塑性成形绪论...ppt

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1、金属塑性变形理论Theory of metal plastic deformation 第一讲第一讲Lesson One绪论绪论Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22 2本课程的性质和教学目的本课程的性质和教学目的n n性性质质：本本本本课课课课程程程程为为为为材材材材料料料料成成成成型型型型及及及及控控控控制制制制工工工工程程程程和和和和金金金金属属属属材料工程专业的专业基础课材料工程专业的专业基础课材料工程专业的专业基础课材料工程专业的专业基础课n n目目的的：金金金金属属属属产产产产生生生生塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形时时时时在在在在金金金金属属属

2、属学学学学和和和和力力力力学学学学等等等等方方方方面面面面有有有有着着着着共共共共同同同同的的的的基基基基础础础础和和和和规规规规律律律律。因因因因此此此此，金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形理理理理论论论论是是是是研研研研究究究究和和和和探探探探讨讨讨讨金金金金属属属属在在在在各各各各种种种种塑塑塑塑性性性性加加加加工工工工过过过过程程程程中中中中可可可可遵遵遵遵循循循循的的的的基基基基础础础础和和和和规规规规律律律律的的的的一一一一门门门门学学学学科科科科。其其其其目目目目的的的的在在在在于于于于科科科科学学学学地地地地、系系系系统统统统地地地地阐阐阐阐明明明明这这这这些些些

3、些基基基基础础础础和和和和规规规规律律律律，为为为为学学学学习习习习后后后后续续续续的的的的工工工工艺艺艺艺课课课课程程程程作作作作理理理理论论论论准准准准备备备备，也也也也为为为为合合合合理理理理制制制制订订订订金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性成成成成型型型型工工工工艺艺艺艺规规规规范范范范及及及及选选选选择择择择、设计加工设备奠定理论基础。设计加工设备奠定理论基础。设计加工设备奠定理论基础。设计加工设备奠定理论基础。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23 3本课程的任务本课程的任务n n掌掌掌掌握握握握金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形的的

4、的的物物物物理理理理基基基基础础础础，即即即即掌掌掌掌握握握握影影影影响响响响金金金金属属属属性性性性能能能能的的的的主主主主要要要要因因因因素素素素及及及及原原原原理理理理，掌掌掌掌握握握握金金金金属属属属性性性性能能能能主主主主要要要要指指指指标标标标的的的的测测测测试试试试方方方方法；法；法；法；n n掌掌掌掌握握握握金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性力力力力学学学学的的的的基基基基础础础础知知知知识识识识，即即即即掌掌掌掌握握握握金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形体体体体内内内内的的的的应应应应力力力力场场场场、应应应应变变变变场场场场、应应应应力力力力应应应应变变变变之之

5、之之间间间间关关关关系系系系、塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形时时时时的的的的力力力力学学学学条条条条件件件件等等等等塑塑塑塑性性性性理理理理论论论论基基基基础础础础知知知知识识识识。掌掌掌掌握握握握塑塑塑塑性性性性成成成成型问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；型问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；型问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；型问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；n n掌掌掌掌握握握握金金金金属属属属塑塑塑塑性性性性成成成成型型型型时时时时的的的的金金金金属属属属流流流流动动动动规规规规律律律律和和和和变变变变形形形形特特特特点点点点，分分分分析析析析金金金金

6、属属属属的的的的基基基基本本本本成成成成型型型型工工工工艺艺艺艺，以以以以便便便便确确确确定定定定合合合合理理理理的的的的坯坯坯坯料料料料尺尺尺尺寸寸寸寸和和和和成型工序；成型工序；成型工序；成型工序；n n掌握对成型质量进行定性分析及提高成型质量的方法。掌握对成型质量进行定性分析及提高成型质量的方法。掌握对成型质量进行定性分析及提高成型质量的方法。掌握对成型质量进行定性分析及提高成型质量的方法。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24 4课程实验课程实验n n开开开开设设设设综综综综合合合合实实实实验验验验课课课课程程程程（包包包包括括括括金金金金相相相相观

