材料成形工艺学
材料成型工艺学-轧制原理与工艺基础
z型钢：棒线材无头轧制 z特点：连续生产，提高成材率，简化控制系
统，提高产品质量
2007年10月24日 5
材料成形工艺学(中)——轧制原理
绪 论
5. 采用柔性化的轧制技术
z多品种，小批量，短交货期 → 柔性化轧
制技术：
z热轧自由程序轧制技术 z型钢自由程序轧制：无孔型平辊轧制（H 型钢延伸机组） 成品孔，成品前孔共用
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ห้องสมุดไป่ตู้
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材料成形工艺学(中)——轧制原理
1 轧制过程的基本概念
1.1 变形区基本参数
1.1.2 轧制变形的表示方法
1.1.2.1 相对变形量
H −h 100 % H b−B 100 % B l−L 100% L
H −h 100 % h b−B 100 % b l−L 100% l
ADB、CEG 流动产生宽展 变形区 横向流动
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材料成形工艺学(中)——轧制原理
1 轧制过程的基本概念
1.2 金属在变形区内的流动规律
1.2.2 沿轧制宽度方向上的流动规律
l h
较大时（薄轧件），受表面外摩擦影响，出现单鼓变形
lh
<0.5时(厚轧件),变形不能深透到整个断面高度,出现双鼓变形
2
B1 B3
2
的平方
B1C = 2 R B1 B3
如图
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材料成形工艺学(中)——轧制原理
1 轧制过程的基本概念
Δh DB3 = + Δ1 + Δ 2 2
B1 B3 = Δ1 + Δ 2
材料科学：材料成型工艺学考试答案模拟考试练习_0.doc
材料科学：材料成型工艺学考试答案模拟考试练习 考试时间：120分钟 考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。
1、问答题 影响凝固方式的因素是什么？ 本题答案： 2、问答题 分析焊接应力与变形产生的原因，试提出三种以上减少或消除焊接应力与变形的工艺方法。
本题答案： 3、问答题 拉深件在拉深过程中易出现什么缺陷？应分别采取什么措施加以解决？ 本题答案： 4、填空题 纤维组织的出现会使材料的机械性能发生（ ），因此在设计制造零件时，因使零件所受的剪应力与纤维方向（ ），所受拉应力与纤维方向（ ）。
本题答案： 5、问答题 用φ50mm 冲孔模具来生产φ50mm 落料件能否保证落料件的精度？为什么？ 本题答案： 6、问答题 什么是冷裂？什么叫热裂？各自的特征如何？ 本题答案： 7、填空题姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________--------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------零件与铸件在形状和尺寸上有很大区别，尺寸上铸件比零件多加工余量和（），形状上零件上一些尺寸小的孔或槽，铸件上（）。
本题答案：8、填空题铸件中可能存在的气孔有（）；（）、反应气孔三种。
本题答案：9、填空题压力焊时也需对工件接头进行加热，主要目的是（）。
本题答案：10、问答题横浇道的作用是什么？横浇道起挡渣作用的条件是什么？本题答案：11、问答题什么是气孔？本题答案：12、问答题何谓同时凝固原则和定向凝固原则？本题答案：13、问答题如何确定模锻件分模面的位置？本题答案：14、问答题硬质合金的分类情况及其主要用途是什么？本题答案：15、问答题两个内径分别为60mm和120mm、高均为30mm的带孔坯料，分别套在直径为60mm的芯轴上扩孔，试用最小阻力定律分析产生什么不现的效果？本题答案：16、填空题冲孔工艺中，周边为（），冲下部分为（）本题答案：17、问答题液压机的本体机构一般由哪几部分组成？本题答案：18、问答题什么叫焊接？熔焊、压焊和钎焊的定义是什么？本题答案：19、单项选择题镦粗、拔长、冲孔工序都属于（）。
材料成型工艺学拉拔部分复习资料
材料成型工艺学拉拔部分复习资料1.什么是拉拔安全系数，试解释其物理意义？被拉金属出模口的抗拉强度与拉拔应力之比称为安全系数。
它反映的是拉拔过程能否实现以及实现的难易程度。
2.空拉纠正偏心的原理？①若同一圆周上径向应力分布均匀，则薄壁处的周向应力大，因为周向应力是使薄壁增加的因素，因此薄壁处增厚的多，直至壁厚均匀。
②由于薄壁处的周向应力大，因此薄壁处先发生塑性变形，产生轴向延伸，结果在薄壁处产生轴向附加压应力，使壁增厚；厚壁处产生轴向附加拉应力，使壁减薄，直至壁厚均匀，附加应力消失。
