金属塑性成形原理
金属塑性成型原理-知识点
名词解释塑性成型：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法加工硬化：略动态回复：在热塑性变形过程中发生的回复动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的结晶超塑性变形：一定的化学成分、特定的显微组织及转变能力、特定的变形温度和变形速率等，则金属会表现出异乎寻常的高塑性状态塑性：金属在外力作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
屈服准则（塑性条件）：在一定的变形条件下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，指点才开始进入塑性状态，这种关系成为屈服准则。
塑性指标：为衡量金属材料塑性的好坏，需要有一种数量上的指标。
晶粒度：表示金属材料晶粒大小的程度，由单位面积所包含晶粒个数来衡量，或晶粒平均直径大小。
填空1、塑性成形的特点（或大题？）1组织性能好（成形过程中，内部组织发生显著变化）2材料利用率高（金属成形是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的，不切削，废料少，流线合理）3尺寸精度高（可达到无切削或少切屑的要求）4生产效率高适于大批量生产失稳——压缩失稳和拉伸失稳按照成形特点分为1块料成形（一次加工、轧制、挤压、拉拔、二次加工、自由锻、模锻2板料成形多晶体塑性变形——晶内变形（滑移，孪生）和晶界变形超塑性的种类——细晶超塑性、相变超塑性冷塑性变形组织变化——1晶粒形状的变化2晶粒内产生亚结构3晶粒位向改变固溶强化、柯氏气团、吕德斯带（当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时，金属表面会出现粗超不平、变形不均匀的痕迹，称为吕德斯带）金属的化学成分对钢的影响（C略、P冷脆、S热脆、N兰脆、H白点氢脆、O塑性下降热脆）；组织的影响——单相比多相塑性好、细晶比粗晶好、铸造组织由于有粗大的柱状晶粒和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷、塑性降低。
摩擦分类——干摩擦、边界摩擦、流体摩擦摩擦机理——表面凹凸学说、分子吸附学说、粘着理论库伦摩擦条件T=up 常摩擦力条件t=mK塑性成形润滑——1、特种流体润滑法2、表面磷化-皂化处理3、表面镀软金属常见缺陷——毛细裂纹、结疤、折叠、非金属夹杂、碳化物偏析、异金属杂物、白点、缩口残余影响晶粒大小的主要因素——加热温度、变形程度、机械阻碍物常用润滑剂——液体润滑剂、固体润滑剂（干性固体润滑剂、软化型固体润滑剂）问答题1、提高金属塑性的基本途径1、提高材料成分和组织的均匀性2、合理选择变形温度和应变速率3、选择三向压缩性较强的变形方式4、减小变形的不均匀性2、塑性成形中的摩擦特点1、伴随有变形金属的塑性流动2、接触面上压强高3、实际接触面积大4、不断有新的摩擦面产生5、常在高温下产生摩擦3、塑性成形中对润滑剂的要求1、应有良好的耐压性能2、应有良好的耐热性能3、应有冷却模具的作用4、应无腐蚀作用5、应无毒6、应使用方便、清理方便4、防止产生裂纹的原则措施1、增加静水压力2、选择和控制适合的变形温度和变形速度3、采用中间退火，以便消除变形过程中产生的硬化、变形不均匀、残余应力等。
金属塑性成型原理
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：外力作用下使金属材料发生塑性形变而不破坏其完整性的能力。
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形并获得一定力学性能的加工方法。
软取向：μ=0.5或接近0.5硬取向：μ=0或或接近0金属塑性成形的特点：1组织性能好，金属材料在塑性成形过程中，其内部发生显著的变化2材料利用率高金属塑性成形主要是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的，不产生切屑，因此只有少量的工艺废料，并且流线分布合理3尺寸精度高不少成型方法已达到少或无切削的要求。
4生产效率高，适于大批量生产随着塑性加工工具和设备的改进及机械化，自动化程度的提高，生产率也相应得到提高。
金属塑性成形分为板料成形和块料成形。