7、观观观察察察察、力力力力学学学学性性性性能能能能检检检检验验验验、模模模模拟拟拟拟轧轧轧轧制制制制过过过过程程程程实实实实验验验验、斜斜斜斜轧轧轧轧穿穿穿穿孔孔孔孔实实实实验验验验等）等）等）等）Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25 5教材及参考书教材及参考书ReferencesReferences教教教教 材：材：材：材：n n金属塑性变形与轧制理论金属塑性变形与轧制理论金属塑性变形与轧制理论金属塑性变形与轧制理论（第（第（第（第2 2版），赵志业，版），赵志业，版），赵志业，版），赵志业，19961996参考书：参考书：参考书：参考书：n n金属塑性加

8、工力学金属塑性加工力学金属塑性加工力学金属塑性加工力学，赵志业，赵志业，赵志业，赵志业，19871987n n塑性加工金属学塑性加工金属学塑性加工金属学塑性加工金属学，王占学，王占学，王占学，王占学，19911991n n塑性成型力学塑性成型力学塑性成型力学塑性成型力学，王仲仁，王仲仁，王仲仁，王仲仁，19891989n n金属塑性加工理论与工艺金属塑性加工理论与工艺金属塑性加工理论与工艺金属塑性加工理论与工艺，罗子健，罗子健，罗子健，罗子健，19941994n n金属塑性加工原理金属塑性加工原理金属塑性加工原理金属塑性加工原理，彭大暑主编，彭大暑主编，彭大暑主编，彭大暑主编，20042004

9、n n金属塑性加工过程无网格数值模拟方法金属塑性加工过程无网格数值模拟方法金属塑性加工过程无网格数值模拟方法金属塑性加工过程无网格数值模拟方法，李长生等著，李长生等著，李长生等著，李长生等著，20042004n n金属轧制过程人工智能优化金属轧制过程人工智能优化金属轧制过程人工智能优化金属轧制过程人工智能优化，王国栋，刘相华，王国栋，刘相华，王国栋，刘相华，王国栋，刘相华，20002000n nMetal working science and engineeringMetal working science and engineering,Edward M.Mielnik,1991,Edwa

10、rd M.Mielnik,1991n nMetals Engineering-A Technical GuideMetals Engineering-A Technical Guide,Leonard E.Samuels,1988,Leonard E.Samuels,1988校园网超星图书馆或校图书馆借阅Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/26 6学习要求学习要求n n作作作作业业业业必必必必须须须须按按按按时时时时交交交交，如如如如果果果果有有有有三三三三次次次次以以以以上上上上不不不不交交交交作作作作业业业业者者者者，取取取取消消消消考考考考试试试试资资资

11、资格格格格。作作作作业业业业形形形形式式式式包包包包括括括括：手手手手写写写写作作作作业业业业、电电电电子子子子稿稿稿稿作作作作业业业业、计计计计算算算算机机机机程程程程序序序序、讨讨讨讨论论论论PPTPPT等等等等几种形式。几种形式。几种形式。几种形式。n n做做做做好好好好课课课课堂堂堂堂笔笔笔笔记记记记，本本本本课课课课程程程程中中中中将将将将有有有有部部部部分分分分补补补补充充充充内内内内容容容容，要求大家记笔记。要求大家记笔记。要求大家记笔记。要求大家记笔记。n n要要要要求求求求上上上上课课课课前前前前预预预预习习习习，本本本本课课课课程程程程内内内内容容容容较较较较难难难难，且且

12、且且内内内内容容容容多，信息量较大，要求大家自觉预习。多，信息量较大，要求大家自觉预习。多，信息量较大，要求大家自觉预习。多，信息量较大，要求大家自觉预习。n n遵守课堂纪律，本课程不允许迟到早退。遵守课堂纪律，本课程不允许迟到早退。遵守课堂纪律，本课程不允许迟到早退。遵守课堂纪律，本课程不允许迟到早退。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/27 7本课程主要内容本课程主要内容n n金属微观变形机理与宏观性能金属微观变形机理与宏观性能金属微观变形机理与宏观性能金属微观变形机理与宏观性能n n金属变形过程的力学分析金属变形过程的力学分析金属变形过程的力学分析金属变

13、形过程的力学分析 n n变形体力学的求解方法变形体力学的求解方法变形体力学的求解方法变形体力学的求解方法Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/28 8第一章第一章 绪论绪论Chapter 1 IntroductionChapter 1 Introduction主要内容Main ContentMain Contentn n什么是塑性加工什么是塑性加工什么是塑性加工什么是塑性加工(Whats plastic processing)(Whats plastic processing)n n塑性加工的分类塑性加工的分类塑性加工的分类塑性加工的分类(Classificat

