塑性成形原理知识点

塑性成形原理知识点塑性成形原理知识点塑性成形原理知识点塑性成形原理知识点编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编: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。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。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。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。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-Ti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。单位面积上的内力称为应力。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。滑移方向上的切应力分量为：τ=σcosυcosλ。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。晶体的滑移的主要方式是位错的移动和增值。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。塑性变形的特点是：具有不同时性、不均匀性和相互协调性。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。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。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。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。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。加工硬化可以改善一些冷加工工艺的工艺性、作为强化金属的手段，但是会降低金属塑性，使后续变形变得困难。加工硬化可以通过去应力退火得以消除。金属热塑性变形的机理主要有：晶内滑移、晶内孪生(合称晶内变形)，晶界滑移和扩散蠕变。热塑性变形对金属组织性能的影响：改善晶粒组织；锻合内部缺陷；破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布；形成纤维组织；改善偏析。金属超塑性成型的种类分为：细晶超塑性和相变超塑性。金属超塑性成型的特点有：大伸长率；无颈缩；低流动应力，易于成形；变形过程中基本无加工硬化；具有极好的流动性和充填性。金属超塑性成型对金属微观组织的影响：几乎看不到位错；没有晶内滑移；不形成亚结构。金属超塑性成型对金属力学性能的影响：不产生织构、没有各向异性；具有较高的抗应力腐蚀能力；变形后没有残余应力；存在加工软化现象。金属的塑性指标主要有：拉伸试验；镦粗实验；扭转试验。化学成分对金属塑性的影响：磷→冷脆；硫→热脆；氮→兰脆；氢→氢脆。变形温度对金属塑性的影响：总的趋势是随着温度升高，塑性增加，但在某些温度区间内，由于相态或晶粒边界的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。变形力学条件对金属塑性的影响：当静水压力越大，即在主应力状态下压应力个数越多、数值越大时，金属的塑性越好；反之，当静水压力越小，即拉应力个数越多、数值越大时，金属的塑性越差。提高金属塑性的基本途径有：提高材料成分和组织均匀性；合理选择变形温度和应变速率；选择三向压缩较强的变形方式；减小变形的不均匀性。面力可分为作用力、反作用力和摩擦力。在外力作用下，物体内各质点之间产生的相互作用力叫做内力。围绕金属中某在质点Q建立平行六面体，六面体的棱边分别于坐标轴平行；这

个六面体就成为单元体。全应力的平方等于主应力与切应力的平方之和：S2=σ2+τ2切应力互等定理:τxy＝τyx；τyz＝τzy；τxz＝τzx对于一个确定的应力状态,只有一组(三个)主应力数值,即J1,J2,J3是不变量,不随着坐标轴的变换而发生变化。应力球张量不能使物体产生形状变化，只能使物体产生体积变化；相对的，应力偏张量不能使物体产生体积变化，只能使物体产生形状变化。应力偏张量的第三不变量J3’决定了应变的类型；J3’>0属于伸长类应变；J3’＝0属于平面应变；J3’<0属于压缩类应变。对主轴坐标系，等效应力有如下的特点：等效应力是一个不变量；等效应力在数值上等于单向均匀拉伸（或压缩）时的拉伸（或压缩）应力σ1，即σ=σ1；等效应力并不代表某一实际平面上的应力，因而不能在某一特定的平面上表示出来；等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏张量的综合作用。对数应变的三个特点：真实性；可加性；可比性。根据体积不变条件和特征应变，塑性变形只能有三种变形类型：压缩类变形；剪切类变形；伸长类变形。金属在外力作用下，由弹性变形状态进入塑性变形状态，被称为屈服。屈雷斯加屈服准则：当受力物体(质点)中的最大切应力达到某一定值时，该物体就发生屈服：(σx-σy)2+4τxy2=σs2=4K2。米塞斯屈服准则：在一定的变形条件下，当受力物体内一点的等效应力(或应力偏张量的第二不变量)达到某一定值时，该点就开始进入塑性状态：(σx-σy)2+(σy-σz)2+(σz-σx)2+6(τxy2+τyz2+τzx2)=2σs2=6K2屈雷斯加屈服准则与密席斯屈服准则的区别：屈雷斯加屈服准则没有考虑中间应力的影响，三个主应力顺序不知道时，使用不方便；而密席斯准则考虑了中间应力的影响，使用方便。弹性变形时，应力应变关系的特点：应力与应变的关系是完全成线性；弹性变形是可逆的，与应变历史无关；弹性变形时，应力球张量使物体产生体积变换，泊松比υ<。塑性变形时，应力应变关系的特点：应力与应变的关系是非线性的；塑性变形时认为体积不变，即应变球张量为零，泊松比υ＝；对于应变硬化材料，卸载后再重新加载时的屈服应力就是卸载时的屈服应力，比初始的屈服应力要高；塑性变形是不可逆的，与应变历史有关。在增量理论中，普朗特-路埃斯理论考虑了弹性变形，而列维-米塞斯理论不考虑弹性变形，实质上后者是前者的特殊情况。应力应变中间关系决定变形的类型有：标称应力-应变曲线上的三个特征点是：屈服点c，缩颈点b，破坏点k真实应力-应变曲线的简化形式：金属塑性成形中摩擦的特点是：伴随有变形金属的塑性流动；接触面上压强高；实际接触面积大；不断有新