材料成型概论材料成型的基础.PPTVIP

材料成型概论 第一章 材料成型概述 第二章 材料塑性成型的基础 第三章 轧制成型 第四章 挤压成型 第五章 拉拔成型 第六章 锻造成型 第七章 冲压成型 第八章 陶瓷成型 第二章 材料塑性成型的基础  金属塑性成型的过程： 是在某种变形力学条件和热力学条件下进行的. 即在某种应力状态与变形状态及一定的变形温度、变形速度及变形程度范围内进行的。 随着这些条件的不同，金属的塑性、变形抗力、成型时的力能消耗和组织性能均不同。 2.1.1 金属塑性成型的力学基础 2.1.1.1 外力、内力和应力 1.外力: 作用力、反作用力、摩擦力 在压力加工过程中,作用在金属表面上的力。 作用力： 是使金属产生塑性变形的主动力。 是各种机械动作产生，迫使金属变形的力。 如锻造、轧制、拉拔等过程 特点：外部作用，方向与接触工作面垂直。 2.1.1.1 外力、内力和应力 反作用力： 工具阻碍金属工件在某个方向上运动而产生的力。方向垂直于工具的工作表面，作用在金属工件上。 摩擦力： 阻碍相对接触的工件与工具间相对运动趋势时的力，方向沿工具与工件接触面的切线方向。 摩擦力一方面有着阻碍变形金属质点流动的作用，使金属变形不均匀（锻造）；同时，也有促使变形过程建立并使之稳定的作用（轧制咬入）。 2.1.1.1 外力、内力和应力 在变形体内原子被迫偏离平衡位置，则该物体便出现了内力和应力。 2.内力: 是材料内部所受的力。 材料在外力的作用下，其内部就会产生相应的作用力以抵抗变形，并在整体上与外力达到平衡。这种作用力称为内力。 2.1.1.1 外力、内力和应力 内力产生的原因: 1）平衡外力； 2）由于工件的整体性，各部分的不均匀变形、不均匀加热和冷却、不均匀相变等必将互相限制，因此物体内部出现了自相平衡的内力。 如加热不均; 轧制变形不均等。 2.1.1.1 外力、内力和应力 产生的实质：原子偏离平衡位置，原子间距改变的结果。 2.1.1.1 外力、内力和应力 3.应力 : 分布在单位面积上的内力称为应力。 在数值上等于一个无限小的面积上内力总和与 该面积比值的极限: 平均应力等于在某一个面积上的内力P和该面积F的比值。即 : σ= P／F 国际单位：1MPa = 1MN／m2 = 1N／mm2 2.1.1.1 外力、内力和应力 3.应力 : 通常，作用于物体任意截面上的应力往往与该截面成任意角度，可以分解为垂直于截面F的法线正应力: 和作用于截面F切线方向的切应力: 2.1.1.1 外力、内力和应力 3.应力 : 取适当的坐标轴，使之按此轴方向所截取的截面上只有法线应力作用，而没有切线应力作用： （ ） (σ1 ,σ2 ,σ3 ) 叫 主应力 拉应力为正，压应力为负 按代数顺序： 主应力状态图示 主应力状态图示 应力结论 拉应力易导致材料破坏，压应力有利于减少或抑制破坏的发生和发展。 应力图示中，压应力比重越大，材料塑性越高。 三向均匀压缩可以迫使金属内部组织致密，使滑移面紧密结合，可以焊合裂纹，提高塑性。 拉应力的数量愈多，则其塑性愈差，因为它使缺陷扩大，使滑移面分离。 2.1.1.2 变形、应变和主应变 1.变形 : 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。 2.1.1.2 变形、应变和主应变 弹性变形特征：拉伸: σ= Eε，E-杨氏模数； 剪切：τ= Gγ，G-切变模数 塑性变形特征：应力与应变的关系偏离虎克定律 变形区：金属在外力作用下正在发生塑性变形的区域。 刚端：变形区以外的区域。 3.主应变:和主轴方向一致的变形叫主应变 伸长:箭头向外; 缩短:箭头向里 　根据变形前、后体积不变的条件， HBL＝hbl 或 hbl / HBL = 1 　两边取对数，即得　ln(h/H)+ln(b/B)+ln(l/L)=0 　　　　　　　　或　ε1+ε2+ε3= 0 3.主应变 第一类变形图示 一向缩短,二向伸长如有宽展轧制； 第二类变形图示 一向缩短,一向伸长如无宽展轧制； 第三类变形图示 二向缩短,一向伸长如挤压轧制。 与金属的塑性密切相关，反映 金属的塑性好坏。 3.主应变 2.1.1.