14、ion)(Classification)n n塑性加工的历史塑性加工的历史塑性加工的历史塑性加工的历史(History)(History)n n塑性加工的发展塑性加工的发展塑性加工的发展塑性加工的发展(Development)(Development)Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/29 91.1 什么是塑性加工什么是塑性加工?Whats plastic processing?n n塑塑性性：在在外外力力作作用用下下使使金金属属材材料料发发生生塑塑性性变变形形而而不不破破坏坏其其完完整整性性的的能能力力称称为为塑塑性。是指材料的永久变形能力。性。是指材料的

15、永久变形能力。n n弹性：材料的可恢复变形的能力弹性：材料的可恢复变形的能力 n n弹塑性：弹性弹塑性：弹性+塑性塑性Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21010 金金金金属属属属铸铸铸铸锭锭锭锭或或或或连连连连铸铸铸铸坯坯坯坯在在在在外外外外力力力力作作作作用用用用下下下下使使使使其其其其产产产产生生生生塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形，变变变变形形形形后后后后不不不不仅仅仅仅能能能能使使使使其其其其断断断断面面面面的的的的形形形形状状状状和和和和尺尺尺尺寸寸寸寸改改改改变变变变，而而而而且且且且也也也也能能能能改改改改变变变变其其其其组组组组织织织织与与

16、与与性性性性能能能能。这这这这一一一一过过过过程称为塑性加工（塑性成型或压力加工）。程称为塑性加工（塑性成型或压力加工）。程称为塑性加工（塑性成型或压力加工）。程称为塑性加工（塑性成型或压力加工）。The The outside outside force force makes makes the the metal metal ingot ingot casting casting or or continuous continuous ingotingot casting casting produce produce plastic plastic deformation.deform

17、ation.The The processing processing can can not not only only make make the the size size and and the the shape shape of of its its section section change,but also its structure and performance change.change,but also its structure and performance change.Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21111金属塑性加工

18、的特点金属塑性加工的特点n n加加工工后后组组织织性性能能得得到到改改善善和和提提高高，经经塑塑性成型，使其结构致密，组织改善性成型，使其结构致密，组织改善n n材材料料利利用用率率高高，主主要要依依靠靠金金属属在在塑塑性性状状态下的体积转移来实现态下的体积转移来实现n n生产率高，可实现连续化生产生产率高，可实现连续化生产n n精度高，精密塑性成型精度高，精密塑性成型Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21212铸造铸造零零件件机机械械制制造造方方法法切削加工切削加工压力加工压力加工塑性成型塑性成型特种加工特种加工锻造锻造冲压冲压车、车、铣铣、刨刨、磨磨、钻

19、钻、铰铰、插等插等自由锻、自由锻、模锻模锻拉深、拉深、弯曲弯曲、冲裁冲裁、翻边翻边、拉型拉型等等轧制轧制Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21313切削加工种类切削加工种类Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/214141.2 塑性加工的分类塑性加工的分类Classificationn n按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式 (Force and deformation)(Force and deformation)n n按加工时工件的温度特征按加工时

20、工件的温度特征按加工时工件的温度特征按加工时工件的温度特征 (Temperature)(Temperature)Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21515图图例例延伸延伸镦镦粗粗斜斜轧轧横横轧轧纵轧纵轧模模锻锻自由自由锻锻造造轧轧 制制锻锻 造造分分类类与与名称名称压压 力力基本受基本受力方式力方式基本基本压压力加工力加工变变形方式形方式按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式(Force and deformation)(Force and deformation)Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21

21、616Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21717Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21818图图例例反反挤压挤压正正挤压挤压剪切剪切弯曲弯曲拉伸成型拉伸成型冲冲压压（拉延）（拉延）拉拔拉拔挤压挤压分分类类与名与名称称剪力剪力弯矩弯矩拉力拉力压压力力基本基本受力受力方式方式按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式(Force and deformation)(Force and deformation)Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/21919Lesson OneLes

22、son One2023/3/22023/3/22020组组合加工合加工变变形方式形方式组组合合方方式式锻锻造造轧轧制制轧轧制制挤压挤压拉拔拉拔轧轧制制轧轧制弯曲制弯曲轧轧制剪切制剪切名名称称锻轧锻轧轧挤轧挤拔拔轧轧辊辊弯弯搓搓轧轧图图例例按加工时工件的受力和变形方式按加工时工件的受力和变形方式(Force and deformation)(Force and deformation)Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22121挤压型材挤压型材挤压型材模具挤压型材模具Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22222工件工件驱动辊

