第三篇第一章金属的塑性变形.ppt
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1、铸造铸造第四章第四章 砂型铸件的结构设计砂型铸件的结构设计第三章第三章 砂型铸造砂型铸造第一章第一章 铸造工艺基础铸造工艺基础第二篇总结第二篇总结第五章第五章 特种铸造特种铸造2.什么是铸件的结构斜度?它与起模斜度有何不同?什么是铸件的结构斜度?它与起模斜度有何不同?图示铸件的结构是否合理?应如何改正?图示铸件的结构是否合理?应如何改正?p81答答:结构斜度是在零件图结构斜度是在零件图上非加工表面设计的斜度,上非加工表面设计的斜度,一般斜度值比较大。拔模一般斜度值比较大。拔模斜度是在铸造工艺图上方斜度是在铸造工艺图上方便起模,在垂直分型面的便起模,在垂直分型面的各个侧面设计的工艺斜度,各个侧面
2、设计的工艺斜度,一般斜度比较小。有结构一般斜度比较小。有结构斜度的表面,不加拔模斜斜度的表面,不加拔模斜度。度。3、图示铸件大批量生产时,结构有何缺点?请改正?、图示铸件大批量生产时,结构有何缺点?请改正?结构修改如下:结构修改如下:6.为什么铸件要有结构圆角?图示铸件上哪些圆角不为什么铸件要有结构圆角?图示铸件上哪些圆角不够合理?应如何修改?够合理?应如何修改?p81答答:结构圆角是为了保证铸造成形,避免砂型尖角损坏,结构圆角是为了保证铸造成形,避免砂型尖角损坏,但有时会引起造型困难,如图中,分型面上设圆角不但有时会引起造型困难,如图中,分型面上设圆角不合理,将分型面上圆角去掉,取直角。合理
3、,将分型面上圆角去掉,取直角。7.下图所示的支架件在大批量生产中该如何改进其设下图所示的支架件在大批量生产中该如何改进其设计才能使铸造工艺得以简化?计才能使铸造工艺得以简化?尽量避免铸件起模方尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹,以向存有外部侧凹,以便于起模。便于起模。p819.试用内接圆方法确定下图所示铸件的热节部位?在试用内接圆方法确定下图所示铸件的热节部位?在保证尺寸保证尺寸H的前提下如何使铸件的壁厚尽量均匀?的前提下如何使铸件的壁厚尽量均匀?p81答答:图图a)a)所示是该铸件热节部位,图所示是该铸件热节部位,图b)b)所示是在保证尺寸所示是在保证尺寸H H和孔径的前提下,为使铸件的壁厚尽
4、量均匀而进行的修改。和孔径的前提下,为使铸件的壁厚尽量均匀而进行的修改。10.分析下图中砂箱箱带的两种结构各有何优缺点?分析下图中砂箱箱带的两种结构各有何优缺点?为什么?为什么?a:结构简单,但交叉接:结构简单,但交叉接头处热节较大,易产头处热节较大,易产生生缩孔、缩松和裂纹。缩孔、缩松和裂纹。b:交错接头的热节较小:交错接头的热节较小,可缓解内应力,抗裂,可缓解内应力,抗裂性较好,但结构较复杂。性较好,但结构较复杂。p81铸造:第五章铸造:第五章 特种铸造特种铸造5.什么是离心铸造,它在圆筒形或圆环形铸件生产什么是离心铸造,它在圆筒形或圆环形铸件生产中有哪些优点?中有哪些优点?8.某公司开发
5、的新产品铸铝小连杆,请问:某公司开发的新产品铸铝小连杆,请问:试制样机时,该连杆宜采试制样机时,该连杆宜采用什么方法?用什么方法?当年产量为当年产量为1万件时,宜采万件时,宜采用什么方法?用什么方法?当当年产量超过年产量超过10万件时万件时,宜采用什么方法?,宜采用什么方法?p93第三篇第三篇 金属的塑性加工金属的塑性加工n第一章第一章 金属的塑性变形金属的塑性变形n第二章第二章 锻造锻造n第三章第三章 板料冲压技术板料冲压技术n第四节第四节 特种塑性加工方法特种塑性加工方法 又称为压力加工。又称为压力加工。1 1、金属塑性加工的定义、金属塑性加工的定义金属坯料外力塑性变形产生改变形状改变尺寸
6、改善性能达到毛坯零件得到(1 1)特点 优点:a a)与铸造相比:力学性能高,内部缺陷被压合,晶粒显著细化。)与切削加工比:材料的利用率和生产率高。缺点:a)a)形状不能太复杂杂 b)b)坯料塑性要好(2 2)应用 汽车、拖拉机、宇航、军工、电器、桥梁、建筑等2 2、塑性成形加工的特点及应用、塑性成形加工的特点及应用 将金属坯料置于上下砧或锻模内,用冲击力将金属坯料置于上下砧或锻模内,用冲击力或压力使金属成形为各种型材和锻件等。或压力使金属成形为各种型材和锻件等。(1)锻造)锻造自由锻造自由锻造模锻模锻3 3、塑性变形方式、塑性变形方式 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔
