3塑性成型原理2014(第五节塑性概念)
塑性成型原理
塑性成型原理塑性成型是一种将原料通过加热和施加力量的方式，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的制造工艺。
塑性成型可以分为热塑性成型和热固性成型两大类。
热塑性成型是指在高温下，将塑料原料加热到熔融状态后，通过给予一定形状的模具进行成型的过程。
常见的热塑性成型方法包括注塑成型、吹塑成型、压塑成型等。
注塑成型是将熔融状态的塑料原料经过高压注入模具中，冷却固化后获得所需形状的方法。
吹塑成型是通过将熔融状态的塑料原料注入到预先制作好的模具中，并在模具内部加压，使塑料原料在模具内壁上形成与模具相同的形状。
压塑成型是将熔融状态的塑料原料加压至模具内，在一定时间内冷却固化得到所需产品形状。
这些热塑性成型方法广泛应用于塑料制品的生产，如塑料餐具、塑料容器、塑料玩具等。
热固性成型是指将热固性塑料原料制作成一定形状的预制品，然后通过施加热量使其发生化学反应，固化成为不可融化的物质，从而得到所需形状的制造方法。
热固性成型常见的方法包括压缩成型、注塑成型和挤出成型等。
压缩成型是将预制的热固性塑料原料放置在两块金属板之间，然后通过加热和施加压力的方式使塑料原料固化成为所需形状的产品。
注塑成型是将预制的热固性塑料原料加热并注入到模具中，经过化学反应固化成为所需形状的制造方法。
挤出成型是将热固性塑料原料通过挤压机加热熔融后，再通过模具中的挤压头挤出形成所需形状的产品。
这些热固性成型方法常用于电器外壳、汽车零部件等制造过程中。
总之，塑性成型通过加热和施加力量的方式，使塑料原料发生塑性变形，得到所需形状和尺寸的制造工艺。
热塑性成型和热固性成型是常见的塑性成型方法，它们在各个工业领域中广泛应用，为我们生活提供了丰富多样的塑料制品。
塑性成形原理知识点总结
塑性成形原理知识点总结一、塑性成形的基本原理1. 塑性成形的基本原理是通过施加外部应力使材料受力，发生形变，从而改变其形状和尺寸。
外部应力可以是拉伸、压缩、弯曲等形式，材料受到应力后发生塑性变形，达到所需的形状和尺寸。
2. 塑性成形的基本原理还包括在一定的温度条件下进行成形。
材料在一定温度范围内会发生晶粒的滑移和再结晶等变化，使材料更容易流动和变形，这对于塑性成形的效果非常重要。
3. 塑性成形的基本原理还涉及到应变硬化和材料流动等方面的知识。
应变硬化是指材料在形变过程中发生的一种增加抗力的现象，材料流动则是指材料在应力作用下发生的形变过程，通过流动来实现所需的成形效果。
二、材料在塑性成形过程中的变形规律1. 材料在塑性成形过程中会发生各种形式的变形，包括平面应变变形、轴向应变变形、弯曲应变变形、扭曲应变变形等。
不同的成形方式会引起不同形式的变形，需要根据具体情况进行分析和处理。
2. 材料在塑性成形过程中的变形还受到横向压缩和减薄等因素的影响。
横向压缩会导致材料沿其厚度方向出现侧向膨胀的现象，减薄则是指材料在成形过程中产生的减小尺寸和厚度的现象。
3. 材料在塑性成形过程中还会出现显著的硬化现象。
随着形变量的增加，材料的硬度和抗力会逐渐增加，这对于成形过程的控制和调整非常重要。
三、材料在塑性成形过程中的流变规律1. 材料在塑性成形过程中会发生流变，即在应力的作用下发生形变的过程。
材料的流变规律是指在应力条件下材料的变形规律和流动规律，这对于塑性成形技术的研究和应用非常重要。
2. 材料在塑性成形过程中还会出现应力和应变的分布不均匀、表面变形、壁厚变化等现象。
这些现象会导致成形件质量的不稳定性和变形过程的复杂性，需要进行合理的控制和调整。
3. 材料在塑性成形过程中还会受到局部热和化学变化的影响。
局部热和化学变化会影响材料的微观结构和性能，对于成形过程的控制和调整也具有重要的参考意义。
四、塑性成形的热变形和冷变形1. 塑性成形通常分为热变形和冷变形两种方式。
塑性成型原理
2. 回复与再结晶
回复 Recovery：
将冷变形后的金属加热到一定温度（约0.25～ 0.30T熔）后，使原子回复到平衡位置，因此，晶 内残余应力大大减小。
再结晶 Recrystallization：塑性变形后金属被拉长
了的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒。 再结晶温度：某种金属产生再结晶现象的最低温度， 约0.4 T熔。 再结晶过程：形核、聚集长大 再结晶组织：无畸变的细小等轴晶粒，但仍然保持 与变形晶粒相同的晶格结构 作用：消除内应力；降低变形抗力；改变力学性能， 增加塑性。
2、使流线的分布与零件的外形轮廓相 符合。如图所示。
四、塑性成形基本规律
1. 体积不变定律 Volume Constance 金属塑性变形前后的体积相等，即体积为 常数，也称为不可压缩定律。
2. 临界切应力定律 Critical Shear Stress
晶体滑移的驱动力是外 力在滑移系上的分切 应力。只有当滑移系 上分切应力(τ )达到 一定值时，则该滑移 系才能开动。
锻造后金属组织具 有方向性
脆性杂质：碎粒状或 链状分布 塑性杂质：带状分布
流线化程度与锻造 比有关 流线的存在使锻造 金属的力学性能呈 现明显的各向异性。 用热处理的方法不 能消除锻造流线。
在设计和制造易受冲击载荷的零件时， 应注意二点：
