金属塑性加工的摩擦与润滑

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摩擦、磨损和润滑

摩擦、磨损和润滑§1 摩擦在一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有密切关系，不同摩擦状态下，产生摩擦的物理机理是不同的。

一、摩擦状态按摩擦状态，即表面接触情况和油膜厚度，可以将滑动摩擦分为四大类，干摩擦、边界摩擦（润滑）、液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑），如图所示。

1.干摩擦两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称为干摩擦。

在工程实际中没有真正的干摩擦，因为暴露在大气中的任何零件的表面，不仅会因氧气而形成氧化膜，且或多或少也会被润滑油所湿润或受到"污染"，这时，其摩擦系数将显著降低。

在机械设计中，通常把不出现显著润滑的摩擦，当作干摩擦处理。

2.边界摩擦两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦。

与干摩擦相比，摩擦状态有很大改善，其摩擦和磨损程度取决于边界膜的性质、材料表面机械性能和表面形貌。

3.液体摩擦两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦。

此种润滑状态亦称液体润滑，摩擦是在液体内部的分子之间进行，故摩擦系数极小。

这时的摩擦规律已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。

关于液体摩擦（液体润滑）的问题，将在滑动轴承中进一步讨论。

4.混合摩擦两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦。

二、干摩擦理论干摩擦理论主要有：（1）机械理论认为摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和，因而可解释为什么表面愈粗糙，摩擦力愈大；（2）和表面分子相互吸引分子-机械理论认为摩擦力是由表面凸峰间的机械啮合力F1两部分组成，因而这一理论可解释为什么当接触表面光滑时，摩擦力也会力F2很大。

