材料加工原理课件 第3讲

y
y
x
斜面上的应力
• 直角坐标系中斜截面上的应力
z
z
C
zx
zy yz
xz
z C pz
N
yx xy
x
O
x
xy
B
yx
y y
yz
y
px
zOy
xz zx
py B
y
A x
A x
z
斜面上的应力
➢ 斜截面外法线单位向量 N=(l m n)
l=cos(N,x) m=cos(N,y) n=cos(N,z)
➢ 斜截面四面体的表面积分别为
➢ 应力状态一般用单元体表示
➢ 单元体：材料内的质点，包围质点的无限小的
几何体，常用的是正六面体
➢单元体的性质 任一面上，应力均布 平行面上，应力相等
y
y
yx
x
z
xy
z
x
应力分量
• 应力分量
➢三个正应力分量
x
y
z
y
➢六个剪应力分量
xy yx
yz zy
zx xz
x
z
z
zy
yx
zx xz
yz
yz x
xy yx
应力定义
➢ 假设A为任意微元截面，
P为截面上的作用力， 则A截面的应力向量p
P
p
P
F
ΔP dP P
A
lim p
A0 A dA
A
lim ➢p也称为全应力向量，
可分解为三个应力分量，
ΔP dP
即一 个正应力和二个剪
A0 A dA
应力
lim
ΔP dP

智能优化技 术：利用优 化算法、仿 真技术实现 轧制工艺的 优化和改进
01
02
03
04
轧制技术的绿色环保趋势
节能降耗： 提高能源利 用率，降低 生产成本
01
循环利用：提 高废料回收利 用率，实现资 源循环利用
03
02
04
减少污染：采 用环保工艺， 减少废气、废 水、废渣排放
智能化：采用 智能控制系统， 提高生产效率， 降低能耗
和动态再结晶
轧制技术介绍
轧制技术的分类
热轧：在高温下进行轧制，适用于 塑性较好的材料
冷轧：在常温下进行轧制，适用于 塑性较差的材料
温轧：在温度介于热轧和冷轧之间的 条件下进行轧制，适用于塑性适中的 材料
特种轧制：包括连续铸轧、粉末轧制、 等离子体轧制等，适用于特殊材料和 特殊工艺要求
轧制技术的特点
采用智能化控制系统：如 自动控制系统、专家系统 等，以提高轧制过程的稳 定性和准确性
采用先进的轧制设备：如 高速轧机、连续轧机等， 以提高生产效率和降低能 耗
优化轧制工艺流程：如采 用连续轧制、热轧冷轧相 结合等，以提高生产效率 和产品质量
轧制技术的发展趋势
轧制技术的创新方向
智能化：利用人工智能、大数据等技术，实 现轧制过程的自动化、智能化 绿色化：采用节能、环保的轧制工艺和技术， 降低能耗和污染
演讲人
轧制过程之塑性变形与 轧制技术介绍课件
目录
01. 塑性变形原理 02. 轧制技术介绍 03. 轧制过程控制 04. 轧制技术的发展趋势
塑性变形原理
塑性变形的定义
塑性变形是指材料在 1 外力作用下产生永久
变形的现象。
塑性变形过程中，材 2 料的内部结构发生变 化，产生位错滑移、 孪生等微观机制。