3.游动芯头拉拔时，芯头在变形区内稳定的条件是什么？芯头锥角大于摩擦角；芯头锥角还应小于或等于模角；芯头头轴向游动的几何范围应有一定的限度。
4.比较空拉，固定段芯头拉拔，游动芯头拉拔优缺点。
空心拉拔特点：1,能纠正偏心。
2,适于小管，异型管以及盘管拉拔。
3,拉拔力小，道次加工率大。
4,操作简单。
5,制品内表面质量差，尺寸精度低。
固定短芯头拉拔特点：1,由于内摩擦的存在，拉拔力大，道次加工率小，但变形较均匀。
2,内表面质量好，尺寸精确。
3,不能生产较长的制品。
因为a长的芯杆在自重作用下易弯曲，导致芯头难以正确的固定在模孔中；b长的芯杆弹性变形量较大，易引起跳车，使制品出现竹节缺陷。
游动芯头拉拔特点：1能生产长管，盘管（生产率，成品率高）。
2能消除芯杆带来的竹节，偏心等缺陷。
3拉拔力低，道次加工率大。
4由于芯头游动，内表面易出现明暗交替的环纹。
5工艺难度大。
长芯杆拉拔：1拉拔力小，道次加工率大。
2适用于小管薄壁管以及塑性差的合金管的生产。
3脱杆麻烦5反拉力对拉拔过程的影响？随反拉力的增加，模壁压力下降，但拉拔力开始不变，直到Q增加到Q c后才开始升高，因此采用反拉力小于临界反拉力进行拉拔是有利的。
体现在：在不增加能量消耗的情况下，可减小模孔的磨损。
6.若低碳钢圆棒拉拔时仅表面发生变形，画出残余应力分布图？仅表面发生变形时：轴向上：边部为压、中心为拉；径向上：整个断面为压；周向上：与轴向上相同。
材料成型工艺学锻造部分复习资料
材料成型工艺学锻造部分复习资料1、锻压加工主要有那些方法？热锻：自由锻、模锻；冷锻：冷挤、冷镦、冲裁、弯曲、拉深、胀形。
2、锻压与其它加工方法（铸造、轧制、挤压、拉伸）相比有什么特点？A 铸造是针对塑性较低的材料提供接近零件形状的毛坯。
B 锻造采用热加工，得到高强度质量的零件。
C 冲压是冷加工得到零件。
D 锻压与其它成形方法（轧制、挤压、拉伸等）对比锻压指向品种多而复杂的坯料或零件。
轧制、挤压、拉伸等指向板、带、条、箔、管、棒、型、线的一次加工产品，该产品尚需二次加工（锻、冲、铆、焊）。
3、试述锻造发展趋势。
A做大，设备向巨型化发展。
B做精，设备专门化、精密化和程控化。
C近终形，锻件形状、尺寸精度和表面质量最大限度地与产品零件接近，以达到少、无切削加工之目的。
D为适应大批量生产的要求，发展专业化生产线，建立专门的锻造中心，实现整机制造中零件的系列化、通用化和标准化。
E 大力发展柔性制造和CAD/CAM技术。
F模锻的比例加大，自由锻的比例减少。
G发展锻造新工艺4、锻造在冶金厂和机械类厂有何应用？a冶金厂：高速钢、钛等高温合金的锻造开坯，之后才进行轧或挤成板棒材。
b机械厂：主要为重要零件准备毛坯。
5、模锻工艺一般由那些工序组成？下料→加热→模锻→（切边、冲孔）→酸洗与清理→热处理→去氧化皮（打磨或刮削）→涂漆→检验等。
6、合金钢加热过程要注意那四个现象？锻造加热温度如何确定？a：钢加热过程中应注意的四点现象：氧化、脱碳、过热、过烧(1)氧化：氧化性气体（O2,CO2,H2O和SO2）与钢发生反应。
(2)脱碳：化学反应造成钢表层碳含量的减少叫脱碳。
(3) 过热：温度过高造成晶粒粗大。
(4)过烧：加热到接近熔化温度并在此温度下长期保留，不仅晶粒粗大，而且晶界熔化。
锻造温度范围的确定：锻造温度范围指开始锻造温度（始锻温度）和终结锻造温度（终锻温度）之间的温度区间。
(1)确定的原则或方法，三图定温：相图，塑性-抗力图，再结晶图。
《材料成型工艺学》复习资料
1.咬入:依靠回转的轧辊和轧件之间的摩擦力,轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象. 改善咬入条件的途径:①降低a: (1)增加轧辊直径D,(2)降低压下量实际生产:(1)小头进钢,(2)强迫咬入; ②提高:(1)改变轧件或轧辊的表面状态,以提高摩擦角;(2)清除炉生氧化铁皮;(3)合理的调节轧制速度,低速咬入,高速轧制.2.宽展：高向压缩下来的金属沿着横向移动引起的轧件宽度的变化成为宽展.3.宽展分类: ①自由宽展: 在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，不受任何其它任何阻碍和限制。
②限制宽展: 在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，还受到孔型侧壁的阻碍作用，破坏了自由流动条件，此时宽展称为限制宽展。
③强迫宽展: 在横向变形过程中，质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，还受到强烈的推动作用，使轧件宽展产生附加增长，此时的宽展称为强迫宽展。
4.影响宽展的因素：实质因素：高向移动体积和变形区内轧件变形纵横阻力比；基本因素：变形区形状和轧辊形状。
工艺因素：①相对压下量：相对压下量越大，宽展越大。
