塑性成形重要知識點總結

1、塑性變形：材料在一定外力作用下，利用其塑性 而使其成型并獲得一定力學性能的加工方法。塑性：在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形而 不破壞其完整性的能力?；疲壕w在力的作用下，晶體的一部分沿一定 的晶面和晶向相對于晶體的另一部分發(fā)生相對 移動或切變。滑移面：滑移中，晶體沿著相對滑動的晶面。 滑移方向：滑移中，晶體沿著相對滑動的晶向。學生：晶體在切應力作用下，晶體一部分沿著一 定的晶面和一定的晶向發(fā)生均勻切變。張量：由若干個當坐標改變時，滿足轉換關系的 分量所組成的集合。晶粒度：金屬材料晶粒大小的程度。變形織構：在塑性變形時，當變形量很大，多品 體中原為任意取向的各個晶粒，會逐漸調(diào)整其取 向而彼此

2、趨于一致。這種由于塑性變形的結果而 使晶粒具有擇優(yōu)取向的組織。動態(tài)再結晶：在熱塑性變形過程中發(fā)生的再結 晶。主應力：切應力為0的微分面上的正應力。 主方向：主應力方向，主平面法線方向。主應力空間：由三個主方向組成的空間主切應力：切應力達到極值的平面上作用得切應 力。主切應力平面：切應力達到極值的平面。主平面：應力空間中，可以找到三個互相垂直的 面，其上均只有正應力，無切應力，此面就稱為 主平面。平面應力狀態(tài)：變形體內(nèi)與某方向軸垂直的平面 上無應力存在，并所有應力分量與該方向軸無關 的應力狀態(tài)。平面應變狀態(tài)：物體內(nèi)所有質(zhì)點都只在同一個坐 平面內(nèi)發(fā)生變形，而該平面的法線方向沒有變形 的變形狀態(tài)。理

3、想剛塑性材料：研究塑性變形時，既不考慮彈 性變形，又不考慮變形過程中的加工硬化的材 料。理想彈塑性材料：塑性變形時，需考慮塑性變形 之前的彈性變形，而不考慮硬化的材料。彈塑性硬化材料：塑性變形時，既要考慮塑性變 形前的彈性變形，又要考慮加工硬化的材料。剛塑性硬化材料：研究塑性變形時，不考慮塑性 變形之前的彈性變形，需考慮變形過程中的加工 硬化的材料。屈服軌跡：兩相應力狀態(tài)下屈服準則的表達式在 主應力坐標平面上的幾何圖形，一條封閉的曲 線。屈服表面：屈服準則的數(shù)學表達式在主應力空間 中的幾何圖形是一個封閉的空間曲面稱為屈服 表面。應變增量：以物體在變形過程中某瞬時的形狀尺 寸為原始狀態(tài)，在此基礎

4、上發(fā)生的無限小應變。全量應變：反映張量在某一變形過程或變形過程 中的某個階段結束時的應變。比例加載：在加載過程中，所有的外力一開始就 按同一比例加載。干摩擦：當變形金屬與工具之間的接觸表面上不 存在任何外來的介質(zhì)，即直接接觸時所產(chǎn)生的摩 擦。流體摩擦：當變形金屬與工具表面之間的潤滑劑 層較厚，兩者表面完全被潤滑劑隔開，這種狀態(tài) 下的摩擦稱為。磷化：塑性成形時潤滑前在坯料表面上用化學方 法制成一層磷酸鹽或草酸鹽薄膜，呈多孔吸附潤 滑齊I。皂化：將磷化處理后的坯料進行潤滑處理方法， 常用硬脂酸鈉或肥皂等故稱。動態(tài)回復：動態(tài)回復是在熱塑性變形過程中發(fā)生 的回復。發(fā)生在層錯能較高的金屬中。超塑性：金屬