块料成形是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。
1一次加工：轧制，挤压，拉拔2二次加工：自由锻，模锻。
板料成形一般称为冲压，是对厚度较小的板料，利用专门的模具，使金属板料通过一定模孔而产生塑性变形。
这类塑性加工方法可分为分离工序和成形工序两类。
金属塑性成形原理是研究和探讨金属在各种塑性加工过程中可遵循的基础和规律的一门学科。
目的在于科学地、系统地阐明这些基础和规律，为学习后续的工艺课程作理论准备，也为合理制订塑性成形工艺规范及选择设备、设计模具奠定理论基础。
金属塑性成形工艺应要求：1使金属具有良好的塑性2使变形抗力小3保证塑性成形件质量4能了解变形力。
为达到以上要求需从塑性变形的力学基础、物理基础、塑性成形问题的工程解法、塑性成形件的质量分析等发面进行论述。
晶内变形的主要方式和单晶体一样为滑移和孪生。
滑移是指晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
晶体的滑移过程实际上就是位错的移动和增殖过程。
加工硬化的原因是位错增殖。
滑移系多的金属要比滑移系少的金属变形协调性好、塑性高，如面心立方金属比密排六方金属的塑性好。
金属的塑性成形原理的应用
金属的塑性成形原理的应用引言金属的塑性成形是一种广泛应用于工业生产中的加工方法。
通过施加外力，金属材料能够发生可逆形变，从而得到所需的形状和尺寸。
本文将介绍金属的塑性成形原理，并探讨其在工业领域中的应用。
塑性成形原理金属的塑性成形原理是基于金属的晶格结构和金属材料的塑性变形行为。
晶格结构是金属内部原子的排列方式，金属材料具有良好的塑性变形特性是因为其晶格结构存在一定的弹性空间，能够容纳变形所需的位错。
金属材料在进行塑性成形过程中，通过施加外力，使得晶格中的原子发生相对位移。
在边界和晶间空隙处产生位错，进而引起晶格结构的重新排列。
这种晶格中的位错和重新排列使得金属能够发生塑性变形。
塑性成形的应用1. 冷冲压冷冲压是利用金属材料的塑性变形特性，在常温下通过模具施加压力进行金属件的成形加工。
冷冲压具有成形速度快、精度高、零件强度高等优点。
在汽车制造、电子设备制造等领域中广泛应用。
在冷冲压过程中，金属材料受到模具的压力作用，发生塑性变形并形成所需的形状。
常见的冷冲压制品包括汽车车身件、家电外壳等。
2. 热冲压热冲压是在较高温度下进行的金属成形加工方法。
通过加热金属材料，使其变得更加塑性，从而能够更容易地形成复杂的形状。
热冲压常用于制造高精度的金属零件，例如航空发动机叶片、涡轮叶片等。
热冲压具有高精度、高强度、高密度等优点，能够满足对零件质量和性能要求较高的应用场景。
3. 金属拉伸金属拉伸是将金属材料置于拉伸机械中，通过施加拉力使其产生塑性变形，从而改变其形状和尺寸。
金属拉伸常用于制造金属线材、拉伸板和拉伸管等。
金属拉伸可以改变金属材料的机械性能，如提高其强度、硬度等。
在制造电线、电缆等产品时，金属拉伸被广泛应用。
4. 金属轧制金属轧制是将金属坯料放置在轧机中，通过连续轧制过程使其产生塑性变形，从而形成所需的形状和尺寸。
金属轧制常用于制造钢材、铝材等产品。
金属轧制具有高加工效率、较低的能耗等优点，广泛应用于建筑、汽车制造、船舶制造等领域。
金属塑性成形原理``俞汉清 陈金德主编``
金属塑性成形原理复习指南第一章绪论1、基本概念塑性:在外力作用下材料发生永久性变形，并保持其完整性的能力。
塑性变形: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永久变形成为塑性变形。
塑性成型:材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定的力学性能的加工方法。
2、塑性成形的特点1）其组织、性能都能得到改善和提高。
2）材料利用率高。
3）用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。
4）塑性成形方法具有很高的生产率。
3、塑性成形的典型工艺一次成形（轧制、拉拔、挤压）体积成形塑性成型分离成形（落料、冲孔）板料成形变形成形（拉深、翻边、张形）第二章金属塑性成形的物理基础1、冷塑性成形晶内：滑移和孪晶（滑移为主）滑移性能（面心>体心>密排六方）晶间：转动和滑动滑移的方向：原子密度最大的方向。
