第三篇金属塑性加工
一、填空题
1.金属的可锻性就金属的本身来说主要取决于金属的塑性和变形抗力。
2.冲模可分为简单冲模、__连续冲模___和复合冲模三种。
3.落料时，
4.冲孔时，凹
凸
模刃口尺寸等于工件尺寸。
模刃口尺寸等于工件尺寸。
5.金属塑性变形的基本方式是热变形和冷变形。
6.模锻不能锻出通孔，中间一般会有冲孔连皮。
7.金属的塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性越好。
8.对于形状较复杂的毛坯一般采用
9.冷变形后金属的强度增加，塑性铸造
降低
加工方法。。
10.锻压是__锻造___和____冲压____的总称。
11.按锻造的加工方式不同，锻造可分为自由锻、_模锻___等类型
12.自由锻造的基本工序主要有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切
断等，自由锻造按使用设备不同，又可分为手工锻造和机器锻造。
13.冲压的基本工序可分为两大类，一是分离工序，二是成型工序。
14.根据胎模的结构特点，胎模可分为扣模、筒模和合模等。
15.分离工序是指使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离的冲压工序，主要
有切断、冲孔、落料、切口等。
16.改善金属可锻性的有效措施是提高金属变形时的温度。
17.纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关。变形程度越大，纤维组织
越__明显
18.模锻件上垂直于锤击方向的表面必需具有斜度，以便于从模膛中取出锻件。
19.分模面最好是一个平面，以便于锻模的安装与调试，并防止锻造过程
中上下锻模错动。
20.再结晶温度以上的塑性变形叫____热变形___。
21.再结晶温度以下的塑性变形叫____冷变形___。
22.锻造完成的螺钉比切削出来的螺钉质量__要好___。
23.冷挤压与热挤压相比，坯料氧化脱碳少，表面粗糙度值较低，产品
尺寸精度24.拉深系数
较高
越小
。
，表明拉深件直径越小，变形程度越大，坯料被拉
入凹模越困难，易产生拉穿废品。
25.间隙的大小也影响模具的寿命，间隙过小，模具的寿命将降低。
26.板料冲压是金属在冲模间受外力作用而产生___分离或变形__的加工方法。
27.终锻模膛与预锻模膛的主要区别是，后者的圆角和斜度较_大__，__无_飞
边槽。
28.__组合筒模__由于有两个半模的结构，可锻出形状更为复杂的胎模锻件，
扩大了胎模的应用范围。
29.胎模锻是在自由锻设备上使用___胎模___生产模锻件的工艺方法。30.为
保证坯料具有足够的塑性,在一两次拉深后，应安排工序间的在结晶退火处理。
31.在挤压过程中，一部分金属的流动方向与凸模运动方向相同，另一部分金
属的流动方向与凸模运动方向相反，这种挤压方法是复合挤压
32.分模面应选在能使模膛深度最浅___的位置上。
33.采用热变形形进行锻造时，必须按锻件材质及其合金___状态图____确定
始锻温度和终锻温度。
34.机械制造业中的许多毛坯或零件，特别是承受重载荷的机件，如机床的主
轴、重要的齿轮、连杆、炮管和枪管等，通常采用__锻件__做毛坯。
35.切飞边和冲连皮属于___辅助___工序。
36.板料越厚，内弯曲半径r越小，拉应力越大，越容易弯裂。
37.冲模在工作过程中必然有磨损，落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而
增大，冲孔件尺寸则随凸模的磨损而减少。
38.利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变形，从而获得所需要形状和
尺寸的锻件，这类的工艺方法称为___锻造__。
39.__拔长模膛__用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。
40.楔横轧的变形过程，主要是靠两个楔形凸块压缩坯料，使坯料径向尺
寸减少，长度增加。
41.终锻温度过低，金属的___可锻性___急剧变差，使加工难于进行，若强行
锻造，将导致锻件破裂。
41.纯金属、固容体都比碳化物的可锻性__要好_____。
41.晶粒___细小___而又___均匀__的组织的可锻性好。
二、判断题
( X )1.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能。
（√）2.落料和冲孔是使坯料沿封闭轮廓分离的工序。
（X ）3.胎模锻是在模锻锤上用胎模生产模锻件的一种锻造方法。
（√）4.反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。
（√）5.自由锻造适应单件小批和大型锻件的生产。
（√）6.落料与冲孔的工序方法相同，只是工序目的不同。
（√）7.自由锻造是锻造大件的唯一加工方法。
（√）8.金属的塑性好，其可锻性不一定就好。
（√）9.细晶粒组织的可锻性优于粗晶粒组织。
（ X ）10.零件工作时的切应力应与锻造流线方向一致。
（X ）11. 常温下进行的塑性变形为冷变形，加热后进行的塑性变形为热变形。
（ X ）12.因锻造之前进行了加热，所以任何材料均可以进行锻造。
（√）13.冲压件材料应具有良好的塑性。
（ X ）14.弯曲模的角度必须与冲压弯曲件的弯曲角度相同。
（ X ）15.纤维组织可以用热处理方法消除。
（ X ）16.锻造时始锻温度太高会出现过热、过烧现象，故始锻温度越低越好。
（√）17.胎模锻所用设备为自由锻设备，不需较贵重的模锻设备。
（√）18.自由锻不但适于单件、小批生产中锻造形状简单的锻件，而且是锻造大型锻件唯一的锻造方法。
（√）19.胎模锻是在自由锻设备上用胎模生产模锻件的一种锻造方法。
三.单项选择题
1．生产大型锻件和特大型锻件唯一成型的方法是
A.自由锻
B.锤上模锻
C.压力机上模锻
D.胎模锻2．以下锻造方法中依靠静压力使金属变形的是
A.液压机上自由锻
B.锤上自由锻
C.压力机上模锻
D.锤上模锻
3.自由锻件的加工余量比模锻件
A.稍小
B.小很多
C.大
D.相等
4.锻造拔长时，其锻造比总是
A．= 0 B. < 1 C. = 1 D.> 1
5．用下列方法生产的钢齿轮中，使用寿命最长，强度最好的为A.
精密铸造齿轮； B.利用厚板切削的齿轮；
C.利用圆钢直接加工的齿轮；
D.利用圆钢经镦粗加工的齿轮。
6.金属的锻造性是指金属材料锻造的难易程度，以下材料锻造性较差的是
A.含碳量较高的钢
B.纯金属
C.单相固溶体
D.组织均匀的低碳钢
7.金属的可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性，变形抗力，则可认为金属的可锻性好。
A.越大，越小
B.越大，越大
C.越小，越大
D.越小，越小8．以下的金属材料中可以用来进行锻压加工的是
A.可锻铸铁
B.球墨铸铁9.
下列是自由锻造特点之一的是
C.铸钢
D.灰口铸铁
A.精度高
B.精度低
C.生产效率高
D.大批量生产
10. 下列是模锻特点之一的是
A.省料
B.生产效率低
C.降低力学性能
D.适应性差
11.下列是模锻特点的是
A.成本低
B.效率低
C.操作复杂
12.锻造前对金属进行加热，目的是
D.尺寸精度高
A.提高塑性
B.降低塑性
C.增加变形抗力
D.以上都不正确
13.为防止坯料在镦粗时产生弯曲，坯料原始高度应小于其直径
A.1倍
B.2倍
C.2.5倍
D.3倍
14.镦粗时，坯料端面、应平整并与轴线
A.垂直
B.平行
C.可歪斜
D.以上都不正确
15.圆截面坯料拔长时，要先将坯料锻成
A.圆形
B.八角形
C.方形
D.圆锥形
16.利用模具使坯料变形而获得锻件的方法
A.机锻
B.手工自由锻
C.模锻
D.胚模锻
17.锻造前对金属毛坯加热温度太高，锻件
A.质量好
B.质量不变18.
