金属塑性成形先进加工方法
摘要：分析了当前金属塑性加工的几种技术：传统锻造、精密锻造、细微塑性成形。分析了各种加工技术的优缺点及适用性，以及作为先进塑性成形加工方法的细微塑性成形要解决的为题。
关键词金属塑性成形精密锻造细微塑性成形
在现代制造技术中，人们广泛的利用金属材料生产各种零件和产品。金属加工方法多种多样，包括成型、切削等。金属所形成形式其中一种重要的加工方法，它是利用固态下金属的塑性，是金属在外力作用下成形的一种加工方法，因此也称为金属塑性加工或金属压力加工。金属塑性成形工艺的种类有很多，包括轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压等基本工艺类型。
一、传统锻造工艺分类及用途
与其它加工方法相比,锻造加工生产率最高,零件的形状、尺寸稳定性好,并有最佳的综合力学性能。锻件的最大优势是韧性高,纤维组织合理。锻造是金属在外力作用下产生塑性变形并获得所需形状与性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。
根据锻造生产使用工具和生产工艺的不同，锻造又可以分为自由锻、模锻和胎膜锻三种。
自由锻
自由锻是金属锻造时在上下两贴砧之间自由流动的变形。自由锻又包括镦粗、拔长、冲孔、切割、扭转、错移等。自由锻的设备较为简单，需要较高的操作技术，不使用专用模具，因此锻件表面粗糙，尺寸精度低，生产效率也不高，只适用于单件小批量生产。
模锻
模锻是迫使坯料在一定形状的锻模模膛内产生塑性流动成型的方法。模锻是指将坯料放如上、下模块的型槽(按零件形状尺寸加工)间,借助锻锤锤头、压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。由于模锻时金属的成型由模具控制，因此模锻件有相当精确的外形和尺寸，锻件的复杂程度、尺寸精度、表面质量均高于自由锻。
胎膜锻
胎膜锻是利用自由锻的设备制坯，然后在自由锻设备上使用简单的模具成型的方法。使用的模具成为胎膜，胎膜一般不固定在锻锤上，可以根据使用需要随时放置。胎膜锻的灵活性和适应性强，不需要昂贵的末端设备，模具较为简单，且生产效率、锻造精度、允许的锻件复杂程度介于自由锻和模锻之间，因此，许多批量不大的中小型锻件广泛采用胎膜锻。
二、精密锻造技术
精密锻造成形技术( 净成形) 是指零件锻造成形后, 只需少量加工或不再加工即符合零件要求的成形技术。精密锻造成形技术是先进制造技术的重要组成部分,不仅节约材料、能源, 减少加工工序和设备, 而且显著提高生产率和产品质量, 降低生产成本。
目前已应用于生产的精密锻造工艺很多。按成形温度不同可以分为冷精锻、温精锻、热精锻、复合精锻、等温精锻等。
冷精锻
冷精锻是在室温下进行的精密锻造工艺。室温下坯料的塑性差、变形抗力大，在冷锻时要产生变形和加工硬化，使锻模承受高的荷载，因此，需要使用高强度的锻模和采用防止磨损和粘结的硬质润滑膜处理方法。另外，为防止坯料裂纹，需要时进行中间退火以保证需要的变形能力。为保持良好的润滑状态，可对坯料进行磷化处理。在用棒料和盘条进行连续加工时，目前对断面还不能作润滑处理，正在研究使用磷化润滑方法的可能。【1】
冷锻件形状和尺寸较易控制，避免了高温带来的误差，工件的强度和硬度高，表面质量好，具有切削加工无法比拟的优点，特别适合大批量的生产，经常被用作为最终产品的制造方法。在交通运输工具、航空航天和机床等行业具有广泛的应用，也为当前的交通运输工业和机床工业的飞速发展提供原动力。
温精锻
温精锻是在再结晶温度之下某个适合的温度下进行的精密锻造工艺。温锻精密成形技术既突破冷锻成形中变形抗力大、零件形状不能太复杂、需增加中间热处理和表面处理工步的局限性, 又克服了热锻中因强烈氧化作用而降低表面质量和尺寸精度的问题。它同时具有冷锻和热锻的优点, 克服了二者的缺点。但是温精锻工艺锻造温度低、锻造温度范围狭窄且对其锻造范围要求较为严格, 需要
高精度专门的设备, 而且对模具结构和模具材料有较高的要求。【2】
热精锻
锻造温度在再结晶温度之上的精密锻造工艺称热精锻。有塑性变形过程引起的变性硬化效应被再结晶过程的软化作用所抵消，使材料保持了良好的塑性状态，锻件的变形抗力低，容易成形比较复杂的工件,但是因高温的而强烈氧化降低了工件的表面质量和尺寸精度。
闭式模锻是热精锻中使用最普遍的工艺方法，产生的变形抗力大，对设备和模具造成的损害较大。一般采用分流降压原理在封闭型腔最后充满的地方设置形状和尺寸大小合理的分流降压腔孔，当型腔中完全充满后，坯料的多余金属从分流腔孔挤出, 这样既解决了坯料体积与型腔体积不能严格相等的矛盾, 同时又降低了型腔的内部压力, 有利于提高模具寿命。
复合精锻
复合精锻工艺将冷、温、热锻工艺进行组合共同完成一个工件的锻造, 能发挥冷、温、热锻的优点, 摒弃冷、温、热锻的缺点。
表1 不同工艺直齿锥齿轮的技术性能比较
加工方法弯曲载荷比较
/% 表面粗糙度
Ra/μm
摩擦力矩
M/(N.m)
精度DIN3695/
级
机械加工100 2.0 3.7 9
热锻110 3.2 2.5 10
复合精锻工艺140 0.3 1.7 7
【3】