但上述两种理论不能解释能量是如何被消耗的；（3）粘着理论；（4）能量理论等。

a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊结点（如图a 所示）。

摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论

第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。

1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。

于1966年提出了一项调查报告。

这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。

这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。

摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。

科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。

故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。

中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。

美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。

1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。

润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。

实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。

80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。

中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。

塑料制品的润滑性与摩擦特性研究

塑料制品的润滑性与摩擦特性研究在现代工业生产与日常生活中，塑料制品以其独特的轻便、耐用、成本低廉等优点，已广泛应用于各个领域。

然而，在使用过程中，塑料制品的摩擦与润滑问题不容忽视。

本篇文章目的是从专业的角度，分析并探讨塑料制品的润滑性与摩擦特性。

塑料材料的摩擦机理塑料材料的摩擦特性是由其分子结构和物理状态决定的。

通常，塑料可以分为两大类：热塑性塑料和热固性塑料。

热塑性塑料在加热时可以软化、冷却后硬化，而热固性塑料则在加热时发生化学变化，形成不可逆的硬化过程。

这两类塑料的摩擦机理有所不同。

热塑性塑料热塑性塑料的分子结构通常较为线性或支链状，具有良好的流动性。

在摩擦过程中，热塑性塑料的表面分子会因受到外力而发生滑移，形成滑移层。

当外力增大到一定程度，滑移层开始发生塑性变形，从而产生摩擦力。

随着摩擦的进行，塑料表面可能会发生熔融，甚至脱落，从而影响其润滑性能。

热固性塑料热固性塑料的分子结构较为复杂，通常具有网状结构。

在摩擦过程中，热固性塑料的表面不易发生滑移，因此其摩擦系数相对较大。

此外，热固性塑料在高温下也不易熔融，因此在高温环境下，其润滑性能较差。

润滑剂的选择与应用为了改善塑料制品的润滑性能，通常需要添加润滑剂。

润滑剂可以降低塑料制品表面的摩擦系数，减少磨损，延长使用寿命。

选择合适的润滑剂，需要考虑塑料材料的类型、使用环境、温度等因素。

润滑剂的类型润滑剂主要分为两大类：固体润滑剂和液体润滑剂。

固体润滑剂通常具有良好的耐磨性和较高的摩擦系数，适用于高温、高压的环境。

液体润滑剂则具有良好的流动性，可以在低温环境下提供良好的润滑效果。

润滑剂的应用在实际应用中，润滑剂的添加方式有多种，如物理混合、化学反应等。

此外，还可以通过改变塑料制品的微观结构，如添加润滑性较好的填料，来提高其润滑性能。

本文对塑料制品的润滑性与摩擦特性进行了分析。

塑料材料的摩擦机理与其分子结构和物理状态有关。

热塑性塑料在摩擦过程中易发生滑移和熔融，而热固性塑料的表面不易发生滑移，摩擦系数较大。

6 金属塑性变形与流动问题

定义：变形体为保持自身的完整和连续，约束不均匀变形而产生的内力。特点：（１）附加应力由不均匀变形引起，同时又限制不均匀变形的自由发展。（２）附加应力必然互相平衡成对出现。（即当一处受附加压应力时，另一处必受附加拉应力）
附加应力定律：任何塑性变形物体内部，在变形过程中均
有自相平衡的附加应力。

6. 2. 2 变形条件对金属塑性的影响
一、变形温度
碳钢的塑性随温度变化图
就大部分金属来言，其总的趋势是：随着温度的升高，塑性增加，但是这种增加并非简单的线性上升。
2．变形速度
塑性
Ⅰ Ⅱ
变形速度，1/秒图5-18 变形速度对塑性的影响
3．变形程度
冷变形时，变形程度越大，塑性越低；热变形时，变形程度越大，塑性越高。
变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动。即做最少的功，走最短的路。
图3-1 开式模锻的金属流动
图3-2 最小周边法则
拔长效率较低，主要用于修正尺寸
拔长效率较高
6. 2 影响金属塑性、塑性变形和流动的因素
6. 6. 6. 6. 6. 6. 6. 6. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 塑性、塑性指标和塑性图变形条件对金属塑性的影响其他因素对塑性的影响提高金属塑性的途径摩擦对金属塑性变形和流动的影响工具形状对金属塑性变形和流动的影响金属各部分之间关系对塑性变形和流动的影响金属本身性质不均匀对塑性变形和流动的影响
三、残余应力
定义：引起应力的外因去除后在物体内仍残存的应力。特点：残余应力是弹性应力，它不超过材料的屈服极限。分类：（１）第一类残余应力：存在于变形体各大区之间；（２）第二类残余应力：存在于各晶粒之间；（３）第三类残余应力：存在于晶粒内部。残余应力产生的原因：（１）塑性变形不均匀。残余应力的符号与引起该残余应力的塑性应变符号相反。（２）温度不均匀（加热／冷却不均匀）引起的热应力。（３）相变过程引起的组织应力。

金属塑性成形原理知识点

物和非金属夹杂物在钢中的分布张量：由若干个当坐标改变时，满足转换关系的分量所组成的集合。晶粒度：金属材料晶粒大小的程度。变形织构：在塑性变形时，当变形量很大，多晶体中原为任意取向的各个晶粒，会逐渐调整其取向而彼此趋于一致。这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织。动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的再结晶。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力。主切应力平面：切应力达到极值的平面。主平面:应力空间中，可以找到三个互相垂直的面，其上均只有正应力，无切应力，此面就称为主平面。平面应力状态：变形体内与某方向轴垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴无关的应力状态。平面应变状态：物体内所有质点都只在同一个坐平面内发生变形，而该平面的法线方向没有变形的变形状态。理想刚塑性材料：研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。理想弹塑性材料：塑性变形时，需考虑塑性变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料。
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江西理工大学 10 机械 4 班《金属塑性成形原理》知识点
詹琦平
自由能状态自发恢复的趋势静态再结晶：冷变形金属加热到更高温度后，在原来版型体中金属会重新形成无畸变的等轴晶直至完全取代金属的冷组织的过程。动态回复：在热塑性过程中发生的回复。动态再结晶：塑性过程中发生的再结晶。亚动态再结晶：指变形过程中已变形但尚未长大的动态再结晶晶核以及长大到中途的再结晶晶粒被遗留下来，当变形停止后而温度又足够高时，这些晶核和晶粒会继续长大的过程。热塑性变形的对金属组织性能的影响： 1）改善晶粒组织 2）锻合内部缺陷 3）形成显微组织 4）改善偏析 5）破碎并改善碳化