②轧制道次：道次越多,宽展越小；单道次较大,宽展大，多道次较小,宽展小；③轧辊直径:轧辊直径增加,宽展增加;摩擦系数；④摩擦系数的增加，宽展增加(轧制温度、轧制速度、轧辊材质和表面状态，轧件的化学成分). ⑤轧件宽度的影响：假设变形区长度 l 一定:随轧件宽度增加,宽展先增加后逐渐减小，最后趋于不变。
5.前滑：轧件出口速度vh 大于轧辊在该处的线速度v，即vh＞v的现象称为前滑现象。
后滑：轧件进入轧辊的速度小于轧辊该处线速度的水平分量v的现象。
前滑值：轧件出口速度vh与对应点的轧辊圆周速度的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比值称为前滑值。
后滑值：后滑值是指轧件入口断面轧件的速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量的比值。
6.影响前滑的因素: ①压下率:前滑随压下率的增加而增加;②轧件厚度:轧后轧件厚度h减小，前滑增加;③轧件宽度:轧件宽度小于40mm时，随宽度增加前滑亦增加；但轧件宽度大于40mm时，宽度再增加时，其前滑值则为一定值;④轧辊直径:前滑值随辊径增加而增加;⑤摩擦系数:摩擦系数f越大，其前滑值越大;⑥张力:前张力增加前滑，后张力减小前滑 .7.轧制生产工艺：由锭或坯轧制成符合技术要求的轧件的一系列加工工序组合。
材料成型工艺学 中 第一篇 挤压
径向上：中心小，两边大，差 异由前向后逐渐减小。
轴向上：
对着模孔部分：由前向后增大
对着模壁部分：由前向后减小
C 变形（应变）分析 应变状态：一向压缩（轴向）、二向延伸（径向、周向） 变形过程：开始出鼓形，Ⅱ 断面首先充满挤压筒；继续加
力，Ⅰ 断面充满挤压筒；最后， Ⅲ 断面充满挤 压筒。
死区的顶部能阻碍锭坯的表面缺陷进入变形区而流入制 品，因此能提高制品的表面质量。
影响死区大小的因素：模角、摩擦、挤压温度等，随这 些参数的增大，死区增大，如平模挤压时死区大。
后
死区（前端难变形区）
端
难
变
变形区
形
区
剧烈滑移区
② 后端难变形区 位于垫片端面附近，是由于筒、垫片 的摩擦和冷却，使此部分金属不易变形形成的，在基本 挤压末期，此区域逐渐变成一小楔形区。
E 填充阶段应注意的问题
a 尽量减小变形量（锭坯与挤压筒的间隙），否则易 造成：制品性能不均匀；棒材头大，即切头大；低塑性 材料易出现表面裂纹。此阶段的变形量用填充挤压系数 表征，定义填充挤压系数为：
kt F筒 F锭 一般 kt 1.051.10
b 锭坯的长度与直径比小于3－4，即L/D<3 -4。否则 变形不均出现鼓形，甚至失稳弯曲，导致封闭在模、筒 交界处的空气压入表面微裂纹中，出模后若焊合则形成 气泡，若未焊合则出现起皮缺陷。
n1
n > n1
ln
ln1
> ln ln1
c 制品的网格也有畸变，表现在：
① 纵向线的弯曲程度以及弯曲顶点的间距由前向后逐渐 增大，说明变形（延伸变形和剪切变形）由前向后逐渐 增大。
② 中心网格变成近似矩形，外层网格变成平行四边形， 说明外层质点不仅承受了纵向延伸，还承受了附加的剪 切变形，且剪切变形由中心向外层逐渐增大。
材料成型工艺学 金属塑性加工
二、模锻件的结构工艺性
1. 模锻件上必须具有一个合理的分模面 2. 零件上只有与其它机件配合的表面才需进行机械加工,
其它表面均应设计为非加工表面 (模锻斜度、圆角) 3. 模锻件外形应力求简单、平直和对称。避免截面间差别
过大, 薄壁、高筋、高台等结构 (充满模膛、减少工序) 4. 尽量避免深孔和多孔设计 5. 采用锻- 焊组合结构
自由锻设备：锻锤 — 中、小型锻件 液压机 — 大型锻件
在重型机械中,自由锻是生产大型和特大型锻件的 惟一成形方法。
1.自由锻工序 自由锻工序：基本工序 辅助工序 精整工序
(1) 基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求, 达
到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 有：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、
扭转、错移、切割 (2) 辅助工序
金属的力学性能的变化：
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因：由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈 扭曲, 增大了滑移阻力, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象：
▲ 加工硬化
（冷变形强化）： 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复：使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
§3 金属的可锻性
