塑性成形重要知识点归纳总结

1、塑性变形 ：材料在确定外力作用下,利用其塑性 平面内发生变形,而该平面的法线方向没有变形 而使其成型并获得确定力学性能的加工方法； 的变形状状； 塑性 ：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而 不破坏其完整性的才能； 理想刚塑性材料 ：争论塑性变形时,既不考虑弹 性变形,又不考虑变形过程中的加工硬化的材 滑移 ：晶体在力的作用下,晶体的一部分沿确定 料； 的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对 理想弹塑性材料 ：塑性变形时,需考虑塑性变形 移动或切变； 之前的弹性变形,而不考虑硬化的材料； 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； 孪生 ：晶体在

2、切应力作用下,晶体一部分沿着一 定的晶面和确定的晶向发生均匀切变； 弹塑性硬化材料 ：塑性变形时,既要考虑塑性变 形前的弹性变形,又要考虑加工硬化的材料； 刚塑性硬化材料 ：争论塑性变形时,不考虑塑性 变形之前的弹性变形,需考虑变形过程中的加工 张量 ：由如干个当坐标转变时,中意转换关系的 硬化的材料； 重量所组成的集合； 晶粒度 ：金属材料晶粒大小的程度； 屈服轨迹 ：两相应力状态下屈服准就的表达式在 主应力坐标平面上的几何图形,一条封闭的曲 变形织构 ：在塑性变形时,当变形量很大,多晶 线； 体中原为任意取向的各个晶粒,会逐步调整其取 向而彼此趋于一样；这种由于塑性变形的结果而 屈服表面：

3、 屈服准就的数学表达式在主应力空间 中的几何图形是一个封闭的空间曲面称为屈服 使晶粒具有择优取向的组织； 表面； 动态再结晶 ：在热塑性变形过程中发生的再结 应变增量 ：以物体在变形过程中某瞬时的形状尺 晶； 寸为原始状态,在此基础上发生的无限小应变； 主应力 ：切应力为 0 的微分面上的正应力； 主方向 ：主应力方向,主平面法线方向； 主应力空间 ：由三个主方向组成的空间 主切应力 ：切应力达到极值的平面上作用得切应 全量应变 ：反映张量在某一变形过程或变形过程 中的某个阶段终止时的应变； 比例加载 ：在加载过程中,全部的外力一开头就 按同一比例加载； 力； 干摩擦 ：当变形金属与工具之间的

4、接触表面上不 主切应力平面 ：切应力达到极值的平面； 存在任何外来的介质,即直接接触时所产生的摩 主平面 : 应力空间中,可以找到三个相互垂直的 擦； 面,其上均只有正应力,无切应力,此面就称为 流体摩擦 ：当变形金属与工具表面之间的润滑剂 主平面； 层较厚,两者表面完全被润滑剂隔开,这种状态 平面应力状态 ：变形体内与某方向轴垂直的平面 下的摩擦称为； 上无应力存在,并全部应力重量与该方向轴无关 磷化 ：塑性成形时润滑前在坯料表面上用化学方 的应力状态； 法制成一层磷酸盐或草酸盐薄膜,呈多孔吸附润 平面应变状态 ：物体内全部质点都只在同一个坐 滑剂； 第 1 页,共 6 页皂化 ：将磷化处理

5、后的坯料进行润滑处理方法, 常用硬脂酸钠或肥皂等故称 ； 动态回复 : 动态回复是在热塑性变形过程中发生 的回复；发生在层错能较高的金属中； 超塑性： 金属材料与合金具有超常的均匀塑性变 形的才能,其延长率高达百分之几百,甚至百分 之几千的现象 纤维组织 ：如变形程度很大,就晶粒显现为一片 一个公共晶面构成了镜面对称关系；而滑移 就不转变晶体的位向； 原子位移距离不同；孪生时,孪晶带中的原 子沿孪生方向的位移量为原子间距的的分数 值；而滑移为原子间距的整数倍；孪生变 形困难,一般先滑移,滑移困难后,发生孪 生,二者交替进行 ； 4. 金属超塑性概念,超塑性的种类；影响材料 如纤维状的条纹,称为