浅谈金属压力加工中的摩擦与润滑

浅谈金属压力加工中的摩擦与润滑摘要：在金属压力加工过程之中，摩擦和润滑无疑是其中不可忽视的工艺因素。

变形金属与变形工具之间的摩擦力，绝大部分情况下，都是有害的摩擦力，仅有如轧辊咬入金属这种极少数的情况下的摩擦力，才会对金属压力加工过程产生促进作用。

为此，在金属压力加工过程中，润滑剂的使用就变得十分重要。

本文结合笔者实际工作经验，简要分析了金属压力加工过程中的摩擦与润滑，以期能为相关工作者提供一定参考。

关键词：金属压力加工；摩擦；润滑1摩擦和润滑的机理摩擦于金属压力加工中，主要分为如下几种类型：吸附摩擦、液体摩擦、干摩擦，以及另外两种混合摩擦，半液体摩擦与半干摩擦。

在压力加工过程中，金属工件的晶体在外力的作用之下，沿着滑移方向于晶间的滑移面上出现滑移。

宏观的金属塑性变形，在数个滑移单元一同协调作用时，就会产生。

因此，实质上塑性变形，就是表层金属的剪切流动变形过程。

为此，金属压力加工中摩擦力，就是克服流动剪切力。

若是在金属压力加工过程中，将润滑剂加入到工件和工具之间的空隙处，则能够一定程度啥还给你减少接触载荷，使得摩擦应力能维持在一个较低的状态。

通常工具表面都覆盖有一层氧化膜，同时还或多或少存有一些因为化学和物理作用而吸附的有机物质与水蒸气。

正是由于有着化学吸附和金属表面所形成的边界润滑膜，实际接触部分的摩擦力不会很大。

虽然，润滑剂分子和金属表面互相吸引，会形成定向排列的分子棚，层间剪切阻力也比较小。

但工件和模具间的界面，难以出现平直光滑这一理想的状态，因而，较易破坏吸附层表面，形成半干摩擦。

金属和润滑剂之间的分子作用力，决定了润滑剂吸附层内分子的定向排列。

分子的定向排列明显增强，则润滑剂之中有着表面活性分子式，为此，在非极性介质中加入带有表面活性的物质，会使润滑的效果得以很大改善。

2金属压力加工中摩擦的特点和影响因素2.1摩擦的特点（1）压力高且接触面积大。

金属压力加工过程中的单位压力，通常是500兆帕。

金属压力加工中的摩擦与润滑

金属压力加工中的摩擦与润滑摘要:在金属压力加工的过程中，摩擦与润滑是其中比较重要的工艺因素。

对于影响摩擦的因素，润滑剂的使用机理和特点等都是需要重视和研究的问题。

本文从这些问题提出以下粗浅的想法。

关键词:金属压力加工；摩擦；润滑引言在金属压力加工中,制品与工具表面间存在相对滑动,不可避免地会产生摩擦。

为了减轻这种外摩擦的不良影响,通常需要进行工艺润滑。

事实证明:了解这种偶件之一的金属基体发生连续塑性变形条件下的摩擦与润滑的规律,无论在理论上和实践上都有着极其重要的意义。

一、金属压力加工中摩擦的特点及影响因素（一）金属压力加工中摩擦的特点金属压力加工与一般机械传动中的摩擦相比,具有以下特点:（1）界面温度高压力加工时,接触面的表层温度随着滑动速度的增大而升高且不均匀,摩擦系数随滑动速度和温度的升高而增大。

但是,当温度超过一最大值后,摩擦系数随滑动速度和温度的升高而下降。

例如,同一材料在锤上镦粗比压力机上镦粗摩擦系数小20%～25%。

（2）压力高,接触面积大压力加工时的单位压力一般为500MPa。

单位压力小时,摩擦系数与压力无关。

当压力大到某一值后,摩擦系数趋于稳定。

接触面积大小与材料种类有关。

随着接触面积增大,材料粘着系数与摩擦系数也增大。

（二）金属压力加工中摩擦的影响因素（1）变形温度在压力加工中,变形温度对摩擦的影响十分复杂、随着温度的升高,将会出现互相矛盾的两种现象:一方面,金属容易产生氧化皮,因而摩擦系数增大;另一方面,变形应力的降低又使摩擦系数减小。

