金属塑性成形原理
金属塑性成形原理_总复习
一、1.加工硬化指经过塑性变形后，金属内部的组织结构和物理力学性能发生改变，其塑性、韧性下降，强度、硬度增加，继续变形的力提高的现象。
2.加工硬化的后果：强度提高，增加设备吨位；塑性下降，降低变形程度，增加变形工序和中间退火工序；强化金属材料（不能热处理的），提高金属零件的强度，改善冷塑性加工的工艺性能。
3.措施：经冷塑性变形后金属产生加工硬化，如将变形后的金属加热到一定温度，又将产生软化，塑性韧性提高，强度硬度降低，即产生回复和再结晶—静态回复和再结晶。
二、1.金属的塑性指固体金属在外力的作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。
塑性是一种状态、而不是一种性质2.塑性的影响因素○1变形温度对塑性的影响变形温度对塑性影响显著，总趋势：温度升高、塑性增加。
三个脆区低温脆区（蓝脆区）中温脆区高温脆区主要原因：回复和再结晶消除加工硬化降低临界切应力，增加滑移系金属的组织结构发生变化增强热塑性作用加强晶界滑动作用○2变形速度对塑性的影响增加变形速度会使金属晶体的临界切应力升高，使塑性降低增加变形速度，温度效应显著，金属温度升高，使塑性提高增加变形速度，由于没有足够的时间进行回复和再结晶，使塑性降低工艺过程中一般希望提高变形速度降低摩擦改善不均匀性减少热量损失增强惯性流动○3应力状态对塑性的影响主应力状态中，压应力个数越多，数值越大，金属的塑性越好；拉应力个数越多，数值越大，金属的塑性越差。
原因拉应力促进晶间变形，加速晶界破坏；三向压缩应力有利于愈合塑性变形过程中产生的各种损伤；而拉应力则相反，它促使损伤的发展；压应力有利于抑制和消除晶体中塑性变形产生的各种微观破坏，拉应力相反；三向压应力能抵消由于不均匀变形引起的附加拉应力。
○4金属的化学成分和组织结构对塑性的影响晶格类型的影响面心立方晶格结构：塑性较好体心立方晶格结构：塑性较差密排六方晶格结构：塑性较差组织结构的影响单相组织塑性较好塑性相近 — 影响小多相组织 脆性相网状分布，塑性显著降低 塑性差别大 脆性相片状层状分布，影响小 脆性弥散均匀分布，无影响 晶粒 — 晶粒细小有利于提高塑性铸态组织 — 铸态组织中的粗大柱状晶粒、偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷，以及组织不均匀性将显著降低金属的塑性 3.提高金属塑性的途径合理选择变形温度与变形速度 合理选择变形方式提高金属材料成分和组织的均匀性 减小不均匀变形三、金属的变形抗力及其影响因素金属受外力而变形，抵抗变形的力 — 变形抗力 变形的难易程度 单位流动应力变形抗力的影响因素：化学成分、组织结构、变形温度、变形速度、变形程度、应力状态四、金属的超塑性：延伸率达＝100％～2000％ 结构超塑性（微细晶粒超塑性）动态超塑性（相变超塑性）超塑性的变形机制：晶界滑动与扩散蠕变联合机制五、塑性力学的基本假设:变形体连续、变形体均质和各向同性、变形体静力平衡、体积力和体积变形不计。
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。
金属塑性成形原理知识点
弹性:材料的可恢复变形的能力。
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：材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。
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。
塑性成形的特点：组织性能好、材料利用率高、生产效率高、尺寸精度高、设备相对复杂。
冷态塑性变形的机理：晶内变形（滑移和孪生）和晶间变形（滑动和转动）滑移：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移向）相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
孪生：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生向）发生均匀切边滑移面：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶面。
滑移方向：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶向。
塑性变形的特点：不同时性、不均匀性、相互协调性。
