锻压-塑性成形原理讲解
- 格式:ppt
- 大小:2.13 MB
- 文档页数:30
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。
弹性:材料的可恢复变形的能力。
塑性:在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。
塑性变形:材料在一定外力作用下,利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。
塑性成形:金属材料在一定的外力作用下,利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法。
塑性成形的特点:组织性能好、材料利用率高、生产效率高、尺寸精度高、设备相对复杂。
冷态塑性变形的机理:晶内变形(滑移和孪生)和晶间变形(滑动和转动)滑移:晶体在力的作用下,晶体的一部分沿一定的晶面(滑移面)和晶向(滑移向)相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
孪生:晶体在力的作用下,晶体的一部分沿一定的晶面(孪生面)和晶向(孪生向)发生均匀切边滑移面:滑移中,晶体沿着相对滑动的晶面。
滑移方向:滑移中,晶体沿着相对滑动的晶向。
塑性变形的特点:不同时性、不均匀性、相互协调性。
合金:合金是由两种或者两种以上的金属元素或者金属元素与非金属元素组成具有金属特性的物质。
合金分为固溶体(间隙固溶体、置换固溶体)和化合物(正常价、电子价、间隙化合物)固溶强化:以间隙或者置换的方式融入基体的金属所产生的强化。
弥散强化:若第二项是通过粉末冶金的方法加入而引起的强化。
时效强化:若第二项为力是通过对过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出并产生强化。
冷态下的塑性变形对组织性能的影响:组织:晶粒形状发生变化,产生纤维组织晶粒内部产生亚晶结构晶粒位向改变:产生丝织构和板织构性能:产生加工硬化(随着塑性变形的程度的增加,金属的塑性韧性降低,强度硬度提高的现象)加工硬化的优点:变形均匀,减小局部变薄,增大成形极限缺点:塑性降低、变形抗力提高、变形困难。
热塑性变形的软化过程:动态回复、动态再结晶、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶金泰回复:从热力学角度,变形引起金属内能增加,而处于稳定的高自用能状态具有向变形前低自由能状态自发恢复的趋势静态再结晶:冷变形金属加热到更高温度后,在原来版型体中金属会重新形成无畸变的等轴晶直至完全取代金属的冷组织的过程。
1、塑性的概念:在外力作用下使固体金属发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
2、塑性加工的特点:组织、性能好;材料利用率高;尺寸精度高;生产效率高。
3、塑性成形的分类:按工艺方法→体积(块料)成形{锻造、轧制、挤压、拉拔等},板料成形{弯曲、拉深、冲裁、剪切等};按成形温度→热成形、温成形、冷成型。
4、多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶间变形。
晶内变形的主要方式为滑移和孪生,其中以滑移变形为主。
5、体心立方:α-Fe、Cr、W、V、Mo;面心立方:Al、Cu、Ag、Ni、γ-Fe;密排六方:Mg、Zn、Cd、α-Ti6、滑移的特点:滑移系越多,金属变形协调性好,塑性高。
滑移方向的作用大于滑移面的作用。
7、单位面积上的内力称为应力。
8、当滑移面上的剪切应力达到某一个值时,晶体产生滑移,改应力值即为临界剪切应力值。
9、滑移方向上的切应力分量为:τ=σcosυcosλ。
10、位错理论是指:滑移过程不是所有原子沿着滑移面同时产生刚性滑动,而是在某些局部区域先产生滑移,并逐步扩大。
11、晶体的滑移的主要方式是位错的移动和增值。
12、晶间变形是微量且困难的,其主要方式是晶粒间的相互滑动和转动。
13、塑性变形的特点是:具有不同时性、不均匀性和相互协调性。
14、晶粒大小对金属塑性变形的影响:当晶粒越小时,金属变形抗力越大、塑性越好、表面质量越好。
15、固溶体晶体中的异类原子(溶质原子)会阻碍位错的运动,从而对金属的塑性变形产生影响,表现为变形抗力和加工硬化率有所增加,塑性下降。
这种现象称为固溶强化。