冲孔时，在坯料上冲下的部分是
C.质量下降
D.易断裂
A.成品
B.废料
C.工件
D.以上都不正确
19.使坯料高度缩小，横截面积增大的锻造工序是
A.冲孔
20.板料冲压时
A.需加热
B.镦粗
B.不需加热
C.拔长
D.弯曲
C.需预热
D.以上都不正确
21.落料冲下来的部分是
A.废料
22.拉深是
B.制件
C.废料或制件
D.以上都不正确
A.自由锻造工序
B.成型工序
C.分离工序
D.模锻
23.扭转是 A.锻造工序
B.冲压工序
C.模锻
D.胎模锻
24.锤上模锻时，能使坯料某一部分截面减小而使另一部分截面增大的模膛是 A.拔长模膛
B.滚压模膛
C.切断模膛
D.弯曲模膛
25.设计落料模具时，应使
。
A.凸模刃口尺寸等于落料件尺寸
B.凹模刃口尺寸等于落料件尺寸
C.凸模刃口尺寸等于落料件尺寸加上模具间隙
D.凹模刃口尺寸等于落料件尺寸加上模具间隙 26.下列材料中锻造性最好的是 A.20 钢 B.45 钢
C 、QT600-3
D.HT150
27.在小批生产中，为提高锻件质量和生产率，最经济的锻造方法是 A.自由锻锻 B.模锻 C.胎模锻
D.板料冲压
28.将坯料的一部分相对另一部分平行错位的自由锻工序是
A.镦粗
B.拔长
四.名词解释
C.错移
D.切割
1.加工硬化——随金属变形程度增大，金属强度，硬度升高；塑性，韧性下
降的现象。
2.压力加工——靠外力使金属材料产生塑性变形而得到预定形状与尺寸
制件（毛坯或零件）的加工方法。
3.纤维组织——铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和
沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们都将沿着变形方向被拉长， 呈纤维形状。这种结构叫纤维组织
五.问答题
1.用低碳钢钢板冷冲压成形的零件，冲压后发现各部分的硬度不同，为什么？ 答：因为各部分的变形程度不同，加工硬化程度也就不同，所以硬度不同。 2、
用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热至 1000 C,当
出
炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。
答.因钢丝绳冷拉成形后，产生加工硬化现象，强度和硬度都有所提高，但加 热至 1000 C 后，造成了再结晶退火，使钢丝绳的力学性能下降，导致钢 丝绳断裂。
3.锻造前坯料加热的目的是什么？
答：目的在于提高塑性和降低变形抗力，一般说来，随温度升高，金属材料
的塑性提高，但加热温度太高，会使锻件质量下降，甚至成废品。
o o
4.有三个外形完全一样的齿轮，所用材料不一样，毛坯制作方法不一样，试比
较它们中那种力学性能最好？那种最差？为什么？
（1）铸铁，（2）用热轧型材做毛坯，（3）用热轧型材锻造成毛坯 答：第（3）种力学性能最好，第（1）种力学性能最差 原因：（1）铸铁的硬度、抗拉强度、韧性均比钢差，
（2）热轧型材作毛坯，抗拉强度、韧性比铸铁好。材料经塑性变形具有
纤维组织但在随后的切削加工中纤维组织被切断，起不到增加力学 性能的目的。
（3）热轧型材锻造成毛坯的齿轮，切削加工中纤维组织不被切断，沿纤
维方向抗拉强度、韧性增加。所以力学性能最好
5.已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为 3380℃、1538℃、327℃、232℃，
试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在 1100℃下的塑性 变形、铅和锡在室温（20℃）下的塑性变形各为何种变形？ 解：T 再=0.4T 熔；
钨 T 再=[0.4*（3380+273）]-273=1188.2℃; 铁 T 再=[0.4*（1538+273）]-273=451.4℃; 铅 T 再=[0.4*（327+273）]-273=-33℃; 锡 T 再=[0.4*（232+273）]-273=-71℃.
由于钨 T 再为 1188.2℃ > 1100℃，因此属于冷变形； 铁 T 再为 451.4 ＜ 1100℃，因此属于热变形； 铅 T 再为-33℃ ＜ 20℃，属于热变形； 锡 T 再为-71℃ ＜ 20℃，属于热变形。
6.如图所示垫圈拟采用简单冲裁模生产， 其冲压工序为冲孔、落料。若模具的 单面间隙为 0.05mm ，则
（1）落料的凸模和凹模尺寸各为多少？ （2）冲孔凸模和凹模尺寸各为多少？ 解：（1）落料件的凹模尺寸应是工件的尺寸，
考虑到模具寿命应取工件的最小尺寸。 φ 30 0 φ 65-0. 1
既： 凹模尺寸为：Ф64.9
凸模尺寸为：Ф64.9 - 0.05 X 2 = Ф64.8
（2）冲孔件的凸模尺寸应是工件孔的尺寸，考虑到模具寿命应取孔的最
大尺寸。 既 ：
+0. 1 0
凸模尺寸为：Ф30.1
凹模尺寸为：Ф30.1+ 0.05 X2=Ф30.2
7.如图所示垫圈拟采用简单冲裁模生产，其冲压工序为冲孔、落料。若模具的
单边间隙为0.05mm，则冲孔凸模、凹模尺寸各为多少？落料的凸模、凹模
尺寸又各为多少？
答：冲孔件：凸模尺寸是工件孔的尺寸即为15
凹模尺寸为：15 +0.05 X2 =
15.1
落料件：凹模尺寸是工件尺寸即为50
凸模尺寸为：50-0.05 X 2 =49.9
8.用Ф200X1.5的坯料拉深成直径Ф70的拉深件。必须经三次拉深。已知
M1=0.55, M2= 0.78 ，试计算M3是多少？
解：总拉深系数：M =70 /200 =0.35
M=M1*M2*M2
0.35 =0.55 *0.78 *
3
M
M3=0.816
宽展由滑动宽展、翻平宽展、鼓形宽展组成. 轧制时主电机轴上输出的传动力矩,主要克服的阻力矩有:轧制力矩M、空转力矩M0、附加摩擦力矩M f、动力矩M d. 自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等 冲孔的方法通常包括实心冲子冲孔、空心冲子冲孔和在垫环上冲孔. 锻造过程中常出现的缺陷有表面裂纹、非金属夹杂、过热等. 孔型轧制时宽展类型分为自由宽展、限制宽展、强迫宽展3种. 实现带滑动拉拔的基本条件为绞盘的圆周速度大于绕在绞盘上线的运动速度. 带滑动多模连续拉拔配模的必要条件第n道次以后的总延伸系数必须大于收线盘与第n个绞盘圆周线速度之比. 带滑动多模连续拉拔配模的充分条件任一道次的延伸系数应大于相邻两个绞盘的速比. 金属挤压时,按金属流动特征分类有正挤和反挤. 正向或反向挤压时,其变形能计算式中的系数Ce分别为0.7和0.9. 正向挤压时,锭坯的尺寸为φ60mm,挤压杆的移动速度为100mm/s,φ20mm的圆棒单根流出模孔的速度则为900mm/s. “Y”孔型的特征参数:形状参数K=b/R、面积参数M=f/d2、内接圆参数G=d/b. 孔型轧制的品种包括:线杆、棒材、管材、型材 热轧:金属在再结晶温度以上的轧制过程,金属在该过程中无加工硬化,热轧时金属具有较高的塑性和较低的变形抗力,可用较少能量获得较大变形. 冷轧:金属在再结晶温度以下的轧制过程,不发生再结晶过程,只发生加工硬化,金属的强度和变形抗力提高,同时塑性降低. 轧制过程中性角:后滑区与前滑区的分界面为中性面,与中性面对应,前滑区接触弧所对应的圆心角为中性角. 轧制压力:轧件给轧辊的合力的垂直分量,亦即指是用测压仪在压下螺丝下面测得的总压力. 