3塑性成型原理2014(第五节塑性概念)

塑性成型原理塑性成型是一种将原料通过加热和施加力量的方式，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的制造工艺。

塑性成型可以分为热塑性成型和热固性成型两大类。

热塑性成型是指在高温下，将塑料原料加热到熔融状态后，通过给予一定形状的模具进行成型的过程。

常见的热塑性成型方法包括注塑成型、吹塑成型、压塑成型等。

注塑成型是将熔融状态的塑料原料经过高压注入模具中，冷却固化后获得所需形状的方法。

吹塑成型是通过将熔融状态的塑料原料注入到预先制作好的模具中，并在模具内部加压，使塑料原料在模具内壁上形成与模具相同的形状。

压塑成型是将熔融状态的塑料原料加压至模具内，在一定时间内冷却固化得到所需产品形状。

这些热塑性成型方法广泛应用于塑料制品的生产，如塑料餐具、塑料容器、塑料玩具等。

热固性成型是指将热固性塑料原料制作成一定形状的预制品，然后通过施加热量使其发生化学反应，固化成为不可融化的物质，从而得到所需形状的制造方法。

热固性成型常见的方法包括压缩成型、注塑成型和挤出成型等。

压缩成型是将预制的热固性塑料原料放置在两块金属板之间，然后通过加热和施加压力的方式使塑料原料固化成为所需形状的产品。

注塑成型是将预制的热固性塑料原料加热并注入到模具中，经过化学反应固化成为所需形状的制造方法。

挤出成型是将热固性塑料原料通过挤压机加热熔融后，再通过模具中的挤压头挤出形成所需形状的产品。

这些热固性成型方法常用于电器外壳、汽车零部件等制造过程中。

总之，塑性成型通过加热和施加力量的方式，使塑料原料发生塑性变形，得到所需形状和尺寸的制造工艺。

热塑性成型和热固性成型是常见的塑性成型方法，它们在各个工业领域中广泛应用，为我们生活提供了丰富多样的塑料制品。

塑性成形原理知识点总结一、塑性成形的基本原理1. 塑性成形的基本原理是通过施加外部应力使材料受力，发生形变，从而改变其形状和尺寸。

外部应力可以是拉伸、压缩、弯曲等形式，材料受到应力后发生塑性变形，达到所需的形状和尺寸。

2. 塑性成形的基本原理还包括在一定的温度条件下进行成形。

材料在一定温度范围内会发生晶粒的滑移和再结晶等变化，使材料更容易流动和变形，这对于塑性成形的效果非常重要。

3. 塑性成形的基本原理还涉及到应变硬化和材料流动等方面的知识。

应变硬化是指材料在形变过程中发生的一种增加抗力的现象，材料流动则是指材料在应力作用下发生的形变过程，通过流动来实现所需的成形效果。

二、材料在塑性成形过程中的变形规律1. 材料在塑性成形过程中会发生各种形式的变形，包括平面应变变形、轴向应变变形、弯曲应变变形、扭曲应变变形等。

不同的成形方式会引起不同形式的变形，需要根据具体情况进行分析和处理。

2. 材料在塑性成形过程中的变形还受到横向压缩和减薄等因素的影响。

横向压缩会导致材料沿其厚度方向出现侧向膨胀的现象，减薄则是指材料在成形过程中产生的减小尺寸和厚度的现象。

3. 材料在塑性成形过程中还会出现显著的硬化现象。

随着形变量的增加，材料的硬度和抗力会逐渐增加，这对于成形过程的控制和调整非常重要。

三、材料在塑性成形过程中的流变规律1. 材料在塑性成形过程中会发生流变，即在应力的作用下发生形变的过程。

材料的流变规律是指在应力条件下材料的变形规律和流动规律，这对于塑性成形技术的研究和应用非常重要。

2. 材料在塑性成形过程中还会出现应力和应变的分布不均匀、表面变形、壁厚变化等现象。

这些现象会导致成形件质量的不稳定性和变形过程的复杂性，需要进行合理的控制和调整。

3. 材料在塑性成形过程中还会受到局部热和化学变化的影响。

局部热和化学变化会影响材料的微观结构和性能，对于成形过程的控制和调整也具有重要的参考意义。

四、塑性成形的热变形和冷变形1. 塑性成形通常分为热变形和冷变形两种方式。

2. 回复与再结晶
