《塑性变形》课件

塑性变形本课程将介绍塑性变形的基本原理、常用工艺和应用。课程简介1介绍塑性变形的基本概念本课程将介绍塑性变形的基本原理、分类、以及在工程领域的应用。2探究塑性变形的微观机制我们将深入探讨金属材料在塑性变形过程中发生的微观结构变化。3学习塑性加工的各种工艺本课程将涵盖常见的塑性加工工艺，例如挤压、锻造、冲压等。塑性变形的定义形状改变塑性变形是指材料在受力后发生永久形状改变，且这种改变在卸除外力后不会恢复。应力作用塑性变形通常发生在材料的屈服强度以上，此时材料内部的原子重新排列，导致形状改变。不可逆塑性变形是一个不可逆的过程，这意味着材料在变形后不会恢复到原来的形状。塑性变形的特点可塑性材料在受力后发生永久变形的能力。不可逆性塑性变形是不可逆的，材料在卸荷后不会恢复原状。应力硬化随着塑性变形的进行，材料的强度和硬度会增加。温度影响温度会显著影响材料的塑性变形行为。塑性变形的微观机制1位错运动晶体材料中的缺陷，是塑性变形的主要原因2孪晶晶体结构的重新排列，在某些金属中较为常见3晶界滑移晶粒之间互相滑动，发生在多晶材料中金属的塑性变形机理1位错运动晶体材料内部的缺陷，是塑性变形的主要原因。2晶粒滑移晶粒间相互滑动，发生相对位移，导致材料变形。3孪生晶体内部发生原子重排，形成新的晶体结构，导致变形。塑性变形的均匀性均匀性指的是材料在变形过程中，各个部位的变形程度一致，没有明显的局部变形。均匀性影响均匀性对材料的最终性能和产品质量有重要影响，均匀变形可以保证材料的强度和韧性。塑性变形的不均匀性应力集中在塑性变形过程中，材料的应力分布不均匀，导致应力集中，容易造成裂纹或断裂。变形梯度不同区域的变形程度不同，导致变形梯度过大，影响产品质量。材料组织变化由于应力集中和变形梯度，材料的组织结构会发生变化，影响材料的性能。塑性变形的连续性逐渐变化金属在塑性变形过程中，其形状和尺寸的变化是连续的，而不是突然发生的。应力应变曲线塑性变形过程中的应力应变曲线是一条连续的曲线，没有明显的断裂点。变形过程从初始状态到最终形状，变形过程是连续的，没有明显的间断。塑性变形的不可逆性塑性变形是不可逆的，这意味着一旦材料发生塑性变形，它将无法恢复到其原始形状。即使施加相反的力，材料也不会完全恢复到其原始形状，而是会保留一些永久变形。这种不可逆性是由材料内部结构的变化引起的，这些变化是由于原子在变形过程中重新排列造成的。塑性变形的稳定性变形稳定性塑性变形过程中，材料抵抗变形的能力影响因素材料的力学性能变形温度变形速度变形工艺参数塑性变形的退火1恢复消除变形过程中产生的内应力2再结晶形成新的晶粒3晶粒长大提高材料的韧性和塑性塑性加工的分类冷加工在室温或低于室温下进行的加工，例如冷轧、冷拔、冷冲压等。热加工在高于材料再结晶温度下进行的加工，例如热轧、热锻等。半热加工介于冷加工和热加工之间，例如半热轧、半热锻等。金属塑性加工的基本原理变形通过外力使金属材料发生塑性变形，改变其形状和尺寸。晶粒细化塑性变形导致晶粒尺寸减小，提高材料强度和硬度。组织变化变形过程改变金属材料内部组织结构，影响其性能。金属塑性加工工艺冷加工在常温下进行的加工，如冷轧、冷拔、冷冲压等。热加工在高温下进行的加工，如热轧、热锻、热挤压等。温加工介于冷加工和热加工之间的加工，如温轧、温挤压等。挤压成型挤压成型是一种常见的金属塑性加工工艺，它通过在模具中对金属材料施加压力，使其发生塑性变形，从而获得所需的形状和尺寸。挤压成型具有以下特点：高效率、高精度、高强度、低成本。它广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。注塑成型注塑成型是一种常见的塑料加工工艺，它利用高温熔化的塑料材料在压力下被注入模具型腔，并冷却固化成型。注塑成型可用于生产各种形状的塑料产品，例如汽车零件、电子产品外壳、玩具和食品包装。锻造成型锻造成型是一种利用锻锤或压力机对金属坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。锻造成型具有以下特点：材料利用率高产品强度高尺寸精度高滚动成型滚动成型是通过一对或多对旋转的滚轮，使金属材料在滚轮的压力下发生塑性变形，从而改变其形状、尺寸和截面的加工方法。滚动成型工艺具有生产效率高、产品精度高、材料利用率高、表面质量好等优点，广泛应用于制造各种金属制品，例如钢管、型材、钢板等。拉拔成型拉拔成型是一种将金属材料通过模具拉伸，使金属材料的横截面积减小，长度增加的塑性加工方法。拉拔成型常用于生产各种形状的金属线材，例如钢丝、铜线、铝线等。拉拔成型具有以下优点：可以生产各种尺寸和形状的金属线材生产效率高，成本低产品表面质量好，精度高冲压成型冲压成型是一种利用冲压机和模具，将金属板料在压力作用下，使金属板料发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的工件的加工方法。冲压成型工艺具有生产效率高、产品质量稳定、尺寸精度高、成本低等优点，广泛应用于汽车、航空、电子、家电等行业。塑性变形中的应力分析应力集中在塑性变形过程中，应力会集中在材料的特定区域，例如孔的边缘或尖角处。残余应力塑性变形后，材料中会产生残余应力，这可以影响材料的强度和性能。应力分布应力的分布在变形过程中会发生变化，这取决于材料的特性和变形条件。塑性变形中的应变分析1应变定义材料在受力变形后，形状和尺寸发生变化的程度，用应变表示。2应变类型包括正应变和切应变，分别反映材料在拉伸或压缩方向和剪切方向上的变形程度。3应变测量通过测量变形前后材料的尺寸变化来确定应变值，常用的方法包括应变仪和光学测量法。塑性变形中的变形能1变形能金属在外力作用下发生塑性变形时所消耗的能量2热能变形能的一部分转化为热能，导致金属温度升高3储存能变形能的另一部分以储存能的形式储存在金属内部变形能是塑性变形过程中的重要参数，它与金属的变形程度、材料的性质和变形条件密切相关。变形能的大小决定了金属变形加工所需的能量，也影响着金属的温度变化和内部结构的变化。塑性变形中的应力应变关系1弹性阶段应力与应变成正比，材料恢复原状。2屈服阶段应力达到屈服极限，材料开始发生永久变形。3强化阶段应力继续增加，材料发生塑性变形，强度提高。4颈缩阶段应力达到抗拉强度，材料开始颈缩，断裂。材料流动曲线真应力塑性变形阻力真应变材料的变形程度变形加工中的热量分析1摩擦热工具和工件之间的摩擦产生热量。2变形热金属材料的塑性变形过程中产生热量。3热量传递热量从工件传递到周围环境。变形加工中的能量分析1总能量变形加工所需总能量2有效能量用于改变工件形状的能量3无效能量转化为热能或其他形式的能量变形加工中的表面质量表面粗糙度变形加工过程中的摩擦和切削会影响表面粗糙度。表面硬度塑性变形会改变材料的表面硬度，影响材料的耐磨性和抗腐蚀性。表面完整性变形加工过程中可能会出现裂纹、划痕等表面缺陷，影响材料的性能和外观。变形加工中的精度控制