最小可轧厚度:在一定轧制条件下(轧辊直径、轧制张力、轧制速度、摩擦条件等不变的情况下),无论如何调整辊缝或反复轧制多次,轧件都不能再轧薄了的极限厚度. 轧制变形区:轧制时金属在轧辊间产生塑性变形的区域称为轧制变形区,包括几何变形区和非接触变形区. 轧制接触角:轧件与轧辊的接触弧所对应的圆心角称为轧制接触角. 前滑:轧件的出口速度大于该处轧辊圆周速度的现象称为前滑. 后滑:轧件的入口速度小于入口断面上轧辊水平速度的现象称为后滑. 轧制负荷图:轧制负荷图是指一个轧制周期内,主电机轴上的力矩随时变化的负荷图,分为静负荷图与静负荷和动负荷的合成负荷图两种情况. 轧制工作图表:时间与各轧机工作状态图. 集束拉拔:将两根以上断面为圆形或异型的坯料同时通过圆的或异型孔的模子进行拉拔,以获得特殊形状的异型材的一种加工方法. 闭式模锻:闭式模锻亦称无飞边模锻,即在成形过程中模膛是封闭的,分模面间隙是常数. 液态模锻:将一定量的液态金属直接注入金属模腔,然后在压力作用下,使处于熔融/半熔融状态的金属液发生流动,并凝固成形,同时伴有少量的塑性变形,从而获得毛坯或零件的加工方法. 精密模锻:它是一种效率高而又精密的压力加工方法,模锻件尺寸与成品零件的尺寸很接近,因而可以实现少切削或无切削加工. 拉深系数:拉深系数m=d/D0,d-拉深制件直径,D0-坯料直径,m越小,变形程度越大,变形区金属硬化越厉害,抗失稳能力变小,板坯越易起皱. 冲压:通过模具对板料施加外力,使之塑性变形或分离,从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的加工方法. 挤压比:挤压前的制品的总横断面积/挤压后的制品的总横断面积. 填充系数:挤压筒内孔横断面积与锭坯横断面积之比. 连续挤压:连续挤压是通过有效利用坯料与旋转挤压轮之间的强摩擦所产生足够的挤压力和温度,将杆料、颗粒料或熔融金属以真正连续大剪切变形方式直接一次挤压成制品的塑性加工方法. 脱皮挤压:在挤压过程中锭坯表层金属被挤压垫切离而滞留在挤压筒内的挤压方法称为脱皮挤压 挤压效应:挤压效应是指某些铝合金挤压制品与其他加工制品(如轧制、拉拔和锻造等)经相同的热处理后,前者的强度比后者高,而塑性比后者低.这一效应是挤压制品所独有的特征. 挤压缩尾:出现在制品尾部的一种特有缺陷,制品后端金属内部夹杂了外来杂质或较冷的金属空洞、疏松等,主要产生在终了挤压阶段. 孔型系:轧件由粗变细必须在截面的各个方向上进行压缩(至少两个方向),因而要经过一系列不同形状和尺寸的孔型进行轧制,这一系列孔型称之为孔型系. 综述金属塑性加工技术的发展趋势. 金属塑性成形技术正向高科技、自动化和精密成形的方向发展.
1.材料加工： 金属坯料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有一定几何形状，尺寸和精度，以及服役性能的材料、毛坯或零件的加工方法。 2.适用范围： 钢、铝、铜、钛等及其合金。 3.主要加工方法： (1) 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积减小，长度增加的过程。(可实现连续轧制)纵轧、横轧、斜轧。 举例：汽车车身板、烟箔等； 其它：多辊轧制(24辊)、孔型轧制等。 (2) 挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出而制取各种断面金属材料的加工方法。
定义：金属材料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。挤压法非常适合于生产品种、规格、批数繁多的有色金属管、棒、型材及线坯。 正挤压——坯料流动方向与凸模运动方向一致。 反挤压——坯料流动方向与凸模运动方向相反。 正挤反挤 举例：管、棒、型； 其它：异型截面。 卧式挤压机 特点： ①具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图，金属可以发挥其最大的塑性，获得大变形量。 可加工用轧制或锻造加工有困难甚至无法加工的金属材料。 ②可生产断面极其复杂的，变断面的管材和型材。
③ 灵活性很大，只需更换模具，即可生产出很多产品。 ④ 产品尺寸精确，表面质量好。 (3) 锻造：锻锤锤击工件产生压缩变形 ? 定义 ：借助锻锤、压力机等设备对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和一定组织性能的锻件。垂直方向（Z 向）受力，水平方向（X 、Y 向）自由变形。 A.自由锻：金属在上下铁锤及铁砧间受到冲击力或压力而产生塑性变形的加工 B.模锻：金属在具有一定形状的锻模膛内受冲 击力或压力而产生塑性变形的加工。 举例：飞机大梁，火箭捆挷环等。 我国自行研制的万吨级水压机 万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环
单日志页面显示设置网易首页 网易博客 金属塑性加工 默认分类 2008-07-07 18:27 阅读620 评论0 字号：大中小 绪论 一、金属塑性加工及其分类 金属塑性加工是使金属在外力（通常是压力）作用下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组织、性能的制品的一种基本的金属加 工技术，以往常称压力加工。 金属塑性加工的种类很多，根据加工时工件的受力和变形方式，基本的塑性加工方法有锻造、轧制、挤压、拉拔、拉深、弯曲、剪切等几类（见表0-1）。其中锻造、轧制和挤压是依靠压力作用使金属发生塑性变形；拉拔和拉深是依靠拉力作用发生塑性变形；弯曲是依靠弯矩作用使金属发生弯曲变形；剪切是依靠剪切力作用产生剪切变
形或剪断。锻造、挤压和一部分轧制多半在热态下进行加工；拉拔、拉深和一部分轧制，以及弯曲和剪切是在室温下进行的。 1．锻造靠锻压机的锻锤锤击工件产生压缩变形的一种加工方法，有自由锻和模锻两种方式。自由锻不需专用模具，靠平锤和平砧间工件的压缩变形，使工件镦粗或拔长，其加工精度低，生产率也不高，主要用于轴类、曲柄和连杆等单件的小批生产。模锻通过上、下锻模模腔拉制工作的变形，可加工形状复杂和尺寸精度较高的零件，适于大批量的生产，生产率也较高，是机械零件制造上实现少切削或 无切削加工的重要途径。 2．轧制使通过两个或两个以上旋转轧辊间的轧件产生压缩变形，使其横断面面积减小与形状改变，而纵向长度增加的一种加工方法。根据轧辊与轧件的运动关系，轧制有纵轧、横轧和斜轧三种方式。 （1）纵孔两轧辊旋转方向相反，轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直，金属不论在热态或冷态都可以进行纵轧，是生产矩形断面的板、带、箔材，以及断面复杂的型材常用的金属材料加工方法，具有很高的生产率，能加工长度很大和质量较高的产品，是钢铁和有色金属板、带、箔材以及型钢的主要加工方法。 （2）横轧两轧辊旋转方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线平衡，轧件获得绕纵轴的旋转运动。可加工加转体工件，如变断面轴、丝杆、周期断面型材以及钢球等。