5、材料與合金具有超常的均勻塑性變 形的能力，其延伸率高達百分之幾百，甚至百分 之幾千的現(xiàn)象纖維組織：若變形程度很大，則晶粒呈現(xiàn)為一片 如纖維狀的條紋，稱為纖維組織。.塑性加工的優(yōu)點及金屬在外力作用下變形的 階段。組織、性能好；材料利用率高；尺寸精度高；生 產(chǎn)效率高。彈性變形；塑性變形；斷裂。.塑性力學的基本假設。張量及其不變量的基本性質(zhì)。連續(xù)性假設；勻質(zhì)性假設；各向同性假設；初應 力為零假設；體積不變假設。存在張量不變量；張量可以疊加和分解；張量可 分對稱張量、非對稱張量、反對陳張量；二階對 稱張量存在三個主軸和三個主值（如取主軸為坐 標軸，則兩個小角標不同的分量都將是 0,只留 下兩個下角標相

6、同的分量稱為主值）。.金屬塑性變形的主要機理（單晶體、多晶體）c 滑移和學生兩種塑性變形機理的主要區(qū)別。品內(nèi)變形包括滑移和學生（單）；晶間變形是晶 粒之間的相對滑動和轉動（多）。變形方式：學生是使一部分晶體整體發(fā)生均 勻的切變；而滑移則集中在一些滑移面上。變形后的位向學生使一個晶體的兩部分沿一個公共晶面構成了鏡面對稱關系；而滑移 則不改變晶體的位向。 原子位移距離不同。學生時，李晶帶中的原 子沿學生方向的位移量為原子間距的的分數(shù) 值；而滑移為原子間距的整數(shù)倍。學生變 形困難，一般先滑移，滑移困難后，發(fā)生學 生，二者交替進行。.金屬超塑性概念，超塑性的種類。影響材料 超塑性的因素。金屬和合金具有

7、超長變形能力且有大伸長率，無 頸縮，低流動應力，易成型的特點。細晶超塑性，相變超塑性。應變速率，變形溫度，組織結構，晶粒度，應力 分布。.提高金屬塑性的主要途徑。提高材料成分和組織的均勻性；合理選擇變形溫度和應變速率；選擇三向壓縮性較強的變形方式；減小變形的不均勻性。.應力偏張量和應力球張量的物理意義。應力偏張量只能使物體產(chǎn)生形狀變化，而不能使 物體產(chǎn)生體積變化，為原應力張量分解出球張量 后得到，存在三個不變量J1,J2,J3。應力球張量表示球應力狀態(tài)只能使物體產(chǎn)生體 積變化，而不能使物體產(chǎn)生形狀變化；任何方向 都是主方向且主應力相同無切應力。.體積不變條件。9 = x+ y+ z=0塑性變形

8、時，三個線應變分量 不全同號，絕對值大的與另外兩個異號。.平面應力狀態(tài)及平面應變狀態(tài)的特點，平面 應變狀態(tài)及軸對稱應力應變關系的證明。變形體內(nèi)各質(zhì)點在與某方向軸（例x）垂直的平面 上沒有應力作用，該方向為主方向；應力分量與該軸無關，對其偏導數(shù)為0所有應力分布可在xy 面內(nèi)表示出來。. Trssca、Mises準則的物理意義及幾何意義，兩個準則的相同點和不同點。 其在冗平面上的幾 何表示，它們?yōu)楹畏N情況下差別最大？意義：屈雷斯加準則：變形體某點的最大切應力達 到定值材料就屈服；冗平面上為正六邊形。米賽斯準則：一定變形條件下，彈性形狀改 變能打到某一定值材料就屈服；冗平面上為 一個圓。共同點屈服準

9、則的表達式都和坐標的選擇無關，等 式左邊都是不變量的函數(shù)；三個主應力可以 任意置換而不影響屈服，同時認為拉應力和 壓應力的作用是一樣的；各表達式都和應力 球張量無關。不同點屈雷斯加沒有考慮中間應力的影響，三個主 應力大小順序不知時，使用不便；米賽斯考慮了中間應力的影響，使用方便。在平面應變情況下差別最大，最大相差15.5% 10.彈性應力應變關系及塑性應力應變關系的特彈性 應力與應變呈線性關系，應力主軸 與應變主軸重合；變形可逆與加載過程無關瞬時 外載決定；可認為體積變化，泊松比 v0,卸彈性應力應義關系塑性應力應義關系應力與應變是否呈線性關系是否應力主軸是否與應及主軸重/P是否義形是含可逆是

