材料成型基本原理课件_3
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2023-11-06•金属塑性成形概述•金属塑性成形工艺•金属塑性成形设备•金属塑性成形技术的发展趋势•金属塑性成形过程中的缺陷与质量控制目•金属塑性成形实例分析录01金属塑性成形概述金属塑性成形是一种使金属材料发生塑性变形,以获得所需形状、尺寸和性能的加工方法。
金属塑性成形广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、电子等领域,是一种重要的材料加工技术。
金属塑性成形的定义金属塑性成形可以制造出复杂形状的零件,并且能够获得较高的精度和表面质量。
与切削加工相比,金属塑性成形具有更高的材料利用率和更低的能耗。
金属塑性成形过程中材料的变形是均匀的,因此可以避免应力集中和裂纹等缺陷。
金属塑性成形的特点03金属塑性成形的基本原理包括应力状态、屈服准则、塑性流动规律等。
金属塑性成形的基本原理01金属塑性成形的原理是基于金属的塑性变形规律,即在外力作用下,金属材料会发生形状和尺寸的变化。
02在金属塑性成形过程中,材料的变形受到应力状态、变形温度、变形速度等因素的影响。
02金属塑性成形工艺自由锻工艺自由锻是利用冲击力或静压力使金属坯料变形,并施加外力将其锻造成所需形状和尺寸的锻造方法。
定义特点流程应用自由锻具有较大的灵活性,可以生产形状各异的锻件,但生产效率较低,适用于单件或小批量生产。
自由锻的流程包括坯料准备、加热、变形和锻后冷却。
自由锻主要用于大型锻件和难变形材料的加工,如轴、轮毂、法兰等。
模锻工艺模锻是利用模具使金属坯料变形,并施加外力将其锻造成所需形状和尺寸的锻造方法。
定义模锻具有较高的生产效率,且能获得较为精确的形状和尺寸,但模具制造成本较高。
特点模锻的流程包括坯料准备、加热、放入模具、变形、锻后冷却和修整。
流程模锻广泛应用于中小型锻件的生产,如齿轮、轴套、法兰等。
应用板料冲压工艺板料冲压是利用冲压机将金属板料变形,并施加外力将其冲制成所需形状和尺寸的加工方法。
定义板料冲压具有较高的生产效率,且能获得较为精确的形状和尺寸,但模具对材料的厚度和硬度有一定要求。
材料成型原理1.焊接方法分为:熔焊、压焊、钎焊2.焊接接头的形成过程包括:焊接热过程、焊接化学冶金过程、焊接物理冶金过程3.焊接热循环:在焊接中,焊件上某点温度由低到高,达到最大值后,又由高到低的过程4.焊接温度场:焊件上各点在瞬时的温度分布称为“温度场”,也称为焊接温度场5.HAZ:在焊接进行过程中,焊缝周围未熔化的母材在加热和冷却过程中,发生了显微组织和力学性能变化的区域称为“热影响区”,简称HAZ6.熔焊的焊接接头由:焊缝、热影响区、母材,此外,焊缝与热影响区之间有一层过滤区称为:熔合区7.低碳钢HAZ组织性能的分布:①熔合区(成分与组织不均匀分布,过热严重,塑形差,是焊接接头的薄弱环节)②过热区(晶粒严重长大,又称“粗晶区”,晶粒粗化使塑形、韧性下降,慢冷时还会出现魏氏足知,薄弱环节)③相变重结晶区(奥氏体晶粒细小,空冷后得到细小而均匀的珠光体和铁素体,相当于热处理的正火组织,塑形和韧性很好)④不完全重结晶区(晶粒大小、组织分布不均匀,虽然受热不严重,但性能不如相变重结晶区)8.焊缝中气孔分为:⑴析出型气孔因气体在液、固态金属中的溶解度差造成过饱和状态的气体析出所形成的气孔,包括①氢气孔②氮气孔;⑵反应型气孔熔池中由于冶金反应产生不溶于液态金属的CO、H2O而生成的气孔,包括:①CO气孔②H2O气孔9.焊缝气孔的消除方法:⑴消除气体来源⑵正确选用焊接材料⑶控制焊接工艺条件10.熔焊的定义:通过局部加热使连接处达到熔化状态,然后冷却结晶形成共同晶粒11.