塑性加工金属学实验指导书
塑性成形原理实验指导书
第一章 塑性成形原理实验一 真实应力-------应变曲线的测定一、实验目的：测定铝的静态（室温、低速）真实应力——应变曲线。
二、实验原理：在塑性成形力学分析中，真实应力——应变曲线是不可缺少的重要参数，例如材料进入塑性状态。
必须满足等效应力等于单向应力状态下的屈服应力。
而这个应力是随变形温度、变形速度和变形程度而变化的。
在一定温度、变形速度情况下，真实应力)(s 随变形程度ε的关系称为真实应力——应变曲线（也称硬化曲线）。
这里真实应力是指在单向应力状态下，任一瞬时作用在试件上的变形力)(P 与该瞬时试件横截面积)(F 之比：F P S /= -------------------------------（1）真实应力——应变曲线可通过单向拉伸；均匀镦粗试验获得或通过扭转等试验间接获得。
由于单向拉伸试验出现颈缩，变形程度爱到一定的限制，所以广泛采用均匀镦粗获得真实应力——应变曲线。
本实验采取以下措施：（1）、上下压板经淬硬、回火、硬削和抛光； （2）、试件尺寸比为1/00=R D ；（3）、试件端面置浅坑，储存润滑剂 。
（4）、试件每压下10%时，重新涂润滑剂。
压缩时对数应变：HH 0ln= ---------------------------------------------（2）0H ——压缩前试件高度H ——压缩瞬时试件高度压缩时的真实力按平均压力计算： 0F PF P S ==-----------------------------（3） F ——试件变形某一瞬时面积 ； 0F ——试件变形前面积； P ——轴向载荷。
三、实验设备和仪器：实验是在材力试验机上进行（也可在锤上或曲柄压力机上进行）。
力和变形的测量采用传感器、应变仪。
由X —Y 记录仪记录变形和位移的变化。
二个传感器及X —Y 记录仪简要说明见附录。
四、实验步骤：（1）、精确测量试件原始尺寸0D ，0H ；（2）、安装测力、测位移传感器并将其接入动态应变仪，再将应变仪输出端接入X —Y 记录仪；（3）、标定传达传感器（可直接用标定曲线）；（4）、将试件上下端涂润滑剂（石腊），放在试件压板之间；（5）、加压变形，每变形△H= mm卸载，重涂润滑剂；（6）、再加压直至所需变形程度；（7）、X—Y记录仪记录变形过程。
金属塑性成型试验指导书
轧制不均匀变形分析一、实验目的通过不均匀变形的实验过程，了解和观察轧制过程中轧件出现的不均匀变性现象，分析产生不均匀变形结果的原因，从而掌握减少不均匀的措施和实验方法。
二、实验内容1.沿宽度方向压下不均2.沿高度方向压下均匀 三、实验说明因为压下量：H h h -=∆，L l l -=∆，B b b -=∆ 应变：H h h ∆=ε，L l l ∆=ε，Bb b ∆=ε 体积不变定律：0=++b l h εεε 如果：0=b ε，0=+l h εε 四、实验仪器、设备与材料1.Φ130mm 二辊实验轧机2.游标卡尺、锉刀、钢板尺3.铅试样、铝试样（见实验步骤） 五、实验操作过程1.沿轧件宽度方向高度上压下不均（1）用1.5mm 厚的铅试样卷成如图1尺寸与形状的试样三种，经一道轧成1mm 厚，观察结果并记录下来，比较三种不同情况，并分析其原因。
图1（2）将厚1.5mm 的铅试样折迭成如图2所示，经一道轧成1mm 厚，观察结果并记录下来。
（3）取铅试样3×40×60mm 中心有凹槽（如图3）的一块经一道轧成1.5mm 厚，观察结果并作出记录。
图2 图32.沿高度上均匀变形（1）将1×50×140mm 的铅试样绕于0.2×20×75mm 的铝板上，共绕三圈如下图4，用最大可能压下轧制，后将铅试样拆开，仔细观察铝片的情况。
（2）将1×50×70mm 的铅板迭放在同样尺寸的铝板上以△h=1mm 的压下量轧制，观察发生的现象。
图4六、实验思考与分析1.画出各实验前、后的示意图，并分析产生的各实验结果的原因及各部分所产生的应力情况。
2.简述不均匀变形的后果。
3.如何联系生产实际，采取措施来防止或减轻不均匀变形的不良影响。
实验二：滑动区和粘着区的测定一、实验目的在摩擦系数及变形区几何参数变化的条件下，测定滑动区和粘着区的大小。
