金屬塑性加工原理 試題答案

1、試卷（一）一、名詞解釋（本題10分，每小題2分）1.變形過程中的金屬發(fā)熱現(xiàn)象2.材料由于溫度降低等內(nèi)在因素和外在條件變化，塑性急劇下降的現(xiàn)象。3.在熱變形過程中，在應(yīng)力狀態(tài)下所發(fā)生的再結(jié)晶。金屬在熱變形過程中發(fā)生的再結(jié)晶4.回復(fù)溫度以下發(fā)生的變形。 在物體中，由于其各部分的不均勻變形受到物體整體性的限制而引起5.的相互平衡的應(yīng)力。二.填空題（本題10分，每小題2分）1.偏應(yīng)力，球應(yīng)力靜水壓力2.變形溫度、變形程度、晶粒大小3.真應(yīng)力、斷面收縮率4.適當(dāng)粘度、良好活性5.穩(wěn)定細(xì)晶（5m以下）、一定的溫度區(qū)間()、一定的變形速度()三、判斷題（本題10分，每小題2分）1.()、()、()、()2.

2、()、()3.()4.()5.()四、問答題（本題 40 分，每小題 10 分）1.答：對于低塑性材料的開坯采用擠壓加工方法為佳，因為：擠壓時靜水壓力大，塑性好。缺陷變成線狀。2.答：3.答：相同：使材料產(chǎn)生各向異性(沿纖維方向上強(qiáng)度高)。不同：冷變形：基本晶粒沿最大主變形方向拉長；熱變形：夾雜物、第二相拉長。(基體是再結(jié)晶等軸晶粒)消除措施：冷變形：完全再結(jié)晶退火；熱變形：凈化，鑄錠中盡量減少雜質(zhì)；高溫長時間退火，使夾雜物擴(kuò)散，改變加工方向。4.答：(1)種情況沿輥寬變形均勻。(2)種情況中部易出現(xiàn)裂紋，因為中部附加拉應(yīng)力。五、證明題（本題 10 分）證：已知Mises塑條可表達(dá)為：六、推導(dǎo)

3、題（本題 20 分）解：建立直角坐標(biāo)系xoy如圖，上下左右對稱只研究第一象限試卷（二）一、名詞解釋（本小題10分，每小題2分）1.在金屬再結(jié)晶條件下進(jìn)行的塑性變形2.在塑性變形的過程中存在彈性變形3.在熱變形過程中在應(yīng)力作用下的再結(jié)晶4.物體不均勻變形受到整體性的限制而引起物體內(nèi)相互平衡的應(yīng)力5.金屬在塑性變形時的發(fā)熱現(xiàn)象二、填空題（本題 22 分，每小題 2 分）1.作用力（主動力）、約束反力2.3、（體積不變條件）3.單位時間內(nèi)的應(yīng)變量（應(yīng)變對時間的變化率）4.5.彈性變形、加工硬化8.變形溫度、變形程度、變形速度7.變形溫度、變形程度、再結(jié)晶晶粒大小8.塑性指標(biāo)、變形溫度9.斷面收縮率、

4、真實應(yīng)力10.彈性變形、塑性變形、斷裂11.定摩擦定律和滑動摩擦定律三、判斷題（本題10分，每小題2分）1. 2. 3. 4. 5.四、問答題（本題 36 分，每小題 6 分）1.答：反映了變形體體積改變的劇烈程度：反映了變形體形狀改變的劇烈程度：反映了塑性變形的類型2.答：Tresca準(zhǔn)則：變形體某點的最大切應(yīng)力達(dá)到定值材料就屈服，平面上為正六邊形Misec準(zhǔn)則：彈性形狀改變達(dá)到定值材料就屈服，平面上為一個圓兩準(zhǔn)則在平面應(yīng)變情況下差別最大3.答：簡單加載：應(yīng)力分量按比例加載，只加載不卸載，應(yīng)力與應(yīng)變的主軸重合復(fù)雜加載：不滿足簡單加載條件Levy-Mises增量理論：或4.冷變形纖維組織是晶粒