而且,随着温度的变化,氧化皮的性质和厚度也发生变化。

在温度较低时,氧化皮呈脆性。

随着温度增高,氧化皮厚度增大,摩擦系数也增大。

达到一定温度时,氧化皮开始软化,摩擦系数达到峰值。

温度再升高时,氧化皮的塑性增大到一定限度,摩擦系数减小。

含碳量对摩擦的影响,主要在于氧化皮性质不同。

（2）变形速度在压力加工中,变形速度对摩擦系数的影响也很大。

变形速度增大时,摩擦系数降低。

摩擦与润滑整理资料

Chap 11.外摩擦：发生在工件和工具接触面之间，阻碍金属流动的摩擦，称外摩擦，是影响材料变形的重要因素之一。

2.研究摩擦的意义：全世界工业能源的1/3被摩擦损耗掉，失效零件的80%是由于磨损造成的。

因此，发展摩擦学可以有效的节约能源。

Chap21．金属塑性成形过程中摩擦的特点和作用如何？特点：（1）在高压下产生的摩擦；（2）较高温度下的摩擦；（3）伴随着塑性变形而产生的摩擦；（4）摩擦副（金属与工具）的性质相差大。

作用：（1）不利的方面：（a）改变物体应力状态，使变形力和能耗增加；（b）引起工件变形与应力分布不均匀；（c）恶化工件表面质量，加速模具磨损，降低工具寿命，而且降低制品的表面质与尺寸精度；（2）利用：（a）增大摩擦改善咬入条件，强化轧制过程；（b）增大冲头与板片间的摩擦，强化工艺，减少起皱和撕裂等造成的废品。

2.金属塑性成形过程中摩擦的类型及各自的特征是什么？（1）干摩擦：完全没有润滑，金属与工具之间直接接触。

（2）流体摩擦：较厚的润滑层将金属与工具隔开，摩擦发生在流体内部的分子之间，与接触表面的状态无关，与流体的粘度，速度梯度等。

（3）边界摩擦：介于干摩擦和流体摩擦的一种摩擦类型。

（4）混合摩擦：摩擦表面上既存在干摩擦状态，也存在边界摩擦状态和流体润滑状态的一种摩擦类型。

Chap31.金属表层的结构组成如何？金属材料的表面层结构注意：加工硬化层也叫冷硬层和贝氏体层；氧化层又称污染层。

2.何谓表面粗糙度及表示方法有哪些？加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。

表征材料表面微观几何形状特征，表面微凸体的高度与分布。

表示方法有：（1）轮廓算术平均偏差Ra 该方法能够充分反映表面微观几何特征但对于测量过于粗糙或光滑的表面不适用。

（2）微观不平度十点高度Rz 该方法测量简便，但只反映峰高，不反映峰的几何特征，受测量者主观影响较大，无周期性的宏观误差。

（3）轮廓最大高度Ry 对控制深加工痕迹有重要意义，保证小零件的表面质量，不如Rz反映的几何特征准确。

金属塑性成形原理``俞汉清陈金德主编``

金属塑性成形原理复习指南第一章绪论1、基本概念塑性:在外力作用下材料发生永久性变形，并保持其完整性的能力。

塑性变形:作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的永久变形成为塑性变形。

塑性成型: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的力学性能的加工方法。

2、塑性成形的特点1）其组织、性能都能得到改善和提高。

2）材料利用率高。

3）用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。

4）塑性成形方法具有很高的生产率。

3、塑性成形的典型工艺一次成形（轧制、拉拔、挤压）体积成形塑性成型分离成形（落料、冲孔）板料成形变形成形（拉深、翻边、张形）第二章金属塑性成形的物理基础1、冷塑性成形晶内：滑移和孪晶（滑移为主）滑移性能（面心>体心>密排六方）晶间：转动和滑动滑移的方向：原子密度最大的方向。

塑性变形的特点：① 各晶粒变形的不同时性；② 各晶粒变形的相互协调性；③ 晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。