3.2.2 施工前的主要机具准备
钢结构工程施工需要大量的施工机械和机具，应列出清单，做好充分的准备工作。 除了前面讲到的常用加工机具外，工程大小不同，还会用到很多机械和机具： 桥式起重机、门式起重机、汽车起重机、运输汽车、型钢带锯机、数控切割机、多 头直条切割机、型钢切割机、半自动切割机、仿形切割机、圆孔切割机、数控三维 钻床、摇臂钻床、磁轮切割机、车床、钻铣床、坐标镗床、相贯线切割机、刨床、 立式压力机、卧式压力机、剪板机、端面铣床、滚剪倒角机、磁力电钻、直流焊机、 交流焊机、CO2 焊机、埋弧焊机、焊条烘干箱、焊剂烘干箱、电动空压机、柴油发电 机、喷砂机、喷漆机、叉车、卷板机、焊接滚轮架、翼缘矫正机、超声波探伤仪、 数字温度仪、漆膜测厚仪、数字钳形电流表、温湿度仪、焊缝检验尺、磁粉探伤仪、 游标卡尺、钢卷尺等。
2. 冲床
⑴ 冲床的结构形式
冲床的结构形式分为偏心冲床和曲轴冲床。冲床如图 3-8 所示；适用于板料的冲压加工。
⑵ 冲床的使用要点
1)用冲床冲孔和冲裁材料，应以四周无裂纹、无毛刺、孔的上下中心位置一致、孔的边缘与其
表面垂直为标准。其误差限制有以下几种规格：
孔上部直径尺寸不得超过 0.5mm；
孔下部直径尺寸不得超过 1.0mm；
3.1.2 矫正、冲压机械
1. 型钢矫正机
型钢矫正机是将型钢通过多次弹塑性矫正达到质量要求的主要设备。
51-63 型钢矫正机可矫正型钢的尺寸如下：
圆钢直径
20～63mm
方钢边长
20～63mm
六角钢的内切圆直径
Ф25～Ф63
扁钢规格
20mm×(63～120)mm
其他型钢，如角钢、槽钢、工字钢等，可参考上述型钢尺寸进行换算。
孔中心偏差不得超过 0.7mm。

三、金属结构材料的应用情况(1)
1.从总产量来看，钢铁材料的产量占绝对优势， 占世界金属总产量的95％，而且有许多良好的 性能，能满足大多数条件下的应用，价格低廉。
2.在世界金属矿储量中，铁矿资源虽然比较丰富 和集中，但就世界地壳中金属矿产储量来讲， 则非铁金属矿储量大于铁矿储量，如铁只占 5.1％，而非铁金属中铝为8.8％．镁为2.1％， 钛为0.6％。
四、金属材料发展的历史(3)
5.在非铁金属冶金方面，19世纪80年代发电 机的发明，使电解法提纯铜的工业方法得 以实现，开创了电冶金新领域；同时，用 熔盐电解法将氧化铝加入熔融冰晶石，电 解得到廉价的铝，使铝成为仅次于铁的第 二大金属；20世纪40年代，用镁作还原剂 从四氯化钛制得纯钛，并使真空熔炼加工 等技术逐步成熟后，钛及钛合金的广泛应 用得以实现。同时，其他非铁金属也陆续 实现工业化生产。
用锻压成形方法获得优良锻件的 难易程度称为锻造性能。 铸铁不能锻压 。
焊接性能：
大量接性能是指金属材料对焊接加 工的适应性。 切削加性能：切削加工（性能） 金属材料的难易程度称为切削加工 性能。
第三单元
金属的晶体结构与结晶
一、金属材料的晶体结构
晶体与非晶体 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状 况的，称为非晶体。如：普通玻璃、松香、 树脂等。 晶体：凡原子呈有序、有规则排列的物质， 金属的固态、金刚石、明矾晶体等。 性能：晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性， 非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性。
•强度的指标
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。 1、屈服点
Re= Fs/S0
符号： Re 材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm）

图2-29 几种高分子熔体在200℃的粘度与剪切速率的关系 〇-HDPE；Δ-PS；●-PMMA；▽-LDPE；□-PP
材料的“剪切变稀”曲线，至少可以得到以下几方面的信息： 1）材料的零剪切粘度高低不同；对同一类材料而言，主要 反映了分子量的差别。 2）材料流动性由线性行为（牛顿型流体）转入非线性行为 （非牛顿型流体）的临界剪切速率不同； 3）幂律流动区的曲线斜率不同，即流动指数 n 不同。流 动指数反映了材料粘-切依赖性的大小。 流动曲线的差异归根结底反映了分子链结构及流动机理的 差别。一般讲，分子量较大的柔性分子链，在剪切流场中易 发生解缠结和取向，粘-切依赖性较大。长链分子在强剪切场 中还可能发生断裂，分子量下降，也导致粘度降低。
ln
x3
33 31 32
ln
n>1 n<1
13 12 21 22 11
x1 x2
23
n=1
ln
1.1 变形与流动
几种典型的流体： 假塑性流体 流动特征：流动很慢时，剪切粘度为常数，而随着 剪切速率的增加，剪切粘度反常减少。
图2-17 假塑性高分子液体的流动曲线 左图：剪切应力-剪切速率曲线； 右图：表观粘度-剪切速率曲线
多数橡胶材料的粘-切依赖性大于塑料
几种材料的表观粘度与切应力关系
粘-切依赖性与分子链结构密切相关，分子链柔性好的聚甲醛、聚乙烯等， 对切应力敏感性较大，而分子链柔性差的聚碳酸酯、尼龙，敏感性较差。
1.3.3 分子结构参数的影响
主要参数为超分子结构参数，即平均分子量、分子量分布、 长链支化度。 （1） 平均分子量的影响
相关方程－Carreau方程
特点：既能反映在高剪切速率下材料的假塑 性行为，又能反映低剪切速率下出现的牛顿 性行为。 流动方程：

