金属塑性成型的理论与仿真.doc

金属塑性成型的理论与仿真摘要: 金属塑性成型技术是机械冶金、汽车拖拉机、电工仪表、宇航军工、五金日用品等制造业最基本,最古老,亦是极重要的加工手段之一,包括锻、冲、挤、轧,拉、辊、旋、辗等工艺技术。结合近代科技, 金属成形技术正向精密、高效、节能、节材, 清洁化生产方向发展, 是国家工业发展的最基础工艺技术之一。本文主要对塑性成型的基本原理、方法以及应用做了综合介绍。文章还介绍了有限元法处理金属塑性成型过程的问题。最后针对塑性成形技术的发展提出了一些建议和对该技术在以后的生产中的展望。关键词: 塑性成型原理应用展望引言: 金属塑性成型就是利用金属的塑性, 在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。由于工艺本身的特点, 它虽然有很长的发展历史却又在不断的研究和创新之中,新工艺、新方法层出不穷。这些研究和创新的基本目的不外乎增加材料塑性、提高成形零件的精度及性能、降低变形力、增加模具使用寿命和节约能源等。而“塑性成形原理”正是实现这些目的的基础理论知识。金属塑性成型技术是机械冶金、汽车拖拉机、电工仪表、宇航军工、五金日用品等制造业最基本,最古老,亦是极重要的加工手段之一。除了这些传统的应用外金属成形技术正向精密、高效、节能、节材,清洁化生产方向发展,是国家工业发展的最基础工艺技术之一一、金属塑性成型机理 1 、冷态下的塑性成型塑性成形所用的金属材料绝大部分是多晶体,其变形过程较单晶体的复杂得多,这主要是与多晶体的结构特点有关。多晶体是由许多结晶方向不同的晶粒组成。每个晶粒可看成是一个单晶体。晶粒之间存在厚度相当小的晶界。 晶内变形晶内变形的主要方式和单晶体一样为滑移和孪生。 滑移当晶体受力时, 由于各个滑移系相对于外力的空间位向不同, 其上所作用的切应力分量的大小也必然不同。现设某一晶体作用有由拉力 P 引起的拉伸应力σ,其滑移面的法线方向与拉伸轴的夹角为φ, 面上的滑移方向与拉伸轴的夹角为λ, 通过简单的静力学分析可知,在此滑移方向上的切应力分量为τ=σ cos φ cos λ令μ=cos φ cos λ, 称为取向因子。若φ=λ=45, 则μ=μ max=, τ=τ max= σ/2。此意味着该滑移系处于最佳取向, 其上的切应力分量最有利于优先达到临界值而发生滑移, 而当φ=90, λ=0或φ=0, λ=90 时, μ=τ=0 此时无论σ多大,滑移的驱动力恒等于零,处于此取向的滑移系不能发生滑移。 孪生孪生是晶体在切应力作用下, 晶体的一部分沿着一定的晶面( 称为孪生面) 和一定的晶向( 称为孪生方向) 发生均匀切变。在常温下, 大多数体心立方金属滑移的临界切应力小于孪生的临界切应力, 所以滑移是优先的变形方式, 只有在很低的温度下, 由于孪生的临界切应力低于滑移的临界切应力, 这时孪生才能发生。孪生变形后由于变形部分位向改变,可能变得有利于滑移,于是晶体又开始滑移,二者交替地进行。 晶间形变晶间变形的主要方式是晶粒之间相互滑动和转动,多晶体受力变形时,沿晶界处可能产生切应力, 当此切应力足以克服晶粒彼此间相对滑移的阻力时, 便发生相对滑动。另外, 由于各晶粒所处位向不同, 其变形情况及难易程度亦不相同。这样, 在相邻晶粒间不然引起力的相互作用,而可能产生一对力偶,造成晶粒间的相互转动