从表1可以看出三种不同的加工工艺中，复合精锻工艺生产的工件其机械性能、尺寸精度、表面粗糙度与其它2 个工艺相比, 都有所提高。因此,复合精锻工艺是目前精锻工艺发展的一个重要方向。
等温精锻
等温锻造工艺的关键是要求坯料在一定温度点或者在一定温度段发生变形，而且对不同变形坯料来说，其最佳变形温度有所不同，所以在等温锻造过程中温
度的控制十分重要。锻模的温度要控制在和毛坯加热温度大致相同的范围内，使毛坯在温度基本不变的条件下完成锻造。等温锻造加工得到的锻件，组织均匀、力学性能优良，锻件无回弹、尺寸稳定、材料的利用率高、表面质量好，因此等温锻造的实用性比较广。在航空工业中常用的钛合金、高温合金、粉末合金等高性能材料锻造温度范围窄、变形抗力大，使用常规的模锻方法成型困难重重，都采用等温锻造工艺。
我国等温锻造技术是从上个世纪80年代开始的,经过几十年的发展已经达到较为成熟的程度。目前,我国应用等温锻造技术可以对不同的锻件进行锻造,并使锻件呈现较好的组织均匀性、结构稳定性,同时还可以有效提高锻件材料的应用效率,节省材料。【4】
三、微细塑性成形技术
微细塑性成形加工生产的零件尺寸可以达到500nm到500μm的范围，特别适于微机电系统器件的制造，而且生产成本低、效率高，零件的强度高、表面质量好、尺寸精度高、工艺简单，在微型器件的批量生产制造方面显示了巨大的潜力。目前，微塑性成形工艺和方法的研究主要集中在微体积成型和微冲压成型两个方面。微体积成形方面主要进行微连接器、弹簧、螺钉、顶杆、齿轮、阀体、泵计叶片等微型器件的精密成型研究。微冲压成型主要研究微拉伸、微冲裁、增量成形、和弯曲微冲压的方法。
微成形工艺是一项新兴的多学科交叉的工艺技术，经过国内外学者几十年的研究和实验，该技术已得到一定的发展。但仍有一些问题需要解决，如：如何制造出精度较高,且足够用于微细塑性成形的工具来、如何在高速度的情况下获得较高的尺寸精度和表面质量。
四、结束语
塑性加工具有高产、优质、低耗等特点, 已成为当今先进制造技术的重要发展方向。还可以推动汽车工业、机械装备工业、航空、航天工业等支柱产业的发展。同时材料科学、计算机技术、信息控制技术等的快速发展, 又为塑性成形技术提供更多更新的发展基础。当前工业部门的广泛需求为塑性成形新工艺新设备的发展提供了强大的原动力和空前的机遇。因此, 塑性加工技术的发展需要加快从经验向科学化转化的进程, 做到更精、更省、更净。我国的塑性加工领域,
将在科技、工业、经济发展全球化、信息化、网络化的大趋势下,加强各方力量的联合, 加强技术的综合与集成, 提高塑性加工技术队伍和工业界的整体素质和综合水平, 加强自主创新能力, 努力使我国的塑性加工业早日进入世界制造强国之林。
参考文献
【1】蒋鹏罗守靖谢谈胡福荣国内精密锻造技术的近期状况———第1 届全国精密锻造学术研讨会论文综述【J】锻压技术2002 年第3 期
【2】王忠雷赵国群精密锻造技术的研究现状及发展趋势【J】精密成形工程 2009 年7 月第1 卷第1 期
【3】王忠雷赵国群精密锻造技术的研究现状及发展趋势【J】精密成形工程 2009 年7 月第1 卷第1 期
【4】钟启俊探讨锻造技术与应用进展【J】科技创新导报 2012 NO.26
《金属塑性成形原理》习题（2）答案 一、填空题 1. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示： ，则单元内任一点外的应变可表示为＝。 2. 塑性是指：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。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 4. 等效应力表达式：。 5.一点的代数值最大的 __ 主应力 __ 的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。 6. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 。 7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。 9．就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性提高。 10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。 11．为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂。 12．材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫超塑性。 13．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。 14．硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。 15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。 16．应力状态中的压应力，能充分发挥材料的塑性。 17．平面应变时，其平均正应力 m 等于中间主应力 2。 18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。