塑性变形的特点：① 各晶粒变形的不同时性；② 各晶粒变形的相互协调性；③ 晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。
合金使塑性下降。
2、热塑性成形软化方式可分为以下几种：动态回复，动态再结晶，静态回复，静态再结晶等。
金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移，晶内孪生，晶界滑移和扩散蠕变等。
3、金属的塑性金属塑性表示方法：延伸率、断面收缩率、最大压缩率、扭转角（或扭转数）塑性指标实验：拉伸试验、镦粗试验、扭转试验、杯突试验。
非金属的影响：P冷脆性 S、O 热脆性 N 蓝脆性 H 氢脆应力状态的影响：三相应力状态塑性好。
超塑性工艺方法：细晶超塑性、相变超塑性第三章金属塑性成形的力学基础第一节应力分析1、塑性力学基本假设：连续性假设、匀质性假设、各向同性假设、初应力为零、体积力为零、体积不变假设。
2、张量的性质1、存在不变量，张量的分量一定可以组成某些函数f(Tij),这些函数的值不随坐标而变。
2、2阶对称张量存在三个主轴和三个主值；张量角标不同的分量都为零时的坐标轴方向为主轴，三个角标相同的分量为值。
金属塑性成形原理pdf
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金属塑性成形（MPM）是一种成型工艺，它包括冷弯折形、冷拉伸、热弯形、热拉伸、冲压和挤压等，它能够将金属材料塑性变形，从而制造成各种形状和尺寸的部件或零件。
虽然它与铸造有许多相似之处，但具有明显的不同，它更多的是在金属材料弯折或拉伸的基础上进行裁剪和成型。
金属塑性成形的主要原理是材料的塑性变形，当金属或其它金属材料受力时，它会发生塑性变形，例如在冷弯折形时，金属材料会受到压力而不会断裂。
冷拉伸的原理与冷弯折形的原理基本相同，只是它使用的是拉伸力而非压力。
热弯形和热拉伸原理与冷弯折形和冷拉伸的原理大致相同，只是需要加热材料来使其塑性变形。
冲压和挤压是两种机器成型工艺，它们通过对金属材料施加压力而产生细小的型腔，从而制造出不同形状的部件或零件。
金属塑性成形的另一个重要原理是金属温度、应力和应变。
温度变化会影响材料的变形性能，应力和应变是金属材料变形的两个重要参数，它们可以帮助确定材料的力学性能，从而选择合适的成形工艺来完成成型任务。
最后，成形过程中还需要考虑工具的
使用，例如冲床、挤压机、回转机等，这些工具可以应用到金属塑性成形中，使金属材料发挥更好的塑性变形性能。
总之，金属塑性成形技术的主要原理是材料的塑性变形，应力、应变和温度等因素的影响，以及工具的使用。
这些原理可以用来帮助确定正确的成型工艺和工具，从而产生精确度相当高的金属零件。
塑性成形原理知识点
塑性成形原理知识点塑性成形是一种利用金属材料的塑性变形能力，在一定的条件下通过压力使金属材料发生塑性变形，从而获得所需形状的加工方法。
塑性成形技术是金属加工工艺中的重要分支，广泛应用于汽车、航空、航天、电子、家电、建筑等工业领域。
1.塑性变形：在塑性成形过程中，金属材料通过外力作用下的塑性变形使其形状发生改变。
塑性变形是金属材料中原子的相对位置发生改变而引起的宏观形变，其主要表现为材料的延伸、压缩、弯曲等。
塑性变形是金属材料的塑性性质所决定的，不同材料的塑性性能不同。
2.应力-应变关系：金属材料受到外力作用时，材料内部会产生应力，应力与应变之间存在一定的关系。
在塑性成形过程中，材料会发生塑性变形，使其产生应变。
应力-应变关系是描述材料塑性变形过程中应力和应变之间关系的数学模型，常用的模型有胡克定律模型和流变模型。
3.材料流动：塑性成形过程中，材料会发生流动从而获得所需的形状。
材料流动是指塑性材料在外力作用下，发生内部原子的相对位移和重新组合，从而使整个材料的结构发生变化。
材料流动是实现塑性成形的关键，其流动性能决定了成形工艺的可行性和成品质量。
4.成形工艺：塑性成形工艺是金属材料经过一系列工艺操作，通过压力使其发生塑性变形，最终获得所需形状的过程。
常见的塑性成形工艺包括冲压、拉伸、挤压、压铸、滚压等。
不同工艺适用于不同形状的零件，根据材料的性质和零件的要求选择合适的成形工艺。
5.工艺过程控制：塑性成形过程中，需要对各个环节进行控制以确保成品质量。
工艺过程控制包括工艺参数的选择、设备的调整、模具结构的设计等。
在塑性成形过程中，要控制好温度、应力、应变速率等因素，以避免过大的变形应力引起材料的断裂或变形过大导致零件尺寸偏差。
