华中科技大学材料加工工程本科材料成型原理课件塑
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华科 材料成型原理 第三章 金属塑性变形的力学基础(二节)教案
第二节 应变分析物体受作用力→内部质点相对位置改变(产生了位移) →形状的变化→变形。
应变是表示变形大小的一个物理量。
物体变形时各质点在各方向上都会有应变，与应力分析一样，同样需引入“点应变状态”的概念。
点应变状态也是二阶对称张量，故与应力张量有许多相似的性质。
应变分析主要是几何学和运动学的问题，它与物体中的位移场或速度场有密切的联系，位移场一经确定，则变形体内的应变场也就确定。
研究应变问题往往从小变形 (数量级不超过3210~10--的弹—塑性变形) 着手，但金属塑性加工是大变形。
这里除了采用应变增量或应变速率外，还对有限应变作一定的分析。
一、位移和应变 (一)位移及其分量根据连续性基本假设，位移分量应是坐标的连续函数，而且一般都有连续的二阶偏导数，即或式(3—41)表示变形物体内的位移场。
设受力物体内任一点M ，其坐标为(x ．y ，z)，小变形后移至M 1，其位移分量为u i (x ，y ，z)。
与M 点无限接近的一点M ’点，其坐标为(x+dx ，y+dy ，z+dz)，小变形后移至'1M ，其位移分量为'i u (x+dx ，y+dy ，z+dz)。
将函数'i u 按泰勒级数展开，并略去二阶以上的高阶微量，并利用求和约定，则得式中 i i j ju u dx x δ∂=∂称为M ’点相对于M 点的位移增量。
i u δ可写成若无限接近两点的连线MM ’平行于某坐标轴，例如MM ’//x 轴，则式(3—43)中，dx ≠0，dy=dz=0，此时，式(3—43)变为式(3—42)说明，若已知变形物体内一点M 的位移分量，则与其邻近一点M ’的位移分量可以用M 点的位移分量及其增量来表示。
(二)应变及其分量1. 名义应变及其分量名义应变又称相对应变或工程应变，适用于小应变分析。
而棱边PA在x轴方向上的线应变为将单位长度上的偏移量或两棱边所夹直角的变化量称为相对切应变，也称工程切应变，即这样，变形单元体有三个线应变和三组切应变，即图3—25a 所示情况相当于单元体的线元PA 和PC 同时偏转xy r 和yx r (图3—25b)，然后整个单元体绕z 轴转动一个角度z w (图3—25c)。
《塑料成型基础》课件
保持成型环境的湿度在一定范围内， 以防止塑料吸湿或产生水汽。
成型品外观质量检查
01
检查尺寸精度
测量成型品的尺寸，确保其符合设 计要求。
检查颜色和光泽
确保成型品的颜色均匀，符合预期 的光泽度。
03
02
检查表面光洁度
检查成型品的表面是否光滑，有无 气泡、划痕、凹陷等缺陷。
检查结构完整性
检查成型品是否有断裂、翘曲等结 构问题。
塑料成型的重要性
塑料制品的应用广泛
塑料制品在日常生活、工业生产、科技发展等领域应用广泛，如家电、汽车、建筑、电子 、航空航天等。因此，塑料成型技术的发展对于满足人们对各种塑料制品的需求具有重要 意义。
塑料成型技术的创新发展
随着科技的不断发展，对塑料制品的性能要求也越来越高，如强度、耐热性、耐腐蚀性等 。因此，需要不断研究和创新塑料成型技术，以提高塑料制品的性能和质量。
微纳塑料加工技术
利用微纳米技术制造超小型、超薄型 塑料零件，提高产品性能和降低成本 。
环境友好型塑料成型技术
热塑性弹性体
具有橡胶的弹性和塑料的加工性，可回收利用，减少废弃物产生。
无溶剂型塑料
在成型过程中不使用任何溶剂，减少环境污染和健康危害。
THANK YOU
不同种类的塑料在物理性能、化学性能、加工性能等 方面存在差异。
例如，聚乙烯和聚丙烯都是热塑性塑料，但聚乙烯较 软，而聚丙烯较硬；酚醛树脂和环氧树脂都是热固性 塑料，但酚醛树脂具有较好的耐热性和绝缘性，而环 氧树脂具有较好的机械强度和粘结力。
03
塑料成型工艺
注射成型
总结词
通过高压将塑料熔融并注入模具，冷却后脱模得到制品。
热固性塑料通常采用模压、传递模塑等工艺成型。
成型品外观质量检查
01
检查尺寸精度
测量成型品的尺寸，确保其符合设 计要求。
检查颜色和光泽
确保成型品的颜色均匀，符合预期 的光泽度。
03
02
检查表面光洁度
检查成型品的表面是否光滑，有无 气泡、划痕、凹陷等缺陷。
检查结构完整性
检查成型品是否有断裂、翘曲等结 构问题。
塑料成型的重要性
塑料制品的应用广泛
塑料制品在日常生活、工业生产、科技发展等领域应用广泛，如家电、汽车、建筑、电子 、航空航天等。因此，塑料成型技术的发展对于满足人们对各种塑料制品的需求具有重要 意义。
塑料成型技术的创新发展
随着科技的不断发展，对塑料制品的性能要求也越来越高，如强度、耐热性、耐腐蚀性等 。因此，需要不断研究和创新塑料成型技术，以提高塑料制品的性能和质量。
微纳塑料加工技术
利用微纳米技术制造超小型、超薄型 塑料零件，提高产品性能和降低成本 。
环境友好型塑料成型技术
热塑性弹性体
具有橡胶的弹性和塑料的加工性，可回收利用，减少废弃物产生。
无溶剂型塑料
在成型过程中不使用任何溶剂，减少环境污染和健康危害。
THANK YOU