23、驱动辊导向辊导向辊蕊辊蕊辊端面辊端面辊环轧示意图环轧示意图Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22323热连轧板生产线热连轧板生产线Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22424冷连轧板生产线冷连轧板生产线Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22525典型冲压件典型冲压件Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22626n n热加工热加工(Hot forming)n n冷加工冷加工(Cold forming)n n温加工温加工(Warm forming)按加工时工

24、件的温度特征按加工时工件的温度特征(Temperature)(Temperature)Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/227271.3 塑性加工的历史塑性加工的历史(History)n n对对材材料料的的塑塑性性加加工工源源于于人人类类对对材材料料使使用用方式的发展方式的发展n n下下面面简简要要回回顾顾一一下下材材料料科科学学发发展展的的里里程程碑碑Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22828材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500 BC300,000 BC燧石，这种燧石，这种容易制成工

25、容易制成工具的石头，具的石头，开始了制陶开始了制陶业的发展。业的发展。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/22929材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500 BC5,500 BC 天然金与铜被用天然金与铜被用天然金与铜被用天然金与铜被用作工具与武器，作工具与武器，作工具与武器，作工具与武器，开始了人类金属开始了人类金属开始了人类金属开始了人类金属的使用。的使用。的使用。的使用。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23030材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500

26、BCn n5000BC5000BCn n熔炼和锤击改变了熔炼和锤击改变了熔炼和锤击改变了熔炼和锤击改变了铜的性能铜的性能铜的性能铜的性能-材料开始材料开始材料开始材料开始发展发展发展发展 Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23131材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500 BCn n4000BC4000BCn n金属铸造工艺金属铸造工艺金属铸造工艺金属铸造工艺-人们人们人们人们得到了他们需要的得到了他们需要的得到了他们需要的得到了他们需要的形状。形状。形状。形状。最早的模铸件最早的模铸件-一个铜制杖头一个铜制杖头Lesson

27、OneLesson One2023/3/22023/3/23232材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑 300,000 BC3,500 BCn n3500BC3500BCn n从矿石中提从矿石中提从矿石中提从矿石中提炼铜炼铜炼铜炼铜-冶金业冶金业冶金业冶金业的黎明的黎明的黎明的黎明 这张埃及古墓壁画是这张埃及古墓壁画是人类冶金业的最早纪录之一人类冶金业的最早纪录之一Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23333材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC3,000 BC1,886 AD1,886 AD n n3000BC3000BCn n青铜的

28、使青铜的使青铜的使青铜的使用用用用-制造合制造合制造合制造合金金金金 青铜：青铜：第一种第一种合金合金Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23434材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC3,000 BC1,886 AD1,886 ADn n1450BC1450BCn n铁的发现铁的发现铁的发现铁的发现 铁制车轮铁制车轮Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23535材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC3,000 BC1,886 AD1,886 ADn n1500AD1500ADn n炼铁的需

29、要促炼铁的需要促炼铁的需要促炼铁的需要促使了鼓风机与使了鼓风机与使了鼓风机与使了鼓风机与熔炉的发明熔炉的发明熔炉的发明熔炉的发明 廉价的冶铁业廉价的冶铁业Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23636材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC3,000 BC1,886 AD1,886 ADn n1855AD1855ADn nHenry BessemerHenry Bessemer拥有钢铁冶炼的专拥有钢铁冶炼的专拥有钢铁冶炼的专拥有钢铁冶炼的专利利利利-当代钢铁冶炼的当代钢铁冶炼的当代钢铁冶炼的当代钢铁冶炼的出现。他的方法是出现。他的方法是出现。他

30、的方法是出现。他的方法是钢铁制品性能大大钢铁制品性能大大钢铁制品性能大大钢铁制品性能大大改观而成本也降低改观而成本也降低改观而成本也降低改观而成本也降低不少。不少。不少。不少。Henry Bessemer(1813-1898)Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23737材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑3,000 BC3,000 BC1,886 AD1,886 ADn n1886AD1886ADn n电化学方法冶炼铝电化学方法冶炼铝电化学方法冶炼铝电化学方法冶炼铝-使铝成为一种常用使铝成为一种常用使铝成为一种常用使铝成为一种常用金属金属金属金属 2Al