塑性成形技术不仅可以实现复杂形状的制造，而且可以提高材料的强度和刚度，降低材料的质量，节省原材料和能源。
因此，塑性成形技术在现代工业生产中具有重要的地位和应用价值。
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理金属塑性成形是一种重要的金属加工方法，它通过施加外力使金属发生变形，从而获得所需形状和尺寸的工件。
金属塑性成形原理是指金属在一定条件下，经过外力作用下，发生塑性变形的规律和原则。
金属塑性成形原理的研究对于提高金属成形工艺的质量和效率具有重要意义。
首先，金属塑性成形原理与金属的塑性变形特性密切相关。
金属的塑性变形是指金属在外力作用下，能够发生形状和尺寸的变化，而不断地保持新形状。
金属的塑性变形特性包括延展性和韧性，这些特性直接影响着金属在成形过程中的变形行为。
不同金属的塑性变形特性有所差异，因此在实际生产中需要根据金属的特性选择合适的成形工艺和工艺参数。
其次，金属塑性成形原理与成形工艺的选择和设计密切相关。
在金属塑性成形过程中，需要根据工件的形状和尺寸要求，选择合适的成形工艺。
不同的成形工艺包括锻造、压力成形、拉伸成形、挤压成形等，它们在金属塑性成形过程中起着不同的作用。
同时，成形工艺的设计也需要考虑金属的塑性变形特性和成形设备的性能，以确保成形过程顺利进行并获得高质量的工件。
另外，金属塑性成形原理与成形设备的选择和优化密切相关。
成形设备是实现金属塑性成形的关键工具，它包括各种类型的成形机床、模具和辅助设备。
在金属塑性成形过程中，需要根据工件的形状和尺寸要求，选择合适的成形设备。
同时，成形设备的性能和精度也会影响金属的成形质量和效率，因此需要对成形设备进行优化和改进。
最后，金属塑性成形原理还与成形工艺的控制和改进密切相关。
在金属塑性成形过程中，需要对成形工艺进行精确的控制，以确保工件的形状和尺寸满足要求。
同时，还需要通过改进成形工艺，提高成形质量和效率，降低成本和能耗。
因此，金属塑性成形原理的研究也包括成形工艺的控制和改进方法。
综上所述，金属塑性成形原理是金属塑性成形过程中的基本规律和原则，它涉及金属的塑性变形特性、成形工艺的选择和设计、成形设备的选择和优化、成形工艺的控制和改进等方面。
金属塑性成型原理
第一章绪论塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而变形不破坏其完整性的能力称为塑性塑性加工（压力加工）：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法。
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。
金属塑性成形的分类块料成形（体积成形）板料成形（冲压）1）一次加工可提供型材、板材、管材和线材。
特点是变形去的形状随时间是不变化的，属稳定的变形过程。
主要的加工方式：轧制、挤压、拉拔2）二次加工变形区域随时间是不断变化的，非稳定性过程、间歇生产。
主要的加工方式：自由锻、模锻第二章金属塑性变形的物理基础§2.1金属冷态下的塑性变形一、塑性变形机理多晶体的塑性变形包括晶粒内部变形（晶内变形）、晶外变形（晶间变形）。
（一）晶内变形变形方式：滑移（主要）、孪生（次要）1、滑移指晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
滑移发生的地方：原子密度最大的晶面和晶向，例如面心立方的{110}和<111>，体心立方的{111}和<110>等。
原因：原子密度最大的晶面，原子间距小，原子间的结合力强；而其晶面间的距离则较大，晶面与晶面之间的结合力较小，滑移阻力便小。
结论：滑移系多的金属要比滑移系少的金属变形协调性好、塑性高。
而其发生滑移的条件需沿滑移面施加一定大小的切应力。
设拉力P引起的拉伸应力ζ，切应力分量为τ=σcosυcosλ令u=cosθcosλ，称为取向因子当u=0.5或接近0.5，称为软取向当u=0或接近0，称为硬取向金属多晶体中，各晶粒的位向不同，使得塑性变形必然不可能在所有晶粒内同时进行，构成多晶体塑性变形不同于单晶体。
2、孪生（形变孪晶）晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面（称为孪生面）和一定的晶向（称为孪生方向）发生均匀切变。
金属在塑性变形时以何种方式变形，取决于哪种变形所需的切应力为低。
