华科 材料成型原理 第1章绪论及第2章金属塑性变形的物理本质.ppt

材料塑性成形原理Principle of Plastic Deformation in Material Processing 王 桂 兰 教授 材料加工与计算机应用系 2005.11 绪 论 塑性加工的定义与用途 塑性加工的特点与分类 研究内容及与其它课程的关系 教学计划与参考书 塑性加工的定义 材料在外力作用下，利用其塑性而产生塑性变形，成为满足一定形状和组织性能要求的产品的加工方法称为塑性成形，也称压力加工。 塑性加工的用途 塑性加工的用途 基本概念 弹性(elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可逆性 塑性(plasticity)：在外力作用下使材料发生稳定、持久变形而不破坏其完整性的能力，不可逆性 弹性、塑性变形的力学特征 可逆性：弹性变形—可逆；塑性变形—不可逆 ?-?关系：弹性变形—线性；塑性变形—非线性 与加载路径的关系：弹性—无关；塑性—有关 对组织和性能的影响：弹性变形—无影响； 塑性变形—影响大（加工硬化、晶粒细化、位错密度增加、形成织构等） 变形机理：弹性变形—原子间距的变化； 塑性变形—位错运动为主 弹塑性共存：整体变形中包含弹性变形和塑性变形；塑性变 形的发生必先经历弹性变形；在材料加工过程中，工件的塑性变形与工模具的弹性变形共存。 金属塑性成形的特点 (1) 可改善金属的组织与性能; (2) 几乎无切屑, 材料利用率高; (3) 尺寸精度高, 不少成形方法 已达到少或无切削的要求; (4) 生产效率高，适于大批量生产。 金属塑性成形的分类 塑性成形的种类有很多,分类方法可按以下四方面进行分类： （1） 按工件的受力与变形方式 （2）?按工件的加工温度 热成形——在充分进行再结晶的温度以上所完成的加工．如热轧、热锻、热挤压等； 冷成形——在不产生回复和再结晶的温度以下进行的加工，如冷轧、冷冲压、冷挤压、冷锻等： 温成形——在介于冷、热成形之间的温度下进行的加工，如温锻、温挤压等。 （3）能量场种类：激光无模成型、爆炸成型、液压/吹塑胀形 （4）材料热力学状态：连铸连轧、半固态成型、喷射成型 。。。 塑性成形技术需解决的基本问题 设备参数选择——力能 形状尺寸精度控制——运动与变形学 成形性、组织性能控制——物理化学 为学习后续的工艺课程作理论准备，也为合理制订塑性成形工艺规范及选择设备、设计模具奠定理论基础。 本领域的主要研究课题 1) 如何提高产品外形尺寸精度； 2) 降低力、能消耗以及掌握力能参数计算方法； 3) 如何改善产品的组织性能和表面质量； 4）如何建立工艺参数数学模型，以适应汁算机控制，使工艺过程最佳化： 5) 如何改变难变形钢与合金的塑性； 6) 如何采用新工艺和新技术，以扩大钢材品种和加工成型效率。 本课程的基本任务 1) 阐明金属塑性变形的物理基础，即从微观上研究塑性变形的机理以及变形条件对塑性和变形抗力的影响，以便使工件在成形时获得最佳的塑性状态、最高的变形效率和优质的性能。 2) 阐明金属塑性变形的力学基础，即掌握金属塑性变形体内的应力场、应变场、应力一应变之间关系、塑性变形时的力学条件等塑性理论基础知识。在此基础上，分析研究塑性成形力学问题的各种解法及其在具体工艺中的应用．从而科学地确定变形体内的应力、应变分布规律及所需的变形力和变形功，为选择成形设备吨位和设计模具提供依据，并为降低变形力指明方向。 3) 阐述金属塑性成形时的流动规律和变形特点，以便确定合理的坯料尺寸和成形工艺，使工件顺利成形。 本课程的基本要求 1．掌握金属塑性加工过程的热力学条件及应力应变分析的基本概念和基本理论。 2．熟悉和掌握塑性加工过程中金属变形的微观与宏观的基本规律，以及各种基本变形力学方程，能推导典型塑性加工问题的应力与应变计算公式。 3．掌握金属在塑性加工过程中组织性能的变化及金属的塑性、变形抗力、断裂等与加工条件的关系。能按照要求或给定公式进行变形程度、应变速度、工件尺寸与变形力能参数等计算。 4．根据所学知识，对金属的流动、产品质量等有关因素进行相应分析，能基本制定或选择出优质、高产、低消耗的生产工艺。? 与其它学科的区别 与其它材料力学、结构力学的区别： 弹塑性力学的研究对象是整体（而不是分离体）变形体内部的应力、应变分布规律（而不是危险端面）。 与金属学、塑性力学的区别： 将宏观变形力学条件/行为与微观组织性能联系起来 第一章 绪论 第二章 金属塑性变形的物理本质 第三章 金属塑性变形的力学基础 第四章 金属塑性成形中的摩擦 第五章