合金使塑性下降。

2、热塑性成形软化方式可分为以下几种：动态回复，动态再结晶，静态回复，静态再结晶等。

金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移，晶内孪生，晶界滑移和扩散蠕变等。

3、金属的塑性金属塑性表示方法：延伸率、断面收缩率、最大压缩率、扭转角（或扭转数）塑性指标实验：拉伸试验、镦粗试验、扭转试验、杯突试验。

非金属的影响：P冷脆性 S、O 热脆性 N 蓝脆性 H 氢脆应力状态的影响：三相应力状态塑性好。

超塑性工艺方法：细晶超塑性、相变超塑性第三章金属塑性成形的力学基础第一节应力分析1、塑性力学基本假设：连续性假设、匀质性假设、各向同性假设、初应力为零、体积力为零、体积不变假设。

2、张量的性质1、存在不变量，张量的分量一定可以组成某些函数f(Tij),这些函数的值不随坐标而变。

2、2阶对称张量存在三个主轴和三个主值；张量角标不同的分量都为零时的坐标轴方向为主轴，三个角标相同的分量为值。

金属塑性加工试卷及标准答案

中南大学考试试卷2001 —— 2002 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时4 学分考试形式：闭卷专业年级材料1999 级总分100 分，占总评成绩70%一、名词解释（本题10分，每小题2分）1.热效应2.塑脆转变现象3.动态再结晶4.冷变形5.附加应力二.填空题（本题10分，每小题2分）1.主变形图取决于______，与_______无关。

2.第二类再结晶图是_____，_______与__________的关系图。

3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__________与__________之间的关系曲线。

4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是_______，__________。

5.出现细晶超塑性的条件是_______，__________，__________。

三、判断题（本题10分，每小题2分）1.金属材料冷变形的变形机构有滑移（），非晶机构（），孪生（），晶间滑动（）。

2.塑性变形时，静水压力愈大，则金属的塑性愈高（），变形抗力愈低（）。

3.金属的塑性是指金属变形的难易程度（）。

4.为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（）。

5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织，就是变形织构（）。

四、问答题（本题40 分，每小题10 分）1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳？为什么？2.已知材料的真实应变曲线，A 为材料常数，n 为硬化指数。

试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少？3.试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会出现什么现象？为什么？（箭头表示轧制方向）五、证明题（本题10 分）证明Mises 塑性条件可表达成：六、综合推导题（本题20 分）试用工程法推导粗糙砧面压缩矩形块（Z 向不变形）的变形力P 表达式，这里接触摩擦中南大学考试试卷2002 —— 2003 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时4 学分考试形式：闭卷专业年级材料2000 级总分100 分，占总评成绩70%一、名词解释（本小题10分，每小题2分）1.热变形2.弹塑性共存定律3.动态再结晶4.附加应力5.热效应二、填空题（本题22 分，每小题 2 分）1.金属塑性加工时，工件所受的外力分为_______________ 和_______________2.主变形图有_______________ 种，各主应变分量必须满足条件是：_______________3.应变速度是指_________________________________________4.平面应变其应力状态的特点是σz ＝________________________________________5.材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的_______________ 和______________6.压力加工中热力学条件是指________、_______、_______7.第二类再结晶图是_______、________与_________关系图。

金属塑性成形力学课后答案

金属塑性成形力学课后答案【篇一：金属塑性成形原理习题】述提高金属塑性变形的主要途径有哪些？(1)提高材料成分和组织的均匀性(2)合理选择变形温度和应变速率(3)合理选择变形方式(4)减小变形的不均匀性2. 简答滑移和孪生变形的区别相同点：都是通过位错运动来实现, 都是切应变不同点：孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在一些滑移面上进行；孪生的晶体变形部分的位向发生了改变，而滑移后晶体各部分位向未改变。

3. 塑性成型时的润滑方法有哪些？(1) 特种流体润滑法。

(2) 表面磷化-皂化处理。

(3) 表面镀软金属。

4. 塑性变形时应力应变关系的特点？在塑性变形时，应力与应变之间的关系有如下特点（1）应力与应变之间的关系是非线性的，因此，全量应变主轴和应力主轴不一定重合。

（2）塑性变形时，可以认为体积不变，即应变球张量为零，泊松比??0.5。

、（3）对于应变硬化材料，卸载后再重新加载时的屈服应力就是卸载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。