第三篇金属塑性加工作业 一、概念 1.模锻斜度：为了使锻件易于从模膛中取出，锻件与膜堂侧壁接触部分需带一定斜度此斜度 2锻造：在加压设备及（模）具的作用下，使坯料，铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸，形状和质量的锻件的加工方法。 3.金属压力加工：利用外力使金属产生塑性变形,来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法称为金属压力加工. 二、填空题 1.拉伸时，容易产生_____拉裂________、起皱_______等缺陷。 2.弯曲变形时，弯曲模角度小于成品件角度。弯曲圆角半径过小时，工件易产生__ ____弯裂________。 3.拉伸系数越大工件变形程度越___小__ ____。 4.金属的可锻性取决于金属的____本质________和____加工条件________。 5.利用金属的冷变形强化可提高金属的_____硬度_______和____强度________。 6.纤维组织的稳定性很高，不能用_____热处理_______方法加以消除。只有经过_塑性加工____使金属变形，才能改变其___方向_________和形状。 7.纯金属的可锻性比合金＿＿＿＿好＿＿＿＿；碳钢的含碳量越高，可锻性越＿差＿＿＿＿＿＿＿。 8.金属的塑性变形会导致其（强度硬度）提高，（塑性韧性）下降，这种现象称为加工硬化。 9.不同化学成分的金属其可锻性不同。一般地说，纯金属的可锻性比合金的可锻性（好）。金属内部组织不同其可锻性也有很大差别。纯金属及固溶体（如奥氏体）的可锻性（好）。 10．为了使金属容易充满模膛和减少工序，模锻件外形应力求_简单____、___平直___和______对称______。11．金属经塑性变形产生的加工硬化，随着温度的升高，出现回复过程，加工硬化现象得到了部分消除。当温度升高到金属熔点绝对温度的（0.4 ）倍时，金属原子获得更多的热能，则开始以某些碎晶或杂质为核心结晶成新的晶粒，从而消除了全部加工硬化现象，这个过程称为（再结晶）。 12．为了简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一部分金属，称为（余块）。 三、判断题(对的在（）内画○，错的在（）内画ⅹ） 1.分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。落料冲下的部分为废料，而周边是工件（√）2．落料件的排样有两种类型，无搭边排样和有搭边排样。有搭边排样是用落料件形状的一个边作为另一个落料件边缘。这种排样材料利用率高。（×）无搭边排样 3.弯曲件的形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径并应考虑到材料纤维方向，以免成形过程中弯裂。（√） 4.模膛根据作用的不同，可分为制坯模膛和模锻模膛两种。（√） 5.三个方向的应力中，拉应力的数目越多，则金属的塑性越好；压应力的数目越多，则金属的塑性越差。（×）拉应力越多，塑性差 6.金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。（√） 7．纤维组织使金属在性能上具有方向性。纤维组织越明显，金属在纵向上塑性和韧性提高，横向上塑性和韧性降低。（√）
有色金属塑性加工趋势 冶金 金属塑性成形工艺有着悠久的历史，4000多年前(青铜器时代)，金属的塑性加工与金属的熔炼与铸造同时出现，可加工铜、铁、银、金、铅、锌、锡等，所采用的工艺包括热锻、冷锻、板材加工、旋压、箔材和丝材拉拨。 近代第一次技术革命开始于18世纪中叶，以蒸汽机的发明和广泛使用为标志，从而实现了手工工具到机械工具的转变。塑性加工也从手工自由锻向机械压力机(蒸汽锤、自由锻锤及蒸汽轧钢机)进步。 近代第二次技术革命以电力技术为主导，电磁理论的建立，为电力取代蒸汽动力的革命奠定了基础。金属塑性加工设备以蒸汽向电力驱动进步。机械制造业的进一步发展，提高了塑性加工设备的制造水平，出现了轧钢机、挤压机、锻造机、拉拨机和压力机。 现代科技革命开始于上世纪40年代，其主要标志为电子技术的发展，电控和电子计算机的应用，塑性加工设备和技术向全流程自动化进步。现在可以做到配料、熔炼、铸造、轧制及随后处理全线自动化。 目前，金属材料在日常生活和高科技中占有相当大的比例，其加工技术是其它加工的基础。材料加工成形工艺通常有液态金属成形、塑性成形、连接成形等。塑性成形主要是利用金属在塑性状态下的体积转移因而材料的利用率高流线分布合理高了制品的强度, 可以达到较高的精度, 具有较高的生产率. 坯料在热变形过程中可能发生了再结晶或部分再结晶，粗大的树枝晶组织被打破，疏松和孔隙被压实、焊合，内部组织和性能得到了较大的改善和提高。有色金属塑性加工的基本方法：轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压等。 近年来，随着科学技术整体的飞速进步，金属塑性加工技术也取得了迅速发展。人们充分认识到随着科学技术整体的飞速进步，金属塑性加工技术也取得了迅速发展。人们充分认识到最终决定材料及产品结构和控制性能的关键是合成与加工。因此，材料科学与材料工程学紧密结合成为开发新材料和提高传统材料性能的必然途径。有色金属材料加工技术向高精度、高性能、低消耗、低成本、优化生产过程和自动化方向发展。最终决定材料及产品结构和控制性能的关键是合成与加工。因此，材料科学与材料工程学紧密结合成为开发新材料和提高传统材料性能的必然途径。有色金属材料加工技术向高精度、高性能、低消耗、低成本、优化生产过程和自动化方向发展。目前金属塑性加工技术现状与总的发展趋势是主要体现在以下一些方面：（1）生产方法、工艺技术向着节能降耗、综合连续、优化精简、高速高效的方向发展。如实行冶炼、铸造与加工的综合一体化，采用连铸连轧，连续铸轧、连续铸挤，半固态加工等新工艺技术；尽量生产最终和接近最终形状产品；利用余热变形、热变形与温变形配合，冷加工与热加工变形量之间的优化匹配，变形与热处理的配合，省略或减少加热与中间退火次数等。（2）工艺装备更新换代加快，设备更趋大型、精密、成套、连续，自动化水平更加提高。生产线更趋大型化、专业化。产品单重大大增加。（3）产品向多品种、高质量、高精度发展，产品结构不断调整，新材料新产品不断被开发。轻型薄壁材料、复合材料、镀层涂层材料等不断发展，产品注重深度加工，有色材料的产品综合性能和使用效能大大提高。（4）工模具结构、材质，加工工艺、热处理工艺和表面处理工艺不断改进和完善。模具的质量和使用效果、寿命得到极大的提高。（5）在加工辅助工序和其他环节，开发新型辅助设备，采取先进技术和多种
