《工业金属塑性加工原理》求取 ⇩

第一部分 基本方法1

第1章 金属加工理论的性质和目的1

1.1 引言1

1.2 屈服及应力状态的简化2

1.3 莫尔(Mohr)圆和屈服准则3

1.4 根据屈服应力简单的估算加工载荷4

1.5 考虑摩擦影响的应力计算法4

1.6 滑移线场理论(计及多余功)5

1.7 载荷限界法(Load-bounding technique)7

1.8 1965年的状况7

1.9 1965年以来的发展8

2.1.1 典型的载荷-伸长曲线和应力-应变曲线11

2.1 拉伸试验11

第2章 应力-应变曲线11

2.1.2 退火低碳钢的应力-应变曲线12

2.1.3 应力-应变曲线上的塑性区13

2.1.4 拉伸试验的特性及结果13

2.2 真实应力和自然应变(对数应变)15

2.2.1 真实应力15

2.2.2 自然应变15

2.2.3 名义应变与自然应变之间的关系15

2.3 真实应力-应变曲线16

2.3.1 拉伸16

2.3.2 压缩17

2.4 应力-应变曲线的简化形式17

2.4.1 绘制流动-应力曲线的简便方法18

2.5 冷、热加工时应力-应变曲线的选择19

2.6 用压缩试验确定屈服应力20

2.6.1 轴对称压缩20

2.6.2 平面应变压缩(Ford试验)20

2.7 扭转试验22

2.8 高应变速率下屈服应力的确定22

2.8.1 平面应变压缩22

2.8.2 用拧紧的圆棒加载的扭转试验(Twisted-bar test)23

2.8.3 用切削加工测试高应变速率下的性能23

2.9 硬度试验24

例题24

3.2 两向应力状态下的主应力29

3.1 引言29

第3章 主应力和屈服29

3.3 最大剪应力31

3.4 三向应力状态下的主应力32

3.5 用莫尔圆表示应力状态33

3.5.1 两向应力的莫尔圆33

3.5.2 采用主轴坐标时的两向应力莫尔圆35

3.5.3 三向应力莫尔圆36

3.6 屈服准则38

3.6.1 屈斯加(Tresca)最大剪应力准则38

3.6.2 冯·密席斯(von Mises)最大剪应变能准则38

3.6.3 拉伸屈服应力Y和剪切屈服应力k之间的关系39

例题40

3.6.4 平面应变状态时的屈服40

第4章 按功及应力分布确定加工载荷45

4.1 引言45

4.2 均匀变形时产生屈服所需的载荷45

4.3 均匀变形时的变形功公式47

4.3.1 线材拉拔的变形功公式48

4.3.2 拉拔变形功公式的应用实例：确定每道工步中最大可能的断面减缩率48

4.3.3 棒料挤压49

4.3.4 锻造和轧制49

4.4 用局部应力计算法考虑外摩擦的影响49

4.4.1 无硬化宽板通过楔形模的拉拔50

4.4.2 拉拔应力方程式应用实例：确定有外摩擦时每道工步的最大断面减缩率52

4.7 应力计算法的有效性53

4.6 在应力计算法中考虑加工硬化53

4.5 对于拉拔过程，变形功法与应力计算法的比较53

例题54

第5章 按金属流动确定加工载荷59

5.1 引言59

5.2 简单压缩时的变形60

5.3 应用滑移线计算应力60

5.4 由滑移线的转角确定静水压力。汉基(Hencky)方程62

5.5 塑性体边界上的应力和滑移线64

5.5.1 自由表面64

5.5.2 无摩擦接触面64

5.5.3 具有库仑摩擦的接触面(μ=常数)64

5.6 滑移线场法用于静态系统，无摩擦平面冲头的平面应变压入65

5.5.4 完全粗糙的接触面65

5.6.1 毛坯厚度等于冲头宽度(h=b)66

5.6.2 冲头宽度为毛坯厚度的整数倍(b/h=2,3,4等)66

5.6.3 冲头宽度比毛坯厚度大，但b/h非整数66

5.6.4 毛坯厚度比冲头宽度大(166