1、使零件工作时的正应力方向与流线 方向重合，切应力方向与流线方向垂 直。
τ = （F/S）COSΦ · COSλ
3. 最小阻力定律 Least Resistance
在变形过程中，如果金属质点有可能向各个不 同方向移动，则每一质点将沿着阻力最小方向 移动 。
质点。
应用：
确定金属变形中质点的移动方向 控制金属坯料变形的流动方位 降低能耗，提高生产率。
塑性成型原理
一、塑性变形的物理概念在外力作用下，金属产生形状与尺寸的变化称为变形，它分为弹性变形和塑性变形。
所有的固体金属都是晶体，原子在晶体所占的空间内有序排列。
在没有外力作用时，金属中原子处于稳定的平衡状态，金属物体具有自己的形状与尺寸。
施加外力，会破坏原子.原来的平衡状态，造成原子排畸变图1，引起金属形状与尺寸的变化。
图1晶体变形a〕无变形 b〕弹性变形 c〕弹性变形+塑性变形 d〕塑性变形假若除去外力，金属中原子立即恢复到原来稳定平衡的位置，原子排列畸变消失和金属完全恢复了自己的原始形状和尺寸，则这样的变形称为弹性变形（图1a ）。
增加外力，原子排列的畸变程度增加，移动距离有可能大于受力前的原子间距离，这时晶体中一部分原子相对于另一部分产生较大的错动（图 1c ）。
外力除去以后，原子间的距离虽然仍可恢复原状，但错动了的原子并不能再回到其原始位置（图 1d ），金属的形状和尺寸也都发生了永久改变。
这种在外力作用下产生不可恢复的永久变形称为塑性变形。
受外力作用时，原子总是离开平衡位置而移动。
因此，在塑性变形条件下，总变形既包括塑性变形，也包括除去外力后消失的弹性变形。
二、塑性变形的基本形式先了解单晶体的变形规律，单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生方式进行。
1.滑移滑移是晶体一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部分作相对移动。
由阻力最小定律滑移总是沿原子排列最密的面的最密排的方向进行。
一种滑移面及其面上的一个滑移方向组成一个滑移系。
晶体的滑移系越多，则可能出现的滑移位向越多，金属的塑性也越好。
晶体的滑移是通过位错的移动而产生的，并不需要整个滑移面上的全部原子一齐移动，而只是在位错中心附近的少数原子发生移动，且它们的移动距离小于一个原子间距故通过位错移动的滑移所需应力要小得多。
滑移会在宏观上形成滑移线和滑移带。
2.孪生孪生是晶体一部分相对另一部分，对应于一定的晶面（孪晶面）沿一定方向发生转动的结果。
塑性成型原理.ppt
塑性加工力学
1 应力分析
1.1 应力张量
物体所承受的外力可以分成两类： 一类是作用在物体表面上的力，叫做面力或接触力，它可 以是集中力，但更一般的是分布力； 二类是作用在物体每个质点上的力，叫做体力。
内力： 在外力作用下，物体内各质点之间就会产生相互作 用的力。
应力：单位面积上的内力。
现以单向均匀拉伸为例（如图4-1）进行分析。
塑性加工力学
1 应力分析
1.3 主平面、主应力、主方向
主剪应力和最大剪应力
剪应力有极值的切面叫做主剪应力平面，面上作用的剪应力叫做主剪 应力。 取应力主轴为坐标轴，则任意斜切面上的剪应力可求得：
S1 1l S2 2m S3 3n
2 S2 2
12l 2
2 2
m
2
2 3
n
2
(1l 2 2m2 3n2 )2
塑性加工力学
1.1 应力张量——单向拉伸
S F0
P
cos
P F0
cos
0
cos
S cos 0 cos2
S sin
1 2
0
sin
2
当 45时，取 max 0.5 0
1 应力分析
塑性加工力学
1.1 应力张量
1 应力分析
xx yx zx 在x方向 xy y zy 在y方向 xz yz z 在z方向
微分面上的应力就是质点在任意切面上的应力，它可通过四面体QABC的静 力平衡求得。
l cos(N, x), m cos(N, y), n cos(N, z) l2 m2 n2 1
dF ABC dFx QBC ldF dFy QAC mdF dFz QAB ndF
PS x SdF cos(S, x) SxdF
第5章 塑性成型(1)
④纤维组织
铸锭在借助塑性变形进行压力加工时，基体金属的晶 粒形状和沿晶界分布的杂质都发生了变形，它们沿着变形 最大的方向被拉长，呈纤维状，这种结构——纤维组织。
钢材中的纤维组织
纤维组织 金属晶界上的夹杂物随晶粒沿变形最大方向被拉长得 到的组织。
变形程度越大，纤维组织越明显。 纤维组织使金属在性能上具有方向性。 纵向（平行于纤维方向）上的塑性、韧性提高， 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除， 只有经过塑性变形，才能改变其方向和形状。
多晶体的塑性变形＝晶内变形+晶间变形
3) 晶界的存在会带来变形抗力（阻碍）
2 塑性变形对金属组织性能影响 1） 冷变形、热变形、温变形的定义 冷变形: 是指在再结晶温度以下的变形。变形后具有明显的加 工硬化现象(冷变形强化)。 如冷挤压、冷轧、冷冲压等。 热变形: 是指在再结晶温度以上的变形。在其变形过程中，其 加工硬化随时被再结晶所消除。因而，在此过程中表现不 出加工硬化现象。如热轧、热锻、热挤压等。 温变形:
摩擦压力机