二、实验原理在塑性变形过程中，接触表面金属质点相对于工具表面有径向滑动的区域，称为滑动区，没有径向滑动的区域叫粘着区。
材料塑性加工原理实验指导书
实验一 金属塑性变形力学特点（综合性实验）一、实验目的1、测定材料的真应力—真应变曲线，并与名义应力—应变曲线进行比较。
2、采用一元线性回归的方法，求出材料的形变强化指数 。
3、进一步掌握有关设备、仪器的使用、操作方法。
二、实验基本原理断裂力学中裂纹前方的应力应变场、裂纹尖端的钝化特性及扩展规律、在大变形条件下工作的构件与材料的变形与断裂行为、材料的塑性成型加工工艺都离不开对材料的塑性变形规律以及强化特性的了解和认识。
材料的塑性变形规律以及强化特性参数主要是通过单轴拉伸试验及其数据处理得到的，即本实验要进行的材料的真应力—真应变曲线及形变强化指数的测定。
材料性能的测试是通过试样进行的，试样制备是试验的重要环节，国家标准GB6397-86对此有详细的规定。
本试验采用圆棒试样，如图1所示。
试样的工作部分应保持均匀光滑以确保材料的单向应力状态。
均匀部分的有效工作长度称为标距，在本试验中由引伸计刀口的距离确定，参见图1，初始标距=50 mm ，和分别为工作部分的初始直径和初始面积。
试样的过渡部分应有适当的圆角以降低应力集中，两端的夹持部分用以传递载荷，其形状与尺寸应与试验机的钳口相匹配。
图1 圆棒拉伸试样简图1.真应力—真应变曲线在拉伸过程中由于试样任一瞬时的面积和标距（l l l ∆+=0）随时都在变化，而名义应力和名义应变是按初始面积和标距计算的，因此任一瞬时的真实应力和真实应变与相应的和之间都存在着差异，进入塑性以后这种差异逐渐增大。
在均匀变形阶段，真实应力的定义为A P s /=根据塑性变形体积不变的假设（Al l A V ==00），有)1(/00εσ+==l A Pl s真实应变（也叫对数应变）的定义为)1ln(ln 00ε+===⎰l l l dl e l l将上式展开： (323)2-+-=εεεe这说明在均匀变形的范围内，真应力恒大于名义应力，而真应变恒小于名义应变。
在弹性阶段由于应变值极小，二者的差异极小，没有必要加以区分。
材料科学基础-实验指导-实验10塑性变形和再结晶(精)
实验十塑性变形和再结晶一、实验目的1. 研究金属冷变形过程机器组织性能的变化。
2. 研究冷变形金属在加热时组织性能的变化。
3. 了解金属的再结晶温度和再结晶后晶粒大小的影响因素。
4. 初步学会测定晶粒度的方法。
二、实验内容说明金属经冷加工变形后,其组织和性能均发生变化:原先的等轴晶组织,随着塑性变形量的增大,其晶粒沿变形方向逐渐伸长,变形度越大,则伸长也越显著;当变形度很大时,其组织呈纤维状。
随着组织的变化,金属的性能也发生改变:强度硬度增高,塑性则逐渐下降,即产生了“加工硬化”。
经冷变形后的金属加热到再结晶温度时,又会发生相反转变。
新的无应变的晶粒取代原先变形的晶粒,金属的性能也恢复到变形前的情况,这一过程称为再结晶。
再结晶温度与金属本性、杂质含量、冷变形程度、保温时间、材料的原始晶粒度等有关。
再结晶所产生的晶粒大小在很大程度上取决于冷变形程度的大小,在某一变形度变形,再经退火处理后晶粒异常粗大,该变形度称为临界变形度,它使材料性能恶化,是压力加工中切忌的问题。
本实验主要以低碳钢为对象,分析其塑性变形和再结晶过程中显微组织的变化。
观察经一定冷变形后不同退火温度下低碳钢的显微组织,测定再结晶度,此外对不同冷变形度的低碳钢材料进行高温退火,测定晶粒度,从而确定临界变形度。
三、实验步骤1. 教师讲解金属塑性变形与再结晶的组织状态,介绍用对照法、割线法测定晶粒度的方法。
2. 观察纯铁经10%,15%,20%,50%,70%变形度变形后的显微组织。
描绘其组织特征。
3. 观察纯铁经70%变形度在400℃,450℃,500℃,600℃,850℃退火半小时后的试样,一组五只,从中找得再结晶后晶粒大小与退火温度之间的定性关系。
4. 观察纯铁经10%,20%,30%,50%,70%五种变形度变形后在850℃退火半小时后组织,分别用对照法和割线法测得其晶粒度,确定其临界变形度的大致范围。
5. 观察并描绘纯铁冷变形的滑移线和冲击载荷下产生的机械双晶及纯锌压延后机械双晶、黄铜的退火双晶。
