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2.1金属材料的损坏与塑性变形
塑性变形的应用
• 锻压:对金属坯料(不含板材) 施加外力,使其产生塑性变形、 改变尺寸、形状及改善性能, 用以制造机械零件、工件、工 具或毛坯的成形加工方法。
塑性变形的应用
• 冷冲压:借助于常规或专用冲 压设备的动力,使板料在模具 里直接受到变形力并进行变形, 从而获得一定形状、尺寸和性 能的产品零件的生产技术。
菏泽高级技工学校
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§2-1金属材料的损坏与塑性变形
机械零件的损坏: 在生产中,机器零件的性能往往达不 到理想要求,许多零件在使用过程中 会发生损坏,不但严重影响生产,甚 至造成人身事故。
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想一想:
• 机械零件在使用中常见的损坏 形式有哪几种呢?
编辑版3Biblioteka 1.常见损坏形式 a)变形
零件在外力作用下形状和尺寸所发生
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想一想:
• 既然塑性变形这么多有害的方面, 那他们有没有可以利用或者有用的 方面呢?
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塑性变形的应用
• 轧制:将金属坯料通过一对旋 转轧辊的间隙(各种形状), 因受轧辊的压缩使材料 截面 减小,长度增加的压力加工方 法,这是生产钢材最常用的生 产方式,主要用来生产型材、 板材、管材。有热轧和冷轧两 种。
在冷加工之间进行中间热处理——再结晶退火。
2)影响材料物理性能和化学性能 不利:电阻增加,导电、导磁性下降;
化学活性增大;耐腐蚀性下降。
解决办法:去应力退火 。
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小结
• 1.机械零件常见的损坏形式:变形、断裂、 磨损
• 2.三种载荷:静载荷、冲击载荷、交变载荷 • 3.应力
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作业
• 课后练习题第1、2小题P44
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的变化。
(包括:弹性变形和塑性变形) b)断裂
零件在外力作用下发生开裂或折断
的现象。 c)磨损
因摩擦使得零件形状、尺寸和表面质 量发生变化的现象。
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弹性变形与塑性变形
变形分为弹性变形与塑性变形。 • 弹性变形是指外力消除后能够恢复的变形。
如弹簧的工作压缩、桌面支撑物品的变形 等。 • 塑性变形是指外力消除后无法恢复的永久 性变形。造成零件损坏的变形,通常是指 塑性变形。如钢筋的弯折、零件的冲压等。
1.冷塑性变形结果
外部:晶粒形状发生变化——沿着变形方向被压扁或拉长; 内部: 晶粒内部位错密度增加,晶格畸变加剧; 性能: 金属强度和硬度提高,塑性和韧性下降。
这种现象——称为“形变强化”或“加工硬化”。
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加工硬化的概念:冷塑性变形除了使晶 粒的外形发生变化外,还会使晶粒内部 的位错密度增加,晶格畸变加剧,从而 使金属随着变形量的增加,其强度、硬 度提高,而塑性、韧性下降,这种现象 称为“形变强化”或“加工硬化”。
轧制
塑性变形的应用
• 挤压:用冲头或凸模对放置在 凹模中的坯料加压,使之产生 塑性流动,从而获得相应于模 具的型孔或凹凸模形状的制件 的锻压方法。可制作长杆、深 孔、薄壁、异型断面零件,是 重要的少无切削加工工艺。
挤压及其应用
塑性变形的应用
• 冷拔:用外力作用于被拉金属 的前端,将金属坯料从小于坯 料断面的模孔中拉出,使其断 面减小而长度增加的方法。冷 拔的产品较之于热成型有:尺 寸精度高和表面光洁度好的优 点。
塑性变形也有有利的一面。
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一、与变形相关的几个概念
1、载荷
金属材料在加工及使用过程中所受的
外力称为载荷。
分 根 静载荷:如吊车悬吊重物。
类据
作
用 冲击载荷:列车通过桥梁。
性
质 交变载荷:火编车辑版 车轮。
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分根
拉伸载荷
类据 作
压缩载荷
用
形 弯曲载荷
断裂:破坏,不能再恢复。
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• 1.特点 弹性变形: 金属弹性变形后其组织和性能不发生变化。 塑性变形: 金属经塑性变形后其组织和性能将发生变化。
• 2.变形原理 金属在外力作用下,发生塑性变形是由于晶
体内部 缺陷—位错运动的结果,宏观表现为外形和尺寸 变化。
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3.影响因素
1)晶粒位向的影响
式 不 剪切载荷
同
扭转载荷
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2.内力 (1)定义
工件或材料在受到外部载荷作用时,为使其不 变形,在材料内部产生的一种与外力相对抗的力。 (2)大小
内力大小与外力相等。 (3)注意
内力和外力不同于作用力和反作用力。
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3.应力
(1)定义:
单位横截面积上的内力。
(2)计算公式:
R(σ)= F/ S( MPa )
由于多晶体中各个晶粒的位向不同,在外力作用下,
将产生有利和不利的不均匀的变形,导致内应力 的产生。 2)晶界的作用
晶界阻碍位错运动,使金属的塑性变形阻力增大。
3)晶粒大小的影响
单位体积内金属晶粒越细小,晶界越多,金属越难 进行塑性变形,获得细晶强化。
是金属材料获得强韧化的重要手段。
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三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化
式中:R (σ)——应力;Pa,1Pa=1N/m2,
1MPa=1N/mm2=106Pa
F ——外力,N;
S ——横截面面编辑积版 ,m2或mm2。
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二、金属的变形 金属在外力作用下的变形三阶段:
弹性变形
弹-塑性变形
断裂。
弹性变形:外力消失后变形消失,金属恢复到原 来的形状。
弹—塑性变形:一部分发生弹性变形,一部分发 生塑性变形。
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2.加工硬化的应用
对于不能通过热处理强化的金属是一种重要的 强化手段,可提高材料抗突然超载的能力。
意义: 1)是一种材料强化手段—形变强化; 2)有利于塑性变形均匀进行; 3)有利于金属构件的工作安全性。
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3.加工硬化的不利
1)影响材料力学性能 不利:使得再变形困难;
使得金属的切削加工,冲压加工带来困难。 解决办法: