金属塑性变形与轧制原理(教案)

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1、备课本课程名称金属塑性变形与轧制原理课时数64适用班级金属材料081、082授课教师孙斌使用时间2011学年第1学期冶金工程学院绪论0.1金属塑性成形及其特点金属压力加工：即金属塑性加工，对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其完整性，改变金属的形状、尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。金属成型方法分类：（1）减少质量的成型方法:车、刨、铣、磨、钻等切削加工；冲裁与剪切、气割与电切；蚀刻加工等。（2）增加质量的成型方法：铸造、焊接、烧结等。（3）质量保持不变的成型方法(金属塑性变形)：利用金属的塑性，对金属施加一定的外力作用

2、使金属产生塑性变形，改变其形状尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。如轧制、锻造、冲压、拉拔、挤压等金属压力加工方法。金属压力加工方法的优缺点：优点：1）因无废屑,可节约大量金属；2）改善金属内部组织及物理、机械性能；3）产量高，能量消耗少，成本低，适于大量生产。缺点：1）对要求形状复杂，尺寸精确，表面十分光洁的加工产品尚不及金属切削加工方法；2）仅用于生产具有塑性的金属；0.2金属塑性成形方法的分类0.2.1按温度特征分类1.热加工在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程，T=0.75∽0.95T熔。2.冷加工在不产生回复和再结晶温

3、度以下进行的加工T=0.25T熔以下。3.温加工介于冷热加工之间的温度进行的加工.0.2.2按受力和变形方式分类由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压1.锻造：用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使金属进行塑性变形的过程。分类：自由锻造：即无模锻造，指金属在锻造过程的流动不受工具限制（摩擦力除外）的一种加工方法。模锻：锻造过程中的金属流动受模具内腔轮廓或模具内壁的严格控制的一种工艺方法。图0-1锻造工艺示意图a镦粗；　b模锻2.轧制轧制：金属坯料通过旋转的轧辊缝隙进行塑性变形。分类：纵轧：金属在相互平行且旋转方向相反的轧辊缝隙间进行塑性变形

4、，而金属的行进方向与轧辊轴线垂直。斜轧：金属在同向旋转且中心线相互成一定角度的轧辊缝隙间进行塑性变形。横轧：金属在同向旋转且中心线相互平行的轧辊缝隙间进行塑性变形。3.挤压挤压：将金属放入挤压机的挤压筒内，以一端施加压力迫使金属从模孔中挤出，而得到所需形状的制品的加工方法。挤压分为正挤压和反挤压。正挤压时，挤压杆的运动方向和从模孔中挤出的金属方向一致；反挤压时挤压杆的运动方向和从模孔中挤出的金属方向相反。挤压法具有以下优点:①具有比轧制、锻造更强的三向压缩应力，避免了拉应力的出现，金属可以发挥其最大的塑性，使脆性材料的塑性提高；②挤压不仅能生产简单

5、的管材和型材,更主要的还能生产形状极其复杂的管材和型材；③生产上具有较大的灵活性，非常适用于小批量多品种的生产；④产品尺寸精确,表面质量较高，精确度、粗糙度的表面特性都好于热轧和锻造产品。挤压法也有一些缺点:①挤压方法所采用的设备较为复杂，生产率比轧制方法低；②挤压的废料损失一般较大；③工具的损耗较大；④制品的组织和性能沿长度和断面上不够均匀一致。4．拉拔金属通过固定的具有一定形状的模孔中拉拔出来，从而使金属断面缩小长度增加的一种加工方法。拉拔法具有以下特点:①拉拔方法可以生产长度较大、直径极小的产品,并且可以保证沿整个长度上横断面完全一致；②拉拔

6、制品形状和尺寸精确,表面质量好；③拉拔制品的机械强度高；④拉拔方法的缺点是每道加工率较小,拉拔道次较多，能量消耗较大。5．冲压（拉延）压力机的冲头把板料顶入凹模中进行拉延，加工方法如图，用来生产薄壁空心制品，如子弹壳，各种仪表器件、器皿及锅碗盆勺等。0.3金属塑性变形与轧制原理的基本内容1．掌握塑性变形时金属流动和变形分布的基本规律，分析影响金属塑性和变形抗力的各种因素，以寻求最优和加工条件，获得尺寸精度高、性能优良的产品。2．研究金属塑性成形过程中的摩擦与润滑，以便正确选用塑性成形时的摩擦定律来计算变形力和变形功，采用合理的润滑剂改善塑性加工条件

7、，达到高产低消耗的目的。3．在研究加工变形中变形物体内部应力及变形分布的基础上，介绍了材料成形过程中应力应变的分布规律和确定变形力、变形功的主要方法（工程计算法、滑移线法、上限法、下限法、有限无法等）主要讨论了工程计算法求解锻造、轧制过程的变形力、变形功及轧制力矩等，以便正确选择压力加工设备和加工工具的结构和强度。4．详细讲述了轧制过程的基本概念、金属在轧制过程中的变形律、连轧过程、轧制时的弹塑性曲线等基础理论。1应力及变形理论本章主要研究以下几个问题:1.应力,应变概念;2.物体内各点应力分量和应变分量函数之间的关系;3.物体内的一点沿各个不同方

8、向应力之间和应变之间的关系,即一点的应力状态和一点的应变状态的分析;4.塑性变形时,应力与应变之间的关系,标志进入塑性流动