《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》課件

《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》本課程介紹了材料成形技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，涵蓋金屬材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、塑性變形的基本概念、加工過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變分析、以及常見材料成形加工工藝等。我們將探討不同成形工藝的原理、參數(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。by課程概述課程目標(biāo)了解材料成形技術(shù)的基本原理，掌握常用成形加工工藝及其應(yīng)用，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。課程內(nèi)容金屬材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，塑性變形原理，常見成形加工工藝（鍛造、擠壓、拉拔、滾壓等），成形技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。金屬及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)金屬的原子結(jié)構(gòu)金屬原子通常具有較多的自由電子，形成金屬鍵，賦予金屬良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬材料通常以晶體形式存在，不同的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)影響金屬的力學(xué)性能，如強(qiáng)度、硬度、塑性等。金屬的微觀組織金屬的微觀組織包括晶粒、晶界、夾雜物等，這些微觀組織對(duì)金屬的力學(xué)性能和加工性能有重要影響。塑性變形的基本概念塑性變形定義塑性變形是指材料在外力作用下發(fā)生永久性形狀變化的現(xiàn)象。在塑性變形過(guò)程中，材料的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生重組，產(chǎn)生位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。塑性變形的特點(diǎn)塑性變形是不可逆的，材料的形狀和尺寸發(fā)生永久變化。塑性變形會(huì)改變材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響其力學(xué)性能。材料受力和變形分析1應(yīng)力2應(yīng)變3材料的力學(xué)性能應(yīng)力是指材料內(nèi)部抵抗外力作用的內(nèi)力，應(yīng)變是指材料在外力作用下產(chǎn)生的形變。材料的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等，與材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系密切相關(guān)。材料加工中的應(yīng)力應(yīng)變分析應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)變曲線描述了材料在受力過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，可以用來(lái)判斷材料的力學(xué)性能和加工性能。加工過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變分析通過(guò)分析加工過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變情況，可以優(yōu)化加工工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免材料出現(xiàn)缺陷。材料加工中的溫度應(yīng)力與尺寸變化溫度應(yīng)力溫度變化會(huì)引起材料的熱膨脹或收縮，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致材料變形或開裂。尺寸變化溫度變化會(huì)影響材料的尺寸，需要考慮溫度對(duì)尺寸的影響，進(jìn)行合理的加工工藝設(shè)計(jì)和尺寸控制。金屬材料的基本塑性變形方式拉伸在拉力作用下材料發(fā)生軸向伸長(zhǎng)和橫向縮小的變形。彎曲在彎矩作用下材料發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象。剪切在剪切力作用下材料發(fā)生平行于力的方向的變形。扭轉(zhuǎn)在扭矩作用下材料發(fā)生繞軸線旋轉(zhuǎn)的變形。金屬材料的熱塑性變形熱塑性變形的概念熱塑性變形是指在高溫條件下進(jìn)行的塑性變形，有利于降低材料的流動(dòng)阻力，提高變形能力。熱塑性變形的特點(diǎn)熱塑性變形可以獲得更高的變形量，并可改善材料的組織和性能，但需要控制溫度和變形速度。塑性變形加工工藝概述鍛造利用模具對(duì)金屬坯料進(jìn)行錘擊或壓制，使其獲得預(yù)定的形狀和尺寸。擠壓將金屬坯料在模具中擠壓成型，適用于生產(chǎn)截面形狀復(fù)雜的零件。拉拔通過(guò)模具拉拔金屬材料，使其獲得預(yù)定的形狀和尺寸。滾壓利用滾輪對(duì)金屬材料進(jìn)行塑性變形，適用于生產(chǎn)板材、管材等。鍛造工藝基礎(chǔ)鍛造定義鍛造是利用模具對(duì)金屬坯料進(jìn)行錘擊或壓制，使之發(fā)生塑性變形，從而獲得預(yù)定形狀和尺寸的加工工藝。鍛造的作用鍛造可以提高金屬的強(qiáng)度、硬度和韌性，并能消除材料的內(nèi)部缺陷，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。