5.6.5 简单冲头压入半无限体(h/b≈∞)67

(a) 滑移线场的建立67

(b) 由滑移线场确定应力67

5.6.6 布氏硬度试验68

5.7 滑移线场中计算速度问题的意义69

5.7.1 盖林格(Geiringer)速度方程的推导69

5.8.2 按速度边界条件校核70

5.8.1 滑移线场的建立70

5.8 滑移线场法用于稳态运动：变形程度为50%的平面应变反挤压，使用无润滑的180°平角模70

5.8.3 由滑移线场计算应力72

5.8.4 轴对称变形的滑移线场73

5.8.5 在滑移线场理论中考虑加工硬化74

5.8.6 应变速率和温率的影响75

5.9 速度图或速端图76

5.10 载荷估算的上限法和下限法77

5.10.1 下限法77

5.10.2 上限法77

5.10.3 平面应变时的上限原理77

5.10.4 上限原理用于平面应变压入78

5.10.5 上限法用于轴对称问题79

5.10.6 塑性铰链80

例题81

第二部分 工艺分析86

第6章 圆棒料和平带料的拉拔86

6.1 引言86

6.2 拉拔力的初步计算：均匀变形力88

6.3 用局部应力计算法求平面应变时的拉拔力88

6.3.1 用楔形模拉拔宽平带料(B、S均为常数)88

6.3.2 用楔形模拉拔应变硬化的带料89

6.3.3 用圆柱面模拉拔应变硬化的带料91

6.4 用局部应力计算法确定圆棒料拉拔力92

6.4.1 用锥孔模拉拔圆棒料(αμγ都是常数92

6.4.4 圆棒料拉拔时每道的最大断面减缩率94

6.4.2 圆棒料无摩擦拉拔(γ为常数)94

6.4.3 圆棒料拉拔时应变硬化的考虑94

6.5 楔形模(α为常数)平面应变无摩擦拉拔时的滑移线场解95

6.5.1 带料无摩擦拉拔时的简单滑移线场解［γ=2sinα/(1+2sinα］96

6.5.2 断面减缩率小于2sinα/(1+2sinα)时的滑移线场。从中心扇形出发扩展滑移线场的方法99

6.5.3 断面减缩率小于2sinα/(1+2sinα)时的滑移线场，绘制速端图100

6.5.4 断面减缩率小于2sinα/(1+2sinα)时的滑移线场，由滑移线场决定应力101

6.5.5 利用几何参数确定多余功因子103

6.6 考察摩擦、多余功和应变硬化时，平面应变拉拔应力的确定104

6.6.1 有摩擦时的滑移线场解104

6.6.2 考虑应变硬化，零摩擦106

6.6.3 同时考虑摩擦，多余功和应变硬化106

6.7 考虑摩擦、多余功和应变硬化时，圆棒料拉拔应力的确定107

6.9 最佳模角109

6.8 鼓凸的形成109

6.10 连拉110

6.11 带料和棒料拉拔时的流线和变形111

6.11.1 平面应变拉拔时金属流动的流线111

6.11.2 圆棒拉拔时金属流动的流线111

6.11.3 已拉线材的塑性111

6.12 线材拉拔生产中的润滑112

6.12.1 钢丝112

6.12.2 铝线113

6.12.3 铜和铜合金113

6.12.4 其它合金113

6.13.2 常规工艺的改进114

6.13 线材制造中的新发展114

6.13.1 理论的贡献114

6.13.3 新工艺115

例题115

第七章 制管与深拉延122

7.1 引言122

7.2 用应力计算法确定薄壁管闭式孔型拉拔时的载荷123

7.2.1 具有固定芯棒的闭式锥孔拉模的拉拔123

7.2.2 具有活动心轴的闭式锥形拉模的拉拔125

7.2.3 具有固定芯棒的圆弧廓线拉模的拉拔125

7.2.4 管子拉拔时的最大断面减缩率126

7.3 在活动心轴上进行串列式拔管127

7.5 管子拉拔中的多余功128

7.4 无芯棒减轻拔管128

7.6 深拉延和压形129

7.7 用轧制和挤压方法生产管子129