（4）塑性变形是不可逆的，与应变历史有关，即应力－应变关系不再保持单值关系。

5. levy－mises理论的基本假设是什么？（1）材料是刚塑性材料，级弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量。

（2）材料符合米塞斯屈服准则。

（3）每一加载瞬时，应力主轴和应变增量主轴重合。

（4）塑性变形上体积不变。

6. 细化晶粒的主要途径有哪些？（1）在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作脱氧剂。

（2）采用适当的变形程度和变形温度。

（3）采用锻后正火等相变重结晶的方法。

7. 试从变形机理上解释冷加工和超塑性变形的特点。

冷塑性变形的主要机理：滑移和孪生。

金属塑性变形的特点：不同时性、相互协调性和不均匀性。

由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织，称为变形织构。

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，这种现象称为加工硬化。

超塑性变形机理主要是晶界滑移和原子扩散（扩散蠕变）。

金属材料的润滑性和加工

金属材料的润滑性和加工1.1 润滑性的定义：润滑性是指金属材料在摩擦过程中，减少摩擦阻力、降低磨损和散热的能力。

1.2 润滑性的重要性：润滑性对于金属材料的加工过程至关重要，良好的润滑性能有效降低加工过程中的摩擦阻力，延长工具的使用寿命，提高加工效率，降低能耗，减少磨损和污染。

1.3 润滑性的影响因素：(1)金属材料的种类和状态（如晶粒度、晶体结构等）；(2)温度和压力；(3)润滑剂的种类和性质（如粘度、极性、化学稳定性等）；(4)表面 roughness 和形状误差等。

二、金属材料的加工2.1 金属材料的加工方法：(1)铸造：通过熔融金属浇铸成型的方法，制成所需的形状和尺寸的零件；(2)锻造：通过对金属材料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需的形状和尺寸的零件；(3)焊接：通过加热或加压，使金属材料局部熔化，并冷却凝固成整体的方法；(4)切削加工：利用切削工具将金属材料切除，获得所需形状和尺寸的零件；(5)磨削加工：利用磨削工具对金属表面进行磨削，以提高表面粗糙度和尺寸精度；(6)电加工：利用电能对金属材料进行加工的方法，包括电火花加工、激光加工等。

2.2 金属材料加工过程中的润滑和冷却：(1)润滑：通过润滑剂减少摩擦阻力，降低磨损，提高加工效率和工件质量；(2)冷却：通过冷却液降低金属材料的温度，减少热应力，防止变形和裂纹。

2.3 金属材料加工中的质量控制：(1)控制加工过程中的温度和压力，以保证材料的塑性变形和加工质量；(2)控制润滑剂的种类和性质，以保证良好的润滑性能；(3)控制表面 roughness 和形状误差，以满足工件的使用要求。

以上是关于金属材料的润滑性和加工的知识点介绍，希望对您有所帮助。

习题及方法：1.习题：润滑性对金属材料的加工过程有何影响？方法：润滑性能够减少金属材料在加工过程中的摩擦阻力，降低磨损，提高加工效率和工件质量。

因此，在实际加工过程中，应选择合适的润滑剂，以提高润滑性能。

金属塑性成形原理及工艺

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4．锻造
锻造的示意图如图 4 所示。锻造可以分为自由锻造和模锻。自由锻造一般是在锤锻或者水压机上，利用简单的工具将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。自由锻造不需要专用模具，因而锻件的尺寸精度低、生产效率不高。模锻是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。金属的成形受到模具的控制，因而其锻件的外形和尺寸精度高，生产效率高，适用于大批量生产，模锻又可以分为开式模锻和闭式模锻。
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变形问题和轴对程问题；（5）屈服准则：屈雷斯加屈服准则、密席斯屈服准则、屈服准则的几何表达、平面问题和轴对程问题中屈服准则的简化；（6）本构方程：弹性应力应变关系、塑性变形时应力应变关系的特点、塑性变形的增量理论、塑性变形的全量理论；
六、课程要求
金属塑性加工原理的任务是研究塑性成形中共同的规律性问题，就是在阐述应力、应变理论以及屈服准则等塑性理论的基础上，研究塑性加工中有关力学问题的各种解法，分析变形体内的应力和应变分布，确定变形力和变形功，为选择设备和模具设计提供依据。所以，要求大家：（1）掌握金属塑性变形的金属学基础，具体的说就是金属的结构和金属塑性变形机理。（2）了解影响金属塑性和塑性成形的主要因素。（3）掌握塑性变形的力学基础：包括应力分析、应变分析、屈服准则和应力应变关系。（4）掌握塑性成形力学问题的各种解法以及其在具体工艺中的应用。
图4
5．冲压
冲压又可以分为拉深、弯曲、剪切等等。其示意图见图 5。拉深等成形工序是在曲柄压力机上或者油压机上用凸模把板料拉进凹模中成形，用以生产各种薄壁空心零件。弯曲是坯料在弯矩的作用下成形，如板料在模具中的弯曲成形、板带材的折弯成形、钢材的矫直等等。剪切是指坯料在剪切力作用下进行剪切变形，如板料在模具中的冲孔、落料、切边、板材和钢材的剪切等等。

