金属塑性变形理论第1讲-绪论分析优秀PPT.ppt

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1、金属塑性变形理论Theory of metal plastic deformation 第一讲第一讲Lesson One张贵杰张贵杰Zhang GuijieZhang GuijieE-MailE-Mail：zhguijievip.sina zhguijievip.sina 河北理工高校金属材料与加工工程系河北理工高校金属材料与加工工程系Department of Metal Material and Process Department of Metal Material and Process EngineeringEngineeringHebei Polytechnic Universit

2、y,Tangshan 063009Hebei Polytechnic University,Tangshan 0630094/15/20234/15/20231 1Lesson OneLesson One本课程的性质和教学目的本课程的性质和教学目的n n性性质质：本本课课程程为为材材料料成成型型及及限限制制工工程程和和金金属属材料工程专业的专业基础课材料工程专业的专业基础课n n目目的的：金金属属产产生生塑塑性性变变形形时时在在金金属属学学和和力力学学等等方方面面有有着着共共同同的的基基础础和和规规律律。因因此此，金金属属塑塑性性变变形形理理论论是是探探讨讨和和探探讨讨金金属属在在各各种种塑塑

3、性性加加工工过过程程中中可可遵遵循循的的基基础础和和规规律律的的一一门门学学科科。其其目目的的在在于于科科学学地地、系系统统地地阐阐明明这这些些基基础础和和规规律律，为为学学习习后后续续的的工工艺艺课课程程作作理理论论准准备备，也也为为合合理理制制订订金金属属塑塑性性成成型型工工艺艺规规范范及及选选择择、设计加工设备奠定理论基础。设计加工设备奠定理论基础。4/15/20234/15/20232 2Lesson OneLesson One本课程的任务本课程的任务n n驾驾驾驾驭驭驭驭金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形的的的的物物物物理理理理基基基基础础础础，即即即即驾驾驾驾驭驭驭驭

4、影影影影响响响响金金金金属属属属性性性性能能能能的的的的主主主主要要要要因因因因素素素素及及及及原原原原理理理理，驾驾驾驾驭驭驭驭金金金金属属属属性性性性能能能能主主主主要要要要指指指指标标标标的的的的测测测测试试试试方方方方法；法；法；法；n n驾驾驾驾驭驭驭驭金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性力力力力学学学学的的的的基基基基础础础础学学学学问问问问，即即即即驾驾驾驾驭驭驭驭金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形体体体体内内内内的的的的应应应应力力力力场场场场、应应应应变变变变场场场场、应应应应力力力力应应应应变变变变之之之之间间间间关关关关系系系系、塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形

5、时时时时的的的的力力力力学学学学条条条条件件件件等等等等塑塑塑塑性性性性理理理理论论论论基基基基础础础础学学学学问问问问。驾驾驾驾驭驭驭驭塑塑塑塑性性性性成成成成型问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；型问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；型问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；型问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；n n驾驾驾驾驭驭驭驭金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性成成成成型型型型时时时时的的的的金金金金属属属属流流流流淌淌淌淌规规规规律律律律和和和和变变变变形形形形特特特特点点点点，分分分分析析析析金金金金属属属属的的的的基基基基本本本本成成成成型型型型工工工工艺艺艺

6、艺，以以以以便便便便确确确确定定定定合合合合理理理理的的的的坯坯坯坯料料料料尺尺尺尺寸寸寸寸和和和和成型工序；成型工序；成型工序；成型工序；n n驾驭对成型质量进行定性分析及提高成型质量的方法。驾驭对成型质量进行定性分析及提高成型质量的方法。驾驭对成型质量进行定性分析及提高成型质量的方法。驾驭对成型质量进行定性分析及提高成型质量的方法。4/15/20234/15/20233 3Lesson OneLesson One课程试验课程试验n n开开开开设设设设综综综综合合合合试试试试验验验验课课课课程程程程（包包包包括括括括金金金金相相相相视视视视察察察察、力力力力学学学学性性性性能能能能检检检检验

