金属塑性成形原理期末复习考试题.doc

1、什么是金属塑性？什么是塑性成型？塑性成型有何特点？
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称为塑性。

利用金属在一定的外力作用下产生塑性变形，并获得具有一定形状、尺寸和机械性能的材料、毛坯或零件的加工方法，称为金属的塑性成形（也称压力加工）。
塑性成型特点：
1） 组织、性能好
2） 材料利用率高
3） 尺寸精度高
4） 生产率高，易实现连续化、自动化、高速、大批量生产
不足：设备较庞大，相对能耗较高，成本较高
2试述塑性成型的一般分类？
一、板料成型：
1、 一次加工：1）轧制 2）挤压 3）拉拔
2、 二次加工：1）自由锻 2)模锻
二、块料成型：
1、 分离工序:1)冲裁 2）落料
2、 成型工序：1）弯曲 2）拉深
三、按温度分：
热成型、冷成型、温成型

3、 试简述滑移和孪生两种变形机理的主要区别？
n 滑移与孪生的比较
相同点：通过位错运动实现；两者都不改变晶体结构类型
Ø 区别：
1）晶体中的位向
滑移：晶体中已滑移部分与未滑移部分的位向相同
孪生：已孪生部分（孪晶）和未孪生部分(基体)的位向不同，两部分之间具有特定的位向关系（镜面对称）
2）变形机制：
滑移是全位错运动的结果；孪生是部分位错
3）对塑性变形的贡献：总变形量大；孪生（小）
4）变形应力： 近似临界分切应力；高于临界分切应力
5）变形条件：一般情况下，先发生滑移变形；
滑移变形难以进行时，或晶体对称度很低、变形温度较低、加载速率较高，发生孪生变形

4、 试分析多晶体塑性变形的特点？
（1）各晶粒变形的不同时性
Ø 首先在位向有利、滑移系上切应力分量已优先达到临界值的晶粒内发生
（2）各晶粒变形的相互协调性
Ø 晶粒的变形需要相互协调配合，才能保持晶粒之间的连续性，即变形不是孤立和任意的。
（3）变形的不均匀性
Ø 软位向的晶粒先变形，硬位向的晶粒后变形，其结果必然是各晶粒变形量的差异，这是由多晶体的结构特点所决定的。

5、 什么是加工硬化？加工硬化产生的原因？加工硬化对塑性加工有何利弊？
1）加工硬化：塑性变形时，随着内部组织结构变化，
金属金属强度、硬度增加，而塑性、韧性降低的现象。
2）加工硬化是位错与交互作用有关，随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，位错反应和相互交割加剧，结果产生固定割阶、位错纠缠等障碍。以致形成细胞亚状结构，是位错难以越过这些障碍而被限制在一定的范围内运动。金属要继续变形，就要不断外力，才能克服强大的交互作用。
3）有利的方面：
1、是金属强化的重要途径
2、对不能用热处理方法强化的材料，借助冷塑性变形来提高其力学性能。
3、对改善板料成型性能有积极的意义。
不利的一面：
金属塑性下降、变形抗力升高、继续变形越来越困难；对高硬化速率的多道次成形，需增加中间退火来消除加工硬化，降低了生产效率、提高成本
6、 什么是动态再结晶？影响动态再结晶的因素有哪些？
1） 动态在结晶：是在热塑性变形过程发生的再结晶。
2） 影响因素：位错能的高低，晶界迁移的难易程度、应变速率、变形温度等有关。
7、 什么是动态回复？为什么说动态回复是热塑变形的主要软化机制？
动态回复：在热塑性变形过程中发生的回复。
原因: 层错能高，变形时扩展位错的宽度窄、集束容易，位错的交滑移和攀移容易进行，位错容易在滑移面间转移，而使异号位错互相抵消，结果使位错密度下降，畸变能降低，不足以达到动态再结晶所需的能量水平。

8、 与常规塑性变形相比，超塑性变形具有哪些主要特征？

1、 大伸长率，高达百分之几千
2、 无缩颈，拉伸时变现均匀的截面缩小，断面收缩率甚至可接近100%
3、 低流动应力，仅（几个—几十个）N/mm，对应变速率非常敏感
4、 具有极好的流动性和充填性，加工复杂精确的零件。
9、 什么是细晶超塑性？什么是相变超塑性？
细晶超塑性：一定恒温，应变速率和晶粒度都满足要求，呈现的超塑性
相变超塑性：要求具有相变或同素异构转变，一定的外力下，金属或合金在相变温度附近反复加热和冷却，经过一定的循环次数后，获得很大的伸长率。
10、 超塑性变形的力学方程中的m的物理意义是什么？
m值指的是应变速率敏感指数：反应材料抗局部收缩或产生均匀拉深变形的能力。