金属的可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形 而不开裂的能力。
金属的可锻性好，表明该金属适合于采用压力加工 成形； 可锻性差，表明该金属不宜于选用压力加工方法 成形。
衡量指标：金属的塑性（ψ、δ ）； 变形抗力（σb、HB）。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
弹复：
金属塑性变形基本规律：
体积不变定律： 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。
高分子材料成型工艺学2018-6教材版-PDF
分布性混合 分散混合
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混合难易程度的比较
混合物料的状态
分子扩散的程度
低粘度液体与低粘度液体间的混合 低粘度液体与固体间的混合 高粘度液体与高粘度液体间的混合 高粘度液体与固体间的混合 固体与固体间的混合
能较显著地进行 能显著地进行 不显著、较困难进行 不显著、较困难进行 极慢，很难进行
耐热型增塑剂： 双季戊四醇酯、偏苯酸三酯 耐寒型增塑剂： 癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯 耐光热增塑剂： 环氧大豆油 耐霉菌增塑剂： 磷酸酯类 无毒/低毒增塑剂：乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）
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增塑剂的性能评价
☆（1）聚合物与增塑剂的相容性 压应力 大小 + 增塑剂 渗出时间 溶度参数
☆ （2）增塑剂的效率
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热稳定剂
• 聚氯乙烯（PVC） 主要缺点：热稳定性差
★三盐基硫酸铅和二盐基硫酸铅 （铅毒性，不能接触食品）
★复合热稳定剂：钙锌盐类、钡锌盐类等。 ★有机锡类稳定剂：月桂酸酯类，马来酸酯类和硫醇
（透明、无毒制品）
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3.2.1 粉料和粒料的组成
3、稳定剂
稳定剂的种类
• 热稳定剂 5份左右
• 光稳定剂（紫外线吸收剂、紫外线猝灭 剂、光屏蔽剂）
其它填料
8
光稳定
0.5
重量配比 %
45
例4 玻璃纤维增强聚丙烯
• 成分 • 聚丙烯 • 玻璃纤维 • 偶联剂KR-201 • 抗氧剂1010 • 助抗氧剂DLTP
份数 100 10-100 0.5 0.2 0.2
47
例3 聚苯乙烯泡沫塑料
• 成分 • 聚苯乙烯 • 偶氮二异丁腈 • 碳酸氢氨
份数 100 2.8 2.2
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材料成形工艺学
引言：
材料成形工艺学是材料科学与工程中重要的学科之一，研究材料在不同工艺条件下如何进行成形加工的科学原理和技术方法。
本文以材料成形工艺学为主题，介绍了几种常见的成形工艺及其应用。
1. 压力成形工艺
1.1 压铸
压铸是一种常见的金属成形工艺，通过将液态金属注入压铸模具中，在一定压力下使其凝固成型。
该工艺适用于高强度、高精度和复杂形状的金属制品制造，如汽车零部件、机械零件等。
1.2 压力机械加工
压力机械加工是利用力的压力将金属材料加工成所需形状的工艺。
常见的压力机械加工包括冷镦、冷挤压、冷拉拔等。
这些工艺通常用于制造螺栓、铆钉、拉杆等金属制品。
2. 热力成形工艺
2.1 热压成形
热压成形是一种利用温度和压力对材料进行成形的工艺。
通过加热材料至其塑性变形温度，再施加压力进行成形。
热压成形广泛应用于钢铁、铝合金等材料的制造中，如汽车车身、飞机部件等。
2.2 热挤压
热挤压是将材料加热至可塑性状态后通过模具的挤压使其产生塑性变形并成形。
该工艺可制造出具有高强度和精确尺寸的金属制品，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
3. 注塑成形工艺
注塑成形是将热塑性材料加热熔融后注入模具中进行成形的工艺。
该工艺适用于制造各种塑料制品，如塑料容器、电子产品外壳等。
注塑成形工艺具有高效、精度高、成本低等优点。
4. 粉末冶金工艺
粉末冶金是一种将金属或非金属粉末通过成形和烧结等工艺制成制品的技术。
该工艺可制造出具有特殊性能和形状的制品，广泛应用于汽车、航空航天、机械等领域。
结论：
材料成形工艺学是研究材料在不同工艺条件下进行成形加工的学科，对于材料制造和工程应用具有重要意义。
通过不同的成形工艺，可以获得多种形状和性能的制品，满足不同需求，并推动了现代工业的发展。