7、验验验、模模模模拟拟拟拟轧轧轧轧制制制制过过过过程程程程试试试试验验验验、斜斜斜斜轧轧轧轧穿穿穿穿孔孔孔孔试试试试验验验验等）等）等）等）4/15/20234/15/20234 4Lesson OneLesson One教材及参考书教材及参考书ReferencesReferences教教教教 材：材：材：材：n n金属塑性变形与轧制理论（第金属塑性变形与轧制理论（第金属塑性变形与轧制理论（第金属塑性变形与轧制理论（第2 2版），赵志业，版），赵志业，版），赵志业，版），赵志业，19961996参考书：参考书：参考书：参考书：n n金属塑性加工力学，赵志业，金属塑性加工力学，赵志业，金属塑性加工

8、力学，赵志业，金属塑性加工力学，赵志业，19871987n n塑性加工金属学，王占学，塑性加工金属学，王占学，塑性加工金属学，王占学，塑性加工金属学，王占学，19911991n n塑性成型力学，王仲仁，塑性成型力学，王仲仁，塑性成型力学，王仲仁，塑性成型力学，王仲仁，19891989n n金属塑性加工理论与工艺，罗子健，金属塑性加工理论与工艺，罗子健，金属塑性加工理论与工艺，罗子健，金属塑性加工理论与工艺，罗子健，19941994n n金属塑性加工原理，彭大暑主编，金属塑性加工原理，彭大暑主编，金属塑性加工原理，彭大暑主编，金属塑性加工原理，彭大暑主编，20042004n n金属塑性加工过程无

9、网格数值模拟方法，李长生等著，金属塑性加工过程无网格数值模拟方法，李长生等著，金属塑性加工过程无网格数值模拟方法，李长生等著，金属塑性加工过程无网格数值模拟方法，李长生等著，20042004n n金属轧制过程人工智能优化，王国栋，刘相华，金属轧制过程人工智能优化，王国栋，刘相华，金属轧制过程人工智能优化，王国栋，刘相华，金属轧制过程人工智能优化，王国栋，刘相华，20002000n n Metal Metal working working science science and and engineeringengineering,Edward Edward M.M.Mielnik,1991M

10、ielnik,1991n nMetals Engineering-A Technical GuideMetals Engineering-A Technical Guide,Leonard E.Samuels,1988,Leonard E.Samuels,1988校内网超星图书馆或校图书馆借阅4/15/20234/15/20235 5Lesson OneLesson One学习要求学习要求n n作作作作业业业业必必必必需需需需按按按按时时时时交交交交，假假假假如如如如有有有有三三三三次次次次以以以以上上上上不不不不交交交交作作作作业业业业者者者者，取取取取消消消消考考考考试试试试资资资资格格格

11、格。作作作作业业业业形形形形式式式式包包包包括括括括：手手手手写写写写作作作作业业业业、电电电电子子子子稿稿稿稿作作作作业业业业、计计计计算算算算机机机机程程程程序序序序、探探探探讨讨讨讨PPTPPTPPTPPT等等等等几几几几种形式。种形式。种形式。种形式。n n做做做做好好好好课课课课堂堂堂堂笔笔笔笔记记记记，本本本本课课课课程程程程中中中中将将将将有有有有部部部部分分分分补补补补充充充充内内内内容容容容，要求大家记笔记。要求大家记笔记。要求大家记笔记。要求大家记笔记。n n要要要要求求求求上上上上课课课课前前前前预预预预习习习习，本本本本课课课课程程程程内内内内容容容容较较较较难难难难，

12、且且且且内内内内容容容容多，信息量较大，要求大家自觉预习。多，信息量较大，要求大家自觉预习。多，信息量较大，要求大家自觉预习。多，信息量较大，要求大家自觉预习。n n遵守课堂纪律，本课程不允许迟到早退。遵守课堂纪律，本课程不允许迟到早退。遵守课堂纪律，本课程不允许迟到早退。遵守课堂纪律，本课程不允许迟到早退。4/15/20234/15/20236 6Lesson OneLesson One本课程主要内容本课程主要内容n n金属微观变形机理与宏观性能金属微观变形机理与宏观性能金属微观变形机理与宏观性能金属微观变形机理与宏观性能n n金属变形过程的力学分析金属变形过程的力学分析金属变形过程的力学分