19．材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为 1＝０.1，第二次的真实应变为 2＝０.25，则总的真实应变 ＝0.35 。 20．塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。 21．弹性变形机理原子间距的变化；塑性变形机理位错运动为主。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上 1．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响 A 工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2．塑性变形时不产生硬化的材料叫做 A 。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料； 3．用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为 B 。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4．韧性金属材料屈服时， A 准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5．由于屈服原则的限制，物体在塑性变形时，总是要导致最大的 A 散逸，这叫最大散逸功原理。 Ａ、能量；Ｂ、力；Ｃ、应变； 6．硫元素的存在使得碳钢易于产生 A 。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7．应力状态中的 B 应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力； 8．平面应变时，其平均正应力 ｍ B 中间主应力 ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 B 。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 10．多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显著伸长的现象称为 A 。 Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线； 三、判断题 1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。（×） 2．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。（×）
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.
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.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
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。（√）
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 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
第五节其它塑性成形方法 随着工业的不断发展，人们对金属塑性成形加工生产提出了越来越高的要求，不仅要求生产各种毛坯，而且要求能直接生产出更多的具有较高精度与质量的成品零件。其它塑性成形方法在生产实践中也得到了迅速发展和广泛的应用，例如挤压、拉拔、辊轧、精密模锻、精密冲裁等。 一、挤压 挤压：指对挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用，使其发生塑性变形从挤压模具的模口中流出，或充满凸、凹模型腔，而获得所需形状与尺寸制品的塑性成形方法。 挤压法的特点： （1）三向压应力状态，能充分提高金属坯料的塑性，不仅有铜、铝等塑性好的非铁金属，而且碳钢、合金结构钢、不锈钢及工业纯铁等也可以采用挤压工艺成形。在一定变形量下，某些高碳钢、轴承钢、甚至高速钢等也可以进行挤压成形。对于要进行轧制或锻造的塑性较差的材料，如钨和钼等，为了改善其组织和性能，也可采用挤压法对锭坯进行开坯。 （2）挤压法可以生产出断面极其复杂的或具有深孔、薄壁以及变断面的零件。 （3）可以实现少、无屑加工，一般尺寸精度为IT8～IT9，表面粗糙度为Ra3.2～0.4μ m，从而 （4）挤压变形后零件内部的纤维组织连续，基本沿零件外形分布而不被切断，从而提高了金属的力学性能。 （5）材料利用率、生产率高；生产方便灵活，易于实现生产过程的自动化。 挤压方法的分类： 1．根据金属流动方向和凸模运动方向的不同可分为以下四种方式：