1.简单轧制过程的条件，变形区及主要参数有哪些？P5-7 答：简单轧制过程：轧制过程上下辊直径相等，转速相同，且均为主动辊、轧制过程对两个轧辊完全对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力作用、轧件在入辊处和出辊处速度均匀、轧件本身的力学性质均匀。 变形区：（1）几何变形区：入口和出口截面之间的区域、（2）物理变形区：发生塑性变形的区域 变形区参数：（1）咬入弧：轧件与轧辊相接触的圆弧。（2）咬入角α：咬入弧所对应的圆心角称为咬入角。（3）变形区长：咬入弧的水平投影。（4）轧辊半径R。（5）轧件轧前、后的厚度H、h。（6）平均厚度。（7）轧件轧前、后宽度B、b。（8）平均宽度。（9）压下量 2.改善咬入条件的途径。P17 答：由α≦β应使α↓,β↑ 1.减小α方法：由α=arccos(1-△h/D) 1）减小压下量。2）增大D。生产中常用方法：3）采用开始小压下或采用带有楔形端的钢坯进行轧制的方法 2.提高β的方法：轧制中摩擦系数主要与轧辊和轧件的表面状态、轧制时轧件对轧辊的变形抗力以及轧辊线速度的大小有关1）改变表面状态，如清除氧化皮。2）合理调节轧制速度，随轧制速度提高摩擦系数降低，采取低速咬入。3）改变润滑情况等。 3.宽展的组成及分类。P19 答：组成：滑动宽展△B1、翻平宽展△B2、鼓形宽展△B3 分类：自由宽展、限制宽展、强制宽展 4.前、后滑区、中性角的定义。P37-40 答：（1）前滑区：摩擦力方向与带钢运行方向相反，在变形区出口处，金属速度大于轧辊圆周速度，相对轧辊向前运动。 （2）后滑区：摩擦力方向与带钢运行方向相同，在变形区入口处，金属速度小于轧辊圆周速度，相对轧辊向后运动。 （3）中性角：前滑区与后滑区的分界面对应的圆心角叫中性角，金属速度与轧辊圆周速度相等，相对轧辊没有运动。 5.确定平均单位压力的方法、说明。P50 答：（1）理论计算法：它是建立在理论分析基础上，用计算公式确定单位压力。通常，都要首先确定变形区内单位压力分布形式及大小，然后再计算平均单位压力。 （2）实测法：即在轧钢机上放置专门设计的压力传感器，将压力信号转换成电信号，通过放大或直接送往测量仪表将其记录下来，获得实测的轧制压力资料。用实测的轧制压力除以接触面积，便求出平均单位压力。 （3）经验公式和图表法：根据大量的实测统计资料，进行一定的数学处理，抓住一些主要影响因素，建立经验公式或图表。 6.卡尔曼微分方程：条件、作图、推导建立。M.D斯通公式轧制力、轧制力矩计算。P50 7.轧材按断面形状特征的分类及主要用途。P100 答：根据轧材的断面形状的特征，分为型材、线材、板材、带材、管材和特殊类型等。根据加工方式，轧制产品分为热轧材和冷轧材两大类。 （1）型材中的工字钢、槽钢、角钢广泛应用于工业建筑和金属结构，扁钢主要
中南大学考试试卷 2001 —— 2002 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时 4 学分考试形式：闭卷 专业年级材料1999 级总分100 分，占总评成绩70% 一、名词解释（本题10分，每小题2分） 1.热效应 2.塑脆转变现象 3.动态再结晶 4.冷变形 5.附加应力 二.填空题（本题10分，每小题2分） 1.主变形图取决于______，与_______无关。 2.第二类再结晶图是_____，_______与__________的关系图。 3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__________与__________之间的关系曲线。 4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是_______，__________。 5.出现细晶超塑性的条件是_______，__________，__________。 三、判断题（本题10分，每小题2分） 1.金属材料冷变形的变形机构有滑移（），非晶机构（），孪生（），晶间滑动（）。 2.塑性变形时，静水压力愈大，则金属的塑性愈高（），变形抗力愈低（）。 3.金属的塑性是指金属变形的难易程度（）。 4.为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（）。 5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织，就是变形织构（）。 四、问答题（本题40 分，每小题10 分） 1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳？为什么？
2.已知材料的真实应变曲线，A 为材料常数，n 为硬化指数。试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少？ 3.试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？ 4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会出现什么现象？为什么？（箭头表示轧 制方向） 五、证明题（本题10 分） 证明Mises 塑性条件可表达成：
第三篇金属塑性加工 一、填空题 1.金属的可锻性就金属的本身来说主要取决于金属的塑性和变形抗力。 2.冲模可分为简单冲模、__连续冲模___和复合冲模三种。 3.落料时， 4.冲孔时，凹 凸 模刃口尺寸等于工件尺寸。 模刃口尺寸等于工件尺寸。 5.金属塑性变形的基本方式是热变形和冷变形。 6.模锻不能锻出通孔，中间一般会有冲孔连皮。 7.金属的塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性越好。 8.对于形状较复杂的毛坯一般采用 9.冷变形后金属的强度增加，塑性铸造 降低 加工方法。。 10.锻压是__锻造___和____冲压____的总称。 11.按锻造的加工方式不同，锻造可分为自由锻、_模锻___等类型 12.自由锻造的基本工序主要有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切 断等，自由锻造按使用设备不同，又可分为手工锻造和机器锻造。 13.冲压的基本工序可分为两大类，一是分离工序，二是成型工序。 14.根据胎模的结构特点，胎模可分为扣模、筒模和合模等。 15.分离工序是指使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离的冲压工序，主要 有切断、冲孔、落料、切口等。 16.改善金属可锻性的有效措施是提高金属变形时的温度。 17.纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关。变形程度越大，纤维组织 越__明显 18.模锻件上垂直于锤击方向的表面必需具有斜度，以便于从模膛中取出锻件。 19.分模面最好是一个平面，以便于锻模的安装与调试，并防止锻造过程 中上下锻模错动。 20.再结晶温度以上的塑性变形叫____热变形___。 21.再结晶温度以下的塑性变形叫____冷变形___。 22.锻造完成的螺钉比切削出来的螺钉质量__要好___。 23.冷挤压与热挤压相比，坯料氧化脱碳少，表面粗糙度值较低，产品 尺寸精度24.拉深系数 较高 越小 。 ，表明拉深件直径越小，变形程度越大，坯料被拉
第一章 1.什么是金属的塑性？什么是塑性成形？塑性成形有何特点？ 塑性----在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力； 塑性变形----当作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形；塑性成形----金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能 的加工方法，也称塑性加工或压力加工； 塑性成形的特点：①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高 2.试述塑性成形的一般分类。 Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类 1）块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。可分为一次成型和二次加工。一次加工： ①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。