13、析金属变形过程的力学分析 n n变形体力学的求解方法变形体力学的求解方法变形体力学的求解方法变形体力学的求解方法4/15/20234/15/20237 7Lesson OneLesson One第一章第一章 绪论绪论Chapter 1 IntroductionChapter 1 Introduction主要内容Main ContentMain Contentn n什么是塑性加工什么是塑性加工什么是塑性加工什么是塑性加工(Whats plastic processing)(Whats plastic processing)n n塑性加工的分类塑性加工的分类塑性加工的分类塑性加工的分类(Class

14、ification)(Classification)n n塑性加工的历史塑性加工的历史塑性加工的历史塑性加工的历史(History)(History)n n塑性加工的发展塑性加工的发展塑性加工的发展塑性加工的发展(Development)(Development)4/15/20234/15/20238 8Lesson OneLesson One1.1 什么是塑性加工什么是塑性加工?Whats plastic processing?n n塑塑性性：在在外外力力作作用用下下使使金金属属材材料料发发生生塑塑性性变变形形而而不不破破坏坏其其完完整整性性的的实实力力称称为为塑塑性。是指材料的永久变形实力

15、。性。是指材料的永久变形实力。n n弹性：材料的可复原变形的实力弹性：材料的可复原变形的实力 n n弹塑性：弹性弹塑性：弹性+塑性塑性4/15/20234/15/20239 9Lesson OneLesson One 金金属属铸铸锭锭或或连连铸铸坯坯在在外外力力作作用用下下使使其其产产生生塑塑性性变变形形，变变形形后后不不仅仅能能使使其其断断面面的的形形态态和和尺尺寸寸变变更更，而而且且也也能能变变更更其其组组织织与与性性能能。这这一一过过程称为塑性加工（塑性成型或压力加工）。程称为塑性加工（塑性成型或压力加工）。The The outside outside force force make

16、s makes the the metal metal ingot ingot casting casting or or continuous continuous ingot ingot casting casting produce produce plastic plastic deformation.deformation.The The processing processing can can not not only only make make the the size size and and the the shape shape of of its its sectio

17、n section change,change,but but also also its its structure structure and and performance change.performance change.4/15/20234/15/20231010Lesson OneLesson One金属塑性加工的特点金属塑性加工的特点n n加加工工后后组组织织性性能能得得到到改改善善和和提提高高，经经塑塑性成型，使其结构致密，组织改善性成型，使其结构致密，组织改善n n材材料料利利用用率率高高，主主要要依依靠靠金金属属在在塑塑性性状状态下的体积转移来实现态下的体积转移来实现n

18、n生产率高，可实现连续化生产生产率高，可实现连续化生产n n精度高，精密塑性成型精度高，精密塑性成型4/15/20234/15/20231111Lesson OneLesson One铸造铸造零零件件机机械械制制造造方方法法切削加工切削加工压力加工压力加工塑性成型塑性成型特种加工特种加工锻造锻造冲压冲压车、车、铣铣、刨刨、磨磨、钻钻、铰铰、插等插等自由锻、自由锻、模锻模锻拉深、拉深、弯曲弯曲、冲裁冲裁、翻边翻边、拉型拉型等等轧制轧制4/15/20234/15/20231212Lesson OneLesson One切削加工种类切削加工种类4/15/20234/15/20231313Lesson

19、 OneLesson One1.2 塑性加工的分类塑性加工的分类Classificationn n按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式 (Force and deformation)(Force and deformation)n n按加工时工件的温度特征按加工时工件的温度特征按加工时工件的温度特征按加工时工件的温度特征 (Temperature)(Temperature)4/15/20234/15/20231414Lesson OneLesson One图图图图例例例例延延延延长长长长镦镦镦镦粗粗粗粗斜斜斜斜轧轧轧轧