结构简单 投资少 工艺适应性广
中小型锻件,小批或中
批生产
吨位 :
滑块运行到接近下死点所产生的最 大压力。 东风公司锻造厂用于热模锻的曲柄 压力机的吨位有2000t、4000t、8000t。 最大吨位为 12000t(1200MN)。
优点: 锻造成形原于静压力，无震动，噪音小； 金属在模膛中流动稍缓，有利于成形和获 得良好的力 学性能； 生产效率高，锻件质量好。
金属在回复温度和再结晶温度之间的变形，称为温变 形。兼有冷变形、热变形的综合特点。既有加工硬化，又 有回复、再结晶。
2）冷变形后的组织与性能 钢铁、铝、铜合金室温下的塑性加工属于冷加工。 冷变形可以使工件获得较高的精度和表面质量。冷变形也是强化 金属的一种重要手段。但变形抗力大。变形程度不宜过大。 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度和硬 度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象称为加工硬化 性能变化的特征： 有利：强化金属材料 不利：进一步的塑性变形带来困难 组织变化的特征：
塑性成形原理知识点
1、塑性的概念：在外力作用下使固体金属发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
2、塑性加工的特点：组织、性能好；材料利用率高；尺寸精度高；生产效率高。
3、塑性成形的分类：按工艺方法→体积(块料)成形{锻造、轧制、挤压、拉拔等}，板料成形{弯曲、拉深、冲裁、剪切等}；按成形温度→热成形、温成形、冷成型。
4、多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶间变形。
晶内变形的主要方式为滑移和孪生，其中以滑移变形为主。
5、体心立方：α-Fe、Cr、W、V、Mo；面心立方：Al、Cu、Ag、Ni、γ-Fe；密排六方：Mg、Zn、Cd、α-Ti6、滑移的特点：滑移系越多，金属变形协调性好，塑性高。
滑移方向的作用大于滑移面的作用。
7、单位面积上的内力称为应力。
8、当滑移面上的剪切应力达到某一个值时，晶体产生滑移，改应力值即为临界剪切应力值。
9、滑移方向上的切应力分量为：τ=σcosυcosλ。
10、位错理论是指：滑移过程不是所有原子沿着滑移面同时产生刚性滑动，而是在某些局部区域先产生滑移，并逐步扩大。
11、晶体的滑移的主要方式是位错的移动和增值。
12、晶间变形是微量且困难的，其主要方式是晶粒间的相互滑动和转动。
13、塑性变形的特点是：具有不同时性、不均匀性和相互协调性。
14、晶粒大小对金属塑性变形的影响：当晶粒越小时，金属变形抗力越大、塑性越好、表面质量越好。
15、固溶体晶体中的异类原子（溶质原子）会阻碍位错的运动，从而对金属的塑性变形产生影响，表现为变形抗力和加工硬化率有所增加，塑性下降。
这种现象称为固溶强化。
16、当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时，金属表面会出现粗糙不平、变形不均的痕迹，称为吕德斯带。
为防止吕德斯带的产生，通常在薄板拉延前进行一道微量冷轧工序，使被溶质气团钉扎的错位大部分脱钉，再进行后续加工。
17、塑性变形对金属组织结构的影响：产生纤维组织、产生变形织构、产生亚结构。
18、当金属塑性变形程度增大时，金属的刚度及硬度升高，而塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。
塑性成形原理知识点
塑性成形原理知识点塑性成形是一种利用金属材料的塑性变形能力，在一定的条件下通过压力使金属材料发生塑性变形，从而获得所需形状的加工方法。
塑性成形技术是金属加工工艺中的重要分支，广泛应用于汽车、航空、航天、电子、家电、建筑等工业领域。
1.塑性变形：在塑性成形过程中，金属材料通过外力作用下的塑性变形使其形状发生改变。
塑性变形是金属材料中原子的相对位置发生改变而引起的宏观形变，其主要表现为材料的延伸、压缩、弯曲等。
塑性变形是金属材料的塑性性质所决定的，不同材料的塑性性能不同。
2.应力-应变关系：金属材料受到外力作用时，材料内部会产生应力，应力与应变之间存在一定的关系。
在塑性成形过程中，材料会发生塑性变形，使其产生应变。
应力-应变关系是描述材料塑性变形过程中应力和应变之间关系的数学模型，常用的模型有胡克定律模型和流变模型。
3.材料流动：塑性成形过程中，材料会发生流动从而获得所需的形状。
材料流动是指塑性材料在外力作用下，发生内部原子的相对位移和重新组合，从而使整个材料的结构发生变化。
材料流动是实现塑性成形的关键，其流动性能决定了成形工艺的可行性和成品质量。
4.成形工艺：塑性成形工艺是金属材料经过一系列工艺操作，通过压力使其发生塑性变形，最终获得所需形状的过程。
常见的塑性成形工艺包括冲压、拉伸、挤压、压铸、滚压等。
不同工艺适用于不同形状的零件，根据材料的性质和零件的要求选择合适的成形工艺。
5.工艺过程控制：塑性成形过程中，需要对各个环节进行控制以确保成品质量。
工艺过程控制包括工艺参数的选择、设备的调整、模具结构的设计等。
在塑性成形过程中，要控制好温度、应力、应变速率等因素，以避免过大的变形应力引起材料的断裂或变形过大导致零件尺寸偏差。
