塑性加工工艺学期末作业

第一章塑性加工概论

1.金属塑性加工的特点有哪些

1)力学性能好；2) 材料利用率高；3) 生产率高；4) 产品尺寸稳定，互换性好；

5)能生产形状复杂的零件；6)操作简单，便于生产的机械化和自动化。

2.最小阻力定律、体积不变定律、薄板材成形时的平面应力假设、板材拉深成

形时的面积不变假设

1)最小阻力定律：金属受外力作用发生塑性变形时，如果金属颗粒在几个方向上都可

以移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。

2)体积不变假设（定律）：金属弹性变形时，体积变化与形状变化比例相当，必须考

虑体积变化对变形的影响。但在塑性变形时，由于金属材料连续而且致密，体积变

化很微小，与形状变化相比可以忽略，因此假设体积不变。即塑性变形时，变形前

金属的体积等于变形后的体积。（可表达为：?+?+?=0）

3)薄板材成形时的平面应力假设：在薄板材冲压成形的过程中，由于板平面的尺寸远

大于板厚尺寸，即使在板厚方向受到较大的压力（如压边力、凸模作用力等），但其应力值却远远小于板平面内的主应力值，其绝对值也很小。因此，在分析板材冲

压成形时的受力状态时，一般按平面应力处理，即板厚方向的应力应为零。但厚板

弯曲成形时，板厚方向的应力对变形有较大影响，故不能作平面应力处理。

4)板材拉深成形时的面积不变假设：在板材拉深成形时，由于不同部位的应力状态不

同，必然会存在有的部位板厚增加，而有的部位板厚减小，但这种板厚的变化所引

起的板平面面积的变化却非常小。因此，在拉深成形时，一般假设板材在拉深成形

之前毛坯的面积等于拉深成形之后拉深件的表面积。

第二章锻造用坯料及加热

1、钢锭与型材常见缺陷分别有哪些

钢锭的常见缺陷：偏析、夹杂、气体、气泡、缩孔、疏松、裂纹等。

型材的常见缺陷:划痕、折叠、发裂、结疤、碳化物偏析、白点、非金属夹杂、铝合

金的氧化膜、粗晶环。

2、锻造用原材料的下料方法及特点。

下料：在进行锻造前必须把型材切断成所需长度的坯料，称为下料。

1)剪切法特点：效率高，操作简单，断口无金属损耗，模具费用低等。

2)锯切法特点：生产率低，锯口损耗较大，但下料长度准确，锯割端面平整，

特别用在精锻工艺中，是一种主要的下料方法。

3)砂轮片切割法特点：适于切割小截面棒料、管料和异形截面材料。优点是

设备简单，操作方便，下料长度准确，端面平整。但砂轮片耗量大，易崩碎，

噪声大。

4)折断法特点：生产效率高，断口金属损耗小，所用工具简单，无需专用设

备，但折断和剪切下料长度尺寸精度比较差，误差达到数毫米。折断法尤其适

用于硬度较高的钢，如高碳钢和合金钢，不过这类钢在折断之前应预热至

300~400℃。

5)气割法特点：所用设备简单，便于野外作业，可切割各种截面材料，尤其

适用于对厚板材料进行曲线切割。主要缺点是切割面不平整，精度差，断口金

属损耗大，生产效率低，劳动条件差，而且对操作技术要求较高。

还有冷折法、车削法和剁断法等。

3、锻前加热的目的是什么锻前加热的方法及各方法的特点。

目的：提高金属的塑性，降低变形抗力，使其易于流动成形并获得良好的锻后组织。

加热方法：

1)火焰加热：优点：燃料来源方便，加热炉修造容易，适应性强，费用较低；

缺点：劳动条件差，加热速度慢，加热质量差，热效率低等。

2)电加热：包括电阻加热和感应电加热

A.电阻加热：

a)电阻炉加热：优点：适应范围广，易实现机械化、自动化，还可以采用气

体保护，实现少无氧化加热（适合于某些有色金属及合金钢中小件的加

热）；缺点：加热温度受电热体的使用温度的限制，热效率较低。

b)接触电加热：优点：加热速度快，金属烧损小，可进行整体或局部加热（适

合于直径小于80mm的棒料的加热，尤其适合于局部加热）；缺点：下料

要求严格，加热温度测量和控制较难。

c)盐浴炉加热：优点：加热速度快，加热温度均匀，适合于小件（或局部）

无氧化加热；缺点：热效率较低，盐的消耗较大，劳动条件差。

B.感应电加热：优点：加热速度快、效率高、质量好；缺点：设备费用高，感应

线圈要根据坯料的形状专门制造。

4、金属加热时产生的缺陷有哪些防止这些缺陷的措施有哪些

缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧和裂纹等。

1)减少氧化的措施（一般防止氧化的措施，同样也可用于脱碳）：①在保证质量的前

提下，尽量采用快速加热，缩短坯料在高温下（900℃以上）的停留时间；②在燃

料完全燃烧的前提下，减少空气过剩量；③采用少装、勤装的操作方法；④炉内应

保持不大的正压力，防止冷空气的吸入；⑤采用少无氧化加热方法。

2)防止过热的措施：①严格控制加热温度、尽可能缩短高温保温时间，加热时坯料不

要放在炉内局部高温区；②在锻造时要保证锻件有足够的变形量，通过大变形量可

以破碎过热形成的粗大奥氏体晶粒，并破坏其沿晶界析出相的连续网状分布。对于

需要预制坯的模锻件，应保持终锻时锻件各部分有适当的变形量；③测温用的热

工仪表必须校正准确。

3)防止过烧的措施：严格遵守加热规范，特别是要控制出炉温度及高温时的停留时间。

4)防止裂纹的措施：严格控制装炉温度和加热速度，以减少温度应力和组织应力。

5、什么是加热规范加热规范的制定包括哪些内容制定加热规范的原则是什么

加热规范：是指坯料从装炉开始到加热结束整个过程对炉子温度和坯料温度随时间变化

的规定。

内容：装炉温度、低温区和高温区的加热速度、各个阶段加热（保温）时间和总的加热

时间以及最高炉温等。

原则：所制定的加热规范应保证：加热过程中氧化少、无脱碳、无裂纹、无过热、和过

烧等缺陷，加热均匀。即在保证加热质量的前提下，力求加热时间短，能源消耗少。

6、锻件冷却时常见的缺陷有哪些锻件有哪些冷却方法

缺陷：裂纹、网状碳化物、石状断口

冷却方法：1）在空气中冷却，冷却速度较快；2）在灰、砂中冷却，冷却速度较慢；3）在炉内冷却，冷却速度最慢。

7、锻件热处理的目的是什么常用的热处理方法有哪些

目的：调整锻件硬度，以利于切削加工；消除锻件内应力，以免在切削加工

后产生变形；改善锻件内部组织，细化晶粒，为最终热处理做好组织准备。