20、横横横横轧轧轧轧纵轧纵轧纵轧纵轧模模模模锻锻锻锻自由自由自由自由锻锻锻锻造造造造轧轧轧轧 制制制制锻锻锻锻 造造造造分分分分类类类类与与与与名称名称名称名称压压压压 力力力力基本受基本受基本受基本受力方式力方式力方式力方式基本基本基本基本压压压压力加工力加工力加工力加工变变变变形方式形方式形方式形方式按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式(Force and deformation)(Force and deformation)4/15/20234/15/20231515Lesson OneLesson One4/15/20234/15/20231616Lesson OneL

21、esson One4/15/20234/15/20231717Lesson OneLesson One图图图图例例例例反反反反挤压挤压挤压挤压正正正正挤压挤压挤压挤压剪切剪切剪切剪切弯曲弯曲弯曲弯曲拉伸成型拉伸成型拉伸成型拉伸成型冲冲冲冲压压压压（拉延）（拉延）（拉延）（拉延）拉拔拉拔拉拔拉拔挤压挤压挤压挤压分分分分类类类类与名与名与名与名称称称称剪力剪力剪力剪力弯矩弯矩弯矩弯矩拉力拉力拉力拉力压压压压力力力力基本基本基本基本受力受力受力受力方式方式方式方式按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式(Force and deformation)(Force and deforma

22、tion)4/15/20234/15/20231818Lesson OneLesson One4/15/20234/15/20231919Lesson OneLesson One组组组组合加工合加工合加工合加工变变变变形方式形方式形方式形方式组组组组合合合合方方方方式式式式锻锻锻锻造造造造轧轧轧轧制制制制轧轧轧轧制制制制挤压挤压挤压挤压拉拔拉拔拉拔拉拔轧轧轧轧制制制制轧轧轧轧制弯曲制弯曲制弯曲制弯曲轧轧轧轧制剪切制剪切制剪切制剪切名名名名称称称称锻轧锻轧锻轧锻轧轧挤轧挤轧挤轧挤拔拔拔拔轧轧轧轧辊辊辊辊弯弯弯弯搓搓搓搓轧轧轧轧图图图图例例例例按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方

23、式(Force and deformation)(Force and deformation)4/15/20234/15/20232020Lesson OneLesson One挤压型材挤压型材挤压型材模具挤压型材模具4/15/20234/15/20232121Lesson OneLesson One工件工件驱动辊驱动辊导向辊导向辊蕊辊蕊辊端面辊端面辊环轧示意图环轧示意图4/15/20234/15/20232222Lesson OneLesson One热连轧板生产线热连轧板生产线4/15/20234/15/20232323Lesson OneLesson One冷连轧板生产线冷连轧板生产线4

24、/15/20234/15/20232424Lesson OneLesson One典型冲压件典型冲压件4/15/20234/15/20232525Lesson OneLesson Onen n热加工热加工(Hot forming)n n冷加工冷加工(Cold forming)n n温加工温加工(Warm forming)按加工时工件的温度特征按加工时工件的温度特征(Temperature)(Temperature)4/15/20234/15/20232626Lesson OneLesson One1.3 塑性加工的历史塑性加工的历史(History)n n对对材材料料的的塑塑性性加加工工源源于

25、于人人类类对对材材料料运运用用方式的发展方式的发展n n下下面面简简要要回回顾顾一一下下材材料料科科学学发发展展的的里里程程碑碑4/15/20234/15/20232727Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500 BC300,000 BC3,500 BC300,000 BC燧石，这种简燧石，这种简洁制成工具的洁制成工具的石头，起先了石头，起先了制陶业的发展。制陶业的发展。4/15/20234/15/20232828Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,50