金属塑性成形原理实验指导书
金属塑性成形原理实验指导书河南科技大学材料加工实验中心2008年3月实验一真实应力-应变曲线的绘制一、实验目的1、区别不同材料、不同热处理状态的金属试样形变特性。
2、掌握真实应力——应变（δ-ε）曲线建立过程以及用微机处理数据和绘制曲线的方法。
二、内容简介在金属塑性变形的研究中，用对数应变表示的真实应力-应变关系曲线具有普遍的意义，它是正确分析金属材料形变强化特性，计算变形力的依据。
该曲线是在对金属试样单向拉伸（或压缩）得到的拉伸（或压缩）曲线的基础上经数学转换绘制而成。
用电测方法记录拉伸曲线比材料实验机通常采用的方法精确，观察与测量也比较方便，能提高δ-ε曲线的绘制质量。
微机处理数据和绘制曲线能避免繁琐的人工计算，省时省力，因而在本实验中加以采用。
三、实验仪器、设备、工具与试样仪器：动态应变仪、位移、拉力传感器、X-Y函数记录仪、IBM-PC微机。
设备：60吨万能材料试验机。
工具：卡尺、半径规、冲子。
试样：正火处理A3钢和调质处理的45钢标准试样。
四、实验步骤1、接通各仪器电源，预热几分钟。
2、打试样标距LQ =100，并测量直径d。
3、将仪器有关旋纽搬到适当位置，预调平衡应变仪，装卡试样，调整到合适位置。
4、开试验机缓慢加载，观察记录曲线的变化。
当试样拉到塑性失稳点b时，记录最大拉应力值Pb（单位牛顿）。
5、在试样明显发生颈缩到断裂期间，适当停机2-3次。
每次都要测量细颈处直径dt，曲率半径Rt，并记在数据表内，在拉伸曲线的相应位置做标记以便查找该瞬时的拉力值，操作时要快捷，准确，配合得当。
6、每次记录完毕继续加载，直到最后断裂为止。
7、测量断裂后的标距L ，颈缩断裂处最小直径d min 和曲率半径R 。
8、在拉伸曲线上数出表示最大拉力的坐标格数Y b 和表示最大变形量的坐标格数X d （Y b和X d 均取成正整数）。
将实验过程中所有数据填入表1。
表1 实验数据记录表材 料原 始 尺 寸 载荷上升时 载 荷 下 降 时 断后尺寸 L 0D 0 P b D t R t d t R t d t R t L R d min五、数据处理1、拉伸曲线P-δ坐标值的标定由试验机读到的最大拉力P b 作为拉伸曲线上最高幅度Y b 的实际示值，并以P b /Y b 为纵坐标的比例尺可确定其它各点的实际拉力；把试样变化前后标距长度之差L-L 0/X d 为比例，确定其它各点的伸长变形值。
工程材料的塑性加工(挤压)开放实验指导书
实验名称：工程材料挤压加工开放实验引言众所周知，任何材料必须成形，成为具有一定形状尺寸和组织性能的零部件才能应用。
随着科技和工业的不断发展，工程材料的地位逐渐得到提升，其塑性成形技术也成为塑性加工的重点，如挤压、轧制、冲压、拉拔等。
通过工程材料塑性加工开放实验的学习，同学们可以对工程材料和工程材料的塑性加工方法有更深入的了解，能对以后的生活工作有所助益。
一、实验目的1．了解工程材料塑性加工所需机器的基本构造及操作方法；2．了解并掌握模具的基本构造；3．了解并掌握各种塑性加工的基本过程及主要工艺数；4．了解工程材料在塑性加工变形过程中金属的塑性变形规律；5．了解塑性变形挤压工艺参数对挤压件的组织性能的影响。
二、实验原理1.挤压挤压就是对放在挤压筒中的锭坯的一端施加一定的压力和速度，使之通过模孔以实现塑性变形，得到所需要的形状与尺寸、具有一定机械性能的制件的一种压力加工方法。
图1 挤压机挤压过程主要通过挤压机来完成，根据挤压机的用途不同，挤压机分为卧式挤压机（挤压型材）和立式挤压机（挤压机械零件）。
本实验所用的卧式挤压机如图1所示。
挤压有两种最基本的方法：正挤压与反挤压，这两种挤压方法其金属的变形和流动状态亦不同。
而在挤压过程中，金属的塑性流动规律对挤压制品的组织、性能、表面质量、外形尺寸和形状的精度以及工具设计原则等有着重要影响。
影响金属流动的因素主要有接触摩擦与润滑，工具与锭坯的温度，金属的强度特性，工具结构与形状，变形程度等。
所以，在挤压过程中，温度、速度、变形程度等工艺参数的选择对挤压制品的组织、性能以及技术经济指标都有很大的影响。
挤压过程如图2所示。