塑性成形技术不仅可以实现复杂形状的制造，而且可以提高材料的强度和刚度，降低材料的质量，节省原材料和能源。
因此，塑性成形技术在现代工业生产中具有重要的地位和应用价值。
金属塑性成型原理
第一章绪论塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而变形不破坏其完整性的能力称为塑性塑性加工（压力加工）：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法。
塑性成形的特点：1）组织性能好2）材料利用率高；3）尺寸精度高；4）生产效率高。
金属塑性成形的分类块料成形（体积成形）板料成形（冲压）1）一次加工可提供型材、板材、管材和线材。
特点是变形去的形状随时间是不变化的，属稳定的变形过程。
主要的加工方式：轧制、挤压、拉拔2）二次加工变形区域随时间是不断变化的，非稳定性过程、间歇生产。
主要的加工方式：自由锻、模锻第二章金属塑性变形的物理基础§2.1金属冷态下的塑性变形一、塑性变形机理多晶体的塑性变形包括晶粒内部变形（晶内变形）、晶外变形（晶间变形）。
（一）晶内变形变形方式：滑移（主要）、孪生（次要）1、滑移指晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
滑移发生的地方：原子密度最大的晶面和晶向，例如面心立方的{110}和<111>，体心立方的{111}和<110>等。
原因：原子密度最大的晶面，原子间距小，原子间的结合力强；而其晶面间的距离则较大，晶面与晶面之间的结合力较小，滑移阻力便小。
结论：滑移系多的金属要比滑移系少的金属变形协调性好、塑性高。
而其发生滑移的条件需沿滑移面施加一定大小的切应力。
设拉力P引起的拉伸应力ζ，切应力分量为τ=σcosυcosλ令u=cosθcosλ，称为取向因子当u=0.5或接近0.5，称为软取向当u=0或接近0，称为硬取向金属多晶体中，各晶粒的位向不同，使得塑性变形必然不可能在所有晶粒内同时进行，构成多晶体塑性变形不同于单晶体。
2、孪生（形变孪晶）晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面（称为孪生面）和一定的晶向（称为孪生方向）发生均匀切变。
金属在塑性变形时以何种方式变形，取决于哪种变形所需的切应力为低。
塑性成型原理2014解析PPT教学课件
再结晶一般是指较大变形量的金属材料在随后的加热过
程中(回火，再结晶退火），严重变形的晶粒发生回复， 形核长大，形成细小的等轴晶粒，这一过程不会发生相 变，只有应变能的释放。
2020/10/16
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静态再结晶形核机制
亚晶 聚合
主 要 亚晶 有 长大 三 种
凸出 形核
2020/10/16
亚晶中心是一 个位错密度和 能量最低的稳 定区域
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去（残余）应力退火应用举例
作用：消除残余应力、保持加工硬化强度和硬度、提 高使用寿命
例1：冷拉钢丝绕制弹簧，绕成后应在280℃-300℃消 除应力退火，目的是什么？ 定形 卷制、去应力退火、钩环制作、（切尾）、去应力退火、 立定处理、检验、表面防腐处理、包装
例2：经深冲成形的黄铜（Zn30%）弹壳，室外放置一段 时间后会自动开裂，为什么，怎么办？
冷变形的残余应力+外界气氛对晶界的腐蚀作用 去应力退火（260℃）
2020/10/16
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静态再结晶
※ 进一步提高温度，晶粒的外形将发生变化，从变形的晶粒 中通过形核、长大过程重新形成等轴细晶粒，这些细晶粒 不断向周围变形金属中扩展，直到金属中变形晶粒完全消 失，这个过程称为金属的再结晶过程。
※ 再结晶温度：一般再结晶温度与金属的变形程度、金属的纯 度和保温时间等因素有关，一般经验公式为（纯金属）：
上节主要内容回顾
冷拔钢丝组织
（1）滑移和孪生的异同点？ （2）多晶体的变形特点？ （3）什么是加工硬化现象？ （4）冷加工对组织和性能的影响？
2020/10/16
1
第二章 金属塑性变形的物理基础
2.2 金属热塑性变形（一）
思考
（1）回复和再结晶特征及应用 （2）影响再结晶的因素？ （3）回复和再结晶的驱动力是什么？ （4）冷、热加工的区别（如何判断）？
塑性成型原理 塑性概念
塑性指标的测量方法
金属拉伸实验
※金属拉伸实验是一种广泛的实验方法，不仅可以测试
金属在金属在塑性加工过程中的基本力学性能，而且还 可以揭示金属的基本力学行为。
※拉伸实验通常在材料实验机上进行，在室温条件下进
行轴向加载静拉伸，载荷力线与试样轴线相重合，加载 速度从零开始逐渐增大，对应的应变速率为10-1-10-3s-1。 拉伸试样是光滑试（退火状态）
铁碳合金相图
影响塑性的内部因素
P的影响: 冷脆 强度/硬度 塑性/韧性
冷变形<0.3%, 热变形可以1%-1.5%
S的影响: 产生红脆现象+Mn
过热敏感性强 晶粒粗大 塑性
H的影响： 氢脆
“白点” 大型锻件报废
塑性状态图及其应用