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◇应力分量下标的规定： △两个下标相同是正应力分量，如σxx △两个下标不同表示切应力分量，如τxy △ 第一个下标表示作用的平面，第二个下标表示
作用的方向
写成矩阵形式：
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◇应力分量的符号规定： △正面：外法线指向坐标轴正向的微分面叫 做正面，反之称为负面。 △正号（＋）：正面上，指向坐标轴正向；
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△对数应变: 塑性变形过程中，在应 变主轴方向保持不变的情况下应变增 量的总和
△对数应变能真实地反映变形的积累 过程，所以也称真实应变，简称为真 应变。
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(2) 对数应变为可叠加应变，而相对应 变为不可叠加应变。
(3) 对数应变为可比应变，相对应变为 不可比应变。拉伸和压缩数值悬殊大， 不具有可比性。
为八面体平面。 八面体平面上的应力称为八面体应力。
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图3-15 八面体平面和八面体
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◇等效应力
3
取八面体切应力绝对值的 2 倍所得之 参量称为等效应力，也称广义应力或应 力强度。
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◇等效应力的特点：
σ1，σ2＝σ3＝0
1) 等效应力是一个不变量； 2) 等效应力在数值上等于单向均匀拉伸(或压
负面上，指向坐标轴负向； △负号（－）：正面上，指向坐标轴负向；
负面上，指向坐标轴正向； 按此规定，正应力分量以拉为正。以压为负。 与材料力学中关于切应力分量正负号的规定不同。
8
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材料力学中采用左螺旋定则判断切应力的方向 ，以后应力莫尔圆中会采用
左螺旋定则： 左手包住单元体，四个指 头指向切应力方向，大拇 指的方向代表正负。
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若σ1 >σ2 >σ3 ，则最大切应力为：
(3-24)
一般表示为：
τ
max
1 2
(
max
min )
（3-25）
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（六）应力偏张量和应力球张量 ◇变形分为：体积的改变和形状的改变 ◇单位体积的改变：
◇平均应力(静水应力):
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(七) 八面体应力和等效应力 ◇八面体应力 八面体平面：正八面体的每个平面称
缩)时的拉伸(或压缩)应力σ1； 3) 等效应力并不代表某一实际平面上的应力
，因而不能在某一特定的平面上表示出来； 4) 等效应力可以理解为代表一点应力状态中
应力偏张量的综合作用。
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(八) 应力莫尔圆 ◇ 莫尔（Mohr）在1914年提出来的。 ◇ 应力莫尔圆是点应力状态的几何表示法
若已知某点的一组应力分量或主应力， 就可以利用应力莫尔圆通过图解法来确定 该点任意方位平面上的正应力和切应力。
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◇主应力图：
受力物体内一点的应力状态，可用作用在应力 单元体上的主应力来描述，只用主应力的个数 及符号来描述一点的应力状态的简图称为主应 力图
主应力图共9种（图3-10） 三向应力状态：4种；两向应力状态：3种； 单向应力状态：2种 根据主应力图，可定性比较某一种材料采用不
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（五）小应变几何方程
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◇位移增量和应变增量 ◇位移增量：如果物体在变形过程中，