分纵轧、横轧、斜轧；用于生产型材、板材和管材。 ②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力，将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。分正挤压、反挤压和复合挤压；适于(低塑性的)型材、管材和零件。 ③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。生产棒材、管材和线材。 二次加工： ①自由锻----是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形 状和尺寸的加工方法。精度低，生产率不高，用于单件小批量或大锻件。 ②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从 而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。分开式模锻和闭式模锻。 2）板料成型一般称为冲压。分为分离工序和成形工序。 分离工序：用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如冲裁、剪切等工序； 成型工序：用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，成为具有要求形状和尺寸的零件，如弯曲、拉深等工序。 Ⅱ.按成型时工件的温度可分为热成形、冷成形和温成形。 第二章 3.试分析多晶体塑性变形的特点。 1）各晶粒变形的不同时性。不同时性是由多晶体的各个晶粒位向不同引起的。 2）各晶粒变形的相互协调性。晶粒之间的连续性决定，还要求每个晶粒进行多系滑移；每个晶粒至少要求有5个独立的滑移系启动才能保证。 3）晶粒与晶粒之间和晶粒部与晶界附近区域之间的变形的不均匀性。 Add： 4）滑移的传递，必须激发相邻晶粒的位错源。 5）多晶体的变形抗力比单晶体大，变形更不均匀。 6）塑性变形时，导致一些物理，化学性能的变化。 7）时间性。hcp系的多晶体金属与单晶体比较，前者具有明显的晶界阻滞效应和极高的加工硬化率，而在立方晶系金属中，多晶和单晶试样的应力—应变曲线就没有那么大的差别。 4.试分析晶粒大小对金属塑性和变形抗力的影响。
绪论 0-1 请选择你生活学习中所接触的五种物品，写一篇约五千字的调研笔记，调查其从原料到该物品制造的全过程，运用你所学的知识分析制造这些物品所涉及的学科知识。 第一章应力分析与应变分析 1-1 塑性加工的外力有哪些类型？ 1-2 内力的物理本质是什么？诱发内力的因素有哪些？ 1-3 何谓应力、全应力、正应力与切应力？塑性力学上应力的正、负号是如何规定的？ 1-4 何谓应力特征方程、应力不变量？ 1-5何谓主切应力、八面体应力和等效应力？它们在塑性加工上有何意义？ 1-6 何谓应力张量和张量分解方程？它有何意义？ 1-7 应力不变量（含应力偏张量不变量）有何物理意义？ 1-8 塑性变形的力学方程有哪几种？其力学意义和作用如何？ 1-9 锻造、轧制、挤压和拉拔的主力学图属何种类型？ 1-10变形与位移有何关系？何谓全量应变、增量应变？它们有何联系和区别？ 1-11简述塑性变形体积不变条件的力学意义。 1-12何谓变形速度？它们与工具速度、金属质点运动速度有何区别和联系？ 1-13何谓变形力学图？如何根据主应力图确定塑性变形的类型？ 1-14锻造、轧制、挤压和拉拔的变形力学图属何种类型？ 1-15塑性加工时的变形程度有哪几种表示方法？各有何特点？ 1-16已知一点的应力状态MPa，试求该应力空间中 的斜截面上的正应力和切应力为多少？ 1-17现用电阻应变仪测得平面应力状态下与x轴成0°，45°，90°角方向上的应力值分别为，试问该平面上的主应力各为多少？ 1-18 试证明： （1） （2）
1-19 一圆形薄壁管，平均半径为R，壁厚为t，二端受拉力P及扭矩M的作用，试求三个主应力 的大小与方向。 1-20 两端封闭的薄壁圆管。受轴向拉力P，扭矩M，内压力ρ作用，试求圆管柱面上一点的主应力 的大小与方向。其中管平均半径为R，壁厚为t，管长为l。 1-21已知平面应变状态下，变形体某点的位移函数为， ，试求该点的应奕分量，并求出主应变的大小与方向。1-22 为测量平面应变下应变分量将三片应变片贴在与x轴成0°，60°，120°夹角的方向上，测得它们的应变值分别为。试求以及主应变的大小与方向。 1-23 已知圆盘平锤均匀压缩时，质点的位移速度场为，，，其中 为全锤头压下速度，h为圆盘厚度。试求应变速度张量。 1-24 一长为l的圆形薄壁管，平均半径为R，在两端受拉力P，扭矩M作用后，管子的长度变成l1，两端的相对扭转角为，假设材料为不可压缩的。在小变形条件下给出等效应变与洛德参数的表达式。 1-25某轧钢厂在三机架连轧机列上生产h×b×l=1.92×500×100,000mm的A3带钢产品（见图1-14），第1、3机架上的压下率为20%，第2机架上为25%，若整个轧制过程中带材的宽度b保持不变，试求带钢在该连轧机列上的总压下量及每机架前后带钢的尺寸为多少？ 图1-25 三机架连轧机列示意图 第二章金属塑性变形的物性方程
金属塑性加工：指使金属在外力作用下，产生塑性变形，获得所需形状，尺寸和组织性能制品的一种基本的金属加工技术。 轧制：轧件通过两个以上旋或两个旋转辊时产生压缩变形，其横断面面积减小与形状改变，而纵向长度增加的一种加工方法。 全量应变：指反映单元体在某一变形过程终了时的变形大小，其度量基准是变形以前的原始尺寸。 增量应变：指变形过程中某一瞬间阶段的无限小应变，其度量基准是变形过程中某一瞬间尺寸。 简单加载：指单元体的应力张量各分量之间的比值保持不变，按同一比例参量之单调增长，应变主方向与应力主方向重合。Bauschinger效应：在简单压缩下，忽略摩擦影响，得到的压缩实验屈服极限与拉伸试验屈服极限数值基本相等，但是若将拉伸屈服后的试样经卸载并反向加载至屈服，发现反向屈服极限值一般低于初始屈服极限值。同理，先压后拉也有类似现象，这种正向变形软化的现象称做Bauschinger效应。变形力：金属塑性加工时，加工工具使金属产生塑性变形所需加的外力称为变形力。 滑移线：塑性变形区内，最大剪切应力等于材料屈服切应力k 的轨迹线。 汉盖第一定理：同族的两条滑移线与另一族的任意一条滑移线相交于两点的倾角差△φ和静水压力变化量△P均保持不变。 汉盖第二定理：一动点沿某族任意一条滑移线移动时，过该动点起始位置的另一族两条滑移线的曲率变化量等于该点所移动的路程。 有心扇形：滑移线场由一族汇集于一点的辐射线和与之正交的另一族为同心圆弧所构成。 无心扇形：滑移线场由一族为不汇集于一点的直线和一族为不同心的圆弧线所构成的滑移线场。 最小阻力定律：在变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动，即做最小的功，走最捷径的路。 残余应力：塑性变形完毕后保留在变形物体内的附加应力。附加应力：物体不均匀变形受到其整体性限制，而引起物体内相互平衡的应力。 塑性图：表示金属塑性指标的变形温度及加载方式的关系曲线图形，称为塑性状态图或简称塑性图。 非晶机构：指在一定的变形温度和速度条件下，多晶体中的原子非同步地连续地在应力场和热激活的作用下，发生定向迁移的过程。 塑性：指固体金属在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的性能。