31、2O3=4Al+3O2Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23838材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑1,939 AD1,939 ADNOWNOW n n1939AD1939ADn n尼龙的商业发展，尼龙的商业发展，尼龙的商业发展，尼龙的商业发展，高分子材料发展的高分子材料发展的高分子材料发展的高分子材料发展的关键时期关键时期关键时期关键时期 尼龙的发明尼龙的发明-华莱士华莱士Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/23939材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑1,939 AD1,939 ADNOWNOWn n19501

32、950 s sn n高温合金的发展，高温合金的发展，高温合金的发展，高温合金的发展，掺镍合金促进了喷掺镍合金促进了喷掺镍合金促进了喷掺镍合金促进了喷气发动机的发展气发动机的发展气发动机的发展气发动机的发展 Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24040材料科学发展的里程碑材料科学发展的里程碑1,939 AD1,939 ADNOWNOWn n19601960 s sn n制作越来越制作越来越制作越来越制作越来越小的硅芯片小的硅芯片小的硅芯片小的硅芯片 Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24141材料科学发展的里程碑材料科学发展

33、的里程碑1,939 AD1,939 ADNOWNOWn n19801980 s sn n高温超导体，高温高温超导体，高温高温超导体，高温高温超导体，高温超导的革命时代超导的革命时代超导的革命时代超导的革命时代 Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24242n金金属属塑塑性性变变形形理理论论是是一一门门基基于于金金属属塑塑性性加加工工的的物物理理学学、物物理理-化化学学、金金属属学学与与力学基础上的应用技术理论。力学基础上的应用技术理论。n作作为为塑塑性性变变形形理理论论的的重重要要基基础础的的塑塑性性理理论论的的形形成成与与发发展展也也经经历历了了一一百百多多

34、年年的的历历史史。在在此此其其间间提提出出的的一一些些经经典典理理论论与与方方法归列于下法归列于下Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24343n n法法法法国国国国工工工工程程程程师师师师屈屈屈屈雷雷雷雷斯斯斯斯加加加加（H.TrescaH.Tresca）18641864提提提提出出出出最最最最大大大大剪剪剪剪应应应应力力力力屈屈屈屈服服服服准准准准则则则则n n德国米塞斯（德国米塞斯（德国米塞斯（德国米塞斯（Von MisesVon Mises），），），），19131913，MisesMises屈服准则屈服准则屈服准则屈服准则n nM.Levy 1871

35、M.Levy 1871年，提出了应力应变增量关系年，提出了应力应变增量关系年，提出了应力应变增量关系年，提出了应力应变增量关系 Levy-MisesLevy-Misesn nB.Saint-Venant 1870B.Saint-Venant 1870，应力应变速率方程，（塑性流动方程），应力应变速率方程，（塑性流动方程），应力应变速率方程，（塑性流动方程），应力应变速率方程，（塑性流动方程）n nM.levyM.levy、H.HenckyH.Hencky、L.Prandtl L.Prandtl 19231923，平平平平面面面面塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形的的的的滑滑滑滑移移移移线线线线几

36、何性质几何性质几何性质几何性质n nA.Reuss 1930A.Reuss 1930，弹塑性应力应变关系，弹塑性应力应变关系，弹塑性应力应变关系，弹塑性应力应变关系n n19401940，H.HenckyH.Hencky、H.GeringerH.Geringer、CauchyCauchy、RiemanRieman等等等等，滑滑滑滑移移移移线法线法线法线法n n19501950，A.A.MapkobA.A.Mapkob、R.HillR.Hill、W.PragarW.Pragar等，极值分析方法等，极值分析方法等，极值分析方法等，极值分析方法 n n19701970，小林史郎，小林史郎，小林史郎，

37、小林史郎，C.H.LeeC.H.Lee等，刚等，刚等，刚等，刚塑性有限元解析法塑性有限元解析法塑性有限元解析法塑性有限元解析法 n nP.PerzanaP.Perzana、O.C.ZienkiewiczO.C.Zienkiewicz等，刚等，刚粘塑性有限元粘塑性有限元n nLesson OneLesson One2023/3/22023/3/244441.4 塑性加工的发展塑性加工的发展(Development)n节约资源节约资源 用用尽尽量量少少的的原原材材料料生生产产出出要要求求的的形形状状、尺尺寸寸、强强度度、塑塑性性以以及及其其它它物物理理性性能能的的产产品品。为为此此，合合理理利利用

