第二章 冲压变形的基本概念.ppt

第二章冲压变形的基本概念
第一节金属塑性变形概述
第二节影响塑性及变形抗力的主要因素
第三节超塑性成形简介
第四节金属塑性变形的力学条件
第五节冲压成形中的变形趋向性及其 控制
第六节冷冲压材料及其冲压成形性能
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第一节金属塑性变形概述
固体材料受到外力作用,如果发生形状和尺寸的变化,这种现象称为变形,使物体产生变形的外力称为变形力。变形力去除后,能恢复原状的变形称为弹性变形;变形力去除后,不能恢复原状的变形称为塑性变形。金属材料在变形力的作用下,既能产生弹性变形,又能从弹性变形发展到塑性变形,它是一种具有弹、塑性的工程材料。一般说来,金属体在弹性变形时,其内部的原子位置发生变化,表现为原子的间距有微小的改变,从而引起了物体尺寸和形状的变化,变形力去除后,原子回到原来的平衡位置,该金属体就完全恢复了原来的形状和尺寸。当金属体受力较大,使原子偏离其原来的稳定平衡位置,而达到邻近的稳定平衡位置。在变形力去除后,原子就不再回到其原来位置,而是停留在邻近的稳定平衡位置上,因而变形就成为不可恢复的永久变形,这就是金属的塑性变形。
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从金属学的观点来看,所有的固态金属都是晶体,各种固态金属的晶体结构并不完全相同。单晶体是原子排列规律相同,晶格位相一致的晶体。例如:单晶硅。多晶体是由很多具有相同排列方式但位向不一致的很多小晶粒组成的则称为多晶体。例如:常用的金属。工业上常用的金属中,除少数具有复杂的晶体结构外,最常见的金属晶体结构有面心立方结构、体心立方结构和密排六方结构三种。
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第一节金属塑性变形概述
晶体中由原子组成的平面称为晶面,由原子组成的直线称为晶向,每种晶格不同晶面上的原子密度和不同晶向上的原子间距是不同的。
研究表明,单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。最常见的方式为滑移,即晶体一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分产生滑移,这一晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。孪生变形与滑移不同,孪生使一部分晶体发生了均匀切变,而滑移只集中在一些滑移面上进行;
孪生后晶体变形部分的位向发生
了改变, 而滑移后晶体各部分位
向均未改变;孪生变形的应力-应
变曲线与滑移不同,会出现锯齿
状的波动。
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一般说来,滑移面总是原子排列最密的面,滑移方向总是原子排列最密的方向。因为沿着原子分布最密的面和方向,滑移阻力最小。一个滑移面及其面上的一个滑移方向组成一个滑移系。每一个滑移系表示晶体在产生滑移时可能采取的空间位向。当其它条件相同时,金属晶体的滑移系愈多,则滑移时可能出现的滑移位向愈多,塑性就愈好。一般说来,面心立方和体心立方金属的滑移系较多,因此比密排六方金属的塑性好。
第一节金属塑性变形概述
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第一节金属塑性变形概述
就理想的晶体结构而言,全部原子都是规则地排列在晶体的格点上。然而实际晶体总是存在着各种缺陷,引起晶格的畸变以及原子排列的不规则,最明显的是多晶体。这些缺陷包括位错、空位、间隙原子和置换原子等。晶界更是缺陷集中的区域。研究表明,有些缺陷对金属塑性变形有很大的影响,如晶体的滑移变形就
是在切应力的作用下通过滑
移面上的位错运动进行的。
一个位错移到晶体表面形成
一个原子间距的滑移量。同
一个滑移面上许多位错移到
晶体表面便形成明显的滑移
线。许多滑移线在一起形成
滑移带,这种滑移带常可在
拉伸变形后的金属试样上观
察到。
多晶体的塑性变形
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滑移带图
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在金属塑性变形过程中,金属的性能和组织都会发生变化。其中最重要的是加工硬化,即随着变形程度的增加,变形阻力增大,强度和硬度升高,而塑性、韧性下降。
变形时的硬化现象和硬化曲线
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材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低.

引起材料力学性能的变化.

有利方面:板料硬化能够减小过大的局部变形,使变形趋于均匀,增大成形极限,同时也提高了材料的强度
不利方面:使进一步变形困难.

第一节金属塑性变形概述
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几种常用冲压板料的硬化曲线
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此外,由于变形不均匀,晶粒内部和晶粒之间会存在不同的内应力。变形后作为残余应力,保留在金属内部,使经冷变形后的零件在放置一段时间后,可能自动发生变形甚至开裂。金属塑性变形后的性能变化是其组织发生变化的结果。多晶体变形时各晶粒沿其变形最大的方向伸长,在变形程度很大时,则显著伸长,形成纤维组织;晶内变形会使晶粒破碎,形成许多小晶粒,即亚晶粒;晶间变形则在晶界造成许多破损;另外,在变形程度很大时,多晶体内各个晶粒的位向会因滑移面的转向而逐渐趋向一致,形成变形织构。由于变形织构的形成,使
轧制后的板料出现各向异性,即
使退火一般也难以消除,用这种
材料冲出的工件厚薄不均,沿口
不齐,会