补充资料：塑性加工

塑性加工
Plastie working of materials

　　塑性加工p一astiC working of materials在外力(多数是压力)作用下利用材料的塑性改变其形状、尺寸和性能的加工方法。又称压力加工。 塑性加工是一种具有悠久历史的工艺，古时候它曾是炼钢的一种手段，成语“千锤百炼”即来源于此。远在南北朝时代中国就用冷作硬化锻出痪子甲，用于作战时护身。现代可进行塑性加工的材料已经从金属扩大到高分子材料及陶瓷材料。塑性加工按加工温度也已经由热锻、冷锻扩大到低温成型与近熔点成型，按加工的应变速度也发展出低自蠕变成型，高至爆炸成型及高能率成型。随着新材料的不断问世以及使用要求的提高，新的塑性加工方法也不断涌现和发展。 特点和种类塑性加工与切削加工不同，在成型过程中工件的质量不变;塑性加工也与铸造不同，在成型过程中工件为固态塑性变形。对于致密体的塑性加工，由于其密度为一常数，加工前后工件的体积也保持不变。 塑性加工分为第一次成型加工及第二次成型加工两种。前者是以铸锭为原料，用轧制、挤压或拉拔等方法将其加工成板材、线材、管材、棒材及型材，主要是在冶金厂进行;后者通常是以冶金厂的产品为原料，用锻造或冲压的方法将其加工成零件或零件毛坯，主要是在机械制造厂进行。 塑性加工按原材料的形貌又可分为板料成型、块料成型和粉末成型。 塑性加工过程中使用的工具可作回转运动(如轧制、辊锻、旋转锻造、旋压、摆辗及辊弯)，也可作直线运动位口模锻、深拉延、拉拔及挤压等)。 加工工艺铸锭一般是在均热炉中加热，达到始轧温度后，送往开坯轧机;如采用连铸连轧，则无需加热而直接轧制。中小合金钢锭，常在加热炉中按指定的升温曲线加热，然后送往水压机或径向锻机开坯。大型钢锭，常在台车式加热炉中按指定升温曲线加热，然后将热锭和台车拉出炉外，用吊车送往重型水压机上锻成大型锻件 对于管、棒、型材的生产，通常是将经过初轧及连轧后的坯料，再行加热、轧制并按规定的长度切断成材。进行零件毛坯锻造时，通常是将轧制的棒材按要求剪断，然后加热、模锻、切边、校正、热处理并于清理后送机械加工车间。板料的冲压一般不需加热。 成型规律塑性加工属于大塑性变形，加工过程中一般忽略弹性体积变化，即满足体积不可压缩条件，同时满足屈服准则，常用的本构关系为Levy一Mises方程 dE心一d‘幼·d只式中dE。为应变增量。该式的物理意义为:应变增量与相应的应力偏量分量a’。成正比。由此可推论塑性加工过程中必有一个方向的应变增量d￡，>0，另一个方向的应变增量d￡3O时为缩短类变形，d。<0时为伸长类变形。不管有多少种成型工序，只能有这3种变形方式。 塑性加工过程中，变形体各部分的尺寸将在最大主应力(指代数值，拉为正，压为负)方向相对增加得最多，并在最小主应力方向相对减少得最多，沿中间主应力方向的尺寸变化趋势与该应力的数值接近于哪一个主应力‘最大或最小主应力)相对应。 组织变化塑性加工改变了被加工零件的形状，同时也改变其内部的组织。铸锭经热轧或热锻后，粗大的枝状晶经过热变形和再结晶后变成了细小的等轴晶，疏松、孔隙及微裂纹经压实和焊合而减少甚至消失，大块的脆性相被打碎后沿母材主要伸长方向呈碎粒状或链状分布，大块塑性相经变形后沿主要伸长方向呈带状分布，从而构成各向异性。冷塑性变形使等轴晶粒变成长轴晶粒，晶粒方向不规则者在变形时发生转动而使得方向趋于一致，晶内的平直滑移面变形后弯曲并有碎块形成。冷变形后强度有所提高，但塑性指标有所下降，且出现较大的残余应力。 塑性加工按所获得的组织可分为:①热加工，所获得的组织为完全再结晶组织;②半热加工，所获得的组织为不完全再结晶组织;③冷加工，所获得的组织为冷塑性变形组织，有明显的加工硬化及宏观残余应力，既无再结晶又无回复发生;④半冷加工，有加工硬化和回复现象，此时虽为冷变形组织，但宏观残余应力基本消除。 