挤压时，将坯料置于挤压筒中，并在坯料前端加垫片，通过挤压杆施以作用力，使坯料变形通过具有一定形状的模子，得到所需形状的制品。
为了使金属易于变形和提高制品质量，一般需要对坯料和模具进行加热以及润滑模具等。
图2 挤压过程示意图1．主机结构简介图1为卧式挤压机的主机图。
金属塑性原理实验指导书（金材）
金属塑性原理实验指导书（金材）《金属塑性成形原理》实验指导书编写：刘易凡广东工业大学材料与能源学院二零一三年九月印刷实验一金属板材成形力学性能测试 (3)实验二杯突实验 (19)实验项目名称：金属板材成形力学性能测试实验项目性质：综合性所属课程名称：金属塑性成形原理实验计划学时：4一、实验目的通过本试验，理解和掌握金属塑性理论的相关知识，理解和掌握金属板料力学性能对塑性成形工艺的影响。
二、实验内容1．理解和掌握金属弹性模量（E）的概念，弹性模量与变形的关系。
2．理解和掌握屈服应力（ζs）、抗拉强度（ζb）、屈强比（ζs/ζb）。
3．理解和掌握金属薄板的均匀延伸率（δu）、总延伸率（δk），及其对金属薄板塑性成形性能的影响。
4．理解和掌握金属材料的加工硬化概念及其在金属塑性成形加工中的一些应用，掌握确定金属薄板应变硬化指数（n）的方法。
5．理解和掌握金属薄板的塑性应变比（γ及-γ）、凸耳参数（△γ），塑性应变比γ值与冲压成形性能的关系。
6．掌握金属薄板拉伸时伸长ΔL 与载荷F 曲线的拟合绘制方法，7掌握金属薄板拉伸时标称应力—应变曲线的拟合绘制方法；掌握金属薄板实际应力—应变曲线（硬化曲线）的绘制方法。
三、相关知识概述1．标称应力—应变曲线金属板料单向静力拉伸实验中，标称应力ζ=0A F与相对线应变ε= 0L L的关系曲线称为标称应力—应变曲线，其中 F 为拉伸载荷，A 0为试样原始横截面积，ΔL 为试样标距伸长量，L 0为试样原始标距长度。
2．标称应力—应变曲线的变形三阶段它分为弹性变形、均匀塑性变形和局部塑性变形阶段。
3．屈服应力屈服点是弹性变形与塑性变形分界点，对于有明显屈服点的金属，标称应力—应变曲线上屈服平台的应力称为屈服应力ζs ；对于没有明显屈服点的金属，在曲线上无屈服平台，这时规定试件产生残余应变ε=0.2%的应力作为材料的屈服应力，称为屈服强度，一般用ζ0.2表示。
对于理想塑性材料，屈服应力为常数，但对于一般工程材料，进入塑性状态后，继续变形时，会产生强化，则屈服应力将不断变化，即为后继屈服应力。
金属塑性成形原理指导书
一、目的 通过拉伸试验确定金属薄板的力学性能，如弹性模量（E） 、屈服应力 （ζ s） 、抗拉强度（ζ b） 、屈强比（ζ s/ζ b） ，均匀延伸率（δ u） 、总延伸 率（δ k） 、应变硬化指数（n） 、并绘制硬化曲线。 二、设备及工具 LJ—1000 拉力试验机、千分尺、游标卡尺、直尺、标示工具等。 三、试验步骤和实验数据记录 1、 查找相关书籍，了解金属材料在拉伸时载荷——伸长曲线变化的 规律，了解反映金属材料机械性质的相关参数的含义。 2、 准备试样，做好标记 可以使用图 1、图 2 中所示两种形状试样中的任一种。应在金属薄板 平面上与轧制方向成 0°、45°和 90°三个方向切取试样。 试样厚度应当均匀，在标距长度内厚度变化不应大于 0.01mm 时，应 不大于公称厚度的 1%。 切取样坯和机加工试样时，应防止因加工硬化或热影响而改变材料的 性能。 可用维氏金刚石压头或其它工具刻划标距点。标距点应位于试样的轴 线上，并对称于平行长度部分的中心。
《金属塑性成形原理》实验指导书
广东工业大学材料与能源学院 2005 年 9 月
1
目
录
实验一 金属力学性能分析与真实应力应变曲线„„3 实验二 确定金属薄板塑性应变比实验 „„„„„8 实验三 镦粗不均匀变形和变形力试验 „„„„„13 实验四 板料塑性成形的应变测定试验 „„„„„15
2
实验一
金属力学性能分析与真实应力应变曲线
式中 Fs——屈服时的载荷 ，N； F0.2——相对伸长为 0.2%时的载荷，N； Fmax——拉伸最大载荷，N； A0 ——试样原始横截面积，mm2。 1.3 δ u 及δ k 由下式确定： δ u=
Lu L0 100% L0
5δΒιβλιοθήκη k=L k L0 100% L0
《塑性成型原理》实验指导书2019年精品文档6页