26、0 BC300,000 BC3,500 BC5,500 BC5,500 BC 自然金与铜被用作工自然金与铜被用作工自然金与铜被用作工自然金与铜被用作工具与武器，起先了人具与武器，起先了人具与武器，起先了人具与武器，起先了人类金属的运用。类金属的运用。类金属的运用。类金属的运用。4/15/20234/15/20232929Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500 BC300,000 BC3,500 BCn n5000BC5000BCn n熔炼和锤击变更了熔炼和锤击变更了熔炼和锤击变更了熔炼和锤击变更了铜的性能铜的性能铜的性能

27、铜的性能-材料起先材料起先材料起先材料起先发展发展发展发展 4/15/20234/15/20233030Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500 BC300,000 BC3,500 BCn n4000BC4000BCn n金属铸造工艺金属铸造工艺金属铸造工艺金属铸造工艺-人们人们人们人们得到了他们须要的得到了他们须要的得到了他们须要的得到了他们须要的形态。形态。形态。形态。最早的模铸件最早的模铸件-一个铜制杖头一个铜制杖头4/15/20234/15/20233131Lesson OneLesson One材料科学发展的里程

28、碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500 BC300,000 BC3,500 BCn n3500BC3500BCn n从矿石中提从矿石中提从矿石中提从矿石中提炼铜炼铜炼铜炼铜-冶金业冶金业冶金业冶金业的黎明的黎明的黎明的黎明 这张埃及古墓壁画是这张埃及古墓壁画是人类冶金业的最早纪录之一人类冶金业的最早纪录之一4/15/20234/15/20233232Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC1,886 AD3,000 BC1,886 AD n n3000BC3000BCn n青铜的运青铜的运青铜的运青铜的运用用用用-制造合制

29、造合制造合制造合金金金金 青铜：青铜：第一种第一种合金合金4/15/20234/15/20233333Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC1,886 AD3,000 BC1,886 ADn n1450BC1450BCn n铁的发觉铁的发觉铁的发觉铁的发觉 铁制车轮铁制车轮4/15/20234/15/20233434Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC1,886 AD3,000 BC1,886 ADn n1500AD1500ADn n炼铁的须要促炼铁的须要促炼铁的须要促炼铁的须

30、要促使了鼓风机与使了鼓风机与使了鼓风机与使了鼓风机与熔炉的独创熔炉的独创熔炉的独创熔炉的独创 廉价的冶铁业廉价的冶铁业4/15/20234/15/20233535Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC1,886 AD3,000 BC1,886 ADn n1855AD1855ADn nHenry BessemerHenry Bessemer拥有钢铁冶炼的专拥有钢铁冶炼的专拥有钢铁冶炼的专拥有钢铁冶炼的专利利利利-当代钢铁冶炼的当代钢铁冶炼的当代钢铁冶炼的当代钢铁冶炼的出现。他的方法是出现。他的方法是出现。他的方法是出现。他的方法是钢铁制品

31、性能大大钢铁制品性能大大钢铁制品性能大大钢铁制品性能大大改观而成本也降低改观而成本也降低改观而成本也降低改观而成本也降低不少。不少。不少。不少。Henry Bessemer(1813-1898)4/15/20234/15/20233636Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC1,886 AD3,000 BC1,886 ADn n1886AD1886ADn n电化学方法冶炼铝电化学方法冶炼铝电化学方法冶炼铝电化学方法冶炼铝-使铝成为一种常用使铝成为一种常用使铝成为一种常用使铝成为一种常用金属金属金属金属 4/15/20234/15/202

32、33737Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑1,939 ADNOW1,939 ADNOW n n1939AD1939ADn n尼龙的商业发展，尼龙的商业发展，尼龙的商业发展，尼龙的商业发展，高分子材料发展的高分子材料发展的高分子材料发展的高分子材料发展的关键时期关键时期关键时期关键时期 尼龙的独创尼龙的独创4/15/20234/15/20233838Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑1,939 ADNOW1,939 ADNOWn n1950s1950sn n高温合金的发展，高温合金的发展，高温合金的发展