不同种类的塑料在物理性能、化学性能、加工性能等 方面存在差异。
例如，聚乙烯和聚丙烯都是热塑性塑料，但聚乙烯较 软，而聚丙烯较硬；酚醛树脂和环氧树脂都是热固性 塑料，但酚醛树脂具有较好的耐热性和绝缘性，而环 氧树脂具有较好的机械强度和粘结力。
03
塑料成型工艺
注射成型
总结词
通过高压将塑料熔融并注入模具，冷却后脱模得到制品。
热固性塑料通常采用模压、传递模塑等工艺成型。
材料成形工艺基础课件(PPT 82页)
化学
材料科学与材料工程的差异
材料科学和材料工程是一个整体，不可分割；它们 之间的差异主要表现在学科的侧重点不同。 材料科学侧重于发现和揭示四个要素之间的关系， 提出新概念、新理论。 材料工程侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想 并使之投入应用，二者相辅相成。
尼龙纤维的研制：
1938年首批合成尼
尼龙熔融纺纤技术
Carother等提出熔
材料 科学
分子链的高度取向
融纺纤的新概念
材料工程所涉及的三大制备技术
根据所需材料的性能、结构要求，进行材料的提纯净 化、原料(成分)配制和合成或合金化的过程．是材料制备 工程的首要环节。
熔融凝固制备技术
原材料
熔融 精炼
凝固
坯料
常用于金属、无机非金属化合物、半导体材料坯锭和 玻璃制品的制备。
青铜文化
四羊方尊
虎食人卣you
青铜文化
二里冈出土饕(tie)餮乳钉纹方鼎
大禾人面方鼎
青铜文化
饕餮纹鼎
司母辛方鼎
青铜文化
商代青铜文化
司母戊鼎，1939年安阳
材料的常规加工技术主要有锻造、冲压、轧制、挤压、 拉拔、焊接以及注射成形等。
玻璃材料有它的特殊性，从原材料配制、熔化，到熔 体快冷成形为制品，必须一步完成。
课程的主要目的
• 《材料成形工艺基础》是机械类或近机械类专
业的一门学科基础课，学习本课程的主要目的是 使学生比较全面系统的获得机械制造中铸造、压 力加工、粉末成形、焊接、塑料、橡胶、陶瓷以 及有关模具设计、加工、制造方面的专业知识。 其主要任务是介绍以下内容： • 1）制定铸造过程图，了解合金的熔炼与浇注过 程的基本知识以及砂型铸造、特种铸造等； • 2）制定锻造过程图，了解材料塑性变形基本规 律；了解粉末成形、塑料、橡胶、陶瓷成型过程 和板料冲压成形过程； • 3）了解常用金属材料焊接过程基本知识；
材料成形原理 华科 第五章_铸件凝固组织的形成及控制PPT课件
0.1~1.0， 与Si-Fe复合
Ti:0.15; Zr:0.2； 复合:Ti0.01 B或C0.05; ≥0.02
加入方法
铁合金
铁合金
Al-Ti, Al-Zr,Al-Ti-B, Al-Ti-C中间合金 Al-P，Cu-P，Fe-P 中间合金
0.02~0.04
纯金属或中间合金 碳化物粉末
表5-1 合金常用孕育剂的主要元素情况
激冷等轴晶型壁脱落与游离理论
在浇注的过程中及 凝固的初期激冷,等 轴晶自型壁脱落与 游离促使等轴晶形 成, 浇注温度低可 以使柱状晶区变窄 而扩大等轴晶区 。
图5-5 型壁处形成的激冷晶向铸件内部的游离 a) 晶体密度比熔体小的情况; b) 晶体密度比熔体大的情况
溶质的偏析容易使晶体在与型壁的交会处产生“脖颈”，具有 “脖颈”的晶体不易于沿型壁方向与其相邻晶体连接形成凝固 壳, 另一方面，在浇注过程和凝固初期存在的对流容易冲断 “脖颈”，使晶体脱落并游离出去。
对一般钢铁材料和塑性较差的有色金属铸锭，希望获得较多 的甚至是全部细小的等轴晶组织；
对于高温下工作的零件，通过单向结晶消除横向晶界，防止 晶界降低蠕变抗力。
2、铸件宏观组织的控制途径和措施
•等轴晶组织的获得和细化
强化非均匀形核 促进晶粒游离 抑制柱状晶区
（1）加入强生核剂——孕育处理
孕育——向液态金属中添加少量物质以达到增加晶核数、细 化晶粒、改善组织之目的的一种方法。Inoculation
一、合理地控制浇注工艺和冷却条件 二、孕育处理 三、动力学细化
合理的浇注工艺 冷却条件的控制
浇注温度 浇注方式
合理的浇注工艺
合理降低浇注温度是减少柱状晶、获得 及细化等轴晶的有效措施。但过低的浇 注温度将降低液态金属的流动性，导致 浇不足和冷隔等缺陷的产生。
Ti:0.15; Zr:0.2； 复合:Ti0.01 B或C0.05; ≥0.02
加入方法
铁合金
铁合金
Al-Ti, Al-Zr,Al-Ti-B, Al-Ti-C中间合金 Al-P，Cu-P，Fe-P 中间合金
0.02~0.04
纯金属或中间合金 碳化物粉末
表5-1 合金常用孕育剂的主要元素情况
激冷等轴晶型壁脱落与游离理论
在浇注的过程中及 凝固的初期激冷,等 轴晶自型壁脱落与 游离促使等轴晶形 成, 浇注温度低可 以使柱状晶区变窄 而扩大等轴晶区 。
图5-5 型壁处形成的激冷晶向铸件内部的游离 a) 晶体密度比熔体小的情况; b) 晶体密度比熔体大的情况
溶质的偏析容易使晶体在与型壁的交会处产生“脖颈”，具有 “脖颈”的晶体不易于沿型壁方向与其相邻晶体连接形成凝固 壳, 另一方面，在浇注过程和凝固初期存在的对流容易冲断 “脖颈”，使晶体脱落并游离出去。
对一般钢铁材料和塑性较差的有色金属铸锭，希望获得较多 的甚至是全部细小的等轴晶组织；
