1、(機械設計與制造>Jun.2004Ho3Mch.m8ry De酊和&M帥uhctt啦一曲一文章埔號:100l一3997(200403一89一02塑性加工對金屬材料性能的影響丁明成(聊城職業技術學院工程系。山東252000【摘要1金屬材料的塑性加工技術(非切削加工技術的一種隨著金屬加工技術的不斷進步而日新月異,它是加工技術現代化和提高加工效率的一個重要方面,但面臨的技扣J生問題也很多。這里從金屬材料塑性加工的機理和晶體應變出發,提出了不同的塑性加工形式對材質變化的影響;并從實踐的角度出發提出了一些處理數據,可供有關人員參考。關鍵詞:塑性加工;金屬i結晶;材質;中溫;軋制中圖分類號:

2、TG3文獻標識碼:C對金屬材料的塑性加工即通過某種機加工形式使零件獲得一定形狀的過程,屬非切削加工。這里的機加工形式一般包括鍛造、擠壓、軋制、拉線、沖壓及熱變形處理等程序。金屬材料由于受到塑性加工(包括冷、熱加工而產生晶格滑移甚至發生再結晶過程,必將引起材質的變化進而影響材料的機械性能。這里從熱加工、中溫加工、冷加工三個方面對金屬材料承受塑性加工時所引起的材質變化及性能做一分析,僅供參考。一般翅性加工按再結晶溫度進行區分,再結晶溫度以上的加工稱為熱加工.再結晶溫度以下的加工稱為中溫加工,自然溫度下的加工稱為冷加工。l熱加工引起的材質變化從機理看,高于再結晶溫度的熱加工將產生無加工應變的新晶粒,

3、它逐漸長大.最后遍及整體。這樣,加工應變能幾乎得到全部釋放。從金屬組織看,在加工過程中被拉長了的晶粒在恢復過程中基本上不發生變化,再結晶后變成等軸晶粒。加工率越高,晶粒越細小。從受力方面看,加工時材料的變形能較大,所受機械力較小.材料可獲得較大的變形。鑄錠的凝固組織一般較粗糙。晶體的樹枝狀結構很發達,成分或金屬夾雜物的偏析很嚴重,較大鑄錠的表面還存在氣孔。中心部位還存在空隙。經熱加工后可以使金屬組織趨于均勻化。主要呈以下特點:1.1空隙壓合效果好由于晶格受壓,密度加大,可將晶格之問的空晾排出即壓食。這在整體加工(如鍛造時尤為明顯,因為此時材料表面所受壓縮力較均勻.不容許出現“空隙偏析”現象。1

4、.2偏析的均勻化由于熱加工溫度在再結晶溫度以上,金屬經再結晶及較長時間的冷卻,對偏析的均勻化效果鳧好。通常進行的擴散退火熱處理即獲得如此的效果。1-3形成纖維組織這種纖維組織是由于金屬晶格的樹枝狀結構被破壞和再結晶,金屬基體及非金屬雜物向加工方向延伸而造成的。以上三種情況中對金屬材質影響最大的是第3點。金屬材料由此產生各向異性。如加工沸騰鋼厚板時沿板厚方向的機械性能很差.如表l。來稿日期:2312一表125mm厚沸騰鋼板的各向異性立魚垡6(Mbl生!塑!笙壁蘭型塑!鯉堅圣生!堡2軋制400280248539直角40527024.6529造成這種差異的原因是由于產生了與板面平行的層狀偏析。在這種

5、偏析中影響最大的是沿軋制方向延伸的Mns,因而脫硫很重要。所以在生產高級鋼時添加脫硫劑并采用鋼水包攪動法使鋼水與脫硫劑能很好的接觸。由含s量不同而造成的材料的各向異性見表2。表2含s量不同的0.15%碳素鋼板的各向異性與軋制方s0.010%s O.183%向的角度極限強度妒(鈾痕勞極限強度極限妒(%痕勞極限坐f叢墮!堡!叢墮!巫l叢塑!:l叢墜!O。470632404305525045。46065230420232002Q:±Q±j Z女±QQ lQ!SQ對于熱加工。沿材料的流動方向即纖維方向有最好的性質。因此.以熱加工狀態使用的產品.使纖維貫穿整個產品而且在以后

