第6章 金属塑性成形技术

工程材料与机械制造基础第6章金属塑性成形技术本章目录CONTENTS01金属塑性成形理论基础塑性变形原理

组织性能变化

成形性能02锻造自由锻

模锻03板料冲压基本工序

应用场景6.1金属塑性成形理论基础：塑性变形原理单晶体的塑性变形◆滑移(Slip)：在切应力作用下，晶体一部分沿特定晶面和晶向产生相对位移，主要依靠位错的运动来实现。◆孪生(Twinning)：在切应力作用下，晶体一部分发生转动，形成与未变形部分呈镜面对称的结构。多晶体的塑性变形变形机制的双重性：

包含晶内变形（与单晶体类似，以滑移为主）和晶间变形（晶粒间的相对滑动与转动）。💡核心规律：细晶强化

晶界原子排列不规则，对变形有显著阻碍作用。

结论：晶粒越细小→变形抗力越大→强度与硬度越高。6.1金属塑性成形理论基础：组织性能变化冷变形ColdDeformation🔍组织变化随变形量增加，晶粒沿变形方向被拉长，晶格产生扭曲，内部产生残余内应力。⚡性能变化材料的强度、硬度显著提高，而塑性、韧性则明显下降。这种现象称为“冷变形强化（加工硬化）”，是重要的强化手段。热变形HotDeformation•定义：在再结晶温度以上进行的塑性变形，加工硬化随时被再结晶过程消除。•优势：细化晶粒、消除铸造缺陷（如疏松）、使金属组织更致密。•特点：形成“纤维组织（锻造流线）”，使材料力学性能呈现明显的各向异性。6.2自由锻自由锻(OpenDieForging)利用冲击力或压力，使金属在上下砧铁之间自由变形，不受模具约束，是最基础的锻造工艺之一。核心工艺特点灵活性大通用设备适应强精度较低需大量后续加工效率较低依赖人工操作适用生产场景适用于单件、小批量生产，是大型锻件（如水轮机主轴）制造的唯一有效方法。关键基本工序镦粗拔长冲孔弯曲/切割▲3500吨自由锻液压机工作现场6.2模锻模锻(ClosedDieForging)将金属坯料放入锻模的模膛内，在压力作用下使其塑性变形，从而获得与模膛形状完全一致的锻件。核心工艺优势精度极高尺寸准余量小生产高效适合大批量制造形状复杂轮廓清晰完整主要工艺分类锤上模锻压力机上模锻典型工业应用广泛应用于汽车、拖拉机、航空航天等工业部门，是大批量、高精度复杂锻件的首选制造工艺。6.3板料冲压核心定义|冷冲压(ColdStamping)利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法，通常在常温下进行。它是金属塑性加工的基本方法之一，也是制造金属零件的主要工艺手段。精度高制件尺寸稳定，互换性好，表面质量光洁，无需进行大量切削加工即可满足装配要求。效率极高操作简便，易于实现机械化与自动化生产。每分钟可生产从几件到上千件，适合大批量制造。材料薄主要用于加工厚度较小的金属板料，能充分利用金属材料的塑性，减少材料消耗，减轻零件重量。广泛应用领域：汽车制造(车身覆盖件)·家用电器(冰箱/洗衣机外壳)·电子设备(机箱/支架)·航空航天(飞机蒙皮)·国防工业等。6.3板料冲压的基本工序分离工序|使板料的一部分与另一部分分离●剪切：将板料沿不封闭轮廓分离，常用于制备毛坯。●落料：将板料沿封闭轮廓分离，被分离下来的部分为成品零件。●冲孔：将板料沿封闭轮廓分离，被分离下来的部分为废料，留下的部分为成品。变形工序|使板料发生塑性变形，获得所需形状●弯曲：将板料弯成一定角度或圆弧形状，如L形