33、，高温合金的发展，掺镍合金促进了喷掺镍合金促进了喷掺镍合金促进了喷掺镍合金促进了喷气发动机的发展气发动机的发展气发动机的发展气发动机的发展 4/15/20234/15/20233939Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑1,939 ADNOW1,939 ADNOWn n1960s1960sn n制作越来越制作越来越制作越来越制作越来越小的硅芯片小的硅芯片小的硅芯片小的硅芯片 4/15/20234/15/20234040Lesson OneLesson One材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑1,939 ADNOW1,939 ADNOWn n19

34、80s1980sn n高温超导体，高温高温超导体，高温高温超导体，高温高温超导体，高温超导的革命时代超导的革命时代超导的革命时代超导的革命时代 4/15/20234/15/20234141Lesson OneLesson Onen n金金属属塑塑性性变变形形理理论论是是一一门门基基于于金金属属塑塑性性加加工工的的物物理理学学、物物理理-化化学学、金金属属学学与与力学基础上的应用技术理论。力学基础上的应用技术理论。n n作作为为塑塑性性变变形形理理论论的的重重要要基基础础的的塑塑性性理理论论的的形形成成与与发发展展也也经经验验了了一一百百多多年年的的历历史史。在在此此其其间间提提出出的的一一些些

35、经经典典理理论论与与方方法归列于下法归列于下4/15/20234/15/20234242Lesson OneLesson Onen n法法法法国国国国工工工工程程程程师师师师屈屈屈屈雷雷雷雷斯斯斯斯加加加加（H.TrescaH.Tresca）18641864提提提提出出出出最最最最大大大大剪剪剪剪应应应应力力力力屈屈屈屈服服服服准准准准则则则则n n德国米塞斯（德国米塞斯（德国米塞斯（德国米塞斯（Von MisesVon Mises），），），），19131913，MisesMises屈服准则屈服准则屈服准则屈服准则n nM.Levy 1871M.Levy 1871年，提出了应力应变增量关系年

36、，提出了应力应变增量关系年，提出了应力应变增量关系年，提出了应力应变增量关系 Levy-Mises Levy-Misesn nB.Saint-Venant 1870B.Saint-Venant 1870，应力应变速率方程，（塑性流淌方程），应力应变速率方程，（塑性流淌方程），应力应变速率方程，（塑性流淌方程），应力应变速率方程，（塑性流淌方程）n nM.levyM.levy、H.HenckyH.Hencky、L.Prandtl L.Prandtl 19231923，平平平平面面面面塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形的的的的滑滑滑滑移移移移线线线线几何性质几何性质几何性质几何性质n nA.Reus

37、s 1930A.Reuss 1930，弹塑性应力应变关系，弹塑性应力应变关系，弹塑性应力应变关系，弹塑性应力应变关系n n19401940，H.HenckyH.Hencky、H.GeringerH.Geringer、CauchyCauchy、RiemanRieman等等等等，滑滑滑滑移移移移线法线法线法线法n n19501950，A.A.MapkobA.A.Mapkob、R.HillR.Hill、W.PragarW.Pragar等，极值分析方法等，极值分析方法等，极值分析方法等，极值分析方法 n n19701970，小林史郎，小林史郎，小林史郎，小林史郎，C.H.LeeC.H.Lee等，刚等，

38、刚等，刚等，刚塑性有限元解析法塑性有限元解析法塑性有限元解析法塑性有限元解析法 n n4/15/20234/15/20234343Lesson OneLesson One1.4 塑性加工的发展塑性加工的发展(Development)n n节约资源节约资源n n 用用完完量量少少的的原原材材料料生生产产出出要要求求的的形形态态、尺尺寸寸、强强度度、塑塑性性以以及及其其它它物物理理性性能能的的产产品品。为为此此，合合理理利利用用资资源源选选择择最最佳佳材材质质或或通通过过变变形形与与热热处处理理相相协协作作以以改改善善材材质质、探探讨讨轻轻型型薄薄壁壁断断面面和和周周期期断断面面以以及及复复合合材