10、否體積是否義化，泊松比=?是，v0.5否,V=0.5占八、12.真實應力應變曲線的簡化形式及近似表達 式。幕指數(shù)硬化曲線Y=BC n次方剛塑性硬化曲線Y=(t s+B1 m次方鋼塑性硬化直線Y=(t s+B2理想鋼塑件水平直線丫=萬s載時d入=0.變形溫度及變形速度對真實應力應變曲線的 影響。冷變形時，溫度效應顯著，強化被軟化所抵消，最終表現(xiàn)出的是：變形速度的影響不明 顯，動態(tài)時的真實應力-應變曲線比靜態(tài)時略高 一點，差別不大。在高溫變形時溫度效應小，變形速度的 強化作用顯著，動態(tài)熱變形時的真實應力-應變 曲線必靜態(tài)時高出很多。溫變形時動態(tài)真實應力-應變曲線比靜態(tài)時的曲線增高的程度小于熱變形時

11、的情況。高溫變形時速度影響大，低溫變形時速度影響小。.摩擦產(chǎn)生的相關學說，常用的摩擦條件及數(shù) 學表達式，塑性成形過程摩擦的基本分類及特 點。影響摩擦系數(shù)的主要因素。(1)表面凹凸學說、分子吸附學說、粘著理論(2)庫倫摩擦條件：T=p Pn或p=p rn正壓力 不大，變形量小；常摩擦力條件：=mK當m=1 為最大摩擦力條件(3)干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦。特點：伴 隨有變形金屬的塑性流動；接觸面上壓強高；實 際接觸面積大；不斷有新的摩擦面產(chǎn)生；常在高 溫下產(chǎn)生摩擦。(4)金屬種類和化學成分；工具的表面狀態(tài)； 接觸面上的單位壓力；變形溫度；變形速度 15.塑性成形過程中出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題，塑性 成

12、型件進行質(zhì)量分析的一般過程及分析方法。(1)加熱，過熱、過燒、加熱裂紋、銅脆、脫 碳、增碳；工藝，大晶粒、晶粒不均勻、裂紋、 鍛造折疊、穿流、帶狀組織；冷卻，冷卻裂紋、 網(wǎng)狀碳化物。(2)調(diào)查原始情況(原材料，塑性成形工藝及 熱處理情況。)；弄清質(zhì)量問題(查明塑性成形 件的缺陷部位及宏觀特征。初步確定引起缺陷的 原因。)；試驗研究分析(取樣分析，確定其宏 觀與微觀組織特征)；提出解決措施。(3)低倍組織實驗；金相實驗；金屬變形流動 分析實驗。.主應力法的基本原理，板料成型的特點。將應力平衡微分方程和屈服方程聯(lián)立求 解。板料成型時，坯料大都只有一個版面與 模具接觸，另一個為自由表面；成型過程中大

13、多 在室溫下進行，故必須考慮材料的加工硬化；變 形區(qū)的板料厚度是變化的；必要時還需考慮板料 的各向異性的影響。.開式模鍛行程的特點以及飛邊槽的作用。.簡述有限元法的一般解題步驟(1)把變形體看成是有限數(shù)目單元體的集合。 分片近似對，每一個單元選擇函數(shù)來近似描述其 場變量。將各個單元所建立的關系式加以集成， 得到一個與有限個節(jié)點相關的總體方程。(2)連續(xù)體的離散化。選擇滿足某些要求的聯(lián) 系單元節(jié)點和單元內(nèi)部各點的位移(或速度)的 插信函數(shù)。建立單元的剛度矩陣或能量泛函。建 立整體方程。解方程求未知節(jié)點的位移。由節(jié)點 位移，得用幾何方程和物理方程，求整個變形的 應變場、應力場。.熱塑性變形的主要軟