➢ 概念：表示金属塑性指标与变形温度及加载方 式的关系曲线图形，简称塑性图。
完整的塑 性状态图
强度、延伸率、断面收 缩率、最大压缩率、扭 转角或圈、冲击Ak、弯 曲角或次数
➢ 应用：合理选择加工方法 制定冷热变形工艺
1W18Cr4V高速钢
确定MB5合金加工工艺规程的原则和方法
MB5属变形镁合金，主要成分为： Al 5. 5 ~ 7. 0% Mn 0. 15 ~ 0. 5% Zn 0. 5 ~ 1. 5%
拉应力。
典型拉伸试样
拉伸实验机
金属材料拉伸应力-应变曲线
表示方法
GB/T228-2002 金属材料 室温拉伸试验方法 GB/T4338-1995 金属材料 高温拉伸试验方法 GB2651-89 焊接接头拉伸试验方法
Lh L0 100%
L0
F0 Fh 100%
F0
式中：L0——拉伸试样原始标距长度； Lh——拉伸试样破断后标距间的长度； F0——拉伸试样原始断面积； Fh——拉伸试样破断处的断面积
塑性力学知识点13
《塑性力学及成形原理》知识点汇总第一章绪论1．塑性的基本概念2．了解塑性成形的特点第二章金属塑性变形的物理基础1．塑性和柔软性的区别和联系2．塑性指标的表示方法和测量方法3．磷、硫、氮、氢、氧等杂质元素对金属塑性的影响4．变形温度对塑性的影响；超低温脆区、蓝脆区、热脆区、高温脆区的温度范围补充扩展：1.随着变形程度的增加,金属的强度硬度增加,而塑性韧性降低的现象称为:加工硬化2.塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示,通过拉伸试验可以的两个塑性指标为:伸长率和断面收缩率3.影响金属塑性的因素主要有:化学成分和组织、变形温度、应变速率、应力状态(变形力学条件)4.晶粒度对于塑性的影响为:晶粒越细小,金属的塑性越好5.应力状态对于塑性的影响可描述为(静水压力越大)：主应力状态下压应力个数越多，数值越大时,金属的塑性越好6.通过试验方法绘制的塑性——温度曲线,成为塑性图第三章金属塑性变形的力学基础第一节应力分析1．塑性力学的基本假设2．应力的概念和点的应力状态表示方法3．张量的基本性质4．应力张量的分解；应力球张量和应力偏张量的物理意义；应力偏张量与应变的关系5．主应力的概念和计算；主应力简图的画法公式（．．．3．-．14．．）应力张量不变量的计算．．．．．．．．．．．122222223()2() x y zx y y z z x xy yz zx x y z xy yz zx x yz y zx z xyJ J Jσσσσσσσσστττσσστττστστστ=++=-+++++=+-++公式（．．．3．-．15．．）应力状态特征方程．．．．．．．．．321230J J J σσσ---= (当已知一个面上的应力为主应力时，另外两个主应力可以采用简便计算公式（．．．3．-．35．．）．的形式计算)6．主切应力和最大切应力的概念计算公式．．（．3．-．25．．）．最大切应力．．．．．)(21min max max σστ-= 7．等效应力的概念、特点和计算主轴坐标系中．．．．．．公式．．（．3．-．31．．）．8σ=== 任意坐标系中．．．．．．公式．．（．3．-．31a ．．．）．σ=8．单元体应力的标注；应力莫尔圆的基本概念、画法和微分面的标注 9．应力平衡微分方程 第二节 应变分析1．塑性变形时的应变张量和应变偏张量的关系及其原因 2．应变张量的分解，应变球张量和应变偏张量的物理意义 2．对数应变的定义、计算和特点，对数应变与相对线应变的关系 3．主应变简图的画法 3．体积不变条件公式（．．．3．-．55．．）．用线应变．．．．0x y z θεεε=++=；用对数应变．．．．．（主轴坐标系中）．．．．．．．．0321=∈+∈+∈ 4．小应变几何方程公式（．．．3．-．66．．）．1;()21;()21;()2x xy yx y yzzy z zx xz u u v x y x v v w y z yw w u z x zεγγεγγεγγ∂∂∂===+∂∂∂∂∂∂===+∂∂∂∂∂∂===+∂∂∂ 第三节 平面问题和轴对称问题1．平面应变状态的应力特点；纯切应力状态的应力特点、单元体及莫尔圆公式（．．．3．-．8．6．）．12132()z m σσσσσ==+= 第四节 屈服准则1．四种材料的真实应力应变曲线 2．屈雷斯加屈服准则 公式（．．．3．-．96．．）．max 2s K στ== 3．米塞斯屈服准则公式（．．．3．-．10．．1．）．2222222262)(6)()()(K s zx yz xy x z z y y x ==+++-+-+-στττσσσσσσ 2221323222162)()()(K s ==-+-+-σσσσσσσ公式（．．．3．-．102．．．）．s sσσσσ==== 4．两个屈服准则的相同点和差别点5．13s σσβσ-=,表达式中的系数β的取值范围 第五节 塑性变形时应力应变关系 1．塑性变形时应力应变关系特点 2．应变增量的概念，增量理论公式（．．．3．-．125．．．）．'ij ij d d εσλ= 公式（．．．3．-．129．．．）．)](21[z y x x d d σσσσεε+-=；xy xy d d τσεγ23= )](21[z x y y d d σσσσεε+-=；yz yz d d τσεγ23=)](21[y x z z d d σσσσεε+-=；zx zx d d τσεγ23=3．