6、纤维组织； 超塑性的因素； 金属和合金具有超长变形才能且有大伸长率,无 颈缩,低流淌应力,易成型的特点； 细晶超塑性,相变超塑性； 1. 塑性加工的优点及金属在外力作用下变形的 应变速率,变形温度,组织结构,晶粒度,应力 阶段； 分布； 组织,性能好；材料利用率高；尺寸精度高；生 5. 提高金属塑性的主要途径； 产效率高； 提高材料成分和组织的均匀性； 弹性变形；塑性变形；断裂； 2. 塑性力学的基本假设；张量及其不变量的基 合理选择变形温度和应变速率； 选择三向压缩性较强的变形方式； 本性质； 减小变形的不均匀性； 连续性假设；匀质性假设；各向同性假设；初应 力为零假设；体积不变假设； 存在

7、张量不变量；张量可以叠加和分解；张量可 6. 应力偏张量和应力球张量的物理意义； 应力偏张量只能使物体产生形状变化,而不能使 物体产生体积变化,为原应力张量分解出球张量 分对称张量,非对称张量,反对陈张量；二阶对 后得到,存在三个不变量 J1 ,J2 ,J3 ； 称张量存在三个主轴和三个主值（如取主轴为坐 应力球张量表示球应力状态只能使物体产生体 标轴,就两个小角标不同的重量都将是 0,只留 积变化,而不能使物体产生形状变化；任何方向 下两个下角标相同的重量称为主值） ； 3. 金属塑性变形的主要机理 （单晶体,多晶体）； 滑移和孪生两种塑性变形机理的主要区分； 晶内变形包括滑移和孪生（单）

8、；晶间变形是晶 都是主方向且主应力相同无切应力； 7. 体积不变条件； =x+y+z=0 塑性变形时, 三个线应变重量 不全同号,确定值大的与另外两个异号； 粒之间的相对滑动和转动（多） ； 8. 平面应力状态及平面应变状态的特点, 平面 变形方式 : 孪生是使一部分晶体整体发生均 匀的切变；而滑移就集中在一些滑移面上； 应变状态及轴对称应力应变关系的证明； 变形体内各质点在与某方向轴 例 x 垂直的平面 变形后的位向 孪生使一个晶体的两部分沿 上没有应力作用,该方向为主方向；应力重量与 第 2 页,共 6 页该轴无关,对其偏导数为 0 全部应力分布可在 xy 面内表示出来； （1） 弹性 应

9、力与应变呈线性关系,应力主轴 与应变主轴重合；变形可逆与加载过程无关瞬时 9. Trssca ,Mises 准就的物理意义及几何意义, 外载准备；可认为体积变化,泊松比 v两个准就的相同点和不同点； 其在 平面上的 几 何表示,它们为何种情形下差别最大？ （2） 塑性 应力与应变不成线性关系,应力主 轴与应变主轴不愿定重合；变形不行逆,与变形 意义： 历史有关；可认为体积不变化,泊松比 ； 屈雷斯加准就：变形体某点的最大切应力达 到定值材料就屈服； 平面上为正六边 形； 米赛斯准就：确定变形条件下,弹性形状改 变能打到某确定值材料就屈服； 平面上 为 一个圆； 塑性变形过程存在加工硬化 11.