38、用资资源源选选择择最最佳佳材材质质或或通通过过变变形形与与热热处处理理相相配配合合以以改改善善材材质质、研研究究轻轻型型薄薄壁壁断断面面和和周周期期断断面面以以及及复复合合材材料料等等高高效效制制品品的的成成型型成成为为今今后节约资源的重要课题。后节约资源的重要课题。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24545n节约能源节约能源 金金属属材材料料热热加加工工所所需需的的热热能能比比加加工工所所需需的的机机械械能能大大许许多多倍倍，所所以以必必须须节节约约热热能能。缩缩短短工工艺艺流流程程、降降低低加加工工温温度度、热热加加工工变变为为冷冷加加工工、减减少少或

39、或省省去去中中间间退退火火、降降低低材材料料的的变变形形抗抗力力、提提高高塑塑性性等等方方面面的的技技术术开开发发成成为为今今后后节节约约能能源源的的重重要课题。要课题。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24646n实现最佳的加工条件实现最佳的加工条件 研研究究创创造造最最佳佳的的工工艺艺条条件件和和使使工工艺艺内内容容定定量量化化以以及及把把能能实实现现这这种种条条件件的的新新技技术术用用于于新新加加工工机机械械设设计计和和老老设设备备的的挖挖潜改造上，并进行最优控制。潜改造上，并进行最优控制。Lesson OneLesson One2023/3/2202

40、3/3/24747课下练习课下练习1、什什么么是是金金属属的的塑塑性性？什什么么是是塑塑性性加加工工？塑性加工有何特点？塑性加工有何特点？2、试述塑性加工的一般分类。、试述塑性加工的一般分类。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24848材料加工技术的主要发展方向材料加工技术的主要发展方向（1）高效化、高精度化高效化、高精度化（2）发展先进成形加工技术发展先进成形加工技术（3）材料设计、制备与成形加工一体化材料设计、制备与成形加工一体化（4）开发新型成形加工技术，发展新材料开发新型成形加工技术，发展新材料（5）计算机模拟与过程仿真技术计算机模拟与过程仿真技术（

41、6）智能制备与加工技术智能制备与加工技术补充材料补充材料补充材料补充材料Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/24949传统技术的高效化与高精度化传统技术的高效化与高精度化高新技术改造传统技术高新技术改造传统技术将计算机技术、信息技术、先进控制技术应用于将计算机技术、信息技术、先进控制技术应用于将计算机技术、信息技术、先进控制技术应用于将计算机技术、信息技术、先进控制技术应用于传统加工技术传统加工技术传统加工技术传统加工技术提高生产效率提高生产效率高速、全自动、无人化高速、全自动、无人化高速、全自动、无人化高速、全自动、无人化扩大产品范围扩大产品范围形状、尺寸的

42、精确控制形状、尺寸的精确控制Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25050 超小型精密挤压型材超小型精密挤压型材超小型精密挤压型材超小型精密挤压型材 铝合金镜面板铝合金镜面板铝合金镜面板铝合金镜面板Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25151发展先进成形加工技术发展先进成形加工技术目的目的高附加值材料、难加工材料的加工高附加值材料、难加工材料的加工高附加值材料、难加工材料的加工高附加值材料、难加工材料的加工实现组织性能的精确控制实现组织性能的精确控制实现组织性能的精确控制实现组织性能的精确控制有发展前景的先进成形加工技术有发

43、展前景的先进成形加工技术连续定向凝固技术连续定向凝固技术连续定向凝固技术连续定向凝固技术先进超塑性成形技术先进超塑性成形技术先进超塑性成形技术先进超塑性成形技术等温成形技术等温成形技术等温成形技术等温成形技术低温强加工技术低温强加工技术低温强加工技术低温强加工技术分散成形技术分散成形技术分散成形技术分散成形技术Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25252 超细无氧铜丝超细无氧铜丝超细无氧铜丝超细无氧铜丝（19.719.7 mm）超细超细超细超细Al-SiAl-Si丝丝丝丝（2525 mm）连续定向凝固技术连续定向凝固技术连续定向凝固技术连续定向凝固技术+低温