易淬火钢与不易淬火钢热影响区组织分布:⒈不易淬火钢焊接热影响区组织分布:⑴熔合区:最高温度处于固相线与液相线之间,晶界与晶内局部熔化,成分与组织不均匀分布,过热严重,塑性差⑵过热区:峰值温度:固相线以下到晶粒开始急剧长大的温度,一般为1100°C,韧性很低,常产生脆化或裂纹⑶相变重结晶区:峰值温度:在Ac3以上到晶粒开始急剧长大的温度范围内⑷不完全重结晶区:峰值温度:处于Ac1~Ac3之间,组织不均匀,力学性能也不均匀⒉易淬火钢焊接热影响区组织:⑴完全淬火区:该区的加热温度处于固相线到Ac3之间,相当于低碳钢的过热区和正火区,得到淬火M,有时可出现B ⑵ 不完全淬火区:该区的加热温度在Ac1~Ac3之间,相当于不完全重结晶区,形成M-F组织、[C]、合金含量不高或冷速较小时可能出现S和P ⑶ 回火区(Ac1>Tm>悍前调质回火温度)强度下降,塑形、韧性上升,回火软化12.化学冶金与炼钢的区别:在熔焊条件下,焊接冶金过程是优质金属的局部超高温快速熔化,和随后伴随的凝固,化学成分上,与母材有相当明显的差别(1)原材料不同:普通冶金材料的原材料主要是矿石、废钢铁和焦炭等;而焊接化学冶金的原材料主要是焊条、焊丝和焊剂等。
材料成形原理
材料成形原理是指在材料加工过程中,通过施加外力和热力,使材料发生形状、尺寸和性能的变化,从而得到所需的工件或半成品的过程。
材料成形原理是材料加工工程中的重要基础理论,对于提高产品质量、降低生产成本、提高生产效率具有重要意义。
材料成形原理的基本原理是利用外力使材料发生塑性变形,从而获得所需形状
和尺寸的工件。
材料成形的基本方式包括压力成形、拉伸成形、弯曲成形、剪切成形等。
在这些成形过程中,材料会受到各种不同的力的作用,从而发生塑性变形,最终得到所需的工件。
在材料成形过程中,材料的塑性变形是通过应力和应变的作用来实现的。
应力
是单位面积上的力,而应变是材料单位长度上的变形量。
在材料成形过程中,通过施加外力,使材料受到应力作用,从而产生应变,最终实现材料的塑性变形。
材料成形原理的实现需要考虑材料的性能和成形工艺的匹配性。
材料的性能包
括硬度、韧性、塑性等,而成形工艺包括成形温度、成形速度、成形压力等。
只有在材料性能和成形工艺相互匹配的情况下,才能实现材料的有效成形。
材料成形原理在实际应用中具有广泛的意义。
在金属加工领域,通过材料成形
原理可以实现金属的锻造、冲压、拉伸等加工工艺,从而获得各种不同形状和尺寸的金属工件。
在塑料加工领域,材料成形原理可以实现塑料的注塑、挤压、吹塑等加工工艺,从而获得各种不同形状和尺寸的塑料制品。
总之,材料成形原理是材料加工工程中的重要理论基础,对于实现材料的有效
成形具有重要意义。
通过对材料成形原理的深入理解和研究,可以不断提高材料加工工艺的水平,实现产品质量的提高和生产效率的提升。
材料成形技术_金属材料成形基本原理金属材料成形是指通过外力对金属材料进行塑性变形,改变其形状和尺寸的过程。
这是一种广泛应用于制造业的加工技术,包括锻造、压力加工、剪切、折弯、旋压、挤压等多种方法。
下面将介绍金属材料成形的基本原理。
金属材料成形的基本原理可以归结为三个参数:应力、变形和温度。
这三个参数相互作用,影响金属的成形过程和结果。
首先是应力。
应力是指施加在金属材料上的力。
成形过程中,应力会使金属材料内部的晶粒沿着位移方向产生塑性滑移,从而发生变形。
应力的大小和方向会影响金属材料的变形方式和形态。
接下来是变形。
变形是指金属材料在外力作用下发生的形状和尺寸变化。
变形包括弹性变形和塑性变形两种形式。
弹性变形是指金属材料受到外力作用后,恢复到起初形状的一种变形方式。
而塑性变形是指金属材料受到外力作用后,改变形状和尺寸,不会恢复到起初形状的一种变形方式。
金属材料的塑性变形是成形加工中的主要目标。
最后是温度。
温度是指金属材料在成形过程中的温度变化。
温度的变化会影响金属材料的变形行为。
一般来说,金属在高温下更容易发生塑性变形。
高温有助于降低金属的屈服强度和粘滞阻力,使其更易于变形。
但是温度过高会引起金属的晶粒长大,从而降低了材料的性能。
金属材料成形技术的具体方法包括锻造、压力加工、剪切、折弯、旋压、挤压等。
这些方法中,锻造是最常用的一种成形方法。
锻造是通过对金属材料施加冲击或压力,使其产生塑性变形,从而得到所需的形状和尺寸。
锻造包括自由锻、模锻和挤压锻等多种方式。
总之,金属材料成形是一种重要的制造技术,通过对金属材料施加力和温度的控制,可以对材料进行塑性变形,从而得到所需的形状和尺寸。
