塑性變形與軋制技術教學資源包02教案項目

1、項目二 塑性變形的理論一、教學目標1.掌握塑性變形基本定律。2.掌握金屬的塑性與變形抗力。3.掌握金屬塑性加工中的摩擦與潤滑。二、分配本項目共 4 個任務，安排 7。三、教學重點在金屬壓力加工過程中,由于外力作用產(chǎn)生變形,這些變形有的隨著外力消失而,有的會保留。在變形過程中它們遵守什么樣的規(guī)律;在軋制等實際生產(chǎn)過程中有何指導意義;如何在實際運用塑性變形的基本定律生產(chǎn)所需的產(chǎn)品,達到質(zhì)量要求;金屬材料在壓力加工使其發(fā)生塑性變形過程呈現(xiàn)出的特征,如何通過一些措施加以改善,本項目中做研究。四、教學難點體積不變定律及其應用、最小阻力定律及其應用、影響塑性的主要和提高塑性的途徑、摩擦定律及摩擦系數(shù)的確定

2、、基本應力、附加應力和殘余應力。任務一 塑性變形基本定律知識儲備變形的定義：當物體受到外力作用時,其形狀與尺寸發(fā)生變化,稱之為變形。變形按其實質(zhì)來說分為彈性變形和塑性變形。一、彈性變形二、塑性變形三、彈性變形和塑性變形的特征1.彈性變形的特征2.塑性變形的特征(1)塑性變形在彈性變形基礎上產(chǎn)生,總變形等于彈性變形和塑性變形之和。(2)應力和應變不再是直線關系。(3)外力不僅改變原子間距離,而且破壞其原有的聯(lián)系。(4)塑性變形改變了材料原子的聯(lián)系,從而改變了材料的性能。任務實施一、體積不變定律及其應用1.體積不變定律2.體積不變定律的應用(1)確定軋制后軋件的尺寸(2)確定軋輥的轉(zhuǎn)速二、最小阻力

3、定律及其應用1.最小阻力定律2.最小阻力定律的應用(1)判斷金屬變形后的橫截面形狀(2)利用最小阻力定律分析小輥徑軋制的特點(3)在軋制生產(chǎn)中,延伸總是大于寬展三、彈塑性變形共存定律及其應用1.彈塑性變形共存定律2.彈塑性變形共存定律的應用(1)用來選擇工具。(2)軋件的軋后高度總比預先設計的尺寸要大。任務二 金屬的塑性與變形抗力知識儲備一、金屬塑性的概念二、塑性指標常用的機械性能試驗法:1.拉伸試驗2.扭轉(zhuǎn)試驗3.模擬試驗法主要有鐓粗試驗和楔形軋制試驗,這些方法都比較難以在實施。任務實施一、塑性圖二、影響塑性的主要和提高塑性的途徑影響金屬塑性的很多,大致可分為內(nèi)因和外因兩個方面:內(nèi)因:金屬的

4、自然性質(zhì)。外因:變形的溫度速度條件和變形的力學條件(即應力狀態(tài)和變形狀態(tài))。1.金屬的自然性質(zhì)對塑性的影響(1)化學成分的影響(2)組織狀態(tài)的影響2.變形溫度速度條件對塑性的影響(1)變形溫度的影響溫度是影響塑性的最主要的之一。(2)變形速度的影響(3)變形力學條件的影響三、變形抗力1.變形抗力的確定2.影響變形抗力的(1)化學成分和組織結構的影響。(2)變形溫度的影響。(3)變形速度的影響。3. 降低變形抗力的常用措施合理選擇變形溫度和變形速度,采取良好的潤滑措施;減小工具、模具與變形金屬的接觸面積。任務三 金屬塑性加工中的摩擦與潤滑知識儲備一、外摩擦的定義二、外摩擦的特征1.工具與工件接觸

