材料成型工艺基础课件：金属塑性成形的工艺基础

金属塑性成形的工艺基础一、金属塑性成形概述二、金属的塑性成形性能及影响因素1利用金属的塑性，用工具对金属材料所进行的加工工艺的总称。目的:在外力的作用下改变材料的形状和尺寸而不产生切屑，使成为半成品或成品。一、金属塑性成形概述1.塑性成形工艺方法及分类2用轧辊来轧压金属材料。轧辊上开有一定形状和尺寸的轧槽，材料通过两轧辊之间的轧槽，就形成各种形状和尺寸的横剖面，如各种型式的钢材（圆钢、工字钢、槽钢等）1）轧制（rolling）坯料轧辊录像1录像2示例1示例2钢管轧制.swf32）挤压（extruding）使金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而成形的方法。挤压筒挤压模凸模坯料挤压筒挤压模凸模坯料正挤压反挤压43)拉拔（drawing)将较大剖面的金属材料强行拉过拉拔模（它中间有一尺寸较材料稍小的模孔，一端为喇叭口），以获得所要求的剖面形状和尺寸的方法。通常在室温下进行。经过拉拔可得到尺寸精确、表面光洁并具有较好机械性能的线材、型材、管材等。拉拔模坯料54)自由锻造（freeforging)使金属坯料在锻锤或压力机的上下抵铁（上砧、下砧）间受冲击力或压力而变形的方法。坯料下砧上砧自由锻造录像65)模锻（dieforging)利用装在锻造机器上的锻模，在锤的打击或压力机的压力下，使金属在一定形状和尺寸的模膛内变形的方法。坯料下模上模曲轴锻模76)冲压（pressing)凹模凸模坯料使金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的方法。81)用压力加工方式制造的产品，具有较高的机械性能例抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延伸率（%）ZG4558032012轧制4561036016提高百分率5%12%30%2.塑性成形工艺的特点：92）产品的形状（特别是内腔）不能太复杂。凡承受重载的机器零件，如机器的主轴、重要齿轮、连杆、炮管和枪管等，通常需采用锻件作毛坯，再经切削加工而制成。一般用于受力较大的重要零件。用途：实例1实例2实例3实例4实例510TheEndofThisPart11返回轧制AVI12返回轧制AVI13带钢返回14返回各种型钢15返回齿轮与花键轴16返回曲轴与连杆17返回传动轴万向节毛坯拖钩吊环18返回斧头双头呆扳手双头梅花扳手镐头带柄羊角锤八角锤瓦刀活扳手19返回铜索钳航空电缆剪钢丝钳锉刀201）在冷变形（在再结晶温度以下的变形）条件下：组织：加工硬化组织（晶粒沿变形最大的方向伸长；晶格歪扭；产生碎晶）二、金属的塑性成形性能及影响因素1.塑性变形对金属组织和性能的影响21性能：随变形程度增加，强度、硬度提高，塑性、韧性下降。（此现象称为加工硬化）222）在热变形（在再结晶温度以上的变形）条件下：组织：再结晶组织（均匀、细小的晶粒）性能：具有较高的综合机械性能。233)纤维组织及其特点在塑性变形过程中，晶粒和晶间杂质都沿着变形最大方向伸长；再结晶后，晶粒恢复成等轴晶，而杂质仍然保持线状分布。此即纤维组织。特点：性能出现方向性顺纤维方向，强度、塑性、韧性较高；垂直纤维方向，强度、塑性、韧性较低，但抗剪切能力强。为了获得具有最好机械性能的零件，在设计和制造零件时，应使零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向与纤维方向垂直。图例图例图例动画24(1)金属的本质1）化学成分如纯铜和纯铁2）组织如钢中

A与Fe3C

AA+LA+Fe3CIIA+FAEP+Fe3CIIP+F问题：在室温下受力时，含碳量0.1％的钢与含碳量1.0％的钢相比，哪个容易产生塑性变形？为什么？2.影响金属塑性变形的因素25(2)加工条件1）变形温度变形温度提高，可锻性提高原因：温度提高，原子动能提高，有利于滑移变形；温度提高，有可能改变金属组织，如钢，1000℃单一A组织；温度°Cσbψδ400AA+LA+Fe3CIIA+FAEP+Fe3CIIP+F26锻造温度范围始锻温度和终锻温度间的温度范围始锻温度过高，容易产生氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷过热：晶粒过分粗大过烧：晶界氧化或熔化(自由锻造录像)27碳钢的锻造温度范围：始：~AE线下200℃；终：~800℃282）变形速度在一定的变形速度以下，可锻性下降；当超过某一变形速度时，可锻性提高；变形速度变形抗力塑性原因：变形加工硬化热能再结晶变形速度提高，热能增加，再结晶作用增强问题：金属在热变形过程中，是否存在加工硬化现象？在热变形以后，是否存在加工硬化痕迹？293）应力状态压应力数目多，塑性好，有利于成形，但变形抗力提高。示例30TheEndofThisPart31返回32返回锻造曲轴的纤维组织33a)用圆钢棒料直接切制；b)用板料（钢板）直接切制；