第一章塑性变形绪论

材料成形原理

PrincipleonMaterialsForming第一章绪论第二章金属塑性变形的物理基础第三章金属塑性加工的宏观规律第四章金属塑性变形的力学基础第五章主应力法及其应用第六章滑移线场理论1第一节塑性成形的特点及分类一、金属的塑性、塑性成形及其特点塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力称为塑性。是指材料的永久变形能力。弹性：材料的可恢复变形的能力弹塑性：弹性+塑性2一、金属的塑性、塑性成形及其特点金属材料在外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法称为塑性成形（塑性加工或压力加工）。金属塑性成形的特点：（1）组织、性能好；改善组织，提高性能（2）材料利用率高；主要靠塑性状态下体积转移成形，流线分布合理（3）尺寸精度高；精密成形；少或无切削加工。（4）生产效率高，适合大批量生产。第一节塑性成形的特点及分类3二、金属塑性成形的分类第一节塑性成形的特点及分类1、按成形特点分为：块料成形和板料成形（1）块料成形：在塑性变形中靠体积转移和分配来实现。一次加工（冶金部门）：轧制、挤压、拉拔;变形区随时间不变化，属稳定的变形过程，适合连续的大批量生产。二次加工（制造部门）：自由锻、模锻变形区随时间不断变化，属非稳定的塑性变形过程，适于间歇生产。（2）板料成形：对于厚度较小的板料，利用专门模具，使金属通过一定模孔而产生塑性变形，从而获得所需的形状、尺寸的零件或坯料。分离工序：冲裁、剪切成形工序：弯曲、拉伸、胀形、翻边等。2、按成形温度分为：热成形、温成形、冷成形新方法：连铸连轧、液态模锻、等温锻造、超塑性成形等。4图例延伸镦粗斜轧横轧纵轧模锻自由锻造轧制锻造分类与名称压力基本受力方式基本压力加工变形方式按加工时工件的受力和变形方式5图例反挤压正挤压剪切弯曲拉伸成型冲压（拉延）拉拔挤压分类与名称剪力弯矩拉力压力基本受力方式按加工时工件的受力和变形方式6组合加工变形方式组合方式锻造－轧制轧制－挤压拉拔－轧制轧制－弯曲轧制－剪切名称锻轧轧挤拔轧辊弯搓轧图例按加工时工件的受力和变形方式7应用锻件和冲压件8塑性成形设备（锻造设备）9塑性成形设备（冲压设备）10挤压型材挤压型材模具11工件驱动辊导向辊蕊辊端面辊环轧示意图1213第二节金属塑性成形的发展金属塑性变形理论是一门基于金属塑性加工的物理学、物理-化学、金属学与力学基础上的应用技术理论。金属塑性变形的物理机物理—化学基础是属于金属学及金属物理范畴。19世纪30年代位错理论的提出。可以解释塑性变形过程中的很多现象，特别是塑性变形的微观机制。塑性不仅取决于材料本身（成分、晶格类型和组织结构），还取决于变形的外部条件（变形温度、速度及力学状态等）。塑性变形的物理—化学方面主要研究金属的化学成分、组织结构与塑性变形之间的关系、工具与工件接触表面之间的摩擦及其机理等。塑性成形原理的另一重要内容是塑性成形力学。14作为塑性变形理论的重要基础的塑性理论的形成与发展也经历了一百多年的历史。在此其间提出的一些经典理论与方法归列于下：法国工程师屈雷斯加（H.Tresca）1864提出最大剪应力屈服准则B.Saint-Venant1870，应力应变速率方程，（塑性流动方程）M.Levy1871年，提出了应力应变增量关系Levy-Mises德国米塞斯（VonMises），1913，Mises屈服准则M.levy、H.Hencky、L.Prandtl1923，平面塑性变形的滑移线几何性质A.Reuss1930，弹塑性应力应变关系1940，H.Hencky、H.Geringer、Cauchy、Rieman等，滑移线法1950，A.A.Mapkob、R.Hill、W.Pragar等，极值分析方法1970，小林史郎，C.H.Lee等，刚—塑性有限元解析法……刘叔仪1954年提出理论断裂钟面与应力空间理论王仲仁1979年提出应力应变顺序对应理论。。。。。。15塑性加工的发展方向节约资源用尽量少的原材料生产出要求的形状、尺寸、强度、塑性以及其它物理性能的产品。为此，合理利用资源选择最佳材质或通过变形与热处理相配合以改善材质、研究轻型薄壁断面和周期断面以及复合材料等高效制品的成型成为今后节约资源的重要课题。16节约能源金属材料热加工所需的热能比加工所需的机械能大许多倍，所以必须节约热能。缩短工艺流程、降低加工温度、热加工变为冷加工、减少或省去中间退火、降低材料的变形抗力、提高塑性等方面的技术开发成为今后节约能源的重要课题。塑性加工的发展方向17实现最佳的加工条件研究创造最佳的工艺条件和使工艺内容定量化以及把能实现这种条件的新技术用于新加工机械设计和老设备的挖潜改造上，并进行最优控制。塑性加工的发展方向18本课程的具体任务（1）阐明金属塑性变形的物理基础从微观上研究塑性变形的机理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掌握塑性变形