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。

摩擦磨损与润滑

腐蚀磨损corrosive wear金属表面在磨擦过程中与周围介质在化学与电化学反应作用下产生的磨损过程。

干摩擦dry friction两物体间名义上无任何形式的润滑剂存在时的摩擦。

严格地说，干摩擦时在接触表面上无任何其他介质，如湿气及自然污染膜。

分散润滑individual point lubrication使用便携式工具向润滑点手动加油的润滑方式。

防锈添加剂anti-rust additive,rust preventive additive能防止金属机件生锈，延迟或限制生锈时间，减轻生锈程度的添加剂。

动磨擦kinetic friction相对运动两表面之间的磨擦。

此时的磨擦系数称为动磨擦系数。

多效添加剂multipurpose additive能同时改善油品两种性能以上的添加剂。

多用途润滑脂multipurpose grease适合于多种用途的润滑脂。

可用于润滑汽车中的底盘齿轮轴承、万向节和水泵等。

多线式润滑系统multiline lubricating system油泵的多个出油口，各有一条管路直接将定量的润滑剂供送至各润滑点的集中润滑系统。

稠化剂densifier能提高润滑油、液压油或润滑脂的粘度或稠度的物质。

冲击磨损impact wear是一种磨料磨损类型，磨料垂直或以一定的倾角落在材料表面上。

其情况与冲蚀磨损很相似，但局部应力要高得多。

沉积膜deposit film润滑油中某程组分沉积在摩擦表面上形成的边界膜。

冲刷磨损erosive wear摩擦表面经受高速介质（液、气流或液、气流中夹带砂粒）的冲刷作用而导致表面材料磨损的现象。

边界润滑boundary lubrication作相对运动的两表面之间的摩擦磨损特性，取决于两表面的特性和润滑剂与表面间的相互作用及所生成边界膜的性质的润滑状态。

边界摩擦boundary friction具有无体积特性的液体层隔开两固体作相对运动时的摩擦，即边界润滑状态下的摩擦。

塑性加工思考题汇总

《塑性加工原理》思考题20191.绪论(1)材料加工的方法主要有哪些?金属零件的主要的加工方法有：机械加工，冲压，精密铸造，粉末冶金，金属注射成型机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。