了解金属材料成形的基本原理对于选择适当的成形方法和实现高质量的产品具有重要意义。
第一章:液态金属的结构与性质1雷诺数Re:当Re>2300时为紊流,Re<2300时为层流。
Re=Du/v=Duρ/η,D为直径,u 为流动速度,v为运动粘度=动力粘度η/密度ρ。
层流比紊流消耗能量大。
2表面张力:表面张力是表面上平行于切线方向且各方向大小相同等的张力。
润湿角:接触角为锐角时为润湿,钝角时为不润湿。
3压力差:当表面具有一定的曲度时,表面张力将使表面的两侧产生压力差,该压力差值的大小与曲率半径成反比,曲率半径越小,表面张力的作用越显著。
4充型能力:充型过程中,液态金属充满铸型型腔,获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力,即液态金属充型能力。
5长程无序、近程有序:液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的,液体结构宏观上不具备平移、对称性,表现出长程无序特征;而相对于完全无序的气体,液体中存在着许多不停游荡着的局域有序的原子集团,液体结构表现出局域范围内的近程有序。
拓扑短程序:Sn Ge Ga Si等固态具有共价键的单组元液体,原子间的共价键并未完全消失,存在着与固体结构中对应的四面体局域拓扑有序结构。
化学短程序:Li-Pb Cs-Au Mg-Bi Mg-Zn Mg-Sn Cu-Ti Cu-Sn Al-Mg Al-Fe等固态具有金属间化合物的二元熔体中均有化学短程序的存在。
6实际液态金属结构:实际金属和合金的液体由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子团簇空穴所组成,同时也含有各种固态液态和气态杂质或化合物,而且还表现出能量结构及浓度三种起伏特征,其结构相对复杂。
能量起伏:液态金属中处于热运动的原子的能量有高有低,同一原子的能量也在随时间不停的变化,时高时低,这种现象成为能量起伏。
结构起伏:由于能量起伏,液体中大量不停游动的局域有序原子团簇时聚时散,此起彼伏而存在结构起伏。
浓度起伏:游动原子团簇之间存在着成分差异,而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化,这一现象成为浓度起伏。
板料冲压成形工艺课件引言板料冲压成形工艺是一种常用于工业生产中的成形方法,通过对金属板材进行冲击、压制、拉伸等方法,将板材加工成所需的形状和尺寸。
本课件将介绍板料冲压成形工艺的基本原理、工艺流程和相关设备等内容。
一、基本原理板料冲压成形工艺基于金属板材的塑性变形特性,通过外力的作用,使板材在模具的作用下发生塑性变形。
其基本原理可以简述为:11.应用外力:通过机械力或液压力等作用于金属板材上,使其变形。
2.模具的应用:通过合适的模具,使板材在其作用下发生塑性变形,得到所需的形状。
3.板材的弹性回复:在施加外力后,板材会发生弹性回复,形成最终的成形件。
二、工艺流程板料冲压成形工艺通常包括以下几个主要的工艺步骤:21.板材切割:将原材料的金属板材按照所需的尺寸进行切割。
2.冲孔和开槽:根据产品的要求,在板材上冲孔或开槽,以便后续的成形。
3.弯曲和拉伸:通过模具的作用,使板材发生弯曲或拉伸变形,得到所需的形状。
4.敲凸和冲切:对成形件进行敲凸或冲切,去除多余的材料,得到最终的成形件。
5.表面处理:对成形件进行表面处理,如打磨、喷漆等,提高其外观质量。
三、常用设备在板料冲压成形工艺中,常用的设备有:31张伟、陈静. 金属板材冲压成形的原理与方法[J]. 机械工程, 2010, 10.2曾志伟、刘洪聪. 机械冲压工艺基础[M]. 机械工业出版社, 2017.1.冲床:用于施加冲击力和压力,将金属板材塑性变形。
2.模具:用于加工金属板材的工具,决定成形件的形状和尺寸。
3.剪切机:用于板材的切割,将金属板材按照所需尺寸进行切割。
4.折弯机:用于将金属板材进行弯曲,得到所需的形状。
5.敲料机:用于敲凸和冲切,去除多余的材料。