14、化機制。20.影響晶粒大小的主要因素動態(tài)回復。金屬即使在遠高于靜態(tài)再結晶溫度 下，塑性加工時，一般只發(fā)生動態(tài)回復，且對于 有些金屬甚至變形程度很大，也不發(fā)生動態(tài)再結 品，所以其為主要軟化機制。加熱溫度，包括變形前的加熱溫度和固溶處理時 的加熱溫度；變形程度，影響晶粒再結晶從而影響晶粒大小； 機械阻礙物，會對晶界起到釘扎的作用，阻止晶 界的遷徙，同時變形速度、原始晶粒度和化學成 分也會影響晶粒度。.對數(shù)應變的特點。能表示變形的實際情況；可疊加應變；為比應變。.塑性成形過程潤滑劑的特點及分類。液體潤滑劑：植物動物礦物油、有機化合物液體; 固體潤滑劑：干性固體潤滑劑、軟化性固體潤滑 劑、無機鹽類.應

15、變速率對金屬塑性的影響機理。(1)增加應變速率會使金屬的真實應力升高，是 由于塑性變形的過程較復雜，需有一定的時間進 行。(2)增加應變速率，由于無足夠時間進行回復或 再結晶，因而軟化過程不充分使金屬的塑性降 低。(3)增加應變速率，會使溫度效應增大和金屬的 溫度升高，這有利于金屬塑性的提高。綜上所述，應變速率的增加，既有使金屬塑性降 低的一面，又有使金屬塑性增加的一面，這兩方 面因素綜合作用的結果，最終決定了金屬塑性的 變化。.說明冷塑性變形對金屬組織和性能的影響？1)對組織的影響 冷塑性變形后，金屬的晶粒形 狀發(fā)生變化，變化趨勢大體同金屬的宏觀變形一 致，變形程度大時會產(chǎn)生纖維組織。2)晶

16、粒內(nèi)部也會產(chǎn)生亞結構，位錯密度會增加。3)晶粒位向的改變，多晶體中原為任意取向的 各個晶粒，會逐漸調(diào)整其取向而變?yōu)楸舜粟呌谝?致形成具有擇優(yōu)取向的組織，成為變形織構。4)性能的變化，隨變形程度的增加，金屬的強 度、硬度增加，而塑性韌性下降，利用這一現(xiàn)象， 出現(xiàn)加工硬化。.細化晶粒的主要途徑？在原材料中添加一些合金元素，起到彌散的結晶 核心的作用，從而細化晶粒；采用適當?shù)淖冃纬潭群妥冃螠囟仁咕Я５玫郊毣?；采用鍛后正火或退火等相變重品界的方法來細化晶?！?壓力加工中外摩擦有何特點？試分析壓力加 工中經(jīng)常使用的潤滑劑種類及潤滑機理。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(

17、如高溫)；接觸條件不 斷變化，表面狀態(tài)不一。塑性加工所使用的潤滑劑種類有液體潤滑劑，固 體潤滑劑兩大類。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強度。.簡述在塑性成形過程中潤滑劑的選用原則。(1)潤滑劑應有良好的耐壓性能，在高壓作用下，潤滑膜仍能吸附在接觸表面上，保持良好的潤滑狀態(tài)；(2)潤滑劑應有良好耐高溫性能，在熱加工時， 潤滑劑應不分解，不變質(zhì)；(3)潤滑劑有冷卻模具的作用；(4)潤滑劑不應對金屬和模具有腐蝕作用；(5)潤滑劑應對人體無毒，不污染環(huán)境；（6）潤滑劑要求使用、清理方便、來源豐富、 價格便宜等。.論述塑性成型過程中摩擦的特點。接觸面上的壓強高；伴隨變形金屬的塑性流動； 實際接觸面積大；不斷有新的摩擦面產(chǎn)生； 在高溫下產(chǎn)生，有氧化皮。.鋼錠經(jīng)過熱加工變形后，組織和性能有什么 變化？1）熱塑性變形可以改善晶粒組織2）鍛合內(nèi)部缺陷，消除了某些鑄造缺陷，較鑄 態(tài)具