按加工方式上的差别可分为切削加工和压力加工。

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。

特种加工，激光加工，电火花加工，超声波加工，电解加工，粒子束加工以及超高速加工等。

车、铣、锻、铸、磨，数控加工、CNC数控中心都属于机加工(2)材料的可加工性指的是什么?是指材料被加工的难易程度。

主要影响因素：强度，塑性，硬度韧性及疲劳强度等。

主要评价指标：经济指标和技术指标。

(3)加工材料时主要考虑哪些因素?1.材料的使用性能主要指零件在使用状态下材料应具有的力学性能、物理性能和化学性能等，是选材首先要考虑的问题。

2.材料的工艺性能应满足加工要求（也称工艺性能原则）。

材料的工艺性能决定了材料的加工难易程度。

材料的工艺性能直接影响到零件的质量、生产效率和成本。

材料的工艺性能包括锻造、铸造、焊接、切削加工、热处理工艺性能等等3.材料还应具有较好的经济性（也称经济性原则，不是越便宜越好）。

选材应能使零件在其制造及使用寿命期内的总费用最低。

一个零件的总成本与零件寿命、重量、加工费用、使用维护费用和材料价格有关。

机械产品成本中，材料成本占很大比例（30%~70%），降低材料成本对制造者和使用者都是有利的，所以在材料选择时，应从满足使用性能要求的所有材料中选择价格较低的。

塑性加工的目的主要有哪些?(4)塑性加工的目的主要有哪些？一、改变形状（成形）二、改变性能通过工具对金属坯料施加外力，产生满足一定的几何形状及尺寸、精度，一定的使用性能的塑性变形(5)塑性加工涉及哪些专业理论?力学：连续介质力学，晶体力学,变形与外力的关系、应力场和应变场的变化规律,材料学：材料化学成分、内部金相组织构造、变形时组织变化及影响摩擦学：接触表面的法向力与切向力、接触表面的润滑与摩擦(6)塑性加工的方法有哪些，有何特点?锻压：韧性好，纤维组织合理冲压：利用模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，一般在室内进行，也叫冷冲压挤压：金属放置在容器内，施加挤压力，使金属从特定的模孔流出拉拔：在外加拉力的作用下，迫使金属通过模孔产生塑性变形，获得与模孔形状、尺寸相同的制品的加工方法轧制：金属受到压缩，横截面积减小，长度增加(7)自行车架、汽车面板、建筑钢筋、易拉罐、铝合金窗、铁丝、弹簧等是如何加工成形的?自行车架：液压汽车面板：冲压建筑钢筋: 强化、成形、焊接、预应力易拉罐：由薄铝带,(厚0.27MM~0.33MM,宽1.6M~2.2M,一卷重约3T)由冲床冲成圆杯2)冲后的杯由拉伸机拉成罐子的形状3)拉伸后的罐子经清洗,烘干,外表印刷并烘干,内壁喷涂并烘干,罐口缩颈返边,漏光检测后就是成形的易拉罐(没有盖子)4）罐盖也是用铝带用冲床一次冲成形的，经过喷涂烘干和检测后即完工制作过程中不需要热处理。

《金属塑性加工原理》考试总复习题

《金属塑性加工原理》考试总复习•、填空题I. 韧性金属材料屈服时.米塞斯准则较符合实际的。

2・描述变形大小可用线尺寸的变化与方位上的变化来表示.即线应变（正应变）和切应变（剪应变）3. 弹性变形时应力球张董使物体产生体积变化.泊松比“<0.54・在塑形变形时.需要考虑塑形变形之前的弹性变形.而不考虑硬化的材料叫做埋想刚塑性材料。

5. 塑形成形时的摩擦根据其性质可分为干摩擦•边界摩擦和流体摩擦。

6・根据条件的不同•任何材料都有可能产生两种不同类型的斷裂：脆性断裂和韧性斷裂。

7.硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆°8・塑性变形时不产生酸化的材料叫做理想塑性材料°9. 应力状态中的压应力.能充分发挥材料的塑性。

10. 平面应变时.其平均正应力g等于中间主应力<72。

II. 钢材中磷使钢的企度、硬度提高.塑性、韧性下降°12・材料在一定的条件下•其拉伸变形的延伸率趨过1 00%的现象叫 _______ o13. 材料经过连续两次拉伸变形.第一次的真实应变为€1 = 0.1.第二次的真实应变为€2=0.25.则总的真实应变€= 0.3514. 固体材料在外力作用下发生永久变形而不跳坏其完整性的能力叫材料的塑性。

15. 塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、流体理擦、边界厚擦16. 对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。

17•就大多数金属而言•其总的趋势是.随着温度的升鬲.塑性升离。

18. 钢冷挤压前•需要对坯料表面进行磷化.皂化处理。

19. 为了提高润滑剂的润滑、耐磨.防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加________ O20. 对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。

21. 塑性指标的常用测量方法拉伸实验•扭转实脸•压缩试验°22. 弹性变形机理原子间距的变化:塑性变形机理位错运动为主。

23. 物体受外力作用下发生变形.变形分为 _____________ 变形和___________ 变化。