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，在應力狀態(tài)下所發(fā)生的再結晶。金屬在熱變形過程中發(fā)生的再結晶4.回復溫度以下發(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.的相互平衡的應力。二.填空題（本題10分，每小題2分）1.偏應力，球應力靜水壓力2.變形溫度、變形程度、晶粒大小3.真應力、斷面收縮率4.適當粘度、良好活性5.穩(wěn)定細晶（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。(基體是再結晶等軸晶粒)消除措施：冷變形：完全再結晶退火；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，因為中部附加拉應力。五、證明

3、題（本題 10 分）證：已知Mises塑條可表達為：六、推導題（本題 20 分）解：建立直角坐標系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.在金屬再結晶條件下進行的塑性變形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力作用下的再結晶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)的應變量（應變對時間的變化率）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

4、形程度、再結晶晶粒大小8.塑性指標、變形溫度9.斷面收縮率、真實應力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準則：變形體某點的最大切應力達到定值材料就屈服，平面上為正六邊形Misec準則：彈性形狀改變達到定值材料就屈服，平面上為一個圓兩準則在平面應變情況下差別最大3.答：簡單加載：應力分量按比例加載

5、，只加載不卸載，應力與應變的主軸重合復雜加載：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被拉長，拉細壓扁呈現(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晶退火熱變形纖維組織：熔煉盡可能除雜，鑄錠細化晶粒，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

6、件寬度方向變形均勻五、計算題（7分）解：六、推導題（本題15分）解：平衡方程：塑件：聯(lián)立（a）（b）得：又：所以：積分得：應力邊界條件：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化和相變強化，將塑性加工與熱處理操作相結合，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

7、變形、塑性變形、斷裂2.工作應力基本應力附加應力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、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，是否進入了塑性變形、變形類型、分析變形、計算變形力、關系的基礎2.答：力平衡3.答：應變?nèi)?，以變形開始的原始尺寸為度量基準，反映一次變形過程從起始到終了的總應變量。：應

8、變增量，以變形過程中的某瞬時狀態(tài)為度量基準，反映該瞬時開始后一極短的時間的微分應變量。4.答：第三強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Tresca屈服準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：彈性本構方程：考慮了體積的變化，線性關系與變形歷史無關，簡單，唯一性塑性本構方程：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；變形力學圖，相圖，塑性圖，再結晶全圖，變形抗力圖.答:熱變形：變形過程發(fā)生再結晶，具有明顯的軟化過程和擴散特性，塑性發(fā)揮好，有修復機構（溶解深沉、非晶機構），晶向變形機構作用最大，晶

9、向變形機構主要中要在熱變形中起作用，高溫下晶粒的移動和轉動比晶內(nèi)變形所起的作用大，溶解深沉、非晶機構比冷變形明顯。冷變形：變形溫度低于回復溫度，在變形中只有加工感化而無回復與再結晶現(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充，擠壓變形力升高，而出現(xiàn)擠

10、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，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：金屬在塑性變形時的發(fā)熱現(xiàn)象。2.動態(tài)再結晶：在熱變形過程中，在應力作用下的再結晶。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)相互平衡的應力。5.塑性-脆性轉變：金屬塑性隨溫度下降等內(nèi)外因素變化而明顯

11、轉變?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力有無，大小，方向的情況、該點三個坐標面上的應力分量2.反映了彈性變形體積變化的大小、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變、變形過程中某一瞬間的尺寸4.單位時間內(nèi)的應變量、1/秒5.最大切應力達到某一極限K時，材料發(fā)生屈服、材料的彈性形狀改變達到某一定值，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，對應延伸型應變2. 解：內(nèi)弧線：初始屈服曲面外弧線：后繼屈服曲面OAB、OC

12、D是簡單加載OAD、OABD是復雜加載OAB與OABD具有相同的塑性變形，因為B-D是中性變載，只有彈性應變量改變，塑性應變量不變3. 解：變形后軟層薄，硬層厚理由：由塑條或材料軟易達到塑條，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?shù)恼扯容^大的活性形成一層穩(wěn)定結實的潤滑膜。固體潤滑劑：固體本身的剪切強度低于被加工材料的剪切

13、強度。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)粘著、滑動、側翻三個區(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)附加拉應力，中間附加壓應力。當邊部的附加拉應力與基本主應力疊加大于材料的斷裂強度時出現(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、拉細或被壓扁呈現(xiàn)纖維狀。而

14、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、形成亞結構、變形織構及晶內(nèi)與晶間的破壞。熱變形過程中硬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化、成份趨于均勻、塑性得到改善等。四、推導題(16分)解：由有應力邊界條件：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晶條件下進行的塑性變形。4.

15、塑性狀態(tài)圖：表示金屬指標與變形溫度及加載方式的關系曲線圖形。5.金屬塑性加工的熱力學條件：變形溫度、變形速度、變形程度。6.多晶體的晶向變形機構：晶粒的轉動與移動、溶解-沉淀機構、非晶結構。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、)達到定值材料屈服、平面應變(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

16、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，假設不變?nèi)糁鲬χ到^對大小固定，由上式可知：異號應力的大于同號應力的，即異號應力的大異號應力更容易滿足塑性條件4.答：五圖：變形力學圖、相圖(合金狀態(tài)圖)、塑性圖、變形抗力圖、第二類再結晶圖。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?；虮砻鏈囟冉档褪沟帽韺拥慕饘倭鲃勇艿礁郊永瓚?中心受附加壓應力)，此附加拉應力越接近出口，其值越大，與基本應力合成后，當工作應力達到金屬的抗拉強度時，就會產(chǎn)生向內(nèi)擴展的表面裂紋。某些金屬，塑性區(qū)強度范圍窄，或易粘模。當擠壓速度過快，溫度升高，當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，應力松弛，繼續(xù)變形，應力積累，又出現(xiàn)下一條裂紋。擠壓縮尾也是坯料中心流動快，外層