5、被拉長，拉細(xì)壓扁呈現(xiàn)纖維狀。而熱變纖維組織是熱變形時，非金屬雜質(zhì)、第二相各種缺陷沿最大變形方向被拉長。冷變形纖維組織都是沿纖維方向強(qiáng)度高，使材料呈各向異性。消除措施：冷變形纖維組織用完全再結(jié)晶退火熱變形纖維組織：熔煉盡可能除雜，鑄錠細(xì)化晶粒，采用長時間高溫均勻化退火，加工時變換加工方向5.答：對于低塑性材料的開坯采用擠壓加工方法為佳，因為：擠壓時靜水壓力大，塑性好。6.答：圖1：送料方向沿軋件寬度方向變形不均勻，因為沿軋件禮寬度方向坯料厚度不一，壓下量不同。圖2：送料方向沿軋件寬度方向變形均勻五、計算題（7分）解：六、推導(dǎo)題（本題15分）解：平衡方程：塑件：聯(lián)立（a）（b）得：又：所以：積分得

6、：應(yīng)力邊界條件：時，代入塑條有：即：所以：所以：試卷（三）1、 名詞解釋（本題8分，每小題2分）1.在變形過程中，物體各質(zhì)點將向著阻力最小的方向移動，即做最少的功，走最短的路2.塑性變形過程中因金屬發(fā)熱而促使金屬的變形溫度升高的效果。3.金屬冷變形時，隨著變形程度的累積，金屬的變形抗力提高而塑性下降的現(xiàn)象。4.對金屬材料有效地綜合利用形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化，將塑性加工與熱處理操作相結(jié)合，使成形工藝同獲得最終發(fā)性能統(tǒng)一起來的一種工藝方法。二、填空題（本題10分，每小題2分）1.彈性變形、塑性變形、斷裂2.工作應(yīng)力基本應(yīng)力附加應(yīng)力3.干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦4.液體潤滑亮劑、固體滑亮劑、液固滑亮劑、

7、熔體滑亮劑5.變形溫度、冷變形程度三、判斷題（12分）1. 2. 3. 4. 5. 6.四、問答題（本題38分，1-6小題第小題3分，7,8小題第小題7分，9小題6分）1.答：通過該點所有斜載面上的應(yīng)力有無、大小、方向情況意義：下述內(nèi)容中舉出12種：彈塑性類型，是否進(jìn)入了塑性變形、變形類型、分析變形、計算變形力、關(guān)系的基礎(chǔ)2.答：力平衡3.答：應(yīng)變?nèi)浚宰冃伍_始的原始尺寸為度量基準(zhǔn)，反映一次變形過程從起始到終了的總應(yīng)變量。：應(yīng)變增量，以變形過程中的某瞬時狀態(tài)為度量基準(zhǔn)，反映該瞬時開始后一極短的時間的微分應(yīng)變量。4.答：第三強(qiáng)度理論是從材料使用角度出發(fā)，要求材料不發(fā)生塑性變形，使用的終點Tre

8、sca屈服準(zhǔn)則從加工成形角度出發(fā)，衡量發(fā)生塑性變形否，塑性變形的起點5.答：彈性本構(gòu)方程：考慮了體積的變化，線性關(guān)系與變形歷史無關(guān)，簡單，唯一性塑性本構(gòu)方程：不考慮體積的變化，一般非線性6.答:平衡方程，塑性條件7.答：變形溫度，變形速度，變形程度；變形力學(xué)圖，相圖，塑性圖，再結(jié)晶全圖，變形抗力圖.答:熱變形：變形過程發(fā)生再結(jié)晶，具有明顯的軟化過程和擴(kuò)散特性，塑性發(fā)揮好，有修復(fù)機(jī)構(gòu)（溶解深沉、非晶機(jī)構(gòu)），晶向變形機(jī)構(gòu)作用最大，晶向變形機(jī)構(gòu)主要中要在熱變形中起作用，高溫下晶粒的移動和轉(zhuǎn)動比晶內(nèi)變形所起的作用大，溶解深沉、非晶機(jī)構(gòu)比冷變形明顯。冷變形：變形溫度低于回復(fù)溫度，在變形中只有加工感化而無