《塑性成型原理》课程实验指导书上海工程技术大学材料工程学院材料加工工程系2019～2019年实验须知1．上试验课前，必须预习课程试验指导书及相关的讲课内容，明确试验目的及步骤，并做好进行试验数据记录的准备（试验指导教师有检查预习情况的责任，对未预习者，不得进行试验）。
2．进入试验室后，必须听从试验指导老师及相关人员的指导，遵守试验室有关制度。
3．进入试验室后，必须听从试验指导教师或相关人员介绍设备使用情况，待熟悉设备后，经指导教师同意方能开动设备。
4．使用试验设备前，必须按照试验指导书中所规定的试验步骤进行相关试验。
进行试验时，思想必须集中，要安全操作试验设备，避免实事故发生。
5．实验完毕后，必须整理试验场地（须将试验设备擦拭干净，上油，打扫试验场地等）。
6．学生必须爱护国家财产，如有损坏仪器、设备、工具、量具等物，应立即报告实验指导教师及相关人员。
属自然损坏，酌情处理；属故意损坏，除责令其检查外，应呈报学校进行处理。
7．试验试样原则上不准拿出实验室，如确实因测量未完成或其他情况，须得到实验指导老师同意，方能办理借出手续。
8．实验报告内容包括实验目地，步骤，使用仪器设备、工、模具以及测量数据及其结果分析等各方面。
实验数据需用曲线表示出来时，一律用方格纸描绘。
9．实验报告一律用学校所规定的统一的实验报告纸撰写，在实验结束后一周内交给课程指导教师。
实验一真实应力－应变曲线的测定与绘制一、实验目的1、 学会真实应力－应变曲线的实验测定和绘制2、 加强对真实应力－应变曲线物理意义及用途的认识 二、 实验用材料、使用工具及仪器设备 1、 试样：20＃钢，其尺寸如图1 所示图1 试样尺寸2、 工具：游标卡尺、钢皮尺、冲子、光滑垫板3、 仪器设备：600KN 万能材料试验机 三、 实验内容真实应力－应变曲线反映了试样随着塑性变形程度增加，流动应力也相应不断上升，因此真实应力－应变曲线又称为硬化曲线。
真实应力－应变曲线的变化主要与实验材料的化学成分、组织结构、变形温度、应变速度等因素的影响有关。
《金属塑性成形原理》实验指导书
重庆工商大学机械与包装工程学院《金属塑性成形原理》实验指导书班级--------------姓名--------------学号--------------重庆工商大学机械与包装工程学院机械基础教研室编实验一、金属材料的实际应力—应变曲线的测定----拉伸试验法对理想塑性材料，屈服应力为常数σs 。
但是对于一般工程材料来说，进入塑性状态以后，继续变形时，会产生强化，则屈服应力将不断变化，即为后续屈服应力。
一般用流动应力来泛指屈服应力，用S表示。
它包括初始屈服应力σs和后续屈服应力。
流动应力的数值等于试样断面上的实际应力。
它是金属塑性加工变形抗力的指标。
流动应力变化规律通常表达为真实应力与应变的关系，即实际应力--应变曲线。
实际应力—应变关系曲线一般由实验确定。
一、实验目的1、了解金属材料强度和塑性的实质及测定方法。
2、掌握金属材料的实际应力—应变曲线的拉伸试验测定方法。
二、实验设备及工具材料试验机、划线机、游标卡尺三、拉伸试样按照国标GB6397-86规定，拉伸试样分为比例和定标距两种。
比例试样是按公式：Lo=K×(Fo)0.5计算而得的试样。
式中K 通常为5.65和11.3，前者称为短试样，后者称为长试样。
长、短试样的标距长度Lo分别为5do和10do。
现用退火状态下的低碳钢比例试样（一般采用20钢）。
GB6397-86圆形拉伸试样如图：四、实验步骤1、标称应力—应变曲线的测定（1）、用游标尺测量试样的原始直径do（在相互垂直的两个方向测量取平均值），并记下数据。
（2）、在划线机上画出原始标距长度Lo（即10do），再用游标卡尺测量原始标距长度Lo，并记下数据。
（3）、打开材料试验机的电源开关，启动主机。
同时开启电脑。
（4）、将引伸仪用橡胶筋固定在试样的标距内，然后将试样装在试验机的上、下钳口内，并夹紧。
（5）、开动机器，打开送油阀，进行拉伸试验。
（6）、在拉伸过程中，首先电脑内的载荷—位移曲线是一条直线，载荷和位移成正比例关系增加；当载荷—位移曲线上出现一平台时，即拉伸载荷并未增大而位移还在继续增加时，表明材料已经发生“屈服”；当继续拉伸，载荷—位移曲线呈现为抛物线增加，当载荷达到某一值时，载荷—位移曲线呈现抛物线减低，此时表明试样开始发生“缩颈”现象。