7.7.1 周期式轧管(Pilgering)和冷轧管129

7.7.2 轧锟和芯棒的轮廓130

7.7.3 管子挤压131

7.8 实际制管中的润滑131

7.8.1 钢管拉拔132

7.8.2 其它合金132

7.9 深拉延和压形的润滑132

7.9.1 钢板成形132

7.10.1 理论的贡献134

7.10.2 常规工艺的改进134

7.9.2 铜合金134

7.10 制管方面的新发展134

7.9.3 其它合金134

7.10.3 新工艺135

例题135

第8章 挤压141

8.1 引言141

8.2 圆棒料和板条挤压中的应力计算法142

8.2.1 锥孔模圆棒料挤压142

8.2.2 挤压筒筒壁摩擦的影响143

8.2.4 圆柱面模板条挤压144

8.2.5 挤压时应力计算法的局限性144

8.2.3 恒定模角的板条挤压144

8.3 楔形模板条挤压的滑移线场解145

8.3.1 Υ=2sinα/(1+2sinα)的无摩擦挤压145

8.3.2 Υ<2sinα/(1+2sinα)的无摩擦挤压146

8.3.3 Υ<2sinα/(1+2sinα)的无摩擦挤压146

8.3.4 模具和挤压筒上有摩擦的挤压147

8.4 矩表模挤压的滑移线场147

8.5 不对称模的多孔模挤压148

8.6 挤压中金属流动的流线149

8.7 平面应变挤压的上限解149

8.7.1 楔形模板条挤压的上限解，无摩擦151

8.7.3 用矩形模挤压板条的上限解152

8.7.4 有上限法确定金属流动的流线152

8.7.2 楔形模板条挤压的上限解。模具上存在粘着摩擦152

8.7.5 用上限法确定温度分布153

8.7.6 复杂挤压问题的上限解153

8.8 轴对称挤压154

8.8.1 上限法在轴对称问题中的应用154

8.8.2 以平面应变滑移线场解为基础的半经验公式154

8.8.3 模具型面155

8.9 特种挤压155

8.9.1 桥式模155

8.9.2 冲击挤压155

8.10 热挤压生产中的润滑156

8.10.1 钢的热挤压157

8.10.2 铜合金157

8.11.1 钢的冷挤压158

8.11 冷挤压生产中的润滑158

8.10.4 其它合金158

8.10.3 铝合金158

8.11.2 铜合金159

8.11.3 铝合金159

8.11.4 其它合金159

8.12 挤压的新发展159

8.12.1 理论的作用159

8.12.2 常规工艺的改进和新工艺160

例题160

9.1.2 冷轧167

9.1.1 热轧167

9.1 引言167

第9章 板材和带材的轧制167

9.2 轧锟载荷的初步计算168

9.2.1 均匀变形168

9.2.2 功的计算169

9.3 按局部应力计算法确定轧锟的压力170

9.3.1 微分方程的推导和一般解170

9.3.2 无外张力的轧制173

9.3.3 有前后张力的轧制174

9.4 应力计算法的假设和适用范围174

9.4.1 关于假设的讨论174

9.5 冷轧时载荷、扭矩和轧机功率的计算177

9.5.1 轧锟载荷177

9.4.2 应力计算方程的适用性177

9.5.2 轧锟扭矩178

9.5.3 轧机功率178

9.6 高摩擦轧制时的应力计算179

9.6.1 应力分布的测试179

9.6.2 具有局部粘着摩擦的应力计算法180

9.7 冷轧时弹性变形的影响181

9.7.1 轧制时的最小厚度181

9.7.2 轧锟的弯曲：锟身凸度182

9.7.3 轧锟的弯曲，支承锟183

9.7.4 轧机的弹性变形183

9.8 确定轧锟载荷的其它方法185

A 冷轧185

9.7.6 板材的弹性变形，平整185

9.7.5 厚度控制185

9.8.1 Cook和Parker法186