合金：合金是由两种或者两种以上的金属元素或者金属元素与非金属元素组成具有金属特性的物质。
合金分为固溶体（间隙固溶体、置换固溶体）和化合物（正常价、电子价、间隙化合物）固溶强化：以间隙或者置换的方式融入基体的金属所产生的强化。
弥散强化：若第二项是通过粉末冶金的方法加入而引起的强化。
时效强化：若第二项为力是通过对过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出并产生强化。
冷态下的塑性变形对组织性能的影响：组织：晶粒形状发生变化，产生纤维组织晶粒内部产生亚晶结构晶粒位向改变：产生丝织构和板织构性能：产生加工硬化（随着塑性变形的程度的增加，金属的塑性韧性降低，强度硬度提高的现象）加工硬化的优点：变形均匀，减小局部变薄，增大成形极限缺点：塑性降低、变形抗力提高、变形困难。
热塑性变形的软化过程：动态回复、动态再结晶、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶金泰回复：从热力学角度，变形引起金属内能增加，而处于稳定的高自用能状态具有向变形前低自由能状态自发恢复的趋势静态再结晶：冷变形金属加热到更高温度后，在原来版型体中金属会重新形成无畸变的等轴晶直至完全取代金属的冷组织的过程。
金属塑性成形原理---第四章 金属塑性成形中的摩擦_
4.6 塑性成形中的润滑
润滑是减少摩擦对塑性成形过程不良影响的最有效 措施。润滑的目的是：
1. 降低接触面间的摩擦力； 2. 提高模具寿命； 3. 提高产品质量； 4. 降低变形抗力； 5. 提高金属充满模膛的能力
一·塑性成形中对对润滑剂的要求 1. 良好的耐压性能 2. 良好的耐热性能 3. 冷却模具 4. 无腐蚀作用 5. 无毒 6. 使用、清理方便、来源丰富、价格便宜
金属塑性成形原理---第四章 中摩擦的分类和机理
一·塑性成形中摩擦的分类 干摩擦、边界摩擦、流体摩擦
二 摩擦机理
1 ．表面凹凸学说 2 ．分子吸附学说 3 ．粘着理论
4.3 描述接触表面上摩擦力的数学表达式
一．库伦摩擦条件
不考虑接触面上的粘贴现象，以为摩擦符合库伦 定律，即摩擦力与接触面上的正压力成正比，其数 学表达式为
二·塑性成形中常用的润滑剂
三·润滑剂中的添加剂
四·塑性成形时的润滑方法
拉拔时流体强制润滑
4.7不同塑性成形条件下的摩擦系数
见课本157页表
金属质点向中心方向流动，该面以外的金属
质点向外流动，变形后使圆环内径缩小，外 径扩大，而且，分流面半径 Rn 随摩擦系数 的增大而增大。
摩擦系数很小或为零时对金属 流动的影像动态图
摩擦系数大于某临界值时对金属 流动的影像动态图
在圆环镦粗试验之前，必须根据
圆环原始尺寸和变形后可能达到 的尺寸，利用圆环镦粗变形理论 公式（求中性层位置），绘制出 镦粗后圆环高度 h 和内径 di 与 接触面摩擦因子 m 的关系曲线， 即为理论校准曲线。
❖在热塑性变形时常采用该模型
4.4 影响摩擦系数的主要因素
一．金属的种类和化学成分
金属塑性成形原理
表1-1 塑性成形方法分类表1-2 五大基本加工方法的分类第 一 章 绪 论一、金属塑性成形的特点与地位金属塑性成形是金属加工的重要方法之一。
它是指金属工件在工具外力（主要是压力）的作用下，产生塑性变形，从而达到要求的形状、尺寸和性能的加工过程。
因此，也把塑性成形称为塑性加工或压力加工。
金属塑性成形与其它加工方法相比，主要具有如下优点：1. 能改善组织性能。
如减轻偏析、致密结构、细化晶粒等，从而提高材料的综合力学性能。
2. 金属废屑少。
因塑性成形主要靠金属塑性状态下的体积转移，故不需切除大量的多余金属，所以金属收得率较高。
3. 生产率高。
这体现在塑性成形可采用高的加工速度，以及可采用连续式（非周期式）的生产方式。
因此特别适用于大批量生产。
由于上述优点，占产钢总量90%以上的钢制品都要经过塑性成形加工过程，其产品广泛应用于各种行业、部门，并随着塑性成形技术的发展，能生产的产品品种及规格也越来越多，因此金属塑性成形在国民经济中占有重要地位。
二、 金属塑性成形方法分类按金属塑性成形的加工方式，即综合考虑工具的特征及工件的变形方式，可将塑性成形方法分为五大类（见表1-1）。
类 别 工具特征 工件变形方式 锻 造直线运动的锻锤或锻模在锻模间体积变形挤 压 直线运动的挤压板及带挤压模的挤压缸 在挤压模孔中挤出拉 拔 直线运动的夹头及拉拔模架 在拉拔模孔中拉出冲 压 直线运动的冲模 在冲模间板料成形轧 制旋转运动的轧辊在轧辊间压缩成形上述五大基本加工方法又可分别进一步细分为若干种如表1-2所例举的加工方法。