鍛造工藝的主要參數(shù)與影響因素溫度溫度鍛造溫度對(duì)金屬的變形阻力和力學(xué)性能有很大影響。變形量變形量變形量過(guò)大容易造成材料開裂，變形量過(guò)小達(dá)不到預(yù)期效果。變形速度變形速度變形速度過(guò)快容易造成材料過(guò)熱，變形速度過(guò)慢容易造成材料冷卻不均勻。鍛造工藝的類型與特點(diǎn)自由鍛不使用模具，直接用鍛錘或壓力機(jī)對(duì)金屬坯料進(jìn)行鍛造，適用于形狀簡(jiǎn)單的零件。模鍛使用模具進(jìn)行鍛造，可以獲得形狀精度高、尺寸穩(wěn)定、表面質(zhì)量好的零件。沖壓利用沖床對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓，適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件。鍛造工藝的應(yīng)用領(lǐng)域汽車行業(yè)生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、齒輪等重要零件。航空航天生產(chǎn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、機(jī)身結(jié)構(gòu)件等。重型機(jī)械生產(chǎn)大型機(jī)械的軸承、齒輪等。擠壓工藝基礎(chǔ)擠壓定義擠壓是指將金屬坯料在模具中擠壓成型，適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件，如管材、型材等。擠壓的作用擠壓可以提高金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性，并能獲得尺寸精度高、表面質(zhì)量好的零件。擠壓工藝的主要參數(shù)與影響因素?cái)D壓溫度擠壓溫度擠壓溫度對(duì)金屬的流動(dòng)阻力和力學(xué)性能有很大影響。擠壓比擠壓比擠壓比是指坯料截面積與擠壓后截面積之比，擠壓比越大，變形量越大，擠壓難度也越大。擠壓速度擠壓速度擠壓速度過(guò)快容易造成材料過(guò)熱，擠壓速度過(guò)慢容易造成材料冷卻不均勻。擠壓工藝的類型與特點(diǎn)正向擠壓擠壓方向與坯料的運(yùn)動(dòng)方向一致，適用于生產(chǎn)截面形狀簡(jiǎn)單的零件。反向擠壓擠壓方向與坯料的運(yùn)動(dòng)方向相反，適用于生產(chǎn)截面形狀復(fù)雜的零件。冷擠壓在常溫或低溫條件下進(jìn)行擠壓，可以獲得更高的強(qiáng)度和硬度，并能提高尺寸精度和表面質(zhì)量。擠壓工藝的應(yīng)用領(lǐng)域建筑行業(yè)生產(chǎn)各種鋁型材，如門窗型材、幕墻型材等。汽車行業(yè)生產(chǎn)各種鋁部件，如車身部件、底盤部件等。航空航天生產(chǎn)各種鋁部件，如機(jī)身部件、機(jī)翼部件等。拉拔工藝基礎(chǔ)拉拔定義拉拔是指將金屬材料通過(guò)模具拉伸成型，適用于生產(chǎn)線材、管材等。拉拔的作用拉拔可以提高金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性，并能獲得尺寸精度高、表面質(zhì)量好的零件。拉拔工藝的主要參數(shù)與影響因素拉拔溫度拉拔溫度拉拔溫度對(duì)金屬的流動(dòng)阻力和力學(xué)性能有很大影響。拉拔速度拉拔速度拉拔速度過(guò)快容易造成材料過(guò)熱，拉拔速度過(guò)慢容易造成材料冷卻不均勻。模具形狀模具形狀模具形狀決定了拉拔后金屬材料的形狀和尺寸。拉拔工藝的類型與特點(diǎn)冷拉在常溫或低溫條件下進(jìn)行拉拔，可以獲得更高的強(qiáng)度和硬度，并能提高尺寸精度和表面質(zhì)量。熱拉在高溫條件下進(jìn)行拉拔，適用于生產(chǎn)截面形狀復(fù)雜的零件，并能提高金屬的塑性。拉拔工藝的應(yīng)用領(lǐng)域建筑行業(yè)生產(chǎn)鋼絲繩、鋼筋等。機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)各種鋼管，如無(wú)縫鋼管、焊接鋼管等。汽車行業(yè)生產(chǎn)汽車鋼絲、汽車零部件等。滾壓工藝基礎(chǔ)滾壓定義滾壓是指利用滾輪對(duì)金屬材料進(jìn)行塑性變形，適用于生產(chǎn)板材、管材、型材等。滾壓的作用滾壓可以提高金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性，并能獲得尺寸精度高、表面質(zhì)量好的零件。滾壓工藝的主要參數(shù)與影響因素滾壓溫度滾壓溫度滾壓溫度對(duì)金屬的流動(dòng)阻力和力學(xué)性能有很大影響。滾壓速度滾壓速度滾壓速度過(guò)快容易造成材料過(guò)熱，滾壓速度過(guò)慢容易造成材料冷卻不均勻。滾輪形狀滾輪形狀滾輪形狀決定了滾壓后金屬材料的形狀和尺寸。滾壓工藝的類型與特點(diǎn)冷滾壓在常溫或低溫條件下進(jìn)行滾壓，可以獲得更高的強(qiáng)度和硬度，并能提高尺寸精度和表面質(zhì)量。熱滾壓在高溫條件下進(jìn)行滾壓，適用于生產(chǎn)截面形狀復(fù)雜的零件，并能提高金屬的塑性。滾壓工藝的應(yīng)用領(lǐng)域建筑行業(yè)生產(chǎn)各種鋼板，如冷軋鋼板、熱軋鋼板等。機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)各種鋼管，如無(wú)縫鋼管、焊接鋼管等。汽車行業(yè)生產(chǎn)汽車鋼板、汽車零部件等。材料成形技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)智能化利用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)成形加工過(guò)程的自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化。