拉伸，压缩，扭转，轧制模拟试验法。温度效应：塑性变形过程中因金属发热而促进金属的变形温度升高的效果，称为温度效应。 热效应：指变形过程中金属的发热现象。 金属塑性加工有何特点：依靠塑性变形使物质发生转移来实现工件形状和尺寸的变化，不会产生切屑。因而材料的利用率高得多。结构致密，粗晶破碎细化和均匀，性能提升。适用于大批量生产，生产效率高。塑性加工产品的尺寸精度和表面质量较高。设备较庞大，能耗较高。 塑性力学上应力的正负号是如何规定的：对于正应力，正应力的符号以拉伸为正，压缩为负。对于切应力，外法线方向与坐标轴正方向为正面，反之为负面。正面上指向坐标轴正向的切应力为正值，反之为负，负面上指坐标轴负方向的切应力也为正值，反之为负。 金属塑性变形有哪些特点：在塑性变形时，弹性变形依然存在。在塑性变形时，加载卸载过程不同的σ—ξ关系。塑性变形的σ—ξ关系与变形历史或路径有关。σ> σs以后的对应点都可以看成是重新加载时的屈服点，且对σs以后的点加载之后再卸载，再加载，一般存在有为此使的应力小于σs，材料的及一强化现象称为材料的加工硬化。 常见的测量应力-应变曲线的试验有哪些：单向压缩试验曲线，平面应变压缩试验，扭转实验，双向等拉实验，单向拉伸试验 影响金属塑性流动与变形的主要因素有哪些：接触面上的外摩擦，变形区的几何因素，变形物体与工具的形状，变形温度及金属本身性质等。 变形不均匀产生的原因和后果：产生的原因是金属质点的不均匀流动引起的。后果是使物体外形歪扭和内部组织不均匀，而且还使变形体内应力分布不均匀，产生附加应力，由不均匀变形引起附加应力造成许多不良后果。引起变形体的应力状态发生变化，是应力分布更不均匀。造成物体的破坏，使材料变形抗力提高和塑性降低。使产品质量降低。使生产操作复杂。形成残余应力。 减少不均匀变形的主要措施有哪些：正确选定变形的温度-速度制度。尽量减小接触面上外摩擦的有害影响。合理设计加工工具形状。尽可能保证变形金属的成分及组织均匀。 金属的可加工性：不同加工方法进行塑性加工时，工件出现第一条可见裂纹前达到的最大变形量。 Levy-Mises增量理论的基本假设有：材料是刚塑性件，材料符合Mises塑料条件σe=σT。塑性变形时体积不变。塑性应变增量主轴的偏应力主轴相重合。 外摩擦：发生在金属和工具相接触表面之间的，阻碍金属自由流动的摩擦。 干摩擦：指不存在任何外来介质时金属与工具的接触表面之间的摩擦。 工程法的基本要点和基本假设有哪些：把实际变形过程视具体情况的不同看作是平面应变问题和轴对称问题，如平板压缩，宽板轧制等。假设变形体内的应力分布是均匀，仅是一个坐标的函数，这样就可获得近似的平衡微分方程。或直接在变形区内截取单元体假定切面的正应力为主应力且均匀分布，由此建立改单元体的平面微分方程为常微分方程。采用近似的塑性条件，工程法把接触面上的正应力假定为主应力，于是对于平面应变问题，塑性条件 简化接触面上的摩擦，采用两种近似法，库伦摩擦定律，常摩擦定律。不考虑工模受弹性变形的影响，材料变形均质和各向同性等。要点是工程法师一种近似解析法，通过对物体应力状态作一些简化假设，建立以主应力表示的简化平衡微分方程和塑性条件。 多余应变：指物体中某一部位所受的剪切变形对工件的外形变化并没有直接贡献，故通常把这种变形叫做多余应变。多余攻指消耗于多余应变上的能量。 滑移线的主要几何性质有哪些：滑移线为最大切应力等于材料屈服切应力为k的迹线，与主应力迹线相交成π/4角。滑移线场由两族彼此正交的滑移线构成，布满整个塑性变形区。滑移线上任意一点的倾角值与坐标的选择有关，而静水压力p 的大小与坐标的选择无关。沿一滑移线上的相邻两点间静水压力差与相应的倾角差城正比。同族的两条滑移线与另族任意一条滑移线相交两点的倾角差和静水压力变化量均保持不变。一点沿某族任意一条滑移线移动时，过该动点起始位置的另一族两条滑移线的曲率变化量等于该点所移动的路程。同族滑移线必然有个相同的曲率方向。 滑移线的边值问题有哪几种：有特征线问题，特征值问题，混合问题。 滑移线场的应力边界条件有哪些：有四种，自由表面，无摩擦接触表面，粘着摩擦接触表面，滑动摩擦接触表面。 简述塑性加工工艺润滑剂选择的基本原则：润滑剂应有良好的耐压性能。应具有良好的耐高温性能。有冷却模具的作用。不应对金属和模具有腐蚀作用。对人体是无害，不污染环境。要求使用清理方便，来源方便丰富，价格便宜。 冷变形金属显微组织的变化：纤维组织，原来等轴的晶粒沿着主变形方向被拉长，金属中的夹杂物和第二相粒子也沿延伸方向拉长或链状排列。亚结构， 简述塑性加工工件残余应力的来源及减小或消除的措施：来源，塑性变形完后保留在变形物体内的附加应力所形成的。措施：减小材料在加工处理过程中产生不均匀变形。对加工件进行热处理。进行机械处理：使零件彼此碰撞。用木追打击表面。表面辗压或压平。表面拉制。在模子中作表面校形或精压。 简述塑脆性转变温度及其影响因素：规定塑性下降百分之五十的点的温度为塑性-脆性转变温度。影响对于因素：对于一定材料来说，脆性转变温度高，表征该材料脆性趋势愈大。变形速度的影响，在一定条件下，高于临界变形程度，便产生脆性断裂，应变速度的提高相当于变形温度降低的效果。应力状态的影响，拉应力状态越强，材料的脆性转变温度越高，脆性趋势越大。金属材料的化学成分和组织状态的影响。
1、有色金属及合金如何分类？其塑性加工方法有哪些？ 1、金属材料 1.1、黑色金属:铁、铬、锰等 1.2、有色金属：除铁、铬锰等之外的金属材料 2、无机非金属材料 3、高分子材料 4、复合材料 塑性加工基本方法：轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压、旋压等 2、金属塑性加工的特点是什么？ （1）坯料在热变形过程中可能发生了再结晶或部分再结晶，粗大的树枝晶组织被打破，疏松和孔隙被压实、焊合，内部组织和性能得到了较大的改善和提高 （2）塑性成形主要是利用金属在塑性状态下的体积转移因而材料的利用率高流线分布合理提高了制品的强度 （3）可以达到较高的精度 （4）具有较高的生产率 3、轧制的概念，轧制方法如何分类的？轧制过程分为哪四个阶段？ 轧制是靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进轧辊间的缝隙并使之受到压缩产生塑性变形的过程。 分类：A按轧辊的配置、运动特点和产品形状分纵轧、横轧和斜轧 B根据轧制时轧件的温度分为热轧和冷轧 C根据轧辊的形状轧制分为平辊轧制和型辊轧制 四个阶段：开始咬入阶段，曳入阶段，稳定轧制阶段，轧制终了阶段
4、简述超塑性成型概念及用途 超塑性成形是指金属或合金在特定的条件下，即低的变形速率、一定的变形温度和均匀的细晶粒度，其相对延伸率超过100%以上的特性。 1.1板料冲压1.2 板料气压成形1.3 挤压和模锻 2、旋压成形 3、摆动碾压成形 4、粉末冶金锻造 5、液态模锻 6、高能率成形 7、充液拉深 8、聚氨酯成形 *5、铝及铝合金是如何分类的？熟悉铝及铝合金牌号及特点 按成分和工艺特点分为：形变铝合金：不可热处理强化铝合金、可热处理强化铝合金 铸造铝合金 （1）热处理不可强化铝合金：即没有固溶和析出作用而强化 工业纯铝、Al-Mn系、Al-Mg系、Al-Mn系、Al-Mn-Mg系、Al-Fe-Si系 （2）热处理可强化铝合金：通过高温加热，使合金元素溶解在基体中（固溶热处理），然后低温加热或室温下使合金元素及其所形成的金属间化合物以弥散微粒或共格形成从固溶体中析出来提高铝合金强度 Al-Mg-Si系（锻铝）、Al-Zn-Mg-Cu系（超硬铝）、Al-Cu-Mg-Zn系（硬铝） 铝的特点：熔点660 ℃; 密度2.7×103kg/m3; 晶格为面心立方结构;导电率为铜的60% 6、铜、镁及合金是如何分类的？熟悉它们牌号及特点 铜的分类：（1）工业纯铜 铜含量99.90%-99.96% 按脱氧方法和氧含量分为:纯铜T1 、T2…. 无氧铜TU1、TU2……. 脱氧铜TP1 TP2