对于高温下工作的零件，通过单向结晶消除横向晶界，防止 晶界降低蠕变抗力。
2、铸件宏观组织的控制途径和措施
•等轴晶组织的获得和细化
强化非均匀形核 促进晶粒游离 抑制柱状晶区
（1）加入强生核剂——孕育处理
孕育——向液态金属中添加少量物质以达到增加晶核数、细 化晶粒、改善组织之目的的一种方法。Inoculation
一、合理地控制浇注工艺和冷却条件 二、孕育处理 三、动力学细化
合理的浇注工艺 冷却条件的控制
浇注温度 浇注方式
合理的浇注工艺
合理降低浇注温度是减少柱状晶、获得 及细化等轴晶的有效措施。但过低的浇 注温度将降低液态金属的流动性，导致 浇不足和冷隔等缺陷的产生。
材料成型工艺基础-金属塑性成形课件
02 0年12 月8日上 午12时 44分20 .12.820 .12.8
扩展市场，开发未来，实现现在。202 0年12 月8日星 期二上 午12时 44分36 秒00:4 4:3620. 12.8
做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2 020年1 2月上 午12时4 4分20. 12.800:44December 8, 2020
人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2 020年1 2月8日 星期二 12时44 分36秒 Tuesday , December 08, 2020
感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20. 12.8202 0年12 月8日星 期二12 时44分 36秒20 .12.8
4.冷镦
2.5其他成形
冷镦机
2.5其他成形
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12. 820.12. 8Tuesd ay , December 08, 2020
天生我材必有用，千金散尽还复来。0 0:44:36 00:44:3 600:44 12/8/20 20 12:44:36 AM
五、锻件的结构工艺性
轴类零件 杆类零件 盘类零件
2.2自由锻
§3 模锻
一、模锻方式
锤上模锻 压力机上模锻 胎模锻
蒸汽 - 空气锤
锤上模锻
2.3模 锻
锻模结构
2.3模 锻
思考题
2.3模 锻
模锻能否直接锻出通孔？
二、模锻工序
2.3模 锻
形状简单的零件： 预锻→终锻→清理
形状较复杂或锻造比大的零件： 制坯→预锻→终锻→清理 连杆锻模 曲轴模锻
扩展市场，开发未来，实现现在。202 0年12 月8日星 期二上 午12时 44分36 秒00:4 4:3620. 12.8
做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2 020年1 2月上 午12时4 4分20. 12.800:44December 8, 2020
人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2 020年1 2月8日 星期二 12时44 分36秒 Tuesday , December 08, 2020
感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20. 12.8202 0年12 月8日星 期二12 时44分 36秒20 .12.8
4.冷镦
2.5其他成形
冷镦机
2.5其他成形
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12. 820.12. 8Tuesd ay , December 08, 2020
天生我材必有用，千金散尽还复来。0 0:44:36 00:44:3 600:44 12/8/20 20 12:44:36 AM
五、锻件的结构工艺性
轴类零件 杆类零件 盘类零件
2.2自由锻
§3 模锻
一、模锻方式
锤上模锻 压力机上模锻 胎模锻
蒸汽 - 空气锤
锤上模锻
2.3模 锻
锻模结构
2.3模 锻
思考题
2.3模 锻
模锻能否直接锻出通孔？
二、模锻工序
2.3模 锻
形状简单的零件： 预锻→终锻→清理
形状较复杂或锻造比大的零件： 制坯→预锻→终锻→清理 连杆锻模 曲轴模锻
材料成型原理教学课件下载
?
z
?
C1
exp ??? ?
2 fr h
?? ?
当r=R时，? r ? 0 ，将近似塑性条件 ? z ? ?? T
代入上式，得积分常数 C1
C1
?
??
T
exp
?? 2 ?
f ?R ?? h?
因此：
?
z
?
??
T
exp
?2 f ?? h
(R
?
r )???
2．粘着区
将
?k ? ?? T /
3
代入平衡方程得：
d?
dr
z
?
2? T
3h
?0
上式积分得：
?z?
2 3
?? T
h
?r
? C2
设滑动区与粘着区分界点为 rb。
由 ? k ? f? Zb ? ?? / 3 ，得此处
? zb ? ?? T / 3 f
利用这一边界条件，得积分常数
因此得：
?z
??
? T [1 ?