基本方法 类 别 锻 造 自 由 锻 模 锻 挤 压 正 挤 反 挤 拉 拔 实心材拉拔 空心材拉拔 冲 压冲 裁 弯 曲表1-3 塑性理论发展概览拉 深轧 制纵 轧横 轧斜 轧三、金属塑性成形理论的发展概况金属塑性成形理论是一门基于金属塑性变形的物理学、物理-化学、金属学与力学基础上的应用技术理论。
发现金属材料的塑性并利用其加工金属制品可追溯至2000 多年前的青铜器时代，但是对金属材料的塑性变形的微观机理的认识，则是与本世纪30年代位错概念的提出分不开的。
金属塑性成形原理
⏹掌握金属塑性变形的物理基础，即掌握影响金属性能的主要因素及原理，掌握金属性能主要指标的测试方法；⏹掌握金属塑性力学的基础知识，即掌握金属塑性变形体内的应力场、应变场、应力－应变之间关系、塑性变形时的力学条件等塑性理论基础知识。
掌握塑性成形问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）；⏹掌握金属塑性成形时的金属流动规律和变形特点，分析金属的基本成形工艺，以便确定合理的坏料尺寸和成形工序；⏹掌握对成形质量进行定性分析及提高成形质量的方法。
金属塑性成形的特点⏹加工后组织性能得到改善和提高，经塑性成形，使其结构致密，组织改善⏹材料利用率高，主要依靠金属在塑性状态下的体积转移来实现⏹生产率高，如高速冲，400-1000次/每钟⏹精度高，精密塑性成形一般将金属塑性成形分为块料成形（又称体积成形）和板料成形两大类，每类又包括多种加工方法，形成各自的工艺领域。
块料加工⏹轧制：型材、板材、管材⏹挤压：型材、管材或零件⏹拉拔：棒材、管材和线材⏹自由锻：结构件⏹模锻：结构件板料成形一般称为冲压。
它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，从而获得所需零件。
一、金属塑性成形原理（一）金属的塑性变形1.金属的塑性变形的分类①弹性变形：材料在外力作用下会产生变形；当外力消失后，所产生的应力和变形也消失的变形，称为弹性变形。
②塑性变形当外载荷在材料内部所产生的内应力超过了材料的屈服强度以后，即使去掉外载荷，变形也不能完全消失的变形称为塑性变形。
2. 金属的塑性变形在金属塑性变形过程中，金属的晶粒内部产生了滑移，晶粒间也产生了滑移并转动（多晶体的晶间变形）。
（1）单晶体金属——刚性滑移（2）多晶体金属——位错运动（二）冷变形对金属组织和性能的影响1.产生冷变形强化现象冷变形时，随着变形程度的增加，产生金属的强度、硬度升高，塑性、冲击韧性下降的现象。
2.产生残余应力加工硬化对金属组织性能的影响：①压力加工中，加工硬化增大了材料继续变形的阻力。
金属塑性成形原理---第五章-塑性成形件质量的定性分析
5.3.4 细化晶粒的主要途径
使塑性成形件获得细晶粒的主要途径有：
(1)在原材料冶炼时加入一些合金元素(如钽、 铌、锆、钼、钨、钒、钛等)及最终采用铝、 钛等作脱氧剂
（2）采用适当的变形程度和变形温度
（3）采用锻后正火（或退火）等相变重结晶 的方法
5.3.3 影响晶粒大小的主要因素
1）．加热温度 加热温度包括塑性变形前的加热温度和因溶处理时 的加热温度。 2）.变形程度
3）机械阻碍物
有些材料随加热温度升高，晶粒分阶段突然长大， 而不是随温度升高成直线关系长大。这是由于金属 材料中存在机械阻碍物，对晶界有钉札作用，阻止 晶界迁移的缘故。 机械阻碍物在钢中可以是氧化物(如AI2O3等)、氮化 物(如AIN、TiN等)、碳化物(如VC、TiC等)；在铝合 金中可以是Mn、Ti、Fe等元素及其化合物。
3）.折叠两侧有较重的脱碳、氧化现象。
5.4.2 折叠的类型及形成原因
1．由两股(或多股)金属对流汇合而形成的折叠
这种类型的折叠其形成原因有以下几方面：
1)模锻过程中由于某处金属充填较慢，而在相邻部 分均已基本充满时，此处仍缺少大量金属，形成空 腔，于是相邻部分的金属便往此处汇流而形成折叠
2)弯轴和带枝叉的锻件，模锻时常易由两股流动金 属汇合形成折叠 如图5—25、图5—26所示。
3)由于变形不均习，两股(或多股)金属对流汇合而成 折叠
2.由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属 带着流动，两者汇合形成的折叠
3.由于变形金属发生弯曲、回流而形成的折叠
分为两种情况：(1)细长(或扁薄)锻件，先被压 弯发展成的折叠
5.4塑性成形件中的折叠
《金属塑性成形原理》习题答案
《金属塑性成形原理》习题答案一、填空题1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有伸长率和断面收缩率。