16、当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时,金属表面会出现粗糙不平、变形不均的痕迹,称为吕德斯带。
为防止吕德斯带的产生,通常在薄板拉延前进行一道微量冷轧工序,使被溶质气团钉扎的错位大部分脱钉,再进行后续加工。
17、塑性变形对金属组织结构的影响:产生纤维组织、产生变形织构、产生亚结构。
18、当金属塑性变形程度增大时,金属的刚度及硬度升高,而塑性和韧性下降,这种现象称为加工硬化。
塑性成形技术讲解第⼆章塑性成形技术※塑性成形技术:利⽤外⼒使⾦属材料产⽣塑性变形,使其改变形状、尺⼨和改善性能,从⽽获得各种产品的加⼯⽅法。
※主要应⽤:1)⽣产各种⾦属型材、板材和线材;2)⽣产承受较⼤负荷的零件,如曲轴、连杆等;※塑性成形特点:1)产品⼒学性能优于铸件和切削加⼯件;2)材料利⽤率⾼,⽣产率⾼;3)产品形状不能太复杂;4)易实现机械化、⾃动化※分类:1)轧制2)挤压3)拉拔4)锻压:a锻造(⾃由锻,模锻)。
b 冲压第⼀节⾦属塑性成形的物理基础⼀、塑性变形的实质●宏观:外⼒,弹性变形,塑性变形(分切应⼒作⽤)●微观(晶体内部):位错滑移和孪晶●多晶体:晶粒变形、晶界滑移、晶粒转动⼆、塑性变形的分类●冷塑性变形:低于再结晶温度以下时发⽣的变形钨的再结晶温度在1200度。
●热塑性变形:⾼于再结晶温度以上时发⽣的变形铅、锡等⾦属再结晶温度在零度以下。
三、冷塑性变形对⾦属组织和性能的影响产⽣加⼯硬化:随着变形程度的提⾼,⾦属的强度和硬度提⾼,塑性和韧性下降的现象。
原因:位错密度提⾼,亚结构细化2. 产⽣内应⼒:变形开裂,抗腐蚀性能降低,采⽤去应⼒退⽕进⾏消除。
3. 晶粒拉长或破碎,可能产⽣各向异性的塑性变形→晶格畸变→加⼯硬化→内能上升(不稳定)→加热→原⼦活⼒上升→晶格重组→内能下降(温度低时,回复。
温度⾼时,再结晶)四、热塑性变形对⾦属组织和性能的影响⼀)、五种形态:静态回复;静态再结晶;动态回复;动态再结晶;亚动态再结晶1、静态回复、静态再结晶:变形之后,利⽤热变形后的余热进⾏,不需要重新加热。
2、动态回复、动态再结晶:热变形过程中发⽣的。
3、亚动态再结晶:动态再结晶进⾏的热变形过程中,终⽌热变形后,前⾯发⽣的动态再结晶未完成⽽遗留下来的,将继续进⾏⽆孕育期的再结晶。
⼆)、热变形对⾦属组织和性能的影响1. 使铸锭或⽑坯中的⽓孔和疏松焊合,晶粒细化,改善夹杂物和第⼆相等形态和分布,偏析部分消除,使材料成分均匀。
一、金属塑性成型特点:1.能改善金属的组织,提高金属力学性能2.提高材料的利用率3.塑性成型加工具有较高的生产率4.可获得精度较高的毛坯或零件。
二、金属塑性成型方法分类:1.锻造2.轧制3.挤压4.拉拔5.冲裁。
三、金属的塑性:金属材料在一定的外力作用下发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。
四、塑性指标:断面收缩率、延伸率、冲击韧性、最大压缩率、扭转角、弯曲次数五、冷塑性变形机理:晶内变形:晶内变形主要为滑移和孪生。
其中滑移变形为主要;孪生为此要。
滑移:指晶体在力作用下,晶体一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对滑移或切变。
这些晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向。
滑移系多的金属比滑移系少的金属变形协调好,塑性高。
例如面心立方金属比密排六方金属的属性好。
至于体心立方金属与面心立方金属,滑移方向的作用大于滑移面的作用,体心立方金属每个晶粒沿滑移面上的滑移方向只有两个,面心立方金属却为三个,因此面心立方金属的塑性变形能力更好。
孪生:(晶体在切应力作用下,晶体的一部分养着一定晶面(孪生面)和一定的晶向(孪生方向发生均匀切变成为孪生)体心立方:金在常温下大多数的属滑移的临界切应力小于孪生的临界切应力,所以滑移是优先于孪生。
在很低的温度下,孪生的临界切应力低于滑移的临界切应力,所以发生孪生。
面心立方晶:孪生的临界切应力比滑移大,只有在极低的温度或高速冲击载荷下才能发生。
再者当金属滑移变形剧烈进行并受到阻碍时,在高度应力集中处会产生孪生变形。
密排六方金属:由于滑移系少,滑移变形难以进行,所以靠孪生方式变形六、热塑性变形软化过程按性质分:动态回复动态再结晶静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶七、动态回复如何实现:动态回复是通过位错的攀移、交滑移等来实现的。
八、热塑性变形机理:金属热塑性变形机理主要有:晶内滑移、晶内孪生、晶界滑移和扩散蠕变等。