（１）正挤压金属流动方向与凸模运动方向相同，如图2-69所示。 （２）反挤压金属流动方向与凸模运动方向相反，如图2-70所示。 （３）复合挤压金属坯料的一部分流动方向与凸模运动方向相同，另一部分流动方向与凸模运动方向相反，如图2-71所示。 （４）径向挤压金属流动方向与凸模运动方向成90°角，如图2-72所示。 图2-69 正挤压 图2-70 反挤压
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。
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；
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：
文献综述 题目金属塑性成形 学院航空制造工程学院专业机械制造及其自动化姓名段盼光 学号140308020101 2015年6月10日
金属塑性成形 （） 【摘要】金属塑性成形技术是机械冶金、汽车拖拉机、电工仪表、宇航军工、五金日用品等制造业最基本，最古老，亦是极重要的加工手段之一，包括锻、冲、挤、轧，拉、辊、旋、辗等工艺技术。结合近代科技，金属成形技术正向精密、高效、节能、节材，清洁化生产方向发展，是国家工业发展的最基础工艺技术之一。文章主要对塑性成形的基本原理、方法以及应用做了综合介绍。文章还列举了塑性成形在工业生产中的具体应用实例，收集了国内外关于塑性成形的一些最新研究进展。最后针对塑性成形技术的发展提出了一些建议和对该技术在以后的生产中的展望。 【关键词】塑性成形原理应用展望 【abstract】Metal plastic forming technology is the most basic,oldest and important processing means in machinery, metallurgy, automobile tractor, electrician instruments, the space industry, including forging, blunt, extrusion, rolling, pull, roller, spin and rolling process technology. With modern technology, metal forming technology of positive precision, high efficiency, energy saving, section, the clean production direction development, is the national industrial development of one of the most basic technology. The thesis mainly introduced the principle、method and application of plastic forming.In addition,the thesis also listed some specific application examples about plastic forming in industrial production and collected some latest research progress about plastic forming. Finally, in allusion to the development of plastic forming ,I have given some personal opinions and made a good expectation for the technology . 【key words】plastic forming principle application expectation 引言 金属塑性成形就是利用金属的塑性，在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。由于工艺本身的特点，它虽然有很长的发展历史却又在不断的研究和创新之中，新工艺、新方法层出不穷。这些研究和创新的基本目的不外乎增加材料塑性、提高成形零件的精度及性能、降低变形力、增加模具使用寿命和节约能源等。而“塑性成形原理”正是实现这些目的的基础理论知识。金属塑性成形技术是机械冶金、汽车拖拉机、电工仪表、宇航军工、五金日用品等制造业最基本，最古老，亦是极重要的加工手段之一。除了这些传统的应用外金属成形技术正向精密、高效、节能、节材，清洁化生产方向发展，是国家工业发展的最基础工艺技术之一。 一、金属塑性成形机理 1、冷态下的塑性成形 塑性成形所用的金属材料绝大部分是多晶体，其变形过程较单晶体的复杂得多，这主要是与多晶体的结构特点有关。多晶体是由许多结晶方向不同的晶粒组成。每个晶粒可看成是一个单晶体。晶粒之间存在厚度相当小的晶界。
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
