金属压力加工课件
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金属工艺学压力加工上课
3.模锻斜度
模锻