10、 简洁加载与复杂加载的应力重量变化特点, Levy-Mises 增量理论的应力应变关系的基本假 设及其表达式；应力应变的次序对应关系； （1） 简洁加载：应力重量按比例加载；只加 载不卸载；应力与应变的主轴重合； 共同点 屈服准就的表达式都和坐标的选择无关,等 复杂加载：不中意简洁加载条件； 增量理论： 或 式左边都是不变量的函数；三个主应力可以 任意置换而不影响屈服,同时认为拉应力和 压应力的作用是一样的；各表达式都和应力 （2） 材料是刚塑性材料,即弹性应变增量为 0,塑性应变增量就是总的应变增量；材料符合 米屈服准就；每一加载瞬时,应力主轴与应变增 球张量无关； 量主轴重合；塑性变形时体

11、积不变； 30s 不同点 dx dy dz d1d2d屈雷斯加没有考虑中间应力的影响,三个主 假设应变增量与应力偏量成正比, 得 Levy-Mises 应力大小次序不知时,使用不便； 方程 dij ij d dij ij d d 0,卸 米赛斯考虑了中间应力的影响,使用便利； 在平面应变情形下差别最大, 最大相差 15.5% d瞬时非负比例系数,加载时 载时 d=0 10. 弹性应力应变关系及塑性应力应变关系的特 点； 12. 真实应力应变曲线的简化形式及近似表达 弹性应力 塑性应力 式； 应变关系 应变关系 幂指数硬化曲线 Y=Bn 次方 应力与应变是否呈线性关系 是 否否 刚塑性硬化曲线

12、Y=s+B1m 次应力主轴是否与应变主轴重合 是 否 方 钢塑性硬化直线 Y=s+B2 变形是否可逆 是 否 理想钢塑性水平直线 Y=s 体积是否变化,泊松比 =？ 是,第 3 页,共 6 页13. 变形温度及变形速度对真实应力应变曲线的 （2）调查原始情形（原材料,塑性成形工艺及 影响； 热处理情形；）；弄清质量问题（查明塑性成形 （ 1） 冷变形时,温度效应显著,强化被软化 所抵消,最终表现出的是：变形速度的影响不明 显,动态时的真实应力 - 应变曲线比静态时略高 一点,差别不大； 件的缺陷部位及宏观特点；初步确定引起缺陷的 缘由；）；试验争论分析（取样分析,确定其宏 观与微观组织特点）；

13、提出解决措施； （3）低倍组织试验；金相试验；金属变形流淌 （ 2） 在高温变形时温度效应小,变形速度的 分析试验； 强化作用显著,动态热变形时的真实应力 - 应变 16. 主应力法的基本原理,板料成型的特点； 曲线必静态时高出很多； （1） 将应力平稳微分方程和屈服方程联立求 （ 3） 温变形时动态真实应力 - 应变曲线比静 解； 态时的曲线增高的程度小于热变形时的情形； （ 4） 高温变形时速度影响大,低温变形时速 （2） 板料成型时,坯料大都只有一个版面与 模具接触,另一个为自由表面；成型过程中大多 度影响小； 在室温下进行,故必需考虑材料的加工硬化；变 14. 摩擦产生的相关学说,常用

14、的摩擦条件及数 学表达式,塑性成形过程摩擦的基本分类及特 点；影响摩擦系数的主要因素； （ 1）表面凹凸学说,分子吸附学说,粘着理论 （ 2）库伦摩擦条件： T=Pn 或 = n 正压 力 不大,变形量小；常摩擦力条件： =mK,当 m=1 为最大摩擦力条件 （ 3）干摩擦,边界摩擦,流体摩擦；特点：伴 随有变形金属的塑性流淌；接触面上压强高；实 际接触面积大；不断有新的摩擦面产生；常在高 温下产生摩擦； （ 4）金属种类和化学成分；工具的表面状态； 接触面上的单位压力；变形温度；变形速度 15. 塑性成形过程中显现的主要质量问题,塑性 成型件进行质量分析的一般过程及分析方法； （ 1）加热,