7、 利用冲模在压力作用下将金属板料切离或变形的方法。利用冲模在压力作用下将金属板料切离或变形的方法。(2)冲压)冲压3 3、塑性变形方式、塑性变形方式 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔冲压成形冲压成形板料分离板料分离 外力使金属坯料从挤压模孔挤出而成形为各种外力使金属坯料从挤压模孔挤出而成形为各种型材、管材、零件等。型材、管材、零件等。(3)挤压)挤压正挤压正挤压反挤压反挤压复合挤压复合挤压3 3、塑性变形方式、塑性变形方式 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔3 3、塑性变形方式、塑性变形方式 (4)轧制)轧制在旋转轧辊的压力下使坯料产生塑性变形的方
8、法。在旋转轧辊的压力下使坯料产生塑性变形的方法。锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔 将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成形为各种线将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成形为各种线材、薄壁管材、特殊截面型材等。材、薄壁管材、特殊截面型材等。(5)拉拔)拉拔3 3、塑性变形方式、塑性变形方式 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔n一般常用的金属型材、板材、原材料,管材和线材一般常用的金属型材、板材、原材料,管材和线材大都是通过轧制、挤压、拉拔等方法制成的。大都是通过轧制、挤压、拉拔等方法制成的。n机械制造业中的许多毛坯或零件,特别是承重载荷机械制造业中的许多毛坯或零
9、件,特别是承重载荷机件,如机床主轴、重要齿轮、连杆、炮管和枪管机件,如机床主轴、重要齿轮、连杆、炮管和枪管等,通常采用锻造方法成形。等,通常采用锻造方法成形。n冲压广泛用于汽车、电器、仪表零件及日用品工业冲压广泛用于汽车、电器、仪表零件及日用品工业方面。方面。n塑性变形及随后的加热对金属材料组织塑性变形及随后的加热对金属材料组织和性能有显著影响。和性能有显著影响。了解了解塑性变形本质塑性变形本质,塑性变形及加热时组织的变化塑性变形及加热时组织的变化,有助于发有助于发挥金属的性能潜力,正确确定加工工艺。挥金属的性能潜力,正确确定加工工艺。第一章第一章 金属塑性变形金属塑性变形2.1 金属塑性变形
10、的实质金属塑性变形的实质n金属受到外力作用,内部必将产生应力,此应金属受到外力作用,内部必将产生应力,此应力迫使原子离开原来的平衡位置,从而改变了力迫使原子离开原来的平衡位置,从而改变了原子间的距离,使金属发生变形,引起原子位原子间的距离,使金属发生变形,引起原子位能的增高,但处于高位能的原子具有返回原来能的增高,但处于高位能的原子具有返回原来低位能的平衡位置的倾向。低位能的平衡位置的倾向。n这种除去外力后,金属完全恢复原状的变形,这种除去外力后,金属完全恢复原状的变形,称为称为弹性变形弹性变形。n当外力增大到使金属的内应力超过该金属当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点后,即使作用在物
11、体上的外力取的屈服点后,即使作用在物体上的外力取消,金属的变形也不完全恢复,而产生一消,金属的变形也不完全恢复,而产生一部分永久变形,称为部分永久变形,称为塑性变形塑性变形。n其实质是晶体内部产生其实质是晶体内部产生滑移滑移的结果。的结果。n单晶体受力后,外力单晶体受力后,外力在任何晶面上都可分在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。解为正应力和切应力。正应力只能引起弹性正应力只能引起弹性变形。只有在切应力变形。只有在切应力的作用下金属晶体才的作用下金属晶体才能产生塑性变形。能产生塑性变形。外外力力在在晶晶面面上上的的分分解解切切应应力力作作用用下下的的变变形形锌锌单单晶晶的的拉拉伸伸照照片片l