9、回復(fù)與再結(jié)晶現(xiàn)象，以晶內(nèi)變形為主。9.答：典型表現(xiàn)：輪廓呈現(xiàn)單鼓形，接觸面存在三個區(qū)（粘著區(qū)、滑動區(qū)、側(cè)翻區(qū)），變形體內(nèi)存在三個區(qū)（難變形區(qū)、易變形區(qū)、自由變形區(qū)）圖于裂紋是由于易變形區(qū)對自由變形區(qū)同向附加拉應(yīng)力而產(chǎn)生的，措施：減少摩擦，采用凹模，采用軟墊，采用包套五、分析應(yīng)用題（本題16分，每小題8分）1.解：同一上=常數(shù)，即所以分布如下圖：由于坯料中心水平流動速度快，擠壓后期中心必須靠徑向流動來補(bǔ)充，擠壓變形力升高，而出現(xiàn)擠壓縮尾2.解：軋件厚度主要取決于實際工作輥徑的大小小輥：變形區(qū)W小，W/H小，變小，F(xiàn)變小，而且P總變小，軋輥彈性變形小，故更簿。疊軋：H增大，W/H減小，變小，F(xiàn)變小

10、，其次分成兩層后，單層更小潤滑：m減小，減小，F(xiàn)變小。六、綜合推理題（本題16分）解：由上可知，當(dāng)m增大時增大試卷（四）1、 名詞解釋：（本題10分，每小題2分）1.熱效應(yīng)：金屬在塑性變形時的發(fā)熱現(xiàn)象。2.動態(tài)再結(jié)晶：在熱變形過程中，在應(yīng)力作用下的再結(jié)晶。3.外端：變形體處于變形區(qū)以外的那一部分坯料。4.附加應(yīng)力：物體不均勻變形受到其整體性限制而引起物體內(nèi)相互平衡的應(yīng)力。5.塑性-脆性轉(zhuǎn)變：金屬塑性隨溫度下降等內(nèi)外因素變化而明顯轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈缘默F(xiàn)象。二、填空題（本題16分，每小題2分）1.過變形體任意斜載面上的應(yīng)力有無，大小，方向的情況、該點三個坐標(biāo)面上的應(yīng)力分量2.反映了彈性變形體積變化的大小、

11、反映形狀變化的大小3.變形過程中某一極短階段的無限小應(yīng)變、變形過程中某一瞬間的尺寸4.單位時間內(nèi)的應(yīng)變量、1/秒5.最大切應(yīng)力達(dá)到某一極限K時，材料發(fā)生屈服、材料的彈性形狀改變達(dá)到某一定值，材料就屈服6.剛塑性體、彈塑性體7.彈性變形、加工硬化 8.、0三、計算與問答（58分，1-3小題每小題6分，4,5小題第小題15分，6小題10分）1.解：所以：由，對應(yīng)延伸型應(yīng)變2. 解：內(nèi)弧線：初始屈服曲面外弧線：后繼屈服曲面OAB、OCD是簡單加載OAD、OABD是復(fù)雜加載OAB與OABD具有相同的塑性變形，因為B-D是中性變載，只有彈性應(yīng)變量改變，塑性應(yīng)變量不變3. 解：變形后軟層薄，硬層厚理由：由

12、塑條或材料軟易達(dá)到塑條，變形大，簿由形狀改變比解：材料軟G小，則大，變形大，簿由小，則大，則H小，簿4.答：外摩擦特點：接觸面壓力大，潤滑困難，摩擦應(yīng)力高；溫度條件惡劣(如高溫)；接觸條件不斷變化，表面狀態(tài)不一；摩擦副差異大。塑性加工所使用的潤滑劑種類有：液體潤滑劑、固體潤滑劑、液-固潤滑劑和熔體潤滑劑等幾種類型。液體潤滑劑主要是通過適當(dāng)?shù)恼扯容^大的活性形成一層穩(wěn)定結(jié)實的潤滑膜。固體潤滑劑：固體本身的剪切強(qiáng)度低于被加工材料的剪切強(qiáng)度。液-固潤滑劑：兼有上述兩者的特點。熔體潤滑劑：在高溫下可以在工具與坯料接觸面間熔成液體薄膜隔開接觸面。5.答：不均勻變形的典型現(xiàn)象：輪廓呈現(xiàn)單鼓或雙鼓，接觸面出現(xiàn)