39、材料料等等高高效效制制品品的的成成型型成成为为今后节约资源的重要课题。今后节约资源的重要课题。4/15/20234/15/20234444Lesson OneLesson Onen n节约能源节约能源n n 金金属属材材料料热热加加工工所所需需的的热热能能比比加加工工所所需需的的机机械械能能大大很很多多倍倍，所所以以必必需需节节约约热热能能。缩缩短短工工艺艺流流程程、降降低低加加工工温温度度、热热加加工工变变为为冷冷加加工工、削削减减或或省省去去中中间间退退火火、降降低低材材料料的的变变形形抗抗力力、提提高高塑塑性性等等方方面面的的技技术术开开发发成成为为今今后后节节约约能能源源的的重重要课题

40、。要课题。4/15/20234/15/20234545Lesson OneLesson Onen n实现最佳的加工条件实现最佳的加工条件n n 探探讨讨创创建建最最佳佳的的工工艺艺条条件件和和使使工工艺艺内内容容定定量量化化以以及及把把能能实实现现这这种种条条件件的的新新技技术术用用于于新新加加工工机机械械设设计计和和老老设设备备的的挖潜改造上，并进行最优限制。挖潜改造上，并进行最优限制。4/15/20234/15/20234646Lesson OneLesson One课下练习课下练习1、什什么么是是金金属属的的塑塑性性？什什么么是是塑塑性性加加工工？塑性加工有何特点？塑性加工有何特点？2、

41、试述塑性加工的一般分类。、试述塑性加工的一般分类。4/15/20234/15/20234747Lesson OneLesson One材料加工技术的主要发展方向材料加工技术的主要发展方向（1）高效化、高精度化高效化、高精度化（2）发展先进成形加工技术发展先进成形加工技术（3）材料设计、制备与成形加工一体化材料设计、制备与成形加工一体化（4）开发新型成形加工技术，发展新材料开发新型成形加工技术，发展新材料（5）计算机模拟与过程仿真技术计算机模拟与过程仿真技术（6）智能制备与加工技术智能制备与加工技术补充材料补充材料补充材料补充材料4/15/20234/15/20234848Lesson OneL

42、esson One传统技术的高效化与高精度化传统技术的高效化与高精度化高新技术改造传统技术高新技术改造传统技术将计算机技术、信息技术、先进限制技术将计算机技术、信息技术、先进限制技术应用于传统加工技术应用于传统加工技术提高生产效率提高生产效率高速、全自动、无人化高速、全自动、无人化扩大产品范围扩大产品范围形态、尺寸的精确限制形态、尺寸的精确限制4/15/20234/15/20234949Lesson OneLesson One 超小型精密挤压型材超小型精密挤压型材超小型精密挤压型材超小型精密挤压型材 铝合金镜面板铝合金镜面板铝合金镜面板铝合金镜面板4/15/20234/15/20235050L

43、esson OneLesson One发展先进成形加工技术发展先进成形加工技术目的目的高附加值材料、难加工材料的加工高附加值材料、难加工材料的加工实现组织性能的精确限制实现组织性能的精确限制有发展前景的先进成形加工技术有发展前景的先进成形加工技术连续定向凝固技术连续定向凝固技术先进超塑性成形技术先进超塑性成形技术等温成形技术等温成形技术低温强加工技术低温强加工技术分散成形技术分散成形技术4/15/20234/15/20235151Lesson OneLesson One 超细无氧铜丝超细无氧铜丝超细无氧铜丝超细无氧铜丝（19.719.7 mm）超细超细超细超细Al-SiAl-Si丝丝丝丝（25

44、25 mm）连续定向凝固技术连续定向凝固技术连续定向凝固技术连续定向凝固技术+低温强加工技术低温强加工技术低温强加工技术低温强加工技术4/15/20234/15/20235252Lesson OneLesson One非晶态合金超塑性非晶态合金超塑性非晶态合金超塑性非晶态合金超塑性成形技术的应用成形技术的应用成形技术的应用成形技术的应用微型齿轮微型齿轮微型齿轮微型齿轮微型拉伸机微型拉伸机微型拉伸机微型拉伸机4/15/20234/15/20235353Lesson OneLesson One材料设计、制备与成形加工一体化材料设计、制备与成形加工一体化目的目的提高成分、性能、工艺的可设计性提高成分