哪些是人造的？ adipiscing elit. Aenean commodo ligula eget dolor. Lorem ipsum dolor sit amet
尝试进行分类，说明原因。
活动讲授
什么是天然材料，什么是人造材料
（1）天然材料：直接来自大自然，如木材、石材、棉花 、羊毛等，它们属于天然材料。 （2）人造材料：不是直接来自大自然，而是通过加工处 Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer
全课总结
今天我们一起走进了奇妙的材料世界，通过交流思考造房子和书包里 的材料，以及看一看、摸一摸、浸一浸、烧一烧等方式比较棉花和晴纶棉 等活动，了解天然材料和人造材料、感知到天然材料和人造材料的特性。 同时通过视频，了解到如何将天然材料进行加工，形成人造物，以及使用 天然材料或人造材料多寡的原因，学会树立保护环境资源的观念。
这些材料有什么特点？
活动讲授
区分天然材料和人造材料
同桌交流：你们的发现是否正确，并进行汇报
物品名称 可能使用的材料
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学习目标
1 通过交流造房子需要哪些材料，观察了解并学会区分 天然材料和人造材料。
通过看一看、摸一摸、浸一浸、烧一烧等方式比较棉 2 花和晴纶棉，发现它们的相似处和不同点，初步感知
比较天然材料和人造材料的异同。

常用磨料有三类：
碳化物磨料
金刚石磨料
常用磨料的名称、代号、特性及其应用范围在表5—1中，表达较 为详细。
第五节
研具和研磨剂
2.研磨液 研磨液一般要求具备以下条件： （1）有一定粘度和稀释能力 （2）有良好的冷却和润滑作用
表5—1 常用磨料的特性和应用
（3）对人体健康无害，对工件 无腐蚀作用，且易于清洗。
二、平面刮削的方法
平面刮削的方法有手刮法和挺刮法两种。
第三节
1.粗刮
刮削的工艺方法
粗刮是用粗刮刀在刮削面上均匀地铲去一层较厚的金属。采用连 续推铲的方法，刀迹要连成长片。粗刮的目的：很快的去除上道工序 留下的刀痕，锈斑或过多的余量。当粗刮达到每25mm×25mm的正 方形面积内有3～4个研点，且分布均匀时，粗刮结束。 2.细刮 细刮是用细刮刀在刮削面上刮去稀疏的大块研点（俗称破点）。 目的是进一步改善不平现象，增加研点数。细刮采用短刮法，刀痕宽 而短，刀痕长度均为刀刃宽度的1/2—1/3。 3.精刮 精刮是用精刮刀更仔细地刮削研点（俗称摘点）。目的是进一步 增加研点数，改善表面质量，使刮削面符合精度要求。精刮时采用点 刮法当研点逐渐增加到25×25 mm2面积内有20点以上时，可将研点 分为三类，分别对待。
第六节
一、平面研磨
研磨的工艺方法
一般平面研磨分手工研磨和机械研磨两种。 1.平面研磨运动轨迹的形式 往复直线运动轨迹 摆动式直线运动轨迹 研磨运动轨迹 螺旋形运动轨迹 8字形或仿8字形运动轨迹
a)螺旋形运动轨迹 图6—1
b)8字形或仿8字形运动轨迹 研磨运动轨迹
第六节
研磨的工艺方法
2.研磨时的压力与运动速度 粗研磨时宜用（1—2）×105Pa压力，精研磨时宜用（1—5） ×104Pa压力。研磨的速度不应太快，在粗研磨时，每分钟推研40— 60次左右；而精研磨时，每分钟推研20—40次， 3.狭窄平面研磨 在研磨狭窄平面时，为了防止研磨平面产生倾斜和圆角,可采用金属 方块作“导靠”，金属方块和工件紧密地靠在一起，并跟工件一起研 磨，如图8—22所示。以保持研磨面与侧面的垂直。