一般地说,晶内滑移是最主要和最常见的;孪生多在高温高速时发生,但对于密排六方晶系金属,这种机理也起重要作用;晶界滑移和扩散蠕变只在高温变形时才发挥作用。
1.金属塑性成形是金属加工的方法之一,它是在外力作用下使金属产生塑性变形,从而将工件加工成所需形状和尺寸的加工方法。
2.金属塑性成形的特点:1.组织,性能得到改善和提高2.材料利用率高3.生产效率高4.尺寸精度高3.金属塑性成形分类:按照成形的特点不同将塑性加工分为轧制,拉拔,挤压,锻造和冲压。
按成形时工件温度不同分为热成形,冷成形和温成形。
4.塑性理论采用的假设:1.变形体是连续的,即整个变形体内不存在任何空隙。
2.变形体是均质的和各向同性的。
3.在变形的任意瞬间,力的作用是平衡的。
4.在一般情况下,忽略体积力的影响。
5.在变形的任意瞬间,体积不变。
5.塑性变形是利用金属的塑性,在外力作用下使金属成形的一种加工方法。
作用于金属的外力分为两类:一类是作用在金属表面上的力,称为面力,它可以是集中力,但更一般的是分布力,面力可以分为作用力,反作用力和摩擦力。
第二类是作用在金属每个质点上的力,称为体积力。
6.主应力的概念:切应力为零的平面叫做主平面,主平面上的正应力叫做主应力,7.应力张量不变量:对于一个确定的应力状态,只能有一组主应力。
因此应力状态特征方程的系数都应该是单值,不随坐标而变,分别称为应力张量的第一,二,三变量。
8.主切应力:切应力随斜面上的方位而变化,当斜面上的切应力为极大值时,该切应力称为主切应力。
三个切应力中绝对值最大的一个叫做最大切应力。
9.应力张量的分解:按照应力叠加原理,表示受力物体内任一点应力状态的应力张量可以分解为应力球张量和应力偏张量。
10.应力球张量和应力偏张量的物理意义:由于球应力状态在任何斜面上都没有切应力,所以应力球张量不能使物体产生形状变化,只能产生体积变化。
被分解出的应力球张量没有切应力,任意方向都是主方向且主应力相等。
因而应力偏张量使物体产生形状变化,而不能产生体积变化,材料的塑性变形就是由应力偏张量引起的。
11.平面应力状态的特点:①.变形体内各质点在与某一方向(如z 向)垂直的平面没有应力作用,即0===zy zx z ττσ,z 轴为主方向,只有xy y x τσσ、、三个应力分量:②.xy y x τσσ、、沿z 轴方向均匀分布,即应力分量与z 轴无关,对z 的偏导数为零。
锻压成形1)了解锻压的生产主要过程及其工艺特点。
2)熟悉自由锻的基本工序及应用范围,了解胎模锻和模锻生产。
:锻压是锻造和冲压两者的合称。
锻造分为自由锻和模锻两类,都是制造受载大的重要零件所用的热加工方法;冲压则主要是指利用模具制造薄板零件的冷加工方法。
:(一) 锻压成形基础知识一、锻压成形原理锻压是在外力作用下使金属材料产生塑性变形,从而获得具有预期形状尺寸和机械性能的毛坯、型材、或零件的加工方法。
塑性变形(Plastic Deformation)的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下,在外力的作用下产生形变,当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。
简单来说又称为“永久变形”,指外力拆除之后不能回复的变形。
金属塑性变形的流动规律:金属的塑性变形是通过内部质点的流动实现的。
掌握金属变形的规律,才能合理制定工艺规程,正确使用锻造工艺,达到预期变形效果。
1,最小阻力定律定律内容:在塑性变形中,当金属质点有向几个方向移动的可能是,它首先向阻力最小的方向流动。
2,体积不变定律定律内容:V后=V前。
定律依据:金属塑性变形的过程实际是通过金属流动而使坯料体积进行再分配的过程,因而遵循体积不变定律。
应用在锻件尺寸计算所需原始材料的尺寸。
3,弹—塑性变形共存定律物体在产生塑性变形之前必须先产生弹性变形,在塑性变形阶段也伴随着弹性变形打产生,总变形量为弹性变形和塑性变形之和。
塑性变形是锻压成形的基础。
大多数钢和有色金属及合金都有一定的塑性,因此,它们均可在热态或常温下进行锻压成形。
金属锻压成形在机械制造、汽车、拖拉机、仪表、电子、造船、冶金及国防等工业中都有着广泛的应用。
以汽车为例,汽车上70%左右的零件是利用锻压加工成形的。
二、锻压成形的主要方法锻压成形的主要方式有以下几种。
1.锻造将金属坯料加热到高温状态后,,放在上下砧铁或模具间,并在外力作用下(冲击力或静压力)产生塑性变形的方法称为锻造(如图1)。