金属塑性成形 摘要：金属塑性成形技术是机械冶金、汽车拖拉机、电工仪表、宇航军工、五金日用品等制造业最基本，最古老，亦是极重要的加工手段之一。文章主要对塑性成形的基本方法、主要研究内容，发展趋势做了综合介绍。 一、引言 塑性成形技术具有高产、优质、低耗等显著特点,已成为当今先进制造技术的重要发展方向。据国际生产技术协会预测,21世纪,机械制造工业零件粗加工的75%和精加工的50%都采用塑性成形的方式实现。【1】 在现代制造技术中，人们广泛的利用金属材料生产各种零件和产品。金属加工方法多种多样，包括成型、切削等。金属塑性成形是其中一种重要的加工方法，是利用金属在外力作用下产生的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，因此也称为金属塑性加工或金属压力加工。 图1 传统金属塑性成形工艺 二、金属塑性成形的主要形式 金属塑性成形工艺的种类有很多，包括轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压等基本工艺类型。随着技术的发展，也有很多新的成型方式出现，它们具备精密、高效、节能、节材、清洁等优点，得到广泛关注。
2.1 体积成型 金属体积成型是指对金属块料、棒料或厚板在高温或室温下进行成形加工的方法，主要分为热态金属体积成型和冷温态金属体积成型。热态金属变形过程可分为热锻、轧制、挤压、拉拔、辗压等工艺技术；冷温态变形过程可分为冷锻、冷精轧、冷挤压、冷拔、冷辗扩等工艺。 2.2 板材成型 所谓板材成型是指用板材、薄壁管、薄型材等作为原材料进行塑性加工的成形方法。在忽略板厚的变化时，可视为平面变形问题来处理，板材成型可分为:冲裁、弯曲、拉延、胀形、翻边、扩孔、辊压等工艺技术。 2.3 粉末态金属成形 随着制粉技术的发展，其应用领域不断扩展，对于复杂形状的机械零件来说，它具有高效、精密成形的特点，但成本较高，机械性能不如整体金属材料。粉末态金属成形的工艺过程为制粉、造型、压实、烧结、精锻。 2.4半固态金属材料成形 70年代开发研究的新技术，原金属材料作过特殊前处理，当材料加热到一定温度时可使30%的金属材料处于融溶状态，其余70%的金属材料呈均匀细颗粒组织的固态。在此状态加压变形，其流动性特好，可成形结构形状特别复杂的零件，而变形杭力很小。 2.5 复合成形技术 现代的科学越来越相互交叉、渗透，出现许多边缘学科、交叉学科一样，材料成形技术也逐渐突破原有铸、锻、焊、粉末冶金等技术相互独立的格局，相互融合、渗透，产生了种类繁多的“复合成形技术”。【2】金属塑性的复合成型技术主要有两个方面 （1）各种成形工艺的组合优化达到优化工艺和产品的目的。 （2）铸、锻、焊、热处理等不同加工方法的组合。 三、金属塑性成形技术主要研究内容 由于压力加工中,少、无切屑的特点和精密加工技术的发展,使金属塑性成型理论的研究受到日益广泛的重视而进入工程应用的前列.一般认为,研究金属塑性科学的历史开始于Tresa在1864年提出的屈服准则,至今不过100多年,而首
《材料成形技术基础》 —影响金属塑性成形的因素及条件 一、影响金属塑性变形的内在因素 （一）化学成分 纯金属的塑性成形性较合金的好。钢的含碳量对钢的塑性成形性影响很大，对于碳质量分数小于0.15%的低碳钢，主要以铁素体为主（含珠光体量很少），其塑性较好。随着碳质量分数的增加，钢中的珠光体量也逐渐增多，甚至出现硬而脆的网状渗碳体，使钢的塑性下降，塑性成形性也越来越差。 合金元素会形成合金碳化物，形成硬化相，使钢的塑性变形抗力增大，塑性下降，通常合金元素含量越高，钢的塑性成形性能也越差。 杂质元素磷会使钢出现冷脆性，硫使钢出现热脆性，降低钢的塑性成形性能。 （二）金属组织 纯金属及单相固溶体的合金塑性成形性能较好；钢中有碳化物和多相组织时，塑性成形性能变差；具有均匀细小等轴晶粒的金属，其塑性成形性能比晶粒粗大的柱状晶粒好；网状二次渗碳体，钢的塑性将大大下降。 二、影响金属塑性变形的加工条件 （一）变形温度 温度升高，塑性提高，塑性成形性能得到改善。变形温度升高到再结晶温度以上时，加工硬化不断被再结晶软化消除，金属的塑性成形性能进一步提高。
过热：加热温度过高，会使晶粒急剧长大，导致金属塑性减小，塑性成形性能下降，这种现象称为“过热”。 过烧：如果加热温度接近熔点，会使晶界氧化甚至熔化，导致金属的塑性变形能力完全消失，这种现象称为“过烧”，坯料如果过烧将报废。 （二）变形速度 变形速度：单位时间内变形程度的大小。变形速度的增大，金属在冷变形时的冷变形强化趋于严重；当变形速度很大时，热能来不及散发，会使变形金属的温度升高，这种现象称为“热效应”，它有利于金属的塑性提高，变形抗力下降，塑性变形能力变好。 图2-5所示是变形速度与塑性的关系。 问题：在锻压加工塑性较差的合金钢或大截面锻件时，都应采用较小的变形速度，若变形速度过快会出现变形不均匀，造成局部变形过大而产生裂纹。 图2-5 变形速度与塑性的关系 （三）应力状态 实践证明，在三向应力状态下，压应力的数目越多，则其塑性越好；拉应力的数目越多，则其塑性越差。 选择塑性成形加工方法时，应考虑应力状态对金属塑性变形的影响。