9.8.2 Bland和Ford的图解法186

9.8.3 Edelund方程186

9.8.4 C.E.Davies法186

B 热轧187

9.8.5 Ekelund方程187

9.8.6 Sims法188

9.8.7 Alexander的滑移线场188

9.9 特殊轧机188

9.9.1 Sendzimir多辊式轧机188

9.9.2 行星轧机189

9.9.3 Saxl摆动式轧机190

9.10 热轧生产中的润滑191

9.10.1 钢和其它合金的热轧191

9.9.4 连续旋转浇铸和轧制的生产线191

9.11 冷轧生产中的润滑192

9.11.1 钢的冷轧192

9.11.2 铝193

9.11.3 其它合金193

9.12 轧制的新发展193

9.12.1 理论的贡献193

9.12.2 常规工艺和新工艺194

例题194

10.2 用局部应力计算法确定平面应变的镦粗力201

10.2.1 小摩擦，薄板带201

10.1 引言201

第10章 锻造、冲孔和深冲201

10.2.2 大摩擦，薄板带202

10.2.3 斜砧，薄板带204

10.3 用应力计算法确定平圆盘锻造时的变形力205

10.4 平砧无摩擦平面应变压缩时的滑移线场解206

10.5 具有粘着摩擦的平砧间平面应变压缩时的滑移线场207

10.5.1 滑移线场的建立，b/h=3.6207

10.5.2 绘制速端图208

10.5.3 由滑移线场确定应力，b/h=3.6209

10.5.4 粘着摩擦时平砧镦粗的一般解(b>h)210

10.6 中等摩擦下的镦粗210

10.7.3 尖楔压入半无限体211

10.7.2 平冲头压入深槽211

10.7 平面应变压入或冲孔时的滑移线场解211

10.7.1 平冲头压入，h>b211

10.7.4 尖楔压入有限板带212

10.8 深冲212

10.9 光滑平砧压缩时的上限解213

10.10 计算挤压-锻造变形力的半经验方法214

10.11 理论分析在自动锻造中的应用215

10.12 挤压-锻造215

10.12.1 平面应变时的滑移线场解［10.10］215

10.12.2 复合滑移线场的建立216

10.12.3 轴对称挤压217

10.12.5 在平面应变中采用刚性三角形速度场的上限法［10.11］218

10.12.4 关于应变硬化和摩擦条件改变的讨论218

10.12.6 在轴对称问题中应用变形单元的上限解219

10.12.7 单元变形区内的应力分析法220

10.12.8 各种分析方法的比较221

10.13 热锻生产中的润滑221

10.13.1 钢的热锻222

10.13.2 铜合金222

10.13.3 铝合金222

10.13.4 其它合金222

10.14 冷锻的润滑222

10.15 锻造的新近发展222

10.15.1 理论的贡献222

10.15.3 新工艺223

10.15.2 常规工艺的改进223

例题224

第11章 金属加工中的摩擦与润滑229

11.1 金属加工过程中摩擦的影响229

11.1.1 摩擦引起变形力的增加229

11.1.2 摩擦引起的变形不均匀性230

11.1.3 金属的转移231

11.1.4 摩擦的有益作用231

11.2 摩擦系数的测定232

11.2.3 根据试样的形状变化测定摩擦系数233

11.2.2 根据实验和理论的对比关系求摩擦系数233

11.2.1 在金属加工中直接测定摩擦系数233

11.2.4 轧制时摩擦系数的测定234

11.3 摩擦的理论基础234

11.4 润滑的基本原理236

11.4.1 液体和厚膜润滑236

11.4.2 界面和特压润滑剂236

11.4.3 固体润滑剂237

11.4.4 熔融固体238

