第一章冲压变形的基本原理.ppt
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1、Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,本章学习要求: 1.掌握金属塑性变形的基本概念; 2.掌握板料冲压性能和常见的冲压材料; 3.了解塑性变形的力学基础和冲压成形方法的力学特点。,第1章 冲压变形的基本原理,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.1金属塑性变形的基本概念 1.2金属塑性变形的力学基础 1.3冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类 1.4板料冲压成形性能及冲压材料,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.1金属塑性变形的基本概念 在外力的作用下,金属产生的形
2、状和尺寸变化称为变形,变形分为弹性变形(elastic deformation)与塑性变形(plastic deformation ) 弹性(elasticity):卸载后变形可以恢复特性,可逆性。 塑性(plasticity):物体产生永久变形的能力,不可逆性。 1.1.1塑性变形的物理概念 外力破坏原子间原有的平衡状态,造成原子排列的畸变,引起金属形状和尺寸的变化。变形的实质是原子间的距离产生变化。 塑性变形:金属形状和尺寸产生永久改变,这种改变不可恢复,该变形称为塑性变形。,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.1.2 塑性变形的基本方式 单晶
3、体:滑移(slip)、孪生 (twinning) 多晶体的塑性变形: 晶内、晶间(如图) 变形后形成的组织改变:纤维组织、变形织构,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.1.3金属的塑性与变形抗力 1.塑性及塑性指标 塑性:指金属在外力的作用下,能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完整性的能力。 塑性指标:常用的塑性指标有 延伸率 断面收缩率 2.变形抗力 金属产生塑性变形的力为变形力,金属抵抗变形的力称为变形抗力。 塑性与变形抗力是两个不同的概念: 塑性:反映变形的能力。 变形抗力:是塑性变形的难易程度。,Copyright 2003 Pearson E
4、ducation, Inc.,1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素 1.化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响 化学成分:铁、碳、合金元素、杂质元素。 组织:单项组织、多向组织。组织的不同塑性和变形抗力会有很大的差别。 钢的制造工艺: 2.变形温度对塑性和变形抗力的影响 1)温度升高,回复与再结晶; 2)温度升高,原子热运动加剧;,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素 2.变形温度对塑性和变形抗力的影响 3)温度升高,原子热振动加剧(热塑性); 4)温度升高,晶界强度下降; 3.变形速度对塑性和变形抗力
5、的影响 速度大时,塑性变形来不及扩展。没有足够时间回复、再结晶,塑性降低变形抗力增大。 速度大时,热效应显著,变形体有温度效应对塑性增加有利。,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.2 塑性变形的力学基础 外力 内力 模具 毛坯 零件,毛坯的变形都是模具对毛坯施加外力所引起内力或由 内力直接作用的结果。应力就是毛坯内单位面积上作用的 内力。应力应理解为一极小面积上的内力与该面积比值的 极限,即:,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.2.1 一点的应力与应变状态 .一点的应力状态: 是指通过变形体内某点的单
6、元体所有截面上的应力的 有或无、大小、方向等情况。,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,图1.2.2 九种主应力状态图,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,2.一点的主应变状态 3.体积不变定律 该式说明:金属塑性变形前后,只有形状的变化,而无体积的变化。 三个推论: 塑性变形时,只有形状的变化,而无体积的变化; 不论什么应变状态,其中一个主应变的符号与另外两个主应变的符号相反; 已知两个应变就可求第三个应变。,主变形图只可能有三种形式,图1.2.3三种主应变状态图,Copyright 2003 Pearson
7、 Education, Inc.,1.2.2 屈服准则(塑性条件) 屈服准则:材料进入塑性状态的力学条件。当材料中的某点的应力满足屈服准则,该点就进入塑性状态。 1.屈雷斯加(HTresca)屈服准则 屈雷斯加于1864年提出:当材料中的最大剪应力达到某一定值时,材料即行屈服。因此,该准则又称为最大剪应力屈服准则。其数学表达式为: ,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.2.2 屈服准则(塑性条件) 2. 密席斯(Von Mises)屈服准则 密席斯于1913年提出了另一屈服准则:当材料中的等效应力达到某一定值时,材料就开始屈服。由单向拉伸试验可确定
8、该值,该值为材料的屈服点s。其数学表达式为: 3.屈服准则的几何表示 在平面应力状态时,屈服准则可用屈服轨迹来表示(如图1.2.4)。,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.2.4 屈服准则的几何表示 (a)平面上两屈服准则表达 (b) 主应力空间两屈服准则表达,Copyright 2003 Pearson Education, Inc.,1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系 物体受力产生变形,所以应力与应变之间一定存在着某种关系。 弹性变形时,应力与应变之间的关系是线性的、可逆的,变形是可以恢复的。 (胡克定律 ) 单向拉伸应力-应变曲线(如图1
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