比例加载的定义及比例加载须满足的条件 第六节 塑性变形时应力应变关系 1．真实应力应变曲线的类型第四章 金属塑性成形中的摩擦1．塑性成形时摩擦的特点和分类；摩擦机理有哪些？影响摩擦系数的主要因素 2．两个摩擦条件的表达式3．塑性成形中对润滑剂的要求；塑性成形时常用的润滑方法 第五章 塑性成形件质量的定性分析 1．塑性成形件中的产生裂纹的两个方面2．晶粒度的概念；影响晶粒大小的主要因素及细化晶粒的主要途径 3．塑性成形件中折叠的特征 第六章 滑移线场理论简介1．滑移线与滑移线场的基本概念；滑移线的方向角和正、负号的确定 2．平面应变应力莫尔圆中应力的计算；公式（．．．7．-．1．）．ωτωσσωσσ2cos 2sin 2sin K K K xy m y m x =+=-= 3．滑移线的主要特性；亨盖应力方程公式（．．．7．-．5．）．2ma mb ab K σσω-=± 4．塑性区的应力边界条件；滑移线场的建立练习题一、应力1、绘制⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=410140002ij σ的单元体和应力莫尔圆，并标注微分面。
《塑性成型原理》课件
塑性变形过程
1
传递应力
材料在外力作用下，分子间开始进行运动
变形
2
并传递应力，从行改变材料的形态。
分子在传递应力的过程中发行应变，导致
塑性变形产行。
3
强度恢复
塑性变形结束后，材料开始回弹，进而 使应变减小，强度增加。
塑性成型的工艺与方法
挤压成型
通过挤出口产生的挤压力让高 温软化的材料变形成所需截面 形状。
吹塑成型
将加热的塑料片材放置在形状 符合需要的具有微小孔的模具 上，利用压缩空气把塑料片材 吹卡进去，达到成型的目的。
热成型
根据成型温度、压力或成型方 式不同，又可以分为真空吸塑 成型、热压成型、热拉伸成型 等。
塑性成型的应用领域
工业制造
塑性成型在工业制造领域的应用 十分广泛，如汽车、电器、玩具 等生产制造中都广泛使用。
塑性成型原理PPT课件
本PPT课件介绍了塑性成型的基本原理、分类、工艺、应用与优缺点，希望能 够帮助您深入了解这一领域。
塑性成型的定义让热塑性材料变形成所需形状的过程。
2 分类
根据加热方式，塑性成型可分为热成型和冷成型；根据材料的状态，塑性成型可分为固 态变形和热变形。
医疗器械
医疗器械需要塑性成型产生的材 料具有优良的耐腐蚀性，生物安 全性等特点。
塑料制品
如饮料瓶、打包盒、盆子、盘子 等的生产都需要塑性成型。
塑性成型工艺的优缺点
优点
生产效率高，成本低；制造出来的产品质量稳定，重复性好。
缺点
生产过程对环境污染大；材料无法回收利用，热变性能不稳定。
结论与总结
塑性成型是一种将热塑性材料通过加热或其他方式变形成所需形状的过程，其在生产制造、医疗器械、塑 料制品等领域都有广泛应用，但也存在污染、资源浪费等问题。因此在使用时需要注意环保措施和材料回 收。
塑性成形重要知识点总结
塑性成形重要知识点总结塑性成形是一种通过应变作用将金属材料变形为所需形状的加工方法，也是金属加工领域中的一种重要工艺。
以下是塑性成形的重要知识点总结。
1.塑性成形的原理塑性成形是通过施加外力使金属材料发生塑性变形，使其形状和尺寸发生改变。
塑性成形的原理包括应力与应变关系、材料的流动规律和力学模型等。
2.塑性成形的分类塑性成形可以根据加工过程的不同进行分类，主要包括拉伸、压缩、挤压、弯曲、冲压等。
不同的成形方法适用于不同的材料和形状要求。
3.塑性成形的设备塑性成形通常需要使用专门的设备进行加工，包括拉伸机、压力机、挤压机、弯曲机、冲床等。
这些设备提供必要的力量和变形条件，使金属材料发生塑性变形。
4.金属材料的选择不同的金属材料具有不同的塑性特性，因此在塑性成形中需要根据不同的应用需求选择合适的材料。
常用的金属材料包括钢、铝、铜、镁等。
5.塑性成形的加工方法塑性成形的加工方法非常多样，包括冲压、拉伸、挤压、压铸、锻造等。
不同的加工方法适用于不同的材料和形状要求，可以实现复杂的金属成形。
6.塑性成形的工艺参数塑性成形的工艺参数对成形质量和效率具有重要影响。
常见的工艺参数包括温度、应变速率、应力等。
合理的工艺参数可以提高成形质量和生产效率。
7.塑性成形的变形行为塑性成形过程中金属材料的变形行为是研究的重点之一、金属材料的变形行为包括弹性变形、塑性变形和弹变回复等，通常通过应力-应变曲线来描述。
8.塑性成形的缺陷与控制塑性成形过程中可能发生一些缺陷，如裂纹、皱纹、细化等。
为了控制这些缺陷，需要采取合适的工艺和工艺措施，如加热、模具设计优化等。
9.塑性成形的优点与局限塑性成形具有成本低、加工效率高、灵活性好等优点，可以制造出复杂的金属零件。
然而，塑性成形也存在一些局限性，如对材料性能有一定要求、成形限制等。
10.塑性成形的应用领域塑性成形广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、电子、家电等。
不仅可以生产大批量的零部件，还可以满足不同产品的形状和性能要求。
金属塑性成形原理第三章金属塑性成形的力学基础第五节应力应变关系(本构关系)
1 2 3
(1 m ) ( 2 m ) ( 3 m )