6、的機加工中也不要切斷纖維就顯得非常重要了。如曲軸鍛造的RR法,可比其他方法使疲勞強度提高30%40%。當然.當需要各向差異較小時,就應將不同的加工方法結合起來。如鍛造型鋼時沿三個方向交互進行延壓的圓板延壓法。常用改善熱加工材質的方法有兩種.一種是添加合金元素。從而控制纖維的形成.這種方法的缺點是成本加大。另一種方法是控制加工速度、終加工溫度和冷卻速度。如在熱加工后急冷以阻止晶粒加大;在軋制中調整坯料溫度.控制在薦結晶溫度的下限使晶粒細化,達到提強度、改韌性,即提高材質的目的。2中溫加工引起的材質變化從機理方面看,在再結晶溫度以下的中溫加工,_、c原子會在大量位錯上沉淀,即造成基體中、c原子的交

7、互作用和晶格位錯,從而使材料強度特別是彈性極限提高,延伸率降低。從晶粒角度看,大量位措將借助于熱運動而慢慢地重新排布。在減少位錯的同時,將出現能量更低的排列狀態,即恢復過程。這個過程會導致所謂的藍脆區,一般認為在此溫度下加工的產品不能使用。所以中溫加工的情況不多。但實際上在此溫一如一機械設計與制造Jun.2004No.3Mhin。ry D鶴岫&M¨面dum文章墑號:10013997(200403一009002FA針擺傳動回轉精度分析關天民張東生(大連鐵道學院機械工程系.大連116028【摘要】從FA針擺傳動輸入與輸出部分分析影響回轉誤差的各項因素,并按擺線輪轉一個齒引起輸出軸

8、的轉角誤差(小周期誤差和轉一圈引起輸出軸的轉角誤差(大周期誤差的不同分別考慮,然后綜合分析各項主要誤差因素從幾何回差及動態回差對傳動回差增減的不同影響,從而建立的FA針擺傳動回差分析計算數學模型。關鍵詞:FA針擺傳動;回差;幾何回差;動態回差:小周期誤差;大周期誤差中圖分類號:THl6l文獻標識碼:B1機理機器人裝置的一項最重要的傳動指標是必須具有高的回轉精度,這樣才能使機器人的工作時的重復誤差才能低。FA減速器常用于高精傳動中.因此該方面的研究是非常重要的。回差是指輸入軸反向轉動時,輸出軸在運動上滿后于輸入軸的現象(有的文章稱為空回?；夭畹拇嬖趯⑹箶[線針輪行星傳動中的輸入軸反轉時,輸人軸與輸

9、出軸短時間內失去運動聯系,造成輸出的突然中斷,從而使運動傳遞關系成為非線性?；夭羁梢愿鶕洚a生的原因而分為四大類;一是單純由于傳動元件的幾何尺寸、形狀與位置參數原因所產生的幾何回差;二是由于傳動件在工作時負載而產生變形形成的動態回差;三是由于溫度變化所產生的溫度回差;四是由于裝配誤差產生的裝配回差。對FA傳動來說,常說的不帶任何定語的“回差”是指正常運轉時在溫度恒定情況下的幾何回差。這里主要從傳動鏈尺寸誤差與針齒、柱銷最大變形量人手,即從該減速器幾何回差與動態回差兩方面定量分析各項誤差因素對FA傳動回差的影響,并建立計算回差的數學模型。2輸入部分產生回差及影響它主要因素2.1擺線輪修形所產生的

10、回差(1等距修形產生回差仲,=弓爭(2移距修形產生回差枷k一警踴式中:五一為擺線輪齒數,n一為偏心距;。睦毯圖l等距管形時產生回轉誤差圖2移距修形時產生回轉誤差(3轉角修形量為a時.轉角修形產生回差2a因此擺線輪修形后所產生總的回差為:枷2仲I+7+枷+2a=警一警廁+魯憶2.2針齒最大變形所產生的回差+來稿日j胡:200310一15輸入軸反向轉動時.輸出軸在運動上除了幾何回差之外,qu-_-ququu-,q-quqt4_q,-u_-qququq-q-¨_qI-度下加工的產品雖然韌性有所下降,但強度可以提高,因此中溫加工在一定情況下是可以采用的。中溫加工后的材質因材料應變速度的不同而