塑性加工时的变形力塑性加工常用的作用力可为机械力、液体压力、电磁力(这时称为电磁成型)及爆炸力(这时称为爆炸成型)。工件受到的应力状态可能是多种多样的。块料成型、轧制及锻造时，由于摩擦的存在，多为三向压应力。张力轧制及拉拔为两向压应力、一向拉应力，板料成型及薄管成型通常视为平面应力或双向应力，其中深拉延为一拉一压应力状态，薄管缩口为两向压应力状态，胀形为双拉应力状态。 塑性加工过程中，工件的变形力通常高于其他加工方法，原因之一是接触面上的摩擦使得变形所需之力增加，摩擦的影响随接触面的增大而显著增大。因此，对于薄件的加工一定要尽量减少接触面积，如薄带轧制采用小工作辊径的多辊轧机;摆动辗压也是以连续转动的瞬时小接触面积代替整体同时压下，从而使变形力比墩粗大大减小。 塑性及其影响因素足够的塑性是塑性加工的前提。塑性取决于材料的组织和性能，又取决于加工温度、速度及所处的应力状态。通常，铸态组织含有大量的树枝状晶，内部缺陷较多，塑性较差，因此在加工的初始阶段每次变形量要小一些;当转变为变形组织后，每次变形量可适当加大。 冷变形由于存在加工硬化，塑性有所下降。因此，对于多道次冷加工，常需要进行中间退火。热变形时由于晶界为薄弱环节，低熔点杂质往往聚集于晶界，使得材料难于加工。例如，硫化铁与铁形成的共晶，其熔点略低于965℃，所以含硫高的钢难于热加工。铅、锑、锤、锡等低熔点元素几乎不熔入基体而只聚集在晶界上，常使耐热合金丧失塑性。温度升高时材料塑性一般也增大.但是由于种种原因，升温时出现塑性下降的脆性区。例如工业纯铁在400℃出现蓝脆，在820一1100℃出现红脆，当温升到1150℃其塑性又较高。因此，对于新研制的材料，应该提供它的温度一塑性图。 加工过程中，工件温度是变化的，对于薄件宜采用等温锻造，高速锻造时由于温度升高较多，因而始锻温度应比通常的始锻温度低，才可避免塑性下降。 应力状态对塑性影响很大，在三向压应力下，材料可获得较高的塑性，如淬火TS钢在加低碳钢保护套形成较高的径向及周向压应力的前提下，墩粗变形可达13%，若不加套则出现脆性。 对于再结晶速度缓慢的材料，不宜采用较高的加工速度。例如，MB一5镁合金在锤上锻时容易开裂，而在水压机七锻造则不易开裂。锻造时除了对原材料几何尺寸及塑性指标有要求外，对高速钢、高铬钢等还要求碳化物不均匀度级别。对于板材，由拉伸试验得到的以下指标对冲压性能有很大影响:①屈强比氏/氏。其值小则说明屈服应力与抗拉强度之间差值大，不易引起开裂。由于深拉延变形量大，因而中国规定深冲板材的氏/‘共0.66。②均匀延伸率凡。氏越大，表明材料产生均匀的或稳定的塑性变形的能力强。③板厚方向系数:。:一岛/自，式中￡b为宽向应变，反为厚向应变。了值大对深拉延有利。④硬化指数二。，值大的材料在同样变形程度下其真实应力增加得多，有助于变形均匀化，避免应变集中。 失效方式塑性加工中常见的失效方式有起皱、开裂及折叠。板料当压应力大时易起皱;长径比大的棒料，徽粗时易出现失稳。拉应力大时，无论是板材还是棒材成型均易出现裂纹。由外力直接引起工件开裂情况有弯曲时工件外侧表面的拉裂，冲头扩孔或锲扩孔引起侧表面的拉裂，胀球时工件的拉裂等。形成拉应力的原因往往不是工具直接施加的，而与变形不均匀或流速差所引起的附加应力有关。挤压件出现的横向裂纹正是由于中心部位流速大于边缘部分的速度所引起的。折叠是变形流动过程中已氧化的表层材料汇合在一起而形成的。形成的方式可以是材料对流汇合造成，也可以是材料由弯曲变形汇合而成。(王仲仁)
　　

说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。