金属工艺学第二课设计.docVIP

第二课设计： 一、机械制造过程概述 机械产品的制造过程一般分为设计、制造与使用三个阶段 二、金属材料的性能 力学性能 物理性能 化学性能 使用性能 金属材料的性能 铸造性能 工艺性能 锻压性能 焊接性能 加工工艺性 (物理性能:指比重、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性 化学性能：抗氧化性，耐腐蚀性、热稳定性 加工工艺性：指铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能） 力学性能 定义 : 是指金属材料在外力的作用下所表现出来的抵抗能力 外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等 载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。 主要指标 强度: 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 塑性: 材料在断裂前发生塑性变形的能力 力 学 性 能 硬度: 材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力 冲击韧性:冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力 断裂韧度:材料抵抗裂纹扩展的能力用断裂韧度表示。 疲劳强度: 零件在循环应力的作用，即使工作时承受的应力低于材料的屈服点或规定残余伸长应力，在经受一定的应力循环后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳。 拉伸试验——拉伸试验机 静载单向静拉伸实验 拉伸试样： 长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0 应力 （ σ ）：单位横截面积的内力（单位面积所受的拉力），σ= F/Ao 应变（ε）： 单位长度的伸长量，ε= △L / L0 分别以σ和ε为纵坐标和横坐标，绘出应力-应变曲线。应力-应变曲线的形状与拉伸曲线完全相似，只是坐标与数值不同 F——Δl：载荷伸长量拉伸曲线 σ——ε：应力应变曲线 对于无屈服点的中高碳钢，脆性材料：灰口铸铁 条件屈服强度σ0. 2 规定残余伸长率为0. 2%时的应力值。(△L=0.2%LO) 分析拉伸实验： oe——弹性变形阶段；es——屈服阶段； sb——强化阶段；bk——缩颈阶段 σe弹性弹性阶段：如卸去外力后，试件能恢复原状； 屈服 屈服阶段：如卸去外力后，变形不能立刻恢复，在这一阶段中，应力和应变不再成正比； 强化阶段：试件主要发生塑性形变，其变形量比在弹性阶段内大得多，试件的横向尺寸在缩小； 颈缩阶段：变形集中在试件某一局部，纵向变形显著增加，横截面面积显著减少。 1.屈服点S 在拉伸试验过程中，外力不增加(保持恒定)，但试样仍然能继续伸长(变形)，这种现象称屈服。S点称屈服点， S点对应的应力称屈服点应力。用符号σs表示。屈服点应力σs可按下式计算： σs = Fs / A0 (MPa) 式中：Fs—试样屈服时的载荷，N； A0—试样原始横截面积，mm2。 2．抗拉强度b 抗拉强度是指试样拉断前承受的最大应力值，用符号σb表示，单位为Mpa，即材料抵抗外力而不致断裂的最大应力值 σb= Fb / A0 (Mpa ) 式中：Fb—试样承受的最大载荷，N； A0—试样原始横截面积，mm2。 屈强比——-σs与σb的比值 屈强比愈小，工程构件的可靠性愈高， 屈强比太小，则材料强度的有效利用率太低。 刚度：表示材料抵抗弹性变形的能力 弹性模量E——是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标 E=σ/ε 弹性模量?,应力与应变的比值。单位 MPa E愈大，刚度越大，弹性变形越不容易进行 塑性指标 (1)伸长率δ?（断后伸长率） δ= （L1-L0）/L0 ×100% 式中： L0—试样原标距的长度（mm） L1—试样拉断后的标距长度（mm） 断面收缩率φ?:断面收缩率是指试样拉断后断面处横截面积的相对收缩值。 φ= （A0-A1）/A0 ×100% 式中：A0—试样的原始截面积（mm2） A1—试样断面处的最小截面积（mm2） δ和φ愈大，则塑性愈好。 良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。 课堂训练 计算题 测定某种钢的力学性能时，已知试棒的直径是10mm，其标距长度是直径的五倍，Fb=33.81KN，Fs=20.68KN，拉断后的标距长度是65mm。? 试求此钢的σs，σb及δ值是多少？ 解：σs=Fs/Ao=20680/3.14*52=263.44Mpa? σb=Fb/Ao=33810/3.14*52=430.70MPa? δ=(lk-lo)/lo=(65-50)/