45、、性能、工艺的可设计性提高成分、性能、工艺的可设计性提高成分、性能、工艺的可设计性实现材料与零部件的高效、近终形、短流程成形实现材料与零部件的高效、近终形、短流程成形实现材料与零部件的高效、近终形、短流程成形实现材料与零部件的高效、近终形、短流程成形（过程的一体化，是材料设计时代的特征之一）（过程的一体化，是材料设计时代的特征之一）（过程的一体化，是材料设计时代的特征之一）（过程的一体化，是材料设计时代的特征之一）典型技术典型技术激光快速成形激光快速成形激光快速成形激光快速成形喷射沉积技术喷射沉积技术喷射沉积技术喷射沉积技术半固态加工半固态加工半固态加工半固态加工连续铸挤连续铸挤连续铸挤连续铸

46、挤连续铸轧（铸轧一体化）连续铸轧（铸轧一体化）连续铸轧（铸轧一体化）连续铸轧（铸轧一体化）4/15/20234/15/20235454Lesson OneLesson One激光快速成形激光快速成形喷嘴激光凝固材料前一层材料粉末激光/粉末作用区熔池零件运动方向CAD模型模型激光成形激光成形成形件成形件精加工件精加工件4/15/20234/15/20235555Lesson OneLesson One激光快速成形零件之例激光快速成形零件之例4/15/20234/15/20235656Lesson OneLesson One喷射沉积技术喷射沉积技术4/15/20234/15/20235757Les

47、son OneLesson One开发新型制备与成形加工技术开发新型制备与成形加工技术目的目的发展高附加值的新材料、新制品发展高附加值的新材料、新制品典型技术典型技术双带快冷双带快冷带材制备技术带材制备技术双结晶器双结晶器连铸技术连铸技术双流铸造技术双流铸造技术多坯料挤压技术多坯料挤压技术电磁成形技术电磁成形技术4/15/20234/15/20235858Lesson OneLesson One原原 理理 以高速运动的水冷以高速运动的水冷钢带代替常规的冷却钢带代替常规的冷却辊冷却法，增加冷却辊冷却法，增加冷却实力，并同时在凝固实力，并同时在凝固过程中实现软压下，过程中实现软压下，制备高性能带材

48、。制备高性能带材。4/15/20234/15/20235959Lesson OneLesson One快速凝固制备厚带4/15/20234/15/20236060Lesson OneLesson One 双金属复合材料双结晶器连铸一次成形原理图4/15/20234/15/20236161Lesson OneLesson One4/15/20234/15/20236262Lesson OneLesson One计算机模拟与过程仿真技术计算机模拟与过程仿真技术目的目的削减试行错误，缩短研发周期削减试行错误，缩短研发周期优化成形方法和工艺优化成形方法和工艺实现全过程的精确设计与限制实现全过程的精确设

49、计与限制典型技术典型技术各层次的数值模拟各层次的数值模拟各种工艺过程仿真各种工艺过程仿真留意问题留意问题数值模拟的陷阱数值模拟的陷阱4/15/20234/15/20236363Lesson OneLesson One智能制备与加工技术智能制备与加工技术定义定义 材料组织性能设计、零部件设计、材料组织性能设计、零部件设计、制备与成形加工过程的实时在线监测和反制备与成形加工过程的实时在线监测和反馈限制融为一体的制备加工技术馈限制融为一体的制备加工技术目的目的实现全过程的精确设计与限制实现全过程的精确设计与限制保证产品质量的匀整性与一样性保证产品质量的匀整性与一样性提高制备与加工的稳定性与牢靠性提高制备与加工的稳定性与牢靠性削减原材料、能源的消耗与废弃物的排放削减原材料、能源的消耗与废弃物的排放4/15/20234/15/20236464Lesson OneLesson Onen n感谢！4/15/20234/15/20236565