15、过热,过烧,加热裂纹,铜脆,脱 碳,增碳；工艺,大晶粒,晶粒不均匀,裂纹, 锻造折叠,穿流,带状组织；冷却,冷却裂纹, 网状碳化物； 形区的板料厚度是变化的；必要时仍需考虑板料 的各向异性的影响； 17. 开式模锻行程的特点以及飞边槽的作用； 18. 简述有限元法的一般解题步骤 （1）把变形体看成是有限数目单元体的集合； 分片近似对,每一个单元选择函数来近似描述其 场变量；将各个单元所建立的关系式加以集成, 得到一个与有限个节点相关的总体方程； （2）连续体的离散化；选择中意某些要求的联 系单元节点和单元内部各点的位移（或速度）的 插值函数；建立单元的刚度矩阵或能量泛函；建 立整体方程；解方程

16、求未知节点的位移；由节点 位移,得用几何方程和物理方程,求整个变形的 应变场,应力场； 19. 热塑性变形的主要软化机制； 动态回复；金属即使在远高于静态再结晶温度 下,塑性加工时,一般只发生动态回复,且对于 有些金属甚至变形程度很大,也不发生动态再结 晶,所以其为主要软化机制； 20. 影响晶粒大小的主要因素； 第 4 页,共 6 页加热温度,包括变形前的加热温度和固溶处理时 3 晶粒位向的转变,多晶体中原为任意取向的 的加热温度； 各个晶粒,会逐步调整其取向而变为彼此趋于一 变形程度,影响晶粒再结晶从而影响晶粒大小； 机械阻碍物,会对晶界起到钉扎的作用,阻挡晶 界的迁徙,同时变形速度,原始

17、晶粒度和化学成 致形成具有择优取向的组织,成为变形织构； 4 性能的变化,随变形程度的增加,金属的强 度,硬度增加, 而塑性韧性下降, 利用这一现象, 分也会影响晶粒度； 显现加工硬化； 25. 细化晶粒的主要途径？ 21. 对数应变的特点； 能表示变形的实际情形； 可叠加应变； 为比应变； 22. 塑性成形过程润滑剂的特点及分类； 在原材料中添加一些合金元素,起到弥散的结晶 核心的作用,从而细化晶粒； 接受适当的变形程度和变形温度使晶粒得到细 液体润滑剂： 植物动物矿物油, 有机化合物液体； 化； 固体润滑剂：干性固体润滑剂,软化性固体润滑 接受锻后正火或退火等相变重晶界的方法来细 剂,无机

18、盐类 化晶粒； 23. 应变速率对金属塑性的影响机理； 1 增加应变速率会使金属的真实应力上升,是 由于塑性变形的过程较复杂,需有确定的时间进 26. 压力加工中外摩擦有何特点？试分析压力加 工中经常使用的润滑剂种类及润滑机理； 答: 外摩擦特点：接触面压力大,润滑困难,摩 行； 擦应力高；温度条件恶劣 如高温 ；接触条件不 2 增加应变速率,由于无足够时间进行回复或 断变化,表面状态不一； 再结晶,因而软化过程不充分使金属的塑性降 塑性加工所使用的润滑剂种类有液体润滑剂 , 固 低； 体润滑剂两大类； 3 增加应变速率,会使温度效应增大和金属的 温度上升,这有利于金属塑性的提高； 综上所述,应变速率的增加,既有使金属塑性降 液体润滑剂主要是通过适当的粘度较大的活性 形成一层稳固坚固的润滑膜； 固体润滑剂：固体本身的剪切强度低于被加工材 低的一面,又有使金属塑性增加的一面,这两方 料的剪切强度； 面因素综合作用的结果,最终准备了金属塑性的 27. 简述在塑性成形过程中润滑剂的选用原就； 变化； （1）润滑剂应有良好的耐压性能,在高压作用 24. 说明冷塑性变形对金属组织和性能的影响？ 下,润滑膜仍能吸附在接触表面上,保持良好的 1 对组织的影响 冷塑性变形后, 金属的晶粒形 润滑状态； 状发生变化,变化