固态金属塑性成形综合实验实验教学教材.docVIP

固态金属塑性成形 综合实验教程 夏巨谌 胡国安 编写 柳玉起 华中科技大学材料学院 概 述 一、设置材料成形工艺实验课程的作用与意义 《材料成形工艺》是“材料成形与控制工程”专业本科的一门重要与必修课程。它包括《材料成形工艺》教材、课堂教学、实验教学、电子教案、网络课程、习题与试题库、教学参考书（资料库）、在线视频等内容。 华中科技大学“材控”专业的培养目的是：培养具备材料成形与控制学科及相关专业学科的基础理论知识与应用能力，能够在工业生产第一线从事材料成形工艺、模具及工装领域内的技术开发、设计、制造、应用研究、运营管理等方面工作富有创新精神综合素质高的人才。 综合素质高的人才，一是要具有较为扎实的专业理论基础和较宽的专业知识面；二是要具有较强的实践与动手能力即实际工作能力；三是具有较高的外语和计算机应用水平；四是具有一定的人文素质和团队精神等。 实践与动手能力是当代大学生及至研究生最为缺乏和不足；实验课和实习则是大学生在学习过程中培养实践与动手能力的重要环节，尤其是实验课更显重要。 二、实验教学目标 1. 掌握实验仪器设备的使用及操作技能和实验操作方法，培养学生的实践及动手能力。 2. 深化教材和课堂理论知识的理解，促进学生综合技术素质和创新能力的培养。 三、实验教学的基本思路 1. 实验教学的内容应当与教材及课堂理论教学的内容保持一致，相互协调呼应，但应将实验由单纯验证书本理论知识转变为验证和分析研究相结全的复合型，即所开实验应在验证书本理论的基础上进行延深，作进一步的分析研究，将理论机制与机理彻底弄清搞懂，看看是否还有值得改进和完善的地方，甚至能发现新的现象与新的解释。 2. 将实验设计为课内必做实验和课外选做创新实验，以课内必做实验为主同课外创新选做实验相结合，参加课外选做创新实验的学生，本着“学有余力，不影响正常教学安排，确有兴趣、自愿参加”的原则，避免创新实验流于形式或走过场，确保参加创新实验的学生其实际工作能力得到进一步的锻炼，技术创新能力受到培养。 3. 全部实验教学内容与教材和课堂教学一样，以工艺及模具为重点，以设备为辅，使所开的全部单个实验形成一个有机的完整体系，而不是各自独立，互不相关，而应是彼此关联，体现所有实验的整体综合性，有利于培养学生成套技术的完整思维和集成创新的能力。 4. 以硬件为主软硬结合，即以仪器设备进行实验为主，确保学生动手操作；辅以软件演示材料变形过程及成形机理，演示在实验室无法实现的现代化材料成形制造业的典型产品与生产线，扩大学生的知识面，增强学生学习专业知识的积极性。 实验一: 板料拉伸实验（2学时） 一、实验理论 板料拉伸实验主要于研究板料金属的冲压成形性能，通过观察和测试得到反映冲压形成性能的量化指标和数据。板料的拉伸试验如图1-1所示，采用标准拉伸试样，通过试验获得材料拉伸应力——应变曲线。从拉伸曲线中所得到的有关材料的力学性能指标，可以反映出材料的某些冲压性能。现简要分析如下： 1. 均匀伸长率是指试样拉伸变形开始产生缩颈时的伸长率；是拉伸试验中试样破坏时的总伸长率。表示材料产生均匀稳定的塑性变形能力，由于冲压成形是在稳定而均匀地变形之中进行的，因此，材料的可以间接地表示伸长类变形的极限变形程度。越大，则成形极限越大。 图1-1 板料的拉伸实验 a)拉伸试样 b）拉深曲线 2. 屈强比 屈强比对于材料冲压性能是一个极为重要的参数。塑性成形就是利用材料屈服点与抗拉强度之间的这一段可塑性能而实现的。屈强比越小，说明和之间的距离越宽，材料塑性变形的能力越强；对压缩类成形，材料不易起皱；对弯曲成形，回弹变形小；对伸长类成形，零件形装尺寸冻结性好，工艺稳定性高，对冲压成形很有利。 3. 硬化指数n 随着塑性变形程度的增加，材料的塑性指标降低，强度指标上升，这种现象称为加工硬化。硬化指数n值就是评价材料加工硬化性能的参数，n值增大，能够提高材料的局部应变能力，使变形均匀化，增大材料极限变形。 4. 板厚方向性系数r 板厚方向性系数r也称为r值，是指板料试样拉伸时，宽度方向应变与厚度方向应变之比，所以也称为塑性应变比。其表达式为： r值越大，厚度方向上不容易变形，对于拉深成形就不易出现起皱。 二、实验目的及内容 1. 实验目的：板料拉伸实验也叫单向拉伸实验。应用拉伸实验方法，可以得到许多评定板料冲压成形性能的实验数据与曲线，为制定板料冲压成形工艺方案与计算确定工艺参数提供科学依据；理解并深化固态金属塑性成形中应力与应变关系这一基本理论；掌握板料拉伸实验方法。 2. 实验内容 （1）建立拉伸力F与伸长变形之间的拉伸曲线； （2）建立名义应力与伸长之间的名义应力拉伸曲线； （3）测试并计算屈服点，抗拉强度，屈强比，均匀拉伸率、硬化指数和各向异性系数； 三、