3f
?f h
(rb ? r )]
C2 ? ?? T /
高为b，宽为W，长为l
的薄板，置于平锤下压
缩。如果l 比b大得多，
则板坯长度方向几乎没
有延伸，仅在x方向和y
方向有塑性流动，即为
平面应变问题，适用于 直角坐标分析。
矩形工件的平锤压缩
单元体 x方向的力平衡方程为：
整理后得：? x ?h ? (? x ? d? x )h ? 2? k ?dx ? 0
常摩擦定律： 式中：
?k ? k
（粘着摩擦）
? k——摩擦应力 k——屈服切应力（ k ? ? s / 3 ） ? —n —正应力 f ——摩擦系数
第二章 塑料成型的理论基础[可修改版ppt]
![第二章 塑料成型的理论基础[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/d064047edd3383c4bb4cd2d2.png)
聚合物的可模塑性通常用下图所示的螺旋流动试验来 判断。
聚合物熔体在注射压力作用下，由阿基米德螺旋形 槽的模具的中部进入，经流动而逐渐冷却硬化为螺旋 线．以螺旋线的长度来判断聚合物流动性的优劣。
聚合物的可模塑性(即L的长度)与加工条件ΔP/ Δt有 关，也与聚合物的流变性、热性能ρΔH／λη有关，还 与螺槽的截面尺寸、形状(cd2)有关，螺旋线愈长．聚 合物的流动性愈好。
剪切应力：τ 拉伸应力：σ 流体静压力：P
材料受力后产生的形变和尺寸改变（即几何形状的改 变）称为应变γ。
在上述三种应力作用下的应变相应为简单的剪切、简 单的拉伸和流体静压力的均匀压缩。
聚合物加工时受到剪切力作用产生的流动称为剪切流 动。如：聚合物在挤出机、口模、注射机、喷嘴、流道等 中的流动。
聚合物在加工过程中受到拉应力作用引起的流动称为 拉伸流动。如：拉幅生产薄膜、吹塑薄膜等。
压力过高会引起溢料， 压力过低则充模不足成型困难； 温度过高会使制品收缩率增大， 甚至引起聚合物的分解， 温度过低则物料流动困难，交联 反应不足，制品性能变劣。
四条曲线所构成的面积，才是模塑的最佳区域。
3.聚合物的可纺性
常规的纺丝方法有三种，即熔体纺丝、湿法纺丝 和干法纺丝。
聚合物的可纺性是指材料经成型加工为连续的固 态纤维的能力。
低分子液体： ReD21002300
聚合物流体的粘度大，流速低，Re<<1，一般为层流。
当有剪切应力τ（N/m2或Pa）于定温下施加到两个相距为 dr的流体平行层面并以相对速度dυ运动，则剪切应力与剪切 速率dυ/ dr（s-1）之间呈直线关系。
牛顿流动定律：
ddr•
dr dt
η为比例常数，称为切变粘度 系数或牛顿粘度，简称粘度， 单位为：Pa.s
《材料成型原理》课件
密度
表示材料的质量与体积之比， 是材料的基本物理属性。
热膨胀系数
表示材料受热后膨胀的程度， 是材料的重要物理性能之一。
热导率
表示材料导热性能的参数，影 响材料的热稳定性。
比热容
表示材料吸收或释放热量时温 度变化的程度，影响材料的热
处理工艺。
材料成型的机械性能
01
弹性模量
表示材料抵抗弹性变形的能力，是 材料刚度的度量。
详细描述
压力铸造法是一种常见的金属成型工艺，其基本原理是将熔融态或半固态金属或非金属材料在高压下 压入模具型腔，使其在冷却后获得所需形状的制品。这种方法具有高效率、高精度、高表面质量等优 点，广泛应用于汽车、家电、航空航天等领域。
注塑成型法
总结词
塑料原料在注射机加热料筒中加热熔融，在注射机的螺杆或柱塞推动下，经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔， 冷却固化后开模取出塑料制品的成型方法。
总结词
材料成型原理的发展历程经历了从传统工艺到现代科技的 演变。
要点二
详细描述
早期的材料成型原理主要基于经验和实践，随着科技的发 展，人们对材料成型原理的认识不断深入。现代的材料成 型原理结合了理论分析、计算机模拟和实验研究等多种手 段，为材料的加工和应用提供了更为精确和深入的理论支 持。同时，新的科技手段如纳米技术、3D打印等也为材料 成型原理的发展带来了新的机遇和挑战。
包装材料的注塑和吹塑 ：如塑料瓶、塑料桶等 。
02
包装材料的热收缩：如 标签、贴纸等。
03
包装材料的金属冲压： 如金属罐、金属盒等。
04
包装材料的复合材料制 造：提高包装的防护性 能和美观度。
THANKS
材料成型原理的重要性
总结词
表示材料的质量与体积之比， 是材料的基本物理属性。
热膨胀系数
表示材料受热后膨胀的程度， 是材料的重要物理性能之一。
热导率
表示材料导热性能的参数，影 响材料的热稳定性。
比热容
表示材料吸收或释放热量时温 度变化的程度，影响材料的热
处理工艺。
材料成型的机械性能
01
弹性模量
表示材料抵抗弹性变形的能力，是 材料刚度的度量。
详细描述
压力铸造法是一种常见的金属成型工艺，其基本原理是将熔融态或半固态金属或非金属材料在高压下 压入模具型腔，使其在冷却后获得所需形状的制品。这种方法具有高效率、高精度、高表面质量等优 点，广泛应用于汽车、家电、航空航天等领域。