11、不同,其應用主要有以下兩種:2.1以提高強度為目的的加工單位時間內的材料應變速度、應變力都很大時,可以獲得高強度的材料。2.2以降低變應力為目的的加工中溫擠壓、沖壓、拉線等是在所謂的亞熱加工條件下進行的.其目的不是提高材質而是降低加工時所需的變應力。3冷加工引起的材質變化冷加工引起變形和表面硬化,其機理可以從兩方面分析:一是從晶格的形狀看。由于晶格內存在著位錯,當晶格發生運動(即滑移變形時.位錯增加并相互牽制而對運動造成阻礙.即是加工硬化。二是從晶粒的尺度看。晶粒將沿加工方向伸長,晶粒取向改變.不斷形成加工的織狀結構.阻止變形的進一步發展,即形成加工硬化。另外,鋼的組織是由鐵素體和滲碳體構成的

12、,鐵素體軟可產生很大的變形,而滲碳體則硬而脆.因而有滲碳體或夾雜物存在時,就會成為變形的阻礙;在這些組織附近還會積蓄過多的變形能。這也是造成過硬化或斷裂的原因。冷加工引起的內應力可分為兩種,一種是拉應力,是在材料受拉伸、深沖時在材料表面產生的,它是材料產生季節性開裂的原因;另一種是壓縮應力,是在材料受軋制、擠壓時在材料表面產生的.這種應力不會導致開裂。拉應力可以通過拉伸矯直或反復彎曲轉直而減小,而軋制后的表面硬化和壓縮應力則可以提高材料的疲勞極限。參考文獻l任懷亮編.金相實驗技術.冶金工業出版社,1986.5.2奉書蝙寫組,小型型鋼連軋生產工藝與設備冶金工業出舨社. 塑性加工對金屬材料性能的影

13、響作者:丁明成作者單位:聊城職業技術學院工程系,山東,252000刊名: 機械設計與制造英文刊名:MACHINERY DESIGN & MANUFACTURE年,卷(期:2004,""(3被引用次數:0次參考文獻(2條1.任懷亮金相實驗技術 19862.編寫組小型型鋼連軋生產工藝與設備相似文獻(10條1.學位論文王蔚娟金屬塑性加工潤滑劑吸附膜結構強化機理研究1999邊界潤滑與薄膜潤滑是廣泛存在于金屬塑性加工過程中的兩種潤滑狀態,在這兩種潤滑狀態下,潤滑劑的性能發揮主要決定于潤滑劑中極性添加劑分子形成的邊界和薄膜潤滑膜的優劣.目前,金屬塑性加工潤滑添加劑多為復合型的,

14、對于復合型添加劑而言,由于各組分的相互作用,性能可能提高也可能降低,協合效應(復合強化是配制復合型添加劑所追求的效果.因此,通過對吸附膜結構的分析,從微觀角度來揭示協和效應的機制是很有實際意義的.2.期刊論文龐玉華.楊西榮.杜忠澤.王快社.張鄭.王慶娟.PANG Yu-hua.YANG Xi-rong.DU Zhong-ze.WANG Kuai-she.ZHANG Zheng.WANG Qing-juan金屬塑性加工學系列課程實踐性教學改革與探索-西安建筑科技大學學報(社會科學版2010,29(1對金屬塑性加工學系列課程實踐教學環節中存在問題的認真研討,提出大幅增設課程設計環節、整合教學內容、

15、提高教學實驗層次、加強科研對教學的促進作用、開發大學生創新實驗能力等實踐教學措施,完善了課程教學體系,優化了教學內容,提升了教學及科研水平,鍛煉了大學生實踐學習能力.3.學位論文譚援強金屬塑性加工潤滑界面摩擦學設計1999該文在總結了摩擦學發展的基礎上,試圖將摩擦學的基本原理和金屬塑性加工的特點相結合,探討在金屬加工工藝潤滑中,潤滑界面所處的微觀環境和實現良好潤滑時界面的摩擦學特性,具體地說有以下幾方面的內容:(1通過分析金屬軋制和拉伸等工藝過程,指出潤滑劑在變形區內的流動具有拉伸流動成分,并應用粘彈塑性體模型討論了潤滑界面的本構方程;(2應用有機分析方法研究了不同碳鏈長脂肪酸、醇和酯在Al&