四、注意事项在进行板料冲压成形工艺时,需要注意以下几个事项:41.板材的选择:选择合适的板材材料和厚度,以满足产品的要求。
2.模具的设计:合理设计模具,确保成形件的质量和尺寸准确。
3.工艺参数的控制:控制冲床的冲击力、压力等工艺参数,以达到最佳的成形效果。
材料成形基本原理
材料成形是指通过各种加工手段将原材料加工成所需形状和尺寸的工件的过程。
在工程制造中,材料成形是非常重要的一环,它直接影响着工件的质量、精度和性能。
材料成形的基本原理包括塑性变形原理、断裂原理和变形加工原理。
塑性变形原理是材料成形的基础。
在塑性变形过程中,材料会发生形状和尺寸
的变化,而且在去除外力之后,材料还能保持新的形状和尺寸。
这是因为在塑性变形时,材料内部的晶粒会发生滑移和再结晶,从而使材料发生塑性变形。
塑性变形原理是材料成形中最常见的一种原理,例如锻造、轧制、挤压等加工过程都是基于塑性变形原理进行的。
断裂原理是指在材料成形过程中,如果外力超过了材料的强度极限,就会导致
材料发生断裂。
断裂原理在材料成形中是需要避免的,因为材料的断裂会导致工件的废品率增加,甚至会影响到生产安全。
因此,工程制造中需要根据材料的性能来选择合适的成形工艺,以避免材料断裂。
变形加工原理是指通过施加外力使材料产生塑性变形,从而得到所需形状和尺
寸的工件。
变形加工原理包括拉伸、压缩、弯曲、剪切等加工方式,这些加工方式都是通过施加外力使材料产生塑性变形,从而得到所需形状和尺寸的工件。
变形加工原理在工程制造中是非常常见的,例如拉伸成形可以制备金属丝、板材等,压缩成形可以制备轴承零件、汽车零件等。
综上所述,材料成形的基本原理包括塑性变形原理、断裂原理和变形加工原理。
这些原理在工程制造中起着非常重要的作用,只有充分理解和掌握这些原理,才能够更好地进行材料成形工艺的设计和优化,从而提高工件的质量和性能。
润湿角是衡量界面张力的标志。
1.1纯金属和实际合金的液态结构有何不同?举例说明纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。
原子集团的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离的原子 这样的结构处于瞬息万变的状态 液体内部存在着能量起伏。
2 实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体 也就是说 实际的液态合金除了存在能量起伏外 还存在结构起伏。
充型能力中浇注条件方面的影响因素:1、浇注温度 2、充型压头 3、浇注系统的结构2.1液态合金的流动性和充型能力有何异同?如何提高液态金属的充型能力?(1)纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。
原子集团的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离的原子,这样的结构处于瞬息万变的状态,液体内部存在着能量起伏。
(2)实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体,也就是说,实际的液态合金除了存在能量起伏外,还存在结构起伏。
系统吉布斯自由能G=H-TS H为焓、T为热力学温度、S为熵。
结构越混乱G越高。
G L 液相G s固相当T<Tm G L液相<G s固相金属结晶。
过冷度为金属结晶的驱动力。
成分起伏、相结构起伏、能量起伏。
对于外来固相的平面基地而言,凹>平>凸,凸界面,促进异质形核的能力随曲率增大而减小,凹界面,随增大而增大。
晶体宏观长大方式:平面方式长大,树枝晶方式生长。
3.1为什么过冷度是液态金属凝固的驱动力?由热力学可知,在某种条件下,结晶能否发生,取决于固相的自由度是否低于液相的自由度,即?G =GS-GL<0;只有当温度低于理论结晶温度Tm 时,固态金属的自由能才低于液态金属的自由能,液态金属才能自发地转变为固态金属,因此金属结晶时一定要有过冷度。
3.2何谓热力学能碍和动力学能碍?凝固过程是如何克服这两个能碍的?热过冷:金属凝固时所需的过冷度,若完全由热扩散控制,这样的过冷称热过冷。