2. 所谓金属的再结晶是指冷变形金属加热到更高的温度后，在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶，直至完全取代金属的冷变形组织的过程。
3. 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。
4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量＝＋5. 对应变张量，请写出其八面体线变与八面体切应变的表达式。
＝；＝。
6.1864 年法国工程师屈雷斯加（H.Tresca ）根据库伦在土力学中研究成果，并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为。
7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多，归结起来主要有金属的种类和化学成分、工具的表面状态、接触面上的单位压力、变形温度、变形速度等几方面的因素。
8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的最大切应力方向。
对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，塑性区内各点的应力状态不同其实质只是平均应力不同，而各点处的最大切应力为材料常数。
9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动可容条件，此唯一的应力场和速度场，称之为真实应力场和真实速度场，由此导出的载荷，即为真实载荷，它是唯一的。
10. 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＝。
11、金属塑性成形有如下特点：、、、。
12、按照成形的特点，一般将塑性成形分为和两大类，按照成形时工件的温度还可以分为、和三类。
13、金属的超塑性分为和两大类。
14、晶内变形的主要方式和单晶体一样分为和。
其中变形是主要的，而变形是次要的，一般仅起调节作用。
15、冷变形金属加热到更高的温度后，在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶，直至完全取代金属的冷变形组织，这个过程称为金属的。
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金属塑性成形原理
金属塑性成形是指金属在一定条件下经过外力作用，形状和尺寸发生改变而不
破坏其连续性的加工方法。
金属塑性成形工艺在工业生产中具有非常重要的地位，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
金属塑性成形原理是金属塑性加工的基础，了解金属塑性成形原理对于提高金属加工质量和效率具有重要意义。
首先，金属塑性成形原理涉及到金属的塑性变形特性。
金属具有塑性变形的特点，即在一定条件下可以通过外力作用而改变形状和尺寸，而不会破坏其内部结构。
这是由于金属的晶体结构和金属原子之间的结合方式所决定的。
金属的晶体结构具有规则的排列方式，因此在外力作用下，金属原子可以相对容易地发生滑移和再结晶现象，从而实现塑性变形。
其次，金属塑性成形原理还涉及到金属的应力应变关系。
金属在受到外力作用
时会产生应力，并且产生相应的变形。
金属的应力应变关系是描述金属在受力情况下的变形规律的重要理论基础。
根据金属的应力应变关系，可以确定金属在受力情况下的变形程度和变形方式，从而为金属塑性成形工艺的设计和优化提供理论依据。
此外，金属塑性成形原理还包括金属的加工硬化特性。
金属在经过塑性变形后
会产生加工硬化现象，即金属的抗拉强度和硬度会随着变形程度的增加而增加。
了解金属的加工硬化特性对于选择合适的加工工艺和工艺参数具有重要意义。
通过合理控制加工硬化特性，可以有效地提高金属的塑性变形能力，降低加工难度，提高加工效率。
最后，金属塑性成形原理还涉及到金属的成形工艺。
金属的成形工艺包括压力
成形、拉伸成形、挤压成形、冷锻成形等多种方法。
不同的成形工艺适用于不同的金属材料和形状要求。
了解金属的成形工艺对于选择合适的加工方法和工艺流程具有重要意义。
通过合理选择成形工艺，可以实现金属加工的高效、高质量和低成本。
综上所述，金属塑性成形原理是金属塑性加工的基础，了解金属的塑性变形特性、应力应变关系、加工硬化特性和成形工艺对于提高金属加工质量和效率具有重要意义。
只有深入理解金属塑性成形原理，才能更好地指导金属加工工艺的设计和实施，实现金属制品的优质生产和应用。