资源简介

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项目二 塑性变形的理论
教学目标
1.掌握塑性变形基本定律。
2.掌握金属的塑性与变形抗力。
3.掌握金属塑性加工中的摩擦与润滑。
二、课时分配
本项目共4个任务，安排7课时。
三、教学重点
在金属压力加工过程中,由于外力作用产生变形,这些变形有的随着外力消失而消失,有的会永久保留。在变形过程中它们遵守什么样的规律;在轧制等实际生产过程中有何指导意义;如何在实际运用塑性变形的基本定律生产所需的产品,达到质量要求;金属材料在压力加工使其发生塑性变形过程呈现出的特征,如何通过一些措施加以改善,本项目中我们将做研究。
四、教学难点
体积不变定律及其应用、最小阻力定律及其应用、影响塑性的主要因素和提高塑性的途径、摩擦定律及摩擦系数的确定、基本应力、附加应力和残余应力。
任务一 塑性变形基本定律
知识储备
变形的定义：当物体受到外力作用时,其形状与尺寸发生变化,称之为变形。变形按其实质来说分为弹性变形和塑性变形。
弹性变形
塑性变形
弹性变形和塑性变形的特征
1.弹性变形的特征
2.塑性变形的特征
(1)塑性变形在弹性变形基础上产生,总变形等于弹性变形和塑性变形之和。
(2)应力和应变不再是直线关系。
(3)外力不仅改变原子间距离,而且破坏其原有的联系。
(4)塑性变形改变了材料内部原子的联系,从而改变了材料的性能。
任务实施
体积不变定律及其应用
1.体积不变定律
2.体积不变定律的应用
(1)确定轧制后轧件的尺寸
(2)确定轧辊的转速
二、最小阻力定律及其应用
1.最小阻力定律
2.最小阻力定律的应用
(1)判断金属变形后的横截面形状
(2)利用最小阻力定律分析小辊径轧制的特点
(3)在轧制生产中,延伸总是大于宽展
三、弹—塑性变形共存定律及其应用
1.弹—塑性变形共存定律
2.弹—塑性变形共存定律的应用
(1)用来选择工具。
(2)轧件的轧后高度总比预先设计的尺寸要大。
任务二 金属的塑性与变形抗力
知识储备
一、金属塑性的概念
二、塑性指标
常用的机械性能试验法:
1.拉伸试验
2.扭转试验
3.模拟试验法
主要有镦粗试验和楔形轧制试验,这些方法都比较难以在实验室实施。
任务实施
一、塑性图
二、影响塑性的主要因素和提高塑性的途径
影响金属塑性的因素很多,大致可分为内因和外因两个方面:
内因:金属的自然性质。
外因:变形的温度—速度条件和变形的力学条件(即应力状态和变形状态)。
1.金属的自然性质对塑性的影响
(1)化学成分的影响
(2)组织状态的影响
2.变形温度———速度条件对塑性的影响
(1)变形温度的影响温度是影响塑性的最主要的因素之一。
(2)变形速度的影响
(3)变形力学条件的影响
三、变形抗力
1.变形抗力的确定
2.影响变形抗力的因素
(1)化学成分和组织结构的影响。
(2)变形温度的影响。
(3)变形速度的影响。
降低变形抗力的常用措施
合理选择变形温度和变形速度,采取良好的润滑措施;减小工具、模具与变形金属的接触面积。
任务三 金属塑性加工中的摩擦与润滑
知识储备
一、外摩擦的定义
二、外摩擦的特征
1.工具与工件接触面上的单位压力大
2.接触表面不断更新和扩大
3.作为摩擦对的工具与工件之间性质差别大
4.接触表面温度较高
三、外摩擦在金属压力加工中的作用
从外摩擦的作用来分可以分为有益摩擦和有害摩擦。
四、外摩擦的分类
在金属压力加工中,按照接触表面的特征,可把外摩擦分为以下几类:
1.干摩擦
2.半干摩擦
3.吸附润滑摩擦
4.液体润滑摩擦
五、影响外摩擦的因素
工具的表面状态
（1）摩擦系数的大小与轧辊的表面粗糙度有关,表面越光洁,则摩擦系数就越低。
（2）摩擦系数具有方向性。
（3）工具的使用(或磨损)使摩擦系数增大,并明显地引起摩擦的方向性。
变形金属的表面状态
（1）在变形的开始道次,粗糙的钢坯表面使摩擦系数增大。
（2）最初道次以后,变形金属表面将呈现工具表面的压痕,此时变形金属的表面状态取决于工具的表面状态。
（3）加热过程中产生的炉生氧化铁皮轧制时摩擦系数较大。
3.变形金属与工具的化学成分
（1）轧辊材质的影响是:钢轧辊比铸铁轧辊易粘钢且摩擦系数也大。
（2）钢种的影响是:不同钢种的摩擦系数差异很大。高碳钢和低合金钢的摩擦系数比低碳钢的高。
4.变形温度
（1）热轧时,随着轧制道次的增加,轧件的温度不断降低,摩擦数数变得越来越大。
（2）温度较低(400℃左右)时,金属表面的氧化膜黏附在表面,质地又较硬,与工具之间的摩擦系数较小。
5.轧制速度摩擦系数随轧制速度的增加而降低。
6.冷却水
（1）冷却轧辊的冷却水有一定的润滑作用,即冷却水有降低摩擦系数的作用。
（2）由于大量水的冷却,会造成轧辊表面冷热状态的急剧变化,使轧辊表面产生爆裂。甚至会产生剥落和掉肉等缺陷。
六、金属塑性加工中的工艺润滑
1.工艺润滑的目的
(1)将轧制压力降低10%~20%,功率消耗也相应降低。
(2)轧辊磨损减少40%~60%,使轧辊使用寿命成倍延长。
(3)改善产品表面质量及板型。
(4)减少二次氧化铁皮的产生。
2.工艺润滑剂的基本要求
(1)便于喷涂,有较强的黏附能力,并有一定的粘度。
(2)成分和性能稳定。
(3)要有适当的闪点及燃点。
(4)要有很高的比热容。
(5)杂质和残留物应符合要求,便于清理。
(6)资源丰富,成本要低。
3.工艺润滑剂的种类
(1)液体润滑剂矿物润滑油、动植物润滑油,以合成脂肪酸为基础的油,矿物油和植物油或合成油的混合物,以植物油生产废料为基础的润滑油。
(2)乳化液由水和被乳化的油类所组成,油以微小的颗粒状悬浮于水中。常用乳化液由水、矿物油或肥皂组成,水占95%左右。
(3)固体润滑剂包括玻璃润滑剂和石墨润滑剂,主要用于挤压、锻造及轧管时心棒的润滑等方面。
任务四 金属塑性变形时应力和变形的不均匀性
知识储备
一、变形的不均匀现象
1.圆柱体自由镦粗时的不均匀变形
2.轧制时的不均匀变形
二、基本应力、附加应力和残余应力
三、变形及应力不均匀分布的原因
1.接触面上的外摩擦
2.变形区的几何因素
3.工具和变形体形状
4.变形体内温度分布不均匀
5.变形体性质不均匀
四、不均匀变形引起的后果及预防措施
1.不均匀变形引起的后果
(1)使金属单位变形力增高
(2)使金属塑性降低
(3)使产品质量下降
(4)使技术操作复杂化
2.减轻不均匀变形的措施
(1)尽量减轻接触面上的外摩擦。
(2)合理设计加工工具的形状。
3.尽可能使变形金属的成分和组织均匀
4.正确选定变形的温度—速度制度
应使坯料的加热温度均匀,防止加工过程中局部温降。应尽可能在单相区的温度范围内完成塑性变形。至于变形速度的选择,应考虑变形体的几何尺寸。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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