塑性工程系实验指导书
实验一 利用拉伸试验绘制真实应力应变曲线一、实验目的1．掌握如何利用拉伸实验测定分析金属材料塑性变形抗力规律；2．掌握利用拉伸图()ΔL F -绘制真实应力曲线()∈-S 的方法；3．进一步理解真实应力－应变曲线的意义；4．熟悉WAW －1000C 微机控制电液伺服万能材料试验机的使用方法。
二、实验原理各种变形温度、速度等条件下的流动应力变化规律对研究金属塑性成形问题是必不可少的。
这些规律通常表达为条件应力－应变曲线()εσ-或真实应力－应变曲线()∈-S 。
1．真实应力(S )是单向应力状态下作用于试样瞬时断面上的应力，也即瞬时的流动应力，它反映了材料的变形抗力，可表示为：AF S = （1-1） 式中： F —瞬时载荷；A —试样瞬时断面积。
而条件应力A F σ= （1-2） 由于式中0A 指的是试样的原始断面积，因此，真实应力更精确地反映了某一瞬时作用于试样断面上的流动应力。
2．真实应变按不同的应变表示方式可有三种形式：(1)相对伸长0010L L L L ΔL ε-==（1-3）式中：0L —试样原始标距长度；1L —拉伸后标距的长度。
(2)相对断面收缩率10A A A ψ-= （1-4） 式中：0A —试样原始断面积；1A —拉伸过程中试样瞬时断面积。
(3)对数应变(真实应变)LdL d ∈= （1-5） 式中：L —试样的瞬时长度；dL —瞬时的试样长度改变量。
显然，对数应变反映了瞬态的变形，比其它两种应变更真实地表示了试样的变形程度。
另外，对数应变还具备其所特有的优点：(a )对数应变具有可加性，即当连续分段变形时，总的应变等于各段应变之和；(b )试样在拉伸一倍再压缩至原长时的两种对数应变值互为相反数，即：l n 2L 2L 2L L =∈-=∈→→(c )用对数应变表示的拉伸真实应力－应变曲线和压缩真实应力－应变曲线完全重合， 仅应力有拉、压之分；(d )用对数应变表示的真实应力－应变曲线还与简单加载条件 下的等效应力－等效应变曲线完全相同。
《金属塑性成形原理》(旋压)实验指导书汇总(改)
金属塑性成形原理实验指导书（2017版）中南大学机电工程学院编著：李新和（研究生）俞大辉，周磊实验一减薄旋压成形原理实验一、实验目的1、了解金属塑性成形的旋压加工工艺；2、学会辨别旋压工艺的种类；3、了解减薄旋压成形的概念和特点；4、认识锥形、筒形减薄旋压的异同；5、了解减薄旋压中的正反方向旋压方式；6、掌握减薄旋压成形的机理。
二、实验仪器及原理1、卧式数控旋压机1台2、芯模1套3、坯料若干4、游标卡尺1把5、卷焊机1台金属旋压按其工件的几何形状，壁厚减薄程度可以分为普通旋压和减薄旋压（强力旋压）筒形件旋压是常见的减薄旋压，主要缩减管状形材壁厚，多为带底与不带底的筒形件、带台阶的管材等。
筒形件强力旋压成形过程的3个阶段如图a) 起旋阶段从旋轮接触毛坯开始至达到所要求的壁厚减薄率为止。
该阶段壁厚减薄率逐渐增大，旋压力相应递增，特别是轴向旋压力，以至达到一极大值，工件的外径变化很大，筒形件的内径也将发生变化，使得金属的径向流动、周向流动大于轴向流动，正旋时易出现锥度和凸边，反旋时则出现扩口或缩口现象。
b) 稳定旋压阶段是成形过程的主要阶段。
旋轮旋入毛坯达到所要求的壁厚减薄率时，旋压变形进入稳定阶段，工件的形状在这一阶段成形。
该阶段容易产生飞边和局部失稳边局部失稳发展到一定程度将导致工件破裂。
c) 终旋阶段从距毛坯末端5倍毛坯厚度处开始至旋压终了。
该阶段毛坯刚性显著下降，旋压件内径扩大，旋压力逐渐下降。
在实际生产中，工件很少旋到端部，终旋阶段一般并不出现。
筒形件强力旋压成形时的3个区域筒形件强力旋压时，其变形中的工件可划分为3个区域，即未成形区、成形区和己成形区，如图筒形件强力旋压的3个变形区域I.未成形区II.成形区III己成形区1一旋轮2一毛坯3-芯模筒形件强力旋压变形规律形区的受力情况如图所示。
对于正旋变形，在已变形区和变形区相交的截面上作用着轴向拉应力，而变形区应力状态较为复杂。
另外，正旋时己变形区还要承受由于传递扭转力矩所产生的周向剪应力。