注塑成型法
总结词
塑料原料在注射机加热料筒中加热熔融，在注射机的螺杆或柱塞推动下，经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔， 冷却固化后开模取出塑料制品的成型方法。
总结词
材料成型原理的发展历程经历了从传统工艺到现代科技的 演变。
要点二
详细描述
早期的材料成型原理主要基于经验和实践，随着科技的发 展，人们对材料成型原理的认识不断深入。现代的材料成 型原理结合了理论分析、计算机模拟和实验研究等多种手 段，为材料的加工和应用提供了更为精确和深入的理论支 持。同时，新的科技手段如纳米技术、3D打印等也为材料 成型原理的发展带来了新的机遇和挑战。
包装材料的注塑和吹塑 ：如塑料瓶、塑料桶等 。
02
包装材料的热收缩：如 标签、贴纸等。
03
包装材料的金属冲压： 如金属罐、金属盒等。
04
包装材料的复合材料制 造：提高包装的防护性 能和美观度。
THANKS
材料成型原理的重要性
总结词
华科 材料成型原理 第三部分 塑性力学
第三部分 塑性力学1、设有一高为H 的长方体均匀变形，已知顶端质点的小量级的压下量为0u ，底面的质点静止不动，将中心线取作Oz 轴，O 为底面的形心，Ox 轴与Oy 轴分别平行于长方体的两条水平横线，试由体积不变这一条件出发，证明该长方体的位移场为000,,22x y z x y z u u u u u u H H H ===-2、设有一高为H 的圆柱体，先均匀拉伸到2H ，再均匀压缩回H ，设在变形过程中体积保持不变，试分别求出这两个阶段的对数应变、等效对数应变及最终的对数应变、等效对数应变？3、设薄球壳的半径为R ，厚度为t （t R ），承受内压P ，试用Mises 屈服准则求薄球壳屈服时的内压P ？4、有一刚塑性硬化材料，其硬化曲线、也即等效应力－应变曲线为200(1)M Pa σ=+∈。
质点承受两向压力，应力主轴始终不变。
试按下列两种加载路线分别求出最终的塑性全量主应变123,,εεε：a ） 主应力从0开始直接按比例加载到最终主应力状态为（300，0，-200）MPa 。
b ） 主应力从0开始按比例加载到（150，0，100）MPa ，然后按比例变载到（300，0，-200）MPa 。
5、已知刚塑性变形体中的某质点处的平面应力张量为6030⎡--⎥⎦MPa ，应变分量x d εδ=-（0δ>为一微量），试求应变增量张量及塑性功增量密度。
6、设有薄壁圆筒，半径为r ，两端面是半径为r 的薄壁半球壳，设壁厚全部为t ，承受内压p 。
设圆筒为Mises 刚塑性材料，屈服应力为s σ。
试求：（1）不计径向应力r σ，确定圆筒与半球壳哪一部分先屈服？（2）设屈服时的等效应变增量为0δ>，试求对应的应变增量张量？7、设圆柱体在平行砧板之间镦粗，高度为H ，半径为R 0，真实应力为σ，摩擦应力为μσ，试用主应力法求镦粗时的的单位流动压力。
8、大圆柱拉深为小圆筒，如图示，设变形只发生在工件的圆锥面上，锥面与轴线的夹角为α，不计接触面上的摩擦应力，且忽略凹模出口处的弯曲效应，圆筒的t 且在拉深时保持不变，试用主应力法求拉深力？。
材料成型PPT课件
很显然与交联度有对应关系，但是不相等，因为交联 度不可能达到百分之百。
22.3.2聚聚合合物物在的模流内变的行流为动
入口效应、离模膨胀
Unstable flow
挤出胀大现象
B
A
C
胀大比 die
B D max D0
在工程实践中考虑入口效应的目的有两个：
➢1 保证制品的成型质量，在必要时避免或减 小入口效应。
➢2 在确定注射压力时，在考虑所有流道（包 括浇口）总长引起的压力损耗的同时，还要 考虑入口效应引起的压力损失
•鲨鱼皮形 •波浪形 •竹节形 •螺旋形 •不规则破裂
2.3 聚合物的加热与冷却
• 热源：
– 外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度波动 较大）；微波（适合较厚发泡成型）；红外线；
热油（温度控制精确，设备复杂，成本高）； 热水、蒸气。
– 内热：摩擦热
Q
1 J
a
2
• 冷却：水（注射模、挤出定型模、中空模
低分子多为此类
宾汉 流体
假塑 性流 体
膨胀
(τy 和η为常数)
n<1
凝胶糊、良溶 在剪切力增大到一 剂的浓溶液 定值后才能流动。
大多数聚合物 剪切增加，粘度下
熔体、溶液、 降。原因为分子
糊
“解缠”
2.2 聚合物的流变行为
拉伸粘度
如果引起聚合物熔体的流动不是剪切应力
而是拉伸应力时，仿照式（2—2）即有拉
聚合物的结晶
有结晶倾向
两类聚合物
无结晶倾向
结晶过程是聚合物由非晶态转变为晶态的过程，发生 在Tg和Tm温度之间。
结晶度：聚合物是不可能完全结晶的，仅有 有限的结晶度，而且结晶度依聚合物结晶的历史 不同而不同。
22.3.2聚聚合合物物在的模流内变的行流为动
入口效应、离模膨胀
Unstable flow
挤出胀大现象
B
A
C
胀大比 die
B D max D0
在工程实践中考虑入口效应的目的有两个：