方块作“导靠”，金属方块和工件紧密地靠在一起，并跟工件一起研 磨，如图8—22所示。以保持研磨面与侧面的垂直。
a)研磨90°角尺测量基面
b) 研磨90°角尺的圆弧
图6—2 狭窄平面的研磨
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第六节
研磨的工艺方法
三、圆锥面研磨
研磨用的研磨棒（套）工作部分的长度应是工件 研磨长度的1.5倍左右，锥度必须与工件锥度相同。 其结构有固定式和可调式两种
左向螺旋槽
研磨剂中有的研磨液，如氧化铬、硬脂酸等化学材料，在研磨 时起化学作用。在研磨过程中，加了这些研磨剂后，工件表面与空气 接触，很快形成一层极薄的氧化膜，而氧化膜又很容易被磨粒磨掉， 这就是研磨的化学作用。
在研磨过程中，氧化膜迅速形成（化学作用），又不断地被磨 掉（物理作用）。经过这样的多次反复，工件表面很快地达到预定要 求。由此可见，研磨加工体现了物理和化学的综合作用。
第五节 研具和研磨剂 二、研磨剂
研磨剂是由磨料和研磨液调和而成的混合剂。 1.磨料
磨料在研磨中起切削作用，研磨工作的效率、精度和表面粗糙 度，都与磨料有密切的关系。
刚玉类磨料
常用磨料有三类： 碳化物磨料
金刚石磨料 常用磨料的名称、代号、特性及其应用范围在表5—1中，表达较 为详细。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程

7—焊缝；8—转盘；9—漏斗钢；结构10加—工—制熔作剂课件；11熔化的熔剂；12—移动方向
第六章 钢结构工程
6.2 钢结构构件的焊接
• 二、 质量检查 • 1.焊前检验 • 2.焊接生产中的检验： • 无损检验（外观检查、致密性检验、无损探
伤） • 破坏性检验 • 3.成品检验
钢结构加工制作课件
• b.扭剪型手动扳手 这是一种紧固扭剪型高强度螺栓使用的手动力矩扳手。
配合扳手紧固螺栓的套筒，设有内套筒弹簧、内套筒和外套 筒。这种扳手靠螺栓尾部的卡头得到紧固反力，使紧固的螺 栓不会同时转动。内套筒可根据所紧固的扭剪型高强度螺栓 直径而更换相适应的规格。紧固完毕后，扭剪型高强度螺栓 卡头在颈部被剪断，所钢施结构加加工的制作扭课件矩可以视为合格。
用于钢结构高层建筑的体系有：框架结构、框架剪力墙结构、框筒结构、组合筒体系及交错钢桁架体 系等。钢结构具有强度高、抗震性能好、施工速度快 的优点，所以在高层建筑中得到广泛应用。但同时对 钢量大、造价高、防火要求高。 • 钢屋架 • 网架、网壳结构 • 悬索结构 • 拱架结构 • 桥梁结构 • 大跨度钢结构
钢结构加工制作课件
第六章 钢结构工程
6.1 钢结构加工制作工艺
• 3、切割下料 • 目的就是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下
料分离。钢材的切割可以通过切削、冲剪、摩擦机械 力和热切割来实现。 • 常用的切割方法有：机械剪切、气割和等离子切割三 种方法。 • 4、坡口加工 • 5、开孔 • 在钢结构制孔中包括铆钉孔、普通螺栓连接孔、高强 度螺栓孔、地脚螺栓孔等，制孔方法通常有冲孔和钻 孔两种。 • 6、组装 • 二、钢结构构件的验钢收结构、加运工制输作课、件 堆放
• 核对进场资料、质量证明、设计变更、图纸等技 术资料