根据Levy-Mises方程
d 1 d 2 d 3 d ( 1 m ) ( 2 m ) ( 3 m )
第五节 塑形变形时的应力应变关系
塑性变形时应力与应变的关系称 为本构关系，其数学表达式称为 本构方程或物理方程。
主要内容：
5.1 弹性变形时的应力应变关系 5.2 塑性变形时应力应变关系特点 5.3 增量理论 5.4 全量理论 5.5 应力应变顺序对应规律
5.1 弹性变形时的应力应变关系
5.1 弹性变形时的应力应变关系
在弹性变形中包括改变体积的变形和改变形状的变形。前者与应力球 张量成正比，后者与应力偏张量成正比，写成张量形式：
比列及差比形式：
x y y z z x xy yz zx 1 x y y z z x xy yz zx 2G
x y
d y - d z
y z
d z - d x d z x
d x d ( x m )
d x d y d( x m y m ) d ( x y )
(d x d y )2 ( x y )2 d2
1 d ij' d ij' d ij' 1 1-2 2G d ij d ij' d ij' d m ij 2G E d 1-2 d m m E
增量理论特点：
Prandtl-Reuss理论与Levy-Mises理论 的差别在于前者考虑弹性变形而后者 不考虑 都指出了塑性应变增量与应力偏量之 间的关系 整个变形由各个瞬时变形累加而得， 能表达加载过程的历史对变形的影响， 能反映出复杂的加载情况
塑性成形原理
塑性成形原理塑性成形是指通过外力作用下，金属材料经过塑性变形，改变其外形和尺寸的加工方法。
在工程制造中，塑性成形是一种常用的加工工艺，可以用于生产各种各样的零部件和产品。
塑性成形原理是塑性加工的基础，了解和掌握塑性成形原理对于工程技术人员来说至关重要。
首先，塑性成形原理的基础是金属材料的塑性变形特性。
金属材料在外力作用下会发生塑性变形，这是因为金属材料的内部结构存在晶粒和晶界，晶粒内部存在位错。
当外力作用到金属材料上时，位错会发生滑移和交错，从而引起晶粒的形变，最终导致金属材料整体的塑性变形。
因此，了解金属材料的晶体结构和塑性变形机制是理解塑性成形原理的关键。
其次，塑性成形原理涉及到金属材料的应力和应变关系。
在塑性成形过程中，金属材料会受到外力的作用，从而产生应力。
当应力超过金属材料的屈服强度时，金属材料就会发生塑性变形。
而金属材料的应变则是指金属材料在外力作用下的变形程度，通常用应变曲线来描述金属材料的应力和应变关系。
通过研究金属材料的应力和应变关系，可以确定金属材料的塑性变形特性，为塑性成形工艺的设计和优化提供依据。
另外，塑性成形原理还包括金属材料的流变行为。
金属材料在塑性成形过程中会发生流变，即金属材料的形状和尺寸会发生变化。
了解金属材料的流变行为可以帮助工程技术人员选择合适的成形工艺和工艺参数，从而实现对金属材料的精确成形。
总的来说，塑性成形原理是塑性加工的基础，它涉及金属材料的塑性变形特性、应力和应变关系以及流变行为。
掌握塑性成形原理可以帮助工程技术人员更好地理解金属材料的加工特性，指导和优化塑性成形工艺，提高产品的质量和生产效率。
因此，对于从事工程制造和金属加工的人员来说，深入学习和掌握塑性成形原理是非常重要的。
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表示方法
GB/T4338-1995 金属材料 高温拉伸试验方法
GB2651-89 焊接接头拉伸试验方法
Lh L0 100% L0
F0 Fh 100% F0
式中：L0——拉伸试样原始标距长度； Lh——拉伸试样破断后标距间的长度； F0——拉伸试样原始断面积； Fh——拉伸试样破断处的断面积
30 L0
式中：R——试样工作段的半径；
L0——试样工作段的长度； n——试样破坏前的总转数。
塑性状态图及其应用
概念：表示金属塑性指标与变形温度及加载方
式的关系曲线图形，简称塑性图。
强度、延伸率、断面收 缩率、最大压缩率、扭 转角或圈、冲击Ak、弯 曲角或次数
完整的塑 性状态图
应用：合理选择加工方法
塑性与柔软性的区别是什么
铅--------------- 塑性好，柔软性好 不锈钢------- 白口铸铁---塑性好，柔软性不好 塑性差，柔软性差
过热或过烧金属和合金----塑性差，柔软性好
结论：塑性与柔软性不是同一概念
塑性反映材料产生永久变形的能力 柔软性反映材料抵抗变形的能力
表达式：
锻造：
平均变形率：
锻造
拉伸
塑性
※ 金属的塑性加工 又称为金属的压力加工。它是利用金属的塑性，使其改变 形状、尺寸并改善其性能，获得型材、板材、棒材、线材 或锻压件的加工方法。 ※ 所谓塑性： 是指固体材料在外力作用下发生永久变形，而 不破坏其完整性的能力。金属的塑性不是固定不变的，它 受诸多因素的影响，大致包括以下两个方面：一是金属的 内在因素，如晶格类型、化学成分、组织状态等；另一是 变形的外部条件，如变形温度、应变速率、变形的力学状 态等。 ※ 变形抗力： 金属或合金对变形力的反作用力。 ※ 研究方法： 各国学者都从不同的角度采用物理模拟和数值 模拟的方法建立金属塑性与各种影响因素之间关系的物理 模型和数学模型。
（2）金相组织（纯金属、单相固溶体、化合物）