➢1 保证制品的成型质量，在必要时避免或减 小入口效应。
➢2 在确定注射压力时，在考虑所有流道（包 括浇口）总长引起的压力损耗的同时，还要 考虑入口效应引起的压力损失
•鲨鱼皮形 •波浪形 •竹节形 •螺旋形 •不规则破裂
2.3 聚合物的加热与冷却
• 热源：
– 外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度波动 较大）；微波（适合较厚发泡成型）；红外线；
热油（温度控制精确，设备复杂，成本高）； 热水、蒸气。
– 内热：摩擦热
Q
1 J
a
2
• 冷却：水（注射模、挤出定型模、中空模
低分子多为此类
宾汉 流体
假塑 性流 体
膨胀
(τy 和η为常数)
n<1
凝胶糊、良溶 在剪切力增大到一 剂的浓溶液 定值后才能流动。
大多数聚合物 剪切增加，粘度下
熔体、溶液、 降。原因为分子
糊
“解缠”
2.2 聚合物的流变行为
拉伸粘度
如果引起聚合物熔体的流动不是剪切应力
而是拉伸应力时，仿照式（2—2）即有拉
聚合物的结晶
有结晶倾向
两类聚合物
无结晶倾向
结晶过程是聚合物由非晶态转变为晶态的过程，发生 在Tg和Tm温度之间。
结晶度：聚合物是不可能完全结晶的，仅有 有限的结晶度，而且结晶度依聚合物结晶的历史 不同而不同。
材料加工工程课件PPT-zhm-3(注塑成型)
工作循环 周期、压力与功率曲线注塑机结构与原理 注塑机仿来自系统（演示版）注塑机规格
锁模力、注射量、塑化率
模具基本结构 双板模 三板模 热流道模 …
模具基本结构（略） 浇注系统 成型部分 导向与推出机构 侧向分型与抽芯机构 温度调节系统
注塑质量的影响因素 塑料材料 产品结构 模具结构 工艺参数 注塑机
冷却设计的目标 冷却效率（冷却时间） 均匀冷却（模温分布）
冷却时间估计 模型：半无限平板 傅立叶方程
熔体温度Tm, 模具温度Td, 脱模温度Th, 壁厚2H, 导热系数K, 比热Cp, 密度p, 热扩散系数= K/ (p*Cp)
成型中的取向 多层结构：表层、剪切层、芯层
成型中的取向 取向测量：双折射、回复试验、超声检测 取向对性能的影响
残余应力与翘曲 非对称残余应力导致翘曲
残余应力与翘曲 翘曲的可能原因：复杂 尝试法：汽车保险杠工装模
常见的注塑缺陷
喷射（Jetting） 气穴（Air Traps） 滞流（Hesitation） 熔合纹（Weld/meld lines） 凹陷/空洞（Sink marks and voids） 飞边（Flash） 黑斑/黑纹（Black specks/streaks） 脆化（Brittleness） 烧痕 （Burn marks） 鱼眼 （Fish eyes） 流痕 （Flow marks） 波纹（Ripples） 银线痕 （Silver streaks）
注射压力 注射压力降的路径
影响所需注射压力的因素（1）
参数 产品设计 产品厚度 产品表面积 模具设计 浇口尺寸 流动长度 需要高注射压力 需要低注射压力
影响所需注射压力的因素（2）
参数 工艺条件 熔体温度 冷却介质温度 注射速度 材料选择 熔体流动指数 需要高注射压力 需要低注射压力
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材品种和加工成型效率。
本课程的基本要求
1．熟悉和掌握塑性加工过程中金属变形的 微观与宏观的基本规律，以及各种基本变形 力学方程，能推导典型塑性加工问题的应力 与应变计算公式。
2．掌握金属在塑性加工过程中组织性能的 变化及金属的塑性、变形抗力、断裂等与加 工条件的关系。能按照要求或给定公式进行 变形程度、应变速度、工件尺寸与变形力能 参数等计算。
金属塑性加工原理
Principle of Plastic Deformation in Metals Processing
第二章 金属塑性变形的物理本质
第二章 金属塑性变形的物理本质
§2. 1 金属塑性变形的主要机制 §2. 2 塑性加工中金属的组织与性能 §2. 3 金属的塑性 §2. 4 金属的超塑性 §2. 5 塑性变形的温度——速度效应 §2 .6 金属的变形抗力
工，如温锻、温挤压等。 （3）能量场种类：激光无模成型、爆炸成型、液压/
吹塑胀形 （4）材料热力学状态：连铸连轧、半固态成型、喷射
成型 。。。
塑性加工的定义
材料在外力作用下，利用其塑 性而产生塑性变形，成为满足一定 形状和组织性能要求的产品的加工 方法称为塑性成形，也称压力加工。
基本概念
取向因子 、硬取向、软取向
u cos cos
2. 1. 2 晶间的塑性变形机构
1．晶粒的转动与移动
2．溶解—沉积机构
该机构的实质是一相晶体的原子迅速而飞 跃式的转移到另一相的晶体中去。
§2. 1 金属塑性变形的主要机制
2. 1. 1 晶内塑性变形机构 2. 1. 2 晶间塑性变形机构 2. 1. 3 多晶体变形的特点 2. 1. 4 合金的塑性变形 2. 1. 5 变形机构图
2. 1. 1 晶内的塑性变形机构
滑移面与滑移方向
孪生
滑移与宏观塑性变形的关系
cos cos