44、强加工技术低温强加工技术低温强加工技术低温强加工技术Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25353非晶态合金超塑性非晶态合金超塑性非晶态合金超塑性非晶态合金超塑性成形技术的应用成形技术的应用成形技术的应用成形技术的应用微型齿轮微型齿轮微型齿轮微型齿轮微型拉伸机微型拉伸机微型拉伸机微型拉伸机Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25454材料设计、制备与成形加工一体化材料设计、制备与成形加工一体化目的目的提高成分、性能、工艺的可设计性提高成分、性能、工艺的可设计性提高成分、性能、工艺的可设计性提高成分、性能、工艺的可设计性实现材料

45、与零部件的高效、近终形、短流程成形实现材料与零部件的高效、近终形、短流程成形实现材料与零部件的高效、近终形、短流程成形实现材料与零部件的高效、近终形、短流程成形（过程的一体化，是材料设计时代的特征之一）（过程的一体化，是材料设计时代的特征之一）（过程的一体化，是材料设计时代的特征之一）（过程的一体化，是材料设计时代的特征之一）典型技术典型技术激光快速成形激光快速成形激光快速成形激光快速成形喷射沉积技术喷射沉积技术喷射沉积技术喷射沉积技术半固态加工半固态加工半固态加工半固态加工连续铸挤连续铸挤连续铸挤连续铸挤连续铸轧（铸轧一体化）连续铸轧（铸轧一体化）连续铸轧（铸轧一体化）连续铸轧（铸轧一体化）

46、Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25555激光快速成形激光快速成形喷嘴激光凝固材料前一层材料粉末激光/粉末作用区熔池零件运动方向CAD模型模型激光成形激光成形成形件成形件精加工件精加工件Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25656激光快速成形零件之例激光快速成形零件之例Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25757喷射沉积技术喷射沉积技术Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25858开发新型制备与成形加工技术开发新型制备与成形加工技术目的目的发展高附加值

47、的新材料、新制品发展高附加值的新材料、新制品典型技术典型技术双带快冷带材制备技术双带快冷带材制备技术双结晶器连铸技术双结晶器连铸技术双流铸造技术双流铸造技术多坯料挤压技术多坯料挤压技术电磁成形技术电磁成形技术Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/25959原原 理理 以高速运动的水冷以高速运动的水冷钢带代替常规的冷却钢带代替常规的冷却辊冷却法，增强冷却辊冷却法，增强冷却能力，并同时在凝固能力，并同时在凝固过程中实现软压下，过程中实现软压下，制备高性能带材。制备高性能带材。Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/26060快速凝固制备

48、厚带Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/26161 双金属复合材料双结晶器连铸一次成形原理图Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/26262Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/26363计算机模拟与过程仿真技术计算机模拟与过程仿真技术目的目的减少试行错误，缩短研发周期减少试行错误，缩短研发周期减少试行错误，缩短研发周期减少试行错误，缩短研发周期优化成形方法和工艺优化成形方法和工艺优化成形方法和工艺优化成形方法和工艺实现全过程的精确设计与控制实现全过程的精确设计与控制实现全过程的精确设计与控制实现

49、全过程的精确设计与控制典型技术典型技术各层次的数值模拟各层次的数值模拟各层次的数值模拟各层次的数值模拟各种工艺过程仿真各种工艺过程仿真各种工艺过程仿真各种工艺过程仿真注意问题注意问题数值模拟的陷阱数值模拟的陷阱数值模拟的陷阱数值模拟的陷阱Lesson OneLesson One2023/3/22023/3/26464智能制备与加工技术智能制备与加工技术定义定义 材料组织性能设计、零部件设计、制备与材料组织性能设计、零部件设计、制备与材料组织性能设计、零部件设计、制备与材料组织性能设计、零部件设计、制备与成形加工过程的实时在线监测和反馈控制融为成形加工过程的实时在线监测和反馈控制融为成形加工过程

50、的实时在线监测和反馈控制融为成形加工过程的实时在线监测和反馈控制融为一体的制备加工技术一体的制备加工技术一体的制备加工技术一体的制备加工技术目的目的实现全过程的精确设计与控制实现全过程的精确设计与控制实现全过程的精确设计与控制实现全过程的精确设计与控制保证产品质量的均匀性与一致性保证产品质量的均匀性与一致性保证产品质量的均匀性与一致性保证产品质量的均匀性与一致性提高制备与加工的稳定性与可靠性提高制备与加工的稳定性与可靠性提高制备与加工的稳定性与可靠性提高制备与加工的稳定性与可靠性减少原材料、能源的消耗与废弃物的排放减少原材料、能源的消耗与废弃物的排放减少原材料、能源的消耗与废弃物的排放减少原材