11.5 用于金属加工生产中的润滑剂例子238

11.5.1 轧制中的润滑剂238

11.5.5 切削、钻孔和其它机加工工序239

11.5.4 挤压239

11.6 用来测定润滑剂的模拟试验的评述239

11.5.3 锻造239

11.5.2 冷拔239

11.6.1 轧制240

11.6.2 挤压240

11.6.3 锻造240

11.6.4 线材拉拔242

11.6.5 管子拉拔和变薄拉延242

11.6.6 板料压形和深拉延242

第12章 金属加工中的冶金因素244

12.1 引言244

12.2 热、冷和温加工244

12.2.1 再结晶245

12.2.2 热加工性能246

12.2.3 位错理论基础247

12.2.4 冷加工250

12.2.5 温加工250

12.2.6 超塑性合金250

12.2.7 可加工性251

12.3 金属加工中的缺陷252

12.3.1 各种工艺缺陷的特征252

12.3.2 残余应力254

12.3.3 残余应力的测量257

12.4 中间热处理258

12.4.1 退火258

12.4.2 可热处理的沉淀硬化合金260

12.4.3 热-机械处理(形变热处理)261

12.5.1 消除应力处理262

12.5.2 提高性能262

12.5 塑性加工后的成品热处理262

12.5.3 金属加工后的再结晶263

12.6 工具材料263

12.6.1 整体工具263

12.6.2 带加硬层的工具266

12.7 聚合物的性能及其成形266

12.7.1 简单聚合物的性质267

12.7.2 聚合物机械性能的分析268

12.7.3 聚合物的成形270

第13章 金属塑性加工理论中应用的数字方法273

13.1 引言273

13.2.1 弹性变形274

13.2 弹-塑性体的应力-应变关系274

13.2.2 塑性变形275

13.2.3 弹-塑性变形275

13.2.4 等效应力与应变276

13.3 视塑性277

13.3.1 方法概述277

13.3.2 确定应力277

13.3.3 应力方程求解279

13.3.4 挤压畸变计算280

13.3.5 对视塑性的评价282

13.4 应用数字计算机画滑移线场282

13.4.1 计算机作平面应变压缩滑移线场283

13.4.2 画速端图284

13.4.3 各种摩擦系数下的滑移线场285

13.4.4 非稳条件下的滑移线场287

13.4.5 根据畸变网格作滑移线场。实验方法288

13.5 上限法290

13.5.1 由两条剪切线划分变形单元(Ⅰ型)290

13.5.2 由四条剪切线划分变形单元(Ⅱ型)291

13.5.3 镦粗的上限解292

13.5.4 划分成多个单元区的镦粗上限解293

13.5.5 挤压-锻造的上限解293

13.5.6 轴对称问题的上限解［13.16］293

13.5.7 轴承称问题的单元上限法294

13.5.8 曲线-单元上限法294

13.6 弹-塑性变形的有限元分析295

13.6.2 三角形单元的位移模式296

13.6.1 弹性有限元分析的原理296

13.6.3 由位移计算局部应变297

13.6.4 由应变计算局部应力298

13.6.5 力作用下的位移。单元刚度矩阵299

13.6.6 全系统刚度矩阵300

13.6.7 弹性问题求解方法300

13.6.8 塑性变形的有限元分析300

13.7 变分法的应用304

13.7.1 加权残值法概述304

13.7.2 塑性加权残值法305

13.7.3 轴对称挤压的加权残值法的解306

13.7.4 矩阵函数法［13.15］307

13.8 应力分析法的数字计算308

13.9 对金属塑性加工理论现状的评价309