16、lt;,2>O<,3>表面的吸附量的變化,用紅外光譜法分析了吸附層的結構,結合Al<,2>O<,3>表面羥基化和極性基的結構特點比較了這三類有機物在吸附性能上的差別;(3將表面化學原理與分子軌道計算相結合,討論了酸、醇和酯的極性基團與金屬Al原子間的作用,計算所得分子軌道指數較好地解釋了這三類物質的減摩性能以及醇、酯復合的作用機理,并討論了非極性基中碳鏈長度對吸附層分子間作用的影響;(4鑒于潤滑劑相和極薄的潤滑層的非牛頓特性在實際的潤滑實踐中日益突出,該文采用二階流體本構方程研究了流體法向應和差對潤滑的影響;根據彈性流體動力潤滑流效應的研究成果,討論了

17、流體的粘彈性對潤滑的影響;(5以上述研究結果為指導,通過配方實驗,研究了鋁材拉伸潤滑劑,應用灰色系統理論建立了潤滑劑性能綜合評價模型,并應用該模型考察了幾種潤滑劑的綜合性能,所篩選的工藝潤滑劑配方在工業試驗中取得了滿意的效果.4.期刊論文龐玉華.楊西榮.張鄭.王慶娟.杜忠澤.王快社金屬塑性加工學精品課程的建設-中國冶金教育2009,""(5為了貫徹執行教育部"教學質量與教學改革工程",通過對金屬塑性加工學精品課程的建設工作,與時俱進,完善了課程教學體系;更新教育理念,逐步實現了教學主體的轉變;重視實踐教學環節,通過實驗設計、課程設計、畢業設計等環節加強對

18、學生實踐能力的培養,并且積極參與大學生創新實踐活動;深化教學改革,教學團隊建設初見成效;完成了水平較高的精品課程網站建設,做到了網上教學及資源共享.5.學位論文溫彤韌性損傷模型及其在金屬塑性加工中的應用研究1999該文緊密結合理論與生產實際,在這方面進行了有益的嘗試。首先,系統總結了金屬塑性成形問題中的韌性損傷與斷裂模型,對金屬塑性成形問題中現有的韌性損傷與斷裂模型進行了概括、比較;然后在連續介質力學的框架下,應用連續介質力學和不可逆熱力學理論,采用兩個獨立的損傷變量描述彈塑性材料的韌性損傷,并利用這兩個損傷變量定義一個損傷區域,將損傷的發展局限有該區域內的某條路徑上,同時推導了一系列熱力學本

19、構方程以計算損傷演化的路徑,從而建立了一套描述韌性損傷以及損傷演化的完整理論體系。最后,該文應用矢量分析方法對金屬管材的沖切過程進行了初步的研究。6.期刊論文陳海燕.李霞.王小梅.舒暢.CHEN Hai-yan.LI Xia.WANG Xiao-mei.SHU Chang"金屬塑性加工學"多媒體教學軟件的開發-實驗室研究與探索2005,24(10介紹了"金屬塑性加工學"多媒體CAI軟件的研制開發和內容特點,并重點對設計的關鍵問題作了闡述該軟件采用基于Web的CAI形式,激發了學生的學習興趣,經實際教學應用,效果良好.7.期刊論文高軍.趙國群.李麗華.王勇人工智能在金屬塑性加工領域中的應用-精密成形工程2002,20(4概述了人工智能及其2個主要分支(專家系統和人工神經網絡,討論了遺傳算法與專家系統集成以及神經網絡與模糊邏輯、專家系統集成的必要性和集成方法,分別介紹了專家系統和人工神經網絡在塑性加工領域中的應用現狀.8.期刊論文程軍.扶名福.林治平.Cheng Jun.Fu Mi