5、面上的壓力大2.接觸表面不斷更新和擴大3.作為摩擦對的工具與工件之間性質(zhì)差別大4.接觸表面溫度較高三、外摩擦在金屬壓力加工中的作用從外摩擦的作用來分可以分為有益摩擦和有害摩擦。四、外摩擦的分類在金屬壓力加工中,按照接觸表面的特征,可把外摩擦分為以下幾類:1.干摩擦2.半干摩擦3.吸附潤滑摩擦4.液體潤滑摩擦五、影響外摩擦的1. 工具的表面狀態(tài)（1）摩擦系數(shù)的大小與軋輥的表面粗糙度有關,表面越光潔,則摩擦系數(shù)就越低。（2）摩擦系數(shù)具有方向性。（3）工具的使用(或磨損)使摩擦系數(shù)增大,并明顯地引起摩擦的方向性。2. 變形金屬的表面狀態(tài)（1）在變形的開始道次,粗糙的鋼坯表面使摩擦系數(shù)增大。（2）最初

6、道次以后,變形金屬表面將呈現(xiàn)工具表面的壓痕,此時變形金屬的表面狀態(tài)取決于工具的表面狀態(tài)。（3）加熱過程中產(chǎn)生的爐生氧化鐵皮軋制時摩擦系數(shù)較大。3.變形金屬與工具的化學成分（1）軋輥材質(zhì)的影響是:鋼軋輥比鑄鐵軋輥易粘鋼且摩擦系數(shù)也大。（2）鋼種的影響是:不同鋼種的摩擦系數(shù)差異很大。高碳鋼和低合金鋼的摩擦系數(shù)比低碳鋼的高。4.變形溫度（1）熱軋時,隨著軋制道次的增加,軋件的溫度不斷降低,摩擦數(shù)數(shù)變得越來越大。（2）溫度較低(400左右)時,金屬表面的氧化膜黏附在表面,質(zhì)地又較硬,與工具之間的摩擦系數(shù)較小。5.軋制速度摩擦系數(shù)隨軋制速度的增加而降低。6.冷卻水（1）冷卻軋輥的冷卻水有一定的潤滑作用,

7、即冷卻水有降低摩擦系數(shù)的作用。（2）由于大量水的冷卻,會造成軋輥表面冷熱狀態(tài)的急劇變化,使軋輥表面產(chǎn)生爆裂。甚至會產(chǎn)生剝落和掉肉等缺陷。六、金屬塑性加工中的工藝潤滑1.工藝潤滑的目的(1)將軋制壓力降低 10%20%,功率消耗也相應降低。(2)軋輥磨損減少 40%60%,使軋輥使用成倍延長。(3)改善產(chǎn)品表面質(zhì)量及板型。(4)減少二次氧化鐵皮的產(chǎn)生。2.工藝潤滑劑的基本要求(1)便于噴涂,有較強的黏附能力,并有一定的粘度。(2)成分和性能穩(wěn)定。(3)要有適當?shù)拈W點及燃點。(4)要有很高的比熱容。(5)雜質(zhì)和殘留物應符合要求,便于。(6)資源豐富,成本要低。3.工藝潤滑劑的種類(1)液體潤滑劑礦

8、物潤滑油、動植物潤滑油,以脂肪酸為基礎的油,礦物油和植物油或油的混合物,以植物油生產(chǎn)廢料為基礎的潤滑油。(2)液由水和被的油類所組成,油以微小的顆粒狀懸浮于水中。常用液由水、礦物油或肥皂組成,水占 95%左右。(3)固體潤滑劑包括玻璃潤滑劑和石墨潤滑劑,主要用于擠壓、鍛造及軋管時心棒的潤滑等方面。任務四 金屬塑性變形時應力和變形的不均勻性知識儲備一、變形的不均勻現(xiàn)象1.圓柱體鐓粗時的不均勻變形2.軋制時的不均勻變形二、基本應力、附加應力和殘余應力三、變形及應力不均勻分布的原因1.接觸面上的外摩擦2.變形區(qū)的幾何3.工具和變形體形狀4.變形體內(nèi)溫度分布不均勻5.變形體性質(zhì)不均勻四、不均勻變形引起的及預防措施1.不均勻變形引起的(1)使金屬變形力增高(2)使金屬塑性降低(3)使產(chǎn)品質(zhì)量下降(4)使技術操作復雜化2.減輕不均勻變形的措施