金属塑性成形原理实验指导
实验一 金属室温压缩实验一、实验目的1、在万能材料试验机上进行室温压缩试验，掌握实验技能；2、掌握通过压缩实验建立真实应力－应变曲线的方法；3、了解摩擦对塑变的影响。
二、实验原理和方法基于拉伸实验确定的真实应力－应变曲线，最大应变量受到塑性失稳的限制，一般∈≈1.0左右，而实际塑性成形时的应变比1.0大得多，而压缩实验得到的真实应力－应变曲线的应变量可达∈＝2.0。
因此，要获得大变形下的真实应力－应变曲线就需要用压缩实验。
图1-a 是圆柱体压缩实验简图，试样尺寸一般取1=HoDo（图1-b ），Do =20-30mm 。
为减小试样与压头之间的摩擦，可在试样端面上车沟槽，以保存润滑剂，或将试样端面车成浅坑（图1-c ），浅坑中充以石蜡，也可保持润滑作用。
(a) (b) (c)图1 圆柱压缩实验及其试件压缩实验要注意的第一个问题是载荷的均匀性。
为了使载荷均匀分布，对试样有严格的要求，压头作成半球形也有利于调整。
第二个是试样的稳定性。
要求d/h ＝1-2。
第三个是端面的摩擦问题，这也是最关键的问题。
试样端面与压头之间的摩擦造成横向约束，构成了三向压应力，减少了引起塑变的切应力分量，使试样接近压头的部分难于变形，于是在试样高度方向也存在应变梯度，这就是鼓形效应。
三、实验仪器与材料实验设备：2000KN 万能材料试验机； 试样：低碳钢； 润滑剂：液体石蜡； 清洗剂：丙酮；测量工具：游标卡尺。
四、实验内容及步骤1、测量并记录试样的原始尺寸，涂润滑剂；2、对圆柱体进行压缩，以缓慢的速度加试验力，并按压缩率20％、30％、40％、50％分别压制四个试样。
3、测量并记录下每个试样的高度、直径和当时的压力，并将所得到的数据转化成真实应力、应变，从而得到真实应力-应变曲线。
HH 0ln∈= 0H 、H ——试样压缩前、后的高度。
∈==eF PF P Y 0 0F 、F ——试样压缩前、后的断面积；P ——轴向载荷 4、实验数据五、实验报告要求1、要求预习，完成实验目的、原理、所需仪器及材料；2、设计实验数据表格，记录实验数据；每组交一份原始数据；3、根据在坐标纸上画出真实应力－应变曲线；4、讨论摩擦对塑性变形的影响； 完成思考题。
第1章-塑性加工金属学
1、回复和再结晶
从热力学角度来看，变形引起加工硬化，晶体缺陷增多，金属 畸变内能增加，原子处于不稳定的高自由能状态，具有向低自由 能状态转变的趋势。当加热升温时，原子具有相当的扩散能力， 变形后的金属自发地向低自由能状态转变。这一转变过程称为回 复和再结晶，这一过程伴随有晶粒长大。
多相合金（两相合金）中的第二相可以是纯金属、固溶 体或化合物，起强化作用的主要是硬而脆的化合物。
合金的塑性变形在很大程度上取决于第二相的数量、形 状、大小和分布的形态。但从变形的机理来说，仍然 是滑移和孪生
第二相以连续网状分布在基体晶粒的边界上 随着第二相数量的增加，合金的强度和塑性皆下
降。
第二相以弥散质点（颗粒）分布在基体晶粒内部 合金的强度显著提高而对塑性和韧性的影响较小。
图13-15 回复和再结晶对金属组织和性能的变化
表13-1 回复、再结晶和晶粒长大的特点及应用
回复
再结晶
晶粒长大
发生温度
较低温度
较高温度
更高温度
转变机制
原子活动能量小，空位 移动使晶格扭曲恢复。 位错短程移动，适当集 中形成规则排列
原严直无子重至晶扩畸畸格散变变类能组晶型力织粒转大中完变，形全新核消晶和失粒生，在长但，新晶粒生粒，晶吞晶粒并界中小位大晶移
四、本课程的任务
目的：
科学系统地阐明金属塑性成形的基础和规律， 为合理制订塑性成形工艺奠定理论基础。
任务：
• 掌握塑性成形时的金属学基础，以便使工件在成 形时获得最佳的塑性状态，最高的变形效率和优 质的性能；
实验1-金属的塑性变形与再结晶实验指导书(2学时)
金属的塑性变形与再结晶实验指导书一、实验目的1）了解冷变形对金属组织和性能的影响；2）了解加热温度对冷变形金属组织和性能的影响； 3）了解变形量对再结晶后晶粒大小的影响。
二、原理概述1．冷加工对金属组织和力学性能的影响金属材料发生冷变形后，不仅外形发生变化，内部组织也发生变化，随着变形量的增加，原来的等轴晶粒将沿受拉方向逐渐伸长。