（3）铸造组织（杂质、缺陷） （4）金属的晶格结构（面心、体心、密排六方）
下一节课主要内容：
第二章 金属塑性变形的物理基础
2.4 影响金属塑性和变形抗力的因素
预习内容
（1）影响金属塑性的外部因素？ （2）提高金属塑性的途径？ （3）静水压力对金属塑性的影响。
1W18Cr4V高速钢
制定冷热变形工艺
确定MB5合金加工工艺规程的原则和方法
MB5属变形镁合金，主要成分为：
Al 5. 5 ~ 7. 0% Mn 0. 15 ~ 0. 5% Zn 0. 5 ~ 1. 5%
确定MB5镁合金热加工工艺步骤
根据产品确定加工方式（慢速、快速等） 根据相图确定合金的相组成 根据塑性图确定热变形温度范围
镁/铝
氢在钢中的溶解度与温度的关系
影响塑性的内部因素
（2）合金元素对塑性的影响 晶格畸变 合金元素 硬脆化合物 塑性 变形抗力
多相、变形不均匀
硬化倾向增大
（再结晶温度提高、速度降低）
影响塑性的内部因素
合金元素对铁素体强度极限的影响
合金元素对铁素体延伸率的影响
影响塑性的内部因素
2．组织结构
（1）晶粒度（冷变形、热变形）
上节主要内容回顾
（1）热加工对金属组织、性能影响？ （2）冷加工流线与热加工流线区别？ （3）叙述晶粒随着温度的升高而长大是一种必然现象。
第二章 金属塑性变形的物理基础
2.3 金属的塑性及变形抗力
思考 （1）什么是塑性？ （2）塑性与柔软性的区别是什么？ （3）冷脆、红脆、氢脆？
变形的基本概念
金属在外力作用下，若其运动受到阻碍，则在金属内 部就会产生内力，其形状和尺寸也就发生了改变，这 种尺寸的改变成为变形。 ※弹性变形 实质：所加的外力和能量还不足以使原子越过半个原子间 距的距离。
不论热轧或热挤压，都可在此温度范围内以较慢的速 度加工。
高速模锻加工，在350℃左右有突变，变形温度应选
择在400-450℃。
工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据
αK曲线来判定。从图中可知，在相变点270℃附近突
然降低，因此，锻造或冲压时的工作温度应在250℃ 以下进行为佳。
第二章 金属塑性变形的物理基础
1.低速热轧或热 挤压温度区间？ 2.高速模锻加工 温度区间？ 3.复杂结构件的 锻造和冲压温度 区间？
试验温度，℃
图MB5合金的塑性图
αk
—冲击韧性εM —慢力作用下的最大压缩率，εC —冲击
力作用下的最大压缩率；
φ
—断面收缩率，
α
—弯曲角度
从塑性图上获取的信息
慢速加工，温度为350-400℃时,φ值和εM都有最大值，
※塑性变形
实质：外力或能量，足以使原子越过半个原子间距，金属 内的一部分原子相对于另一部分产生相对移动。 ※弹-塑性共存定律：拉拔、挤压；锻压。 ※变形表示方法： 1、绝对变形量；2、相对变形量；3、真实变形量。
※ 变形速率（应变速率strain rate）
变形程度对时间的变化率，或者说是应变对时间的变化率。
塑性指标
※概 念：
金属在破坏前产生的最大变形程度，即极限变形量。
※表示方法： 断面收缩率
延伸率 冲击韧性 最大压缩率 扭转角（或扭转数） 弯曲次数
塑性指标的测量方法 金属拉伸实验
※ 金属拉伸实验是一种广泛的实验方法，不仅可以测试
金属在金属在塑性加工过程中的基本力学性能，而且还 可以揭示金属的基本力学行为。
S的影响: 产生红脆现象+Mn
过热敏感性强 晶粒粗大 塑性
H的影响： 氢脆
“白点” 大型锻件报废
O的影响：FeS-FeO（910度）红脆现象
Fe23-29%的高Ni合金，O含量0.0199% 开裂
N的影响：>0.03%红脆，Fe4N
影响塑性的内部因素
网状渗碳体
影响塑性的内部因素
白点
影响塑性的内部因素
2.4 影响金属塑性和变形抗力的因素
影响塑性的内部因素 影响金属塑性的外部因素 提高金属塑性的主要途径
影响塑性的内部因素
1．化学成分 （1）碳钢中碳和杂质元素的影响
碳含量对碳钢力学性能的影响 （退火状态）
铁碳合金相图
影响塑性的内部因素
P的影响: 冷脆
强度/硬度 塑性/韧性 冷变形<0.3%, 热变形可以1%-1.5%
※ 拉伸实验通常在材料实验机上进行，在室温条件下进
行轴向加载静拉伸，载荷力线与试样轴线相重合，加载 速度从零开始逐渐增大，对应的应变速率为10-1-10-3s-1。 拉伸试样是光滑试样，试样工作部分的应力状态是单向 拉应力。
典型拉伸试样
拉伸实验机
金属材料拉伸应力-应变曲线
GB/T228-2002 金属材料 室温拉伸试验方法
压缩实验
简单加载条件下，压缩试验法测定的塑性指标 用下式确定：
H0 Hh 100% H0
式中： ——压下率； H0——试样原始高度； Hh——试样压缩后，在侧表面出现第一条 裂纹时的高度
扭转实验
对于一定试样，所得总转数越高，塑性越好，可将 扭转数换作为剪切变形（γ ） 。
R
n
根据相图确定合金的相组成
T＞530℃，合金
为液相
温 度 ℃
T＜270℃，合金为
＋两相组织
270℃＜ T＜
530℃，合金为单一 的 相
图Mg-Al二元系状态图
铝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量对镁合金力学性能的影响
δ% σb， 公斤/毫米2
HB 公斤/毫米2
图镁合金中铝含量对合金机械性能的影响
根据塑性图确定热变形温度范围