《金属塑性成形原理》课程习题 第一章应力分析与应变分析 1-1 塑性加工的外力有哪些类型？ 1-2 内力的物理本质是什么？诱发内力的因素有哪些？ 1-3 何谓应力、全应力、正应力与切应力？塑性力学上应力的正、负号是如何规定的？ 1-4 何谓应力特征方程、应力不变量？ 1-5何谓主切应力、八面体应力和等效应力？它们在塑性加工上有何意义？ 1-6 何谓应力张量和张量分解方程？它有何意义？ 1-7 应力不变量（含应力偏张量不变量）有何物理意义？ 1-8 塑性变形的力学方程有哪几种？其力学意义和作用如何？ 1-9 锻造、轧制、挤压和拉拔的主力学图属何种类型？ 1-10变形与位移有何关系？何谓全量应变、增量应变？它们有何联系和区别？ 1-11简述塑性变形体积不变条件的力学意义。
1-12何谓变形速度？它们与工具速度、金属质点运动速度有何区别和联系？ 1-13何谓变形力学图？如何根据主应力图确定塑性变形的类型？ 1-14锻造、轧制、挤压和拉拔的变形力学图属何种类型？ 1-15塑性加工时的变形程度有哪几种表示方法？各有何特点？ 1-16已知一点的应力状态MPa，试求该应力空间 中的斜截面上的正应力和切应力为多少？ 1-17现用电阻应变仪测得平面应力状态下与x轴成0°，45°，90°角方向上的应力值分别为，试问该平面上的主应力各为多少？ 1-18 试证明： （1） （2） 1-19 一圆形薄壁管，平均半径为R，壁厚为t，二端受拉力P及扭矩M的作用， 试求三个主应力的大小与方向。 1-20 两端封闭的薄壁圆管。受轴向拉力P，扭矩M，内压力ρ作用，试求圆管柱 面上一点的主应力的大小与方向。其中管平均半径为R，壁厚为t，管长为l。
金属塑性加工工艺综述 摘要：塑性加工技术随着科技的不断进步和生产率的提高，其应用越来越广泛、越来越引起人们的重视。金属材料经过不同的加工过程会导致金相组织的不同变化，进而影响材料的机械性能。本文分析了当前金属塑性加工的各种新技术, 并对其进行了归类和分析, 预测了金属塑性加工技术的发展趋势。 关键词: 塑性加工; 新技术; 发展趋势 1 引言 塑性加工技术是指包括锻造、冲压、挤压、轧制及其他以材料发生永久变形为特点的材料加工技术。塑性加工过程是在一定外力( 载荷) 和边界条件诸如加载方式、加载速度、约束条件、几何形状、接触摩擦条件、温度场等作用下对材料进行“力”处理和“热处理”的过程, 从而使材料发生所希望的几何形状的变化( 成形) 与组织性能的变化。现代塑性加工业是制造业的一个重要组成部分。随着国民经济的健康持续发展, 塑性加工技术迎来了空前的发展机遇, 同时也面临诸多挑战。 2 塑性加工新技术 目前科学技术面临着巨大的变革。通过与计算机的紧密结合, 数控加工、激光成型、人工智能、材料科学和集成制造等一系列与塑性加工相关联的技术发展速度之快, 学科领域交叉之广是过去任何时代所无法比拟的。塑性加工新工艺和新设备如雨后春笋般地涌现, 把握塑性加工技术的现状和发展前景, 有助于及时研究、推广和应用高新技术, 推动塑性加工技术的持续发展。 2.1 基于新能源的塑性成形新技术 激光、电磁场、超声波和微波等新能源的应用为塑性加工提供了新的方法。 激光热应力成形是利用激光扫描金属薄板, 在热作用区域内产生强烈的温度梯度, 引起超过材料屈服极限的热应力, 使板料实现热塑性变形。激光冲压成形是在激光冲击强化基础上发展起来一种全新的板料成形技术, 其基本原理是利用高功率密度、短脉冲的强激光作用于覆盖在金属板料表面上的能量转换体, 使其汽化电离形成等离子体, 产生向金属内部传播的强冲击波。由于冲击波压力远远大于材料的动态屈服强度, 从而使材料产生屈服和冷塑性变形。电磁成形工艺是利用金属材料在交变电磁场中产生感生电流( 涡流) , 而感生电流又受到电磁场的作用力, 在电磁力的作用下坯料发生高速运动而与单面凹模贴模产生塑性变形。电磁成形适用于薄壁板料的成形、不同管材间的快速连接、管板连接等加工过程, 是一种高速成形工艺。 超声塑性成形是对变形体或工装模具施加高频振动, 坯料与工装模具之间的摩擦力可以显著降低, 引起坯料变形阻力和设备载荷显著降低, 并且还能大幅度提高产品的质量和材料成形极限, 因此成为一些特殊新材料的最有效加工途径。管材、线材和棒材的拉拔成形、板料拉深成形都可以采用超声塑性成形技术加工。 有些金属在常温或低温下不易轧制成形, 而采用高温轧制则存在坯料前处理工艺复杂、成品率低, 或金属间易发生反应而形成脆性化合物等缺陷。若采用爆炸成形复合后再用常规轧制法加工则可解决上述问题, 称为爆炸焊接轧制成形法。 2.2 基于新介质的塑性成形新技术 传统的塑性加工都是利用锤头、模具等刚性物体对坯料施加外部载荷, 而液体、气体、黏性物质等新介质在塑性加工中的使用产生了新的成形技术。液压成形技术通过液体压力的直接作用使材料变形, 分为板料液压成形技术、管件液压成形技术与流体引伸技术。由于其成形的构件重量轻、质量好,加上产品设计灵活, 工艺过程简捷, 同时又具有近净成形与绿色制造等特点, 在汽车轻量化领域中获得了广泛的应用。
《金属塑性加工原理》课程教学大纲 课程编号：06020011 课程名称：金属塑性加工原理 学分： 4 总学时：64 实验学时： 6 先修课程要求：数学：平面与空间解析几何、矢量分析、微积分、级数、线性代数等；工程力学：受力 图分析、力的分解与合成、强度理论、应力莫尔圆、虚功原理等；物理化学：能量转换、熵、焓及电化学反应变化过程等；金属学原理：金属的回复、再结晶，位错理论及单晶体塑性变形微观理论等。 适应专业：材料科学与工程专业（材料学和材料加工工程方向）本、专科生 参考教材： 1. 彭大暑编著 . 金属塑性加工原理，中南工业大学出版社，1989 2. 张胜华编 . 金属塑性加工原理，中南工业大学教材科，1994 3. 赵志业主编 . 金属塑性加工力学，冶金工业出版社，1987 4. 彭大暑主编 . 金属塑性加工原理，中南大学出版社，2004 返回顶部 一、课程在培养方案中的地位、目的和任务 《金属塑性加工原理》是材料科学与工程专业本科生重点专业基础课程之一，属于专业必修课程。包括塑性加工力学、塑性加工材料学和塑性加工摩擦学等方面的内容。 金属塑性加工力学是研究变形体中应力、应变的大小、分布及其相互关系，研究由弹性状态过渡到塑性状态的力学条件，确定变形和变形力的求解模式；塑性加工材料学主要研究金属塑性变形机理以及塑性变形与化学成分、金属组织状态之间的关系，研究热力学条件对变形过程的影响，确定由弹性状态到塑性状态过渡的条件；塑性加工摩擦学主要研究边界摩擦与润滑等因素对塑性变形规律的影响以及有效摩擦的利用。其目的是科学、系统地阐明金属塑性变形的基础与规律，为学习后续的工艺课程作理论准备，为合理制定塑性变形工艺奠定理论基础。 返回顶部 二、课程的基本要求 1.掌握金属塑性加工过程的热力学条件及应力应变分析的基本概念和基本理论。 2.熟悉和掌握塑性加工过程中金属变形的微观与宏观的基本规律，以及各种基本变形力学方程，能推导典型塑性加工问题的应力与应变计算公式。 3.掌握金属在塑性加工过程中组织性能的变化及金属的塑性、变形抗力、断裂等与加工条件的关系。能按照要求或给