塑性变形及其对金属零件的影响和对策

塑性变形是指外力去除后不能恢复的变形。 其特点如下:

①引起材料的组织结构和性能变化。

②由于多晶体在塑性变形时各晶粒及同一晶粒内部的变形是不均匀的,当外力去除后各晶粒的弹性恢复也不一样,因而有应力产生。

③塑性变形使原子活动能力提高,造成金属的耐腐蚀性下降。

金属零件的塑性变形从宏观形貌特征上看有体积变形、翘曲变形和时效变形。

a.体积变形是指金属零件在受热与冷却过程中,由于金相组织转变引起质量热容变化,导致零件体积胀缩的现象。

b.翘曲变形是指零件产生翘曲或歪扭的塑性变形,其翘曲的原因是零件发生了不同性质的变形(弯曲、扭转、拉压等)和不同方向的变形(空间X、Y、Z 轴方向),此种变形多见于细长轴类、薄板状零件以及薄壁的环形和套类零件。(www.xing528.com)

c.时效变形是应力变化引起的变形。 塑性变形对金属零件的性能和寿命有很大影响,主要表现在金属的强度和硬度提高,塑性和韧性下降,并使零件内部产生残余应力。 减轻塑性变形的危害,应从以下两个方面采取对策。

(1）设计方面

设计时在充分考虑如何实现机构的功能和保证零件强度的同时,要重视零件刚度和变形问题,以及零部件在制造、装配和使用中可能发生的问题。 在设计时,要尽量使零件壁厚均匀,以减少热加工时的变形;要尽量避免尖角、棱角,改为圆角、倒角,以减少应力集中等。 此外,还应注意新材料、新工艺的应用,改变传统加工工艺,减少产生变形的可能性。

(2）加工方面

对热加工而成的毛坯,要特别注意其残余应力的消除问题。 在制造工艺中,要安排自然时效或人工时效工序,让毛坯内部的应力得到充分释放。

在机械加工阶段,要将粗加工和精加工分为两个阶段进行。 在粗加工阶段完成后,应给零件安排一段存放时间,以消除粗加工阶段产生的应力;对于高精度零件,还应在半精加工后安排人工时效,以彻底消除应力。