材料成形原理

PrincipleonMaterialsForming第一章緒論第二章金屬塑性變形的物理基礎(chǔ)第三章金屬塑性加工的宏觀規(guī)律第四章金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)第五章主應(yīng)力法及其應(yīng)用第六章滑移線場(chǎng)理論1第一節(jié)塑性成形的特點(diǎn)及分類一、金屬的塑性、塑性成形及其特點(diǎn)塑性：在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形而不破壞其完整性的能力稱為塑性。是指材料的永久變形能力。彈性：材料的可恢復(fù)變形的能力彈塑性：彈性+塑性2一、金屬的塑性、塑性成形及其特點(diǎn)金屬材料在外力作用下，利用其塑性而使其成形并獲得一定力學(xué)性能的加工方法稱為塑性成形（塑性加工或壓力加工）。金屬塑性成形的特點(diǎn)：（1）組織、性能好；改善組織，提高性能（2）材料利用率高；主要靠塑性狀態(tài)下體積轉(zhuǎn)移成形，流線分布合理（3）尺寸精度高；精密成形；少或無切削加工。（4）生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。第一節(jié)塑性成形的特點(diǎn)及分類3二、金屬塑性成形的分類第一節(jié)塑性成形的特點(diǎn)及分類1、按成形特點(diǎn)分為：塊料成形和板料成形（1）塊料成形：在塑性變形中靠體積轉(zhuǎn)移和分配來實(shí)現(xiàn)。一次加工（冶金部門）：軋制、擠壓、拉拔;變形區(qū)隨時(shí)間不變化，屬穩(wěn)定的變形過程，適合連續(xù)的大批量生產(chǎn)。二次加工（制造部門）：自由鍛、模鍛變形區(qū)隨時(shí)間不斷變化，屬非穩(wěn)定的塑性變形過程，適于間歇生產(chǎn)。（2）板料成形：對(duì)于厚度較小的板料，利用專門模具，使金屬通過一定?？锥a(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需的形狀、尺寸的零件或坯料。分離工序：沖裁、剪切成形工序：彎曲、拉伸、脹形、翻邊等。2、按成形溫度分為：熱成形、溫成形、冷成形新方法：連鑄連軋、液態(tài)模鍛、等溫鍛造、超塑性成形等。4圖例延伸鐓粗斜軋橫軋縱軋模鍛自由鍛造軋制鍛造分類與名稱壓力基本受力方式基本壓力加工變形方式按加工時(shí)工件的受力和變形方式5圖例反擠壓正擠壓剪切彎曲拉伸成型沖壓（拉延）拉拔擠壓分類與名稱剪力彎矩拉力壓力基本受力方式按加工時(shí)工件的受力和變形方式6組合加工變形方式組合方式鍛造－軋制軋制－擠壓拉拔－軋制軋制－彎曲軋制－剪切名稱鍛軋軋擠拔軋輥彎搓軋圖例按加工時(shí)工件的受力和變形方式7應(yīng)用鍛件和沖壓件8塑性成形設(shè)備（鍛造設(shè)備）9塑性成形設(shè)備（沖壓設(shè)備）10擠壓型材擠壓型材模具11工件驅(qū)動(dòng)輥導(dǎo)向輥蕊輥端面輥環(huán)軋示意圖1213第二節(jié)金屬塑性成形的發(fā)展金屬塑性變形理論是一門基于金屬塑性加工的物理學(xué)、物理-化學(xué)、金屬學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)上的應(yīng)用技術(shù)理論。金屬塑性變形的物理機(jī)物理—化學(xué)基礎(chǔ)是屬于金屬學(xué)及金屬物理范疇。19世紀(jì)30年代位錯(cuò)理論的提出?？梢越忉屗苄宰冃芜^程中的很多現(xiàn)象，特別是塑性變形的微觀機(jī)制。塑性不僅取決于材料本身（成分、晶格類型和組織結(jié)構(gòu)），還取決于變形的外部條件（變形溫度、速度及力學(xué)狀態(tài)等）。塑性變形的物理—化學(xué)方面主要研究金屬的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與塑性變形之間的關(guān)系、工具與工件接觸表面之間的摩擦及其機(jī)理等。塑性成形原理的另一重要內(nèi)容是塑性成形力學(xué)。14作為塑性變形理論的重要基礎(chǔ)的塑性理論的形成與發(fā)展也經(jīng)歷了一百多年的歷史。在此其間提出的一些經(jīng)典理論與方法歸列于下：法國(guó)工程師屈雷斯加（H.Tresca）1864提出最大剪應(yīng)力屈服準(zhǔn)則B.Saint-Venant1870，應(yīng)力應(yīng)變速率方程，（塑性流動(dòng)方程）M.Levy1871年，提出了應(yīng)力應(yīng)變?cè)隽筷P(guān)系Levy-Mises德國(guó)米塞斯（VonMises），1913，Mises屈服準(zhǔn)則M.levy、H.Hencky、L.Prandtl1923，平面塑性變形的滑移線幾何性質(zhì)A.Reuss1930，彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系1940，H.Hencky、H.Geringer、Cauchy、Rieman等，滑移線法1950，A.A.Mapkob、R.Hill、W.Pragar等，極值分析方法1970，小林史郎，C.H.Lee等，剛—塑性有限元解析法……劉叔儀1954年提出理論斷裂鐘面與應(yīng)力空間理論王仲仁1979年提出應(yīng)力應(yīng)變順序?qū)?yīng)理論。。。。。。15塑性加工的發(fā)展方向節(jié)約資源用盡量少的原材料生產(chǎn)出要求的形狀、尺寸、強(qiáng)度、塑性以及其它物理性能的產(chǎn)品。為此，合理利用資源選擇最佳材質(zhì)或通過變形與熱處理相配合以改善材質(zhì)、研究輕型薄壁斷面和周期斷面以及復(fù)合材料等高效制品的成型成為今后節(jié)約資源的重要課題。16節(jié)約能源金屬材料熱加工所需的熱能比加工所需的機(jī)械能大許多倍，所以必須節(jié)約熱能?？s短工藝流程、降低加工溫度、熱加工變?yōu)槔浼庸ぁp少或省去中間退火、降低材料的變形抗力、提高塑性等方面的技術(shù)開發(fā)成為今后節(jié)約能源的重要課題。塑性加工的發(fā)展方向17實(shí)現(xiàn)最佳的加工條件研究創(chuàng)造最佳的工藝條件和使工藝內(nèi)容定量化以及把能實(shí)現(xiàn)這種條件的新技術(shù)用于新加工機(jī)械設(shè)計(jì)和老設(shè)備的挖潛改造上，并進(jìn)行最優(yōu)控制。塑性加工的發(fā)展方向18本課程的具體任務(wù)（1）闡明金屬塑性變形的物理基礎(chǔ)從微觀上研究塑性變形的機(jī)理及變形條件對(duì)塑性和變形抗力的影響，以便使工件在成形時(shí)獲得最佳的塑性狀態(tài)、最高的變形效率和優(yōu)質(zhì)的性能。（2）闡明金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)掌握塑性變形