3．根据所学知识，从金属的应力应变状态、 材料流动、产品质量、能耗等方面，分析工 艺与模具设计的合理性。
与其它学科的区别
与其它材料力学、结构力学的区别： 弹塑性力学的研究对象是整体（而不是分离
体）变形体内部的应力、应变分布规律（而不是 危险端面）。
与金属学的区别： 将宏观变形力学条件/行为与微观组织性能
塑性变形—影响大（加工硬化、晶粒 细化、位错密度增加、形成织构等） ➢ 变形机理：弹性变形—原子间距的变化；
塑性变形—位错运动为主 ➢ 弹塑性共存：整体变形中包含弹性变形和塑性变形；塑性变
形的发生必先经历弹性变形；在材料加工过程中，工件的塑
性变形与工模Βιβλιοθήκη 的弹性变形共存。塑性成形技术需解决的基本问题
2) 阐明金属塑性变形的力学基础，即掌握金属塑性变 形体内的应力场、应变场、应力一应变之间关系、塑 性变形时的力学条件等塑性理论基础知识。在此基础 上，分析研究塑性成形力学问题的各种解法及其在具 体工艺中的应用．从而科学地确定变形体内的应力、 应变分布规律及所需的变形力和变形功，为选择成形 设备吨位和设计模具提供依据，并为降低变形力指明 方向。
3) 阐述金属塑性成形时的流动规律和变形特点，以便 确定合理的坯料尺寸和成形工艺，使工件顺利成形。
本领域的主要研究课题
1) 如何提高产品外形尺寸精度； 2) 降低力、能消耗以及掌握力能参数计
算方法； 3) 如何改善产品的组织性能和表面质量； 4）如何建立工艺参数数学模型，以适应
汁算机控制，使工艺过程最佳化： 5) 如何改变难变形钢与合金的塑性； 6) 如何采用新工艺和新技术，以扩大钢
塑性加工的用途
产品轻量高强化，高附加值 用于结构件与外饰件，系国民经济支柱产业
塑性加工的用途
金属塑性成形的特点
(1) 可改善金属的组织与性能; (2) 几乎无切屑, 材料利用率高; (3) 尺寸精度高, 不少成形方法 已达到少或无切削的要求; (4) 生产效率高，适于大批量生产。
金属塑性成形的分类
➢ 弹性(elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可 逆性
➢ 塑性(plasticity)：在外力作用下使材料发生稳定、 持久变形而不破坏其完整性的能力，不可逆性
弹性、塑性变形的力学特征
➢ 可逆性：弹性变形—可逆；塑性变形—不可逆 ➢ -关系：弹性变形—线性；塑性变形—非线性 ➢ 与加载路径的关系：弹性—无关；塑性—有关 ➢ 对组织和性能的影响：弹性变形—无影响；
设备参数选择——力能 形状尺寸精度控制——运动与变形学 成形性、组织性能控制——物理化学
为学习后续的工艺课程作理论准备， 也为合理制订塑性成形工艺规范及选择 设备、设计模具奠定理论基础。
本课程的基本任务
1) 阐明金属塑性变形的物理基础，即从微观上研究塑 性变形的机理以及变形条件对塑性和变形抗力的影响， 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。
联系起来
第一章 绪论 第二章 金属塑性变形的物理本质 第三章 金属塑性变形的力学基础 第四章 金属塑性成形中的摩擦 第五章 塑性加工中的流动与变形规律 第六章 主应力法及其应用
主要参考资料
【1】俞汉清，陈金德：金属塑性成形原理 【2】彭大署：金属塑性成形原理 【3】李尧：金属塑性成形原理 【4】陈森灿：金属塑性加工原理 【5】赵志业等：金属塑性加工原理及轧制理论
材料塑性成形原理
Principle of Plastic Deformation in Material Processing
王桂兰
TEL:87557394 Email:wgllab@
绪论
➢ 塑性加工的定义与用途 ➢ 塑性加工的特点与分类 ➢ 研究内容及与其它课程的关系 ➢ 教学计划与参考书
塑性成形的种类有很多,分类方法可按以下四方面 进行分类：
（1） 按工件的受力与变形方式 （2） 按工件的加工温度 热成形——在充分进行再结晶的温度以上所完成的加
工．如热轧、热锻、热挤压等； 冷成形——在不产生回复和再结晶的温度以下进行的
加工，如冷轧、冷冲压、冷挤压、冷锻等： 温成形——在介于冷、热成形之间的温度下进行的加
本课程的基本要求
1．熟悉和掌握塑性加工过程中金属变形的 微观与宏观的基本规律，以及各种基本变形 力学方程，能推导典型塑性加工问题的应力 与应变计算公式。
2．掌握金属在塑性加工过程中组织性能的 变化及金属的塑性、变形抗力、断裂等与加 工条件的关系。能按照要求或给定公式进行 变形程度、应变速度、工件尺寸与变形力能 参数等计算。
金属塑性加工原理
Principle of Plastic Deformation in Metals Processing
第二章 金属塑性变形的物理本质
第二章 金属塑性变形的物理本质
§2. 1 金属塑性变形的主要机制 §2. 2 塑性加工中金属的组织与性能 §2. 3 金属的塑性 §2. 4 金属的超塑性 §2. 5 塑性变形的温度——速度效应 §2 .6 金属的变形抗力
工，如温锻、温挤压等。 （3）能量场种类：激光无模成型、爆炸成型、液压/