在一个极短的时间dt内，其质点产生极 小的位移变化量称为位移增量。 ◇应变速率张量：单位时间内的应变称
为应变速率，俗称变形速度，用 εij表示
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(八)塑性加工中常用的变形量计算方法
同的塑性成形工序，塑性和变形抗力的差异
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(五) 主切应力和最大切应力 ◇主切应力平面
斜微分平面上的切应力达到极值的平面 叫主切应力平面。 ◇主切应力 主切应力平面上作用的切应力称为主切 应力。
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◇最大切应力 三个主切应力中绝对值最大的一个，也
就是一点所有方位切面上切应力的最大 者，叫做最大切应力，用τmax表示。
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(2) 多向受力下的应力分量
多向受力时，仅仅用某一方位切面上的应力还 不足以全面地表示出一点的受力情况，需引入 单元体和点的应力状态的概念。
◇单元体 设在直角坐标系oxyz 中有一承受任意力系的物 体，过物体内有任意点Q 总能找到三个互相垂直的 微分面组成无限小的平行 六面体，称为单元体。
△工程切应变：单位长度上的偏移量或 两棱边所夹直角的变化量，称为工程切 应变，也叫相对应变。
△ 切应变：工程切应变的一半也叫切应 变
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△大变形l0到ln (l0 , l1 , l2 …ln )，可 以近似地看作是各个阶段相对应变之和， 即：
△上式反映了物体变形的实际情况，故称为 自然应变或对数应变。
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由于单元体处于静力平衡状态，故绕单 元体各轴的合力矩必须等于零，由此可 以导出切应力互等定理
故九个应力分量只有六个是独立的。 ,,
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二、点的应力状态 ◇点的应力状态是指受力物体内一点任意
微分面上所受的应力情况。 ◇下面将证明若已知过互相垂直的微分面
上的九个应力分量，则可求出过该点任 意微分面上的应力分量该点的应力状态 完全被确定。
第三章 金属塑性变形的力学基础
第一节 应力分析 第二节 应变分析 第三节 平面问题和轴对称问题 第四节 屈服准则 第五节塑性变形时应力应变关系 第六节 真实应力—应变曲线
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第一节 应力分析
一、外力和应力 (一) 外力 ◇面力：作用在金属表面的力。如物体表
面的分布力、正压力和摩擦力等。 ◇体积力：作用在金属物体每个质点上的
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第二节 应变分析
(一) 位移和应变 ◇位移：变形体内任一点变形前后的直线
距离称位移。
图3-22 受力物体内一点的位移及其分量
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◇ 应变及分量
△名义应变：又称相对应变或工程应变， 用来 表示变形的大小，可分正应变和切 应变。
图3-24 单元体在xoy坐标平面内的应变
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△正应变：线元单位长度的变化叫做正 应变，一般用ε表示。
力。如重力、磁力和惯性力等。
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(二) 应力 (1) 单向受力下的应力及其分量
◇内力：在外力作用下，物体内各质点之间就会 产生相互作用的力，叫做内力。
◇ 应力：单位面积上的内力称为应力。
3
一点应力的定义：在C-C截面上围绕Q点 切取一很小的面积△F，设该面积上内力 的合力为△P，则定义S为截面C-C上Q 点的全应力。
1、绝对变形量 绝对变量：变形前后某主轴方向上尺寸改
变的总量 锻造时：压下量 Δh=H-h