12、金属常以滑移方式发生塑性变形。金属常以滑移方式发生塑性变形。l 滑移滑移l滑移滑移是指晶体的一部分沿一定的是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。滑动位移的现象。l1、滑移变形的特点、滑移变形的特点:l 滑移只能在滑移只能在切应力切应力的作的作用下发生。用下发生。产生滑移的最产生滑移的最小切应力称小切应力称临界切应力。临界切应力。l(2)滑移的同时伴随着晶体的转动滑移的同时伴随着晶体的转动切应力作用下的变形切应力作用下的变形和和滑移面向外力方向的转动滑移面向外力方向的转动多多 脚脚 虫虫 的的 爬爬 行行l2、滑移的机理、滑移的机理l把滑
13、移设想为刚性整体滑动,所需的理论把滑移设想为刚性整体滑动,所需的理论临界切应力值比实际测量值大几千倍临界切应力值比实际测量值大几千倍。这说这说明实际晶体结构及塑性变形并不完全如此。明实际晶体结构及塑性变形并不完全如此。l滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。l晶体通过晶体通过位错运动位错运动产生产生滑移时,只在位错中心滑移时,只在位错中心的少数原子发生移动,的少数原子发生移动,它们移动的距离远小于它们移动的距离远小于一个原子间距,因而所一个原子间距,因而所需临界切应力小,这种需临界切应力小,这种现象称作现象称作位错的易动性位错的易动性。位错周围的原子偏离位错
14、周围的原子偏离正常排列位置,有回正常排列位置,有回到正常排列的趋势。到正常排列的趋势。位错能量降低位错能量降低滑移所需变形力滑移所需变形力3、实际多晶体塑性变形、实际多晶体塑性变形I、晶粒本身的变形(晶内变形)、晶粒本身的变形(晶内变形)主要的主要的II、晶粒之间的变形(晶间变形)、晶粒之间的变形(晶间变形)次要的次要的n金属是由许多微小的晶粒组成的多晶体,其塑性变形可金属是由许多微小的晶粒组成的多晶体,其塑性变形可看成许多单个晶粒产生变形的综合效果,晶粒之间也有看成许多单个晶粒产生变形的综合效果,晶粒之间也有滑动和转动。滑动和转动。n金属内部有了应力就会产生弹性变形。金属内部有了应力就会产生
15、弹性变形。应力增大到一定程度后是金属产生塑应力增大到一定程度后是金属产生塑性变形。当外力去除后,弹性变形将性变形。当外力去除后,弹性变形将恢复,称为恢复,称为“弹复弹复”现象,这种现象现象,这种现象对有些塑性加工件的变形和工件质量对有些塑性加工件的变形和工件质量有很大影响,必须采取工艺措施来保有很大影响,必须采取工艺措施来保证产品的质量。证产品的质量。我们已经学习了金属我们已经学习了金属塑性变形的机理,那塑性变形的机理,那塑性变形后金属的组塑性变形后金属的组织和性能是否也发生织和性能是否也发生了变化呢?了变化呢?2.2 2.2 塑性变形组织和性能的影响塑性变形组织和性能的影响 n金属在常温下经
16、过塑性变形后,内部组织金属在常温下经过塑性变形后,内部组织将发生变化:将发生变化:n1 1)晶粒沿最大变形的方向伸长;)晶粒沿最大变形的方向伸长;n2 2)晶格和晶粒均发生扭曲,产生内应力;)晶格和晶粒均发生扭曲,产生内应力;n3 3)晶粒间产生碎晶。)晶粒间产生碎晶。碎晶和晶格畸变的出现,滑移阻碎晶和晶格畸变的出现,滑移阻力增加,使得金属塑性变形抗力力增加,使得金属塑性变形抗力增加,进一步塑性变形困难。增加,进一步塑性变形困难。1、形变强化现象形变强化现象 l随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高,随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象称塑性、韧性下降的现象称冷变形
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- 第三 第一章 金属 塑性变形
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