回复 Recovery：
将冷变形后的金属加热到一定温度（约0.25～ 0.30T熔）后，使原子回复到平衡位置，因此，晶 内残余应力大大减小。
再结晶 Recrystallization：塑性变形后金属被拉长
了的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒。 再结晶温度：某种金属产生再结晶现象的最低温度， 约0.4 T熔。 再结晶过程：形核、聚集长大 再结晶组织：无畸变的细小等轴晶粒，但仍然保持 与变形晶粒相同的晶格结构 作用：消除内应力；降低变形抗力；改变力学性能， 增加塑性。
2、使流线的分布与零件的外形轮廓相 符合。如图所示。
四、塑性成形基本规律
1. 体积不变定律 Volume Constance 金属塑性变形前后的体积相等，即体积为 常数，也称为不可压缩定律。
2. 临界切应力定律 Critical Shear Stress
晶体滑移的驱动力是外 力在滑移系上的分切 应力。只有当滑移系 上分切应力(τ )达到 一定值时，则该滑移 系才能开动。
锻造后金属组织具 有方向性
脆性杂质：碎粒状或 链状分布 塑性杂质：带状分布
流线化程度与锻造 比有关 流线的存在使锻造 金属的力学性能呈 现明显的各向异性。 用热处理的方法不 能消除锻造流线。
在设计和制造易受冲击载荷的零件时， 应注意二点：
1、使零件工作时的正应力方向与流线 方向重合，切应力方向与流线方向垂 直。
τ = （F/S）COSΦ · COSλ
3. 最小阻力定律 Least Resistance
在变形过程中，如果金属质点有可能向各个不 同方向移动，则每一质点将沿着阻力最小方向 移动 。
质点。
应用：
确定金属变形中质点的移动方向 控制金属坯料变形的流动方位 降低能耗，提高生产率。

一、塑性变形的物理概念在外力作用下，金属产生形状与尺寸的变化称为变形，它分为弹性变形和塑性变形。

所有的固体金属都是晶体，原子在晶体所占的空间内有序排列。

在没有外力作用时，金属中原子处于稳定的平衡状态，金属物体具有自己的形状与尺寸。

施加外力，会破坏原子.原来的平衡状态，造成原子排畸变图1，引起金属形状与尺寸的变化。

图1晶体变形a〕无变形 b〕弹性变形 c〕弹性变形+塑性变形 d〕塑性变形假若除去外力，金属中原子立即恢复到原来稳定平衡的位置，原子排列畸变消失和金属完全恢复了自己的原始形状和尺寸，则这样的变形称为弹性变形（图1a ）。

增加外力，原子排列的畸变程度增加，移动距离有可能大于受力前的原子间距离，这时晶体中一部分原子相对于另一部分产生较大的错动（图 1c ）。

外力除去以后，原子间的距离虽然仍可恢复原状，但错动了的原子并不能再回到其原始位置（图 1d ），金属的形状和尺寸也都发生了永久改变。

这种在外力作用下产生不可恢复的永久变形称为塑性变形。

受外力作用时，原子总是离开平衡位置而移动。

因此，在塑性变形条件下，总变形既包括塑性变形，也包括除去外力后消失的弹性变形。

二、塑性变形的基本形式先了解单晶体的变形规律，单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生方式进行。

1.滑移滑移是晶体一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部分作相对移动。

由阻力最小定律滑移总是沿原子排列最密的面的最密排的方向进行。

一种滑移面及其面上的一个滑移方向组成一个滑移系。

晶体的滑移系越多，则可能出现的滑移位向越多，金属的塑性也越好。

晶体的滑移是通过位错的移动而产生的，并不需要整个滑移面上的全部原子一齐移动，而只是在位错中心附近的少数原子发生移动，且它们的移动距离小于一个原子间距故通过位错移动的滑移所需应力要小得多。

滑移会在宏观上形成滑移线和滑移带。

2.孪生孪生是晶体一部分相对另一部分，对应于一定的晶面（孪晶面）沿一定方向发生转动的结果。