11、 什么是塑性？什么是塑性指标？为什么说塑性指标只具有相对意义？

1）塑性：是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。
2）塑性指标：金属在破坏前产生的最大变形程度即极限变形量，一种衡量金属塑性好坏数量上的指标。
3）塑性指标是材料开始破坏的塑性指标来表示，可用拉伸试验、压缩试验和扭转试验来测定，由于各都是相对于其特定的受力状况和条件的，由此所测定的塑性指标，仅具有相对和比较的意义。

12、 提高金属塑性的方法有哪些？
1、 提高材料成分和组织的均匀性， 合金铸锭的化学成分和组织通常不是很均匀，若采用高温退火，能起到均匀化的作用，提高塑性。
2、 合理选择变形温度和应变速率。
3、 选择三向压缩性较强的变形方式。
4、 减小变形的不均匀性。
13、名词解释：
主应力：主平面上的正应力。

最大切应力:三个切应力中绝对值最大的一个， 也就是一点所有方位切应力上切应力最大者。
主应力简图：用主应力的个数和符号来表示应变状态的简图。

14、等效应力有何特点？学出数学表达式。
1) 等效应力是一个不变量；

2) 等效应力在数值上等于单向均匀拉伸(或压缩)时的拉伸(或压缩)应力σ1；
3) 等效应力并不代表某一实际平面上的应力，因而不能在某一特定的平面上表示出来；
4) 等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏张量的综合作用。

15、塑性成型过程中摩擦有那些特点？

1） 在高压下产生的摩擦
2） 较高温度下的摩擦
3） 摩擦副（金属与工具）的性质相差大
4） 在接触面上各点的摩擦也不一样.
5） 不断有新的摩擦产生

16、塑性成型中的摩擦分为哪几类？
1）干摩擦 即直接接触的摩擦
2）边界摩擦 接触表面处被单分子膜隔开的状态
3) 流体摩擦 当变形体与工具间之间的润滑剂很厚，两表面被完全隔开。

17、简述影响摩擦系数的主要因素？
1 .金属的种类和化学成分
2.工具材料及其表面状态
3. 接触面上的单位压力
4 .变形温度
5.变形速度
6 .润滑剂

有限元基本思想：1）把有限体看成是有限数目单元体集合2）分片近似3）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方程。

有限元一般阶梯思路：
1、 连续体的离散化（把求解的连续体离散成有限数目的单元）
2、 选择满足某些要求的联系单元节点和单元内部各点位移的插值函数。

3、 建立单元的刚度矩阵和能量泛函。
4、 建立整体方程。
5、 解方程组，求未知的节点的位移（速度）。
6、 由节点的位移（速度），利用几何方程和物理方程，求解整个变形体的应变场，应力场，并根据问题的需要，进一步计算各种参数。

网格法：在式样表面或刨分面上刻上坐标网格，变形后测量和分析坐标网格的变换，求得变形体的应变大小和分布。
云纹发：将一块密栅胶片（称为试件栅）粘贴在试件表面上，或直接在试件上刻制一组栅线，它将随着试件的变形，即栅线的距离（称为节距）和方向发生变化。
一，空洞的类型：1.V型空洞 1.O型空洞
二，相变超塑性：这类超塑性不要求金属具有超细晶粒组织，但要求具有相变或同素异构转变（在一定外力作用下，使金属或合金在相变温度附近反复加热和冷切经一定的循环数次后，就可以获得很大的伸长率）
利：它不要求材料晶粒超细化，等轴化和稳定化的预先处理。
弊：但是相变超塑性必须给予动态热循环作用，这就构成操作上的一大缺点较难较难应用于超塑性成型加工。
三，防止裂纹的措施、
1. 增加净水压力。
2. 选择和控制合适的变形温度和变形速度。
3. 采取中间退火，以消除变形过程中的硬化，变形不均匀，残余应力等。
4. 提高材料质量。

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