了中間應力的影響，使用方便。彈性變形時，應力應變關(guān)系的特點：應力與應變的關(guān)系是完全成線性；彈性變形是可逆的，與應變歷史無關(guān)；彈性變形時，應力球張量使物體產(chǎn)生體積變換，泊松比υ<。塑性變形時，應力應變關(guān)系的特點：應力與應變的關(guān)系是非線性的；塑性變形時認為體積不變，即應變球張量為零，泊松比υ＝；對于應變硬化材料，卸載后再重新加載時的屈服應力就是卸載時的屈服應力，比初始的屈服應力要高；塑性變形是不可逆的，與應變歷史有關(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，實質(zhì)上后者是前者的特殊情況。應力應變中間關(guān)系決定變形的類型有：標稱應力-應變曲線上的三個特征點是：屈服點c，縮頸點b，破壞點k真實應力-應變曲線的簡化形式：金屬塑性成形中摩擦的特點是：伴隨有變形金屬的塑性流動；接觸面上壓強高；實際接觸面積大；不斷有新