吹塑胀形 （4）材料热力学状态：连铸连轧、半固态成型、喷射
成型 。。。
塑性加工的定义
材料在外力作用下，利用其塑 性而产生塑性变形，成为满足一定 形状和组织性能要求的产品的加工 方法称为塑性成形，也称压力加工。
基本概念
取向因子 、硬取向、软取向
u cos cos
2. 1. 2 晶间的塑性变形机构
1．晶粒的转动与移动
2．溶解—沉积机构
该机构的实质是一相晶体的原子迅速而飞 跃式的转移到另一相的晶体中去。
§2. 1 金属塑性变形的主要机制
2. 1. 1 晶内塑性变形机构 2. 1. 2 晶间塑性变形机构 2. 1. 3 多晶体变形的特点 2. 1. 4 合金的塑性变形 2. 1. 5 变形机构图
2. 1. 1 晶内的塑性变形机构
滑移面与滑移方向
孪生
滑移与宏观塑性变形的关系
cos cos
3．根据所学知识，从金属的应力应变状态、 材料流动、产品质量、能耗等方面，分析工 艺与模具设计的合理性。
与其它学科的区别
与其它材料力学、结构力学的区别： 弹塑性力学的研究对象是整体（而不是分离
体）变形体内部的应力、应变分布规律（而不是 危险端面）。
与金属学的区别： 将宏观变形力学条件/行为与微观组织性能
塑性变形—影响大（加工硬化、晶粒 细化、位错密度增加、形成织构等） ➢ 变形机理：弹性变形—原子间距的变化；
塑性变形—位错运动为主 ➢ 弹塑性共存：整体变形中包含弹性变形和塑性变形；塑性变
形的发生必先经历弹性变形；在材料加工过程中，工件的塑
性变形与工模Βιβλιοθήκη 的弹性变形共存。塑性成形技术需解决的基本问题
2) 阐明金属塑性变形的力学基础，即掌握金属塑性变 形体内的应力场、应变场、应力一应变之间关系、塑 性变形时的力学条件等塑性理论基础知识。在此基础 上，分析研究塑性成形力学问题的各种解法及其在具 体工艺中的应用．从而科学地确定变形体内的应力、 应变分布规律及所需的变形力和变形功，为选择成形 设备吨位和设计模具提供依据，并为降低变形力指明 方向。
3) 阐述金属塑性成形时的流动规律和变形特点，以便 确定合理的坯料尺寸和成形工艺，使工件顺利成形。
本领域的主要研究课题
1) 如何提高产品外形尺寸精度； 2) 降低力、能消耗以及掌握力能参数计
算方法； 3) 如何改善产品的组织性能和表面质量； 4）如何建立工艺参数数学模型，以适应
汁算机控制，使工艺过程最佳化： 5) 如何改变难变形钢与合金的塑性； 6) 如何采用新工艺和新技术，以扩大钢
塑性加工的用途
产品轻量高强化，高附加值 用于结构件与外饰件，系国民经济支柱产业
塑性加工的用途
金属塑性成形的特点
(1) 可改善金属的组织与性能; (2) 几乎无切屑, 材料利用率高; (3) 尺寸精度高, 不少成形方法 已达到少或无切削的要求; (4) 生产效率高，适于大批量生产。
金属塑性成形的分类
➢ 弹性(elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可 逆性
➢ 塑性(plasticity)：在外力作用下使材料发生稳定、 持久变形而不破坏其完整性的能力，不可逆性
弹性、塑性变形的力学特征
➢ 可逆性：弹性变形—可逆；塑性变形—不可逆 ➢ -关系：弹性变形—线性；塑性变形—非线性 ➢ 与加载路径的关系：弹性—无关；塑性—有关 ➢ 对组织和性能的影响：弹性变形—无影响；
设备参数选择——力能 形状尺寸精度控制——运动与变形学 成形性、组织性能控制——物理化学
为学习后续的工艺课程作理论准备， 也为合理制订塑性成形工艺规范及选择 设备、设计模具奠定理论基础。
本课程的基本任务
1) 阐明金属塑性变形的物理基础，即从微观上研究塑 性变形的机理以及变形条件对塑性和变形抗力的影响， 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。
联系起来
第一章 绪论 第二章 金属塑性变形的物理本质 第三章 金属塑性变形的力学基础 第四章 金属塑性成形中的摩擦 第五章 塑性加工中的流动与变形规律 第六章 主应力法及其应用
主要参考资料
【1】俞汉清，陈金德：金属塑性成形原理 【2】彭大署：金属塑性成形原理 【3】李尧：金属塑性成形原理 【4】陈森灿：金属塑性加工原理 【5】赵志业等：金属塑性加工原理及轧制理论
材料塑性成形原理
Principle of Plastic Deformation in Material Processing
王桂兰
TEL:87557394 Email:wgllab@
绪论
➢ 塑性加工的定义与用途 ➢ 塑性加工的特点与分类 ➢ 研究内容及与其它课程的关系 ➢ 教学计划与参考书
塑性成形的种类有很多,分类方法可按以下四方面 进行分类：
（1） 按工件的受力与变形方式 （2） 按工件的加工温度 热成形——在充分进行再结晶的温度以上所完成的加
工．如热轧、热锻、热挤压等； 冷成形——在不产生回复和再结晶的温度以下进行的
加工，如冷轧、冷冲压、冷挤压、冷锻等： 温成形——在介于冷、热成形之间的温度下进行的加