当变形量大到一定程度时，各个晶粒难以分辨呈现出一片纤维状的条纹，称为纤维组织，如图1所示。
如果对冷变形金属进行薄膜透射电镜分析就会发现位错分布是不均匀的，有的地方位错密度很高并缠结在一起；有的地方位错密度很低。
当变形量较大时，还会发现典型的胞状亚结构特征。
高密度位错集中金属的塑性变形所造成的内部组织变化必然导致某些性能的改变。
大量实践证明，金属材料经冷变形后，强度、硬度显著提高，而塑性下降，即产生加工硬化。
造成加工硬化的原因主要是位错密度增加，并相互交截产生不易移动的位错节点；位错缠结在一起或形成胞状亚结构都对位错运动有阻碍作用。
本实验中主要观察60%变形量下材料显微组织变化及检测硬度变化。
2、冷变形金属在加热时组织和性能的变化冷变形金属在热力学上是处于一种不稳定的状态，有力求恢复到稳定状态的趋势。
加热会提高原子的活动能力，促进由不稳定状态恢复到稳定状态过程的进行，加热温度由低到高，其变化过程人为分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。
当然这三个阶段并非是截然分开的。
如图2所示。
由图可见，当加热温度低于再结晶温度时，组织形态几乎不发生变化。
但由于晶内缺陷（主要是点缺陷）密度减小，电阻和内应力明显下降，当温度达到再结晶温度时，在变形比较严重的区域（如晶界、形图1工业纯铁经不同程度变形后的组织 a ）20％ b ）40％ c ）60％ d ）70％变带，夹杂物附近等）优先形成再结晶核心，并以畸变能为驱动力逐渐长大。
当被拉长的变形晶粒完全由细小等轴晶粒代替时，再结晶过程结束。
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《塑性加工金属学》实验指导书
宋美娟
徐州工程学院
2016年3月
实验一不均匀变形实验
一、实验原理
本实验采用二个侧面划有网格的铅试样，在二辊轧机上进行不同程度的轧制。
在轧制过程中，由于接触表面摩擦，工具和工件形状的差异，1/h比值品不同等因素，都会引起应力及变形不均匀分布。
二、实验目的
通过实验，了解塑性变形的不均匀现象。
三、实验使用的仪器设备
二辊实验轧机。
四、实验前的准备
1、做实验用的铅块试样尺寸及数量。
2、做实验用的工具。
3、熟悉轧机的启动与停止，轧机的压下调整。
五、实验步骤
1、取铅试样：H=5/15/30mm，B=25mm，L=150mm三块。
2、分别在试样的二个侧面用钢划计划上5×5的网格。
3、在二辊轧机上分别给予5%、20%、40%的变形量，要求看到由不均匀变形
而产生的双鼓形、单鼓形、侧面金属局部转移至接触表面的现象。
4、测量划有网格的侧表面经变形后网格尺寸沿高度的变化，并作记录。
六、实验数据记录及处理
绘制不同试样变形前后的坐标网格表面形状图形，测量网格尺寸并计算网格节点的变形大小。
七、实验结果分析
1、讨论分析轧件产生不均匀变形的原因。
2、讨论轧件产生单鼓、双鼓的原因。
3、分析轧件侧面金属局部转移到接触表面的过程。
实验二金属加工硬化
一、实验原理
本实验运用室温圆柱试样压缩测定材料变形抗力，在材料压力试验机上进行无润滑和润滑良好条件下的室温压缩实验。
在不同变形量压缩过程中，记录下实验数据，得到应力-应变曲线，分析变形抗力和加工硬化现象。
二、实验目的
通过实验，理解金属塑性加工中变形抗力的概念和加工硬化的形成机制和影响因素。
三、实验使用的仪器设备
材料压力试验机、室温圆柱压缩试验模具、游标卡尺。
四、实验前的准备
1、做实验用的纯铝圆柱试样尺寸及数量。
2、做实验用的工具。
3、熟悉压力试验机的启动与停止，以及压下量的调整。
五、实验步骤
1、测定并记录试样的几何尺寸。
2、完成无润滑条件下，不同变形程度的圆柱压缩试验，测定完成压缩试样的
几何尺寸，对加工硬化现象分析讨论。
3、完成有石墨润滑条件下，不同变形程度的圆柱压缩试验，测定完成压缩试
样的几何尺寸，对变形抗力变化情况分析讨论。
六、实验报告要求
1、实验报告要求字迹工整、图标清晰、格式规范。
2、准确记录实验的条件，包括试样详细条件、润滑条件等。
3、要求对实验求得的变形抗力近拟值。
4、要求对实验结果进行讨论分析。