13、粘著、滑動、側(cè)翻三個區(qū)，整個體積分為難、易、自由變形區(qū)。薄板軋制時的裂邊主要是變形不均勻，中間延伸大、邊部延伸小，造成邊部出現(xiàn)附加拉應(yīng)力，中間附加壓應(yīng)力。當(dāng)邊部的附加拉應(yīng)力與基本主應(yīng)力疊加大于材料的斷裂強(qiáng)度時出現(xiàn)裂邊。另外，熱軋件邊部溫度低，冷軋件邊部晶粒粗大，都易裂邊。防止措施：盡量使金屬變形均勻如：壓下量、坯料厚度、輥型、潤滑均勻、合理的加熱、熱處理等。6.答：冷變形的纖維組織：冷變形時晶粒被拉長、拉細(xì)或被壓扁呈現(xiàn)纖維狀。而熱變形纖維組織是熱變形對非金屬夾雜物、第二相等各種缺陷沿最大主變形方向被拉長。冷變形對組織的影響是：形成纖維組織、形成亞結(jié)構(gòu)、變形織構(gòu)及晶內(nèi)與晶間的破壞。熱變形過程中硬

14、化和軟化同時存在可以改善鑄錠組織，使金屬熱變形后晶粒細(xì)化、成份趨于均勻、塑性得到改善等。四、推導(dǎo)題(16分)解：由有應(yīng)力邊界條件：r=R時，由塑條：所以：所以：由于不包套時所以包套時接觸面大。試卷（五）一、名詞解釋（本題18分，每小題3分）1.最小阻值定律：塑性變形過程中，物體各質(zhì)點將向著阻力最小的方向流動。2.干摩擦：不存在任何外來介質(zhì)時金屬與工具的接觸表面之間的摩擦。3.熱變性：變形金屬在完全再結(jié)晶條件下進(jìn)行的塑性變形。4.塑性狀態(tài)圖：表示金屬指標(biāo)與變形溫度及加載方式的關(guān)系曲線圖形。5.金屬塑性加工的熱力學(xué)條件：變形溫度、變形速度、變形程度。6.多晶體的晶向變形機(jī)構(gòu)：晶粒的轉(zhuǎn)動與移動、溶解

15、-沉淀機(jī)構(gòu)、非晶結(jié)構(gòu)。二、填空題（本題12分，每小題2分）1.彈性變性、均勻塑性變形、破裂2.3種、3.彈性形狀能改變(或、)達(dá)到定值材料屈服、平面應(yīng)變(或 )時4成比例5.中性變載、彈性、塑性6.平衡、塑性條件三、判斷題（對者打，錯者打）（本題12分，每小題2分）1.() 2.() 3.() 4.() 5.() 6.()四、計算與簡答題（本題38分，1-3小題每小題6分，4,5小題每小題10分）1.答：2.答：它們考慮了彈性變形第一條適合冷加工；第二條適合熱加工3.答：異號主應(yīng)力所需的變形力小的原因可以用塑性條件來說明由Mises塑性條件，假設(shè)不變?nèi)糁鲬?yīng)力值絕對大小固定，由上式可知：異號應(yīng)力

16、的大于同號應(yīng)力的，即異號應(yīng)力的大異號應(yīng)力更容易滿足塑性條件4.答：五圖：變形力學(xué)圖、相圖(合金狀態(tài)圖)、塑性圖、變形抗力圖、第二類再結(jié)晶圖。5.答：產(chǎn)生表面周期性裂紋的原因：金屬外層受擠壓筒和凹模具的接觸摩擦的阻滯作用。或表面溫度降低使得表層的金屬流動慢，受到附加拉應(yīng)力(中心受附加壓應(yīng)力)，此附加拉應(yīng)力越接近出口，其值越大，與基本應(yīng)力合成后，當(dāng)工作應(yīng)力達(dá)到金屬的抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生向內(nèi)擴(kuò)展的表面裂紋。某些金屬，塑性區(qū)強(qiáng)度范圍窄，或易粘模。當(dāng)擠壓速度過快，溫度升高，當(dāng)實際擠壓溫度超過臨界溫度時，擠壓圓棒也會出現(xiàn)裂紋。周期性裂紋：一條裂紋出現(xiàn)后，應(yīng)力松弛，繼續(xù)變形，應(yīng)力積累，又出現(xiàn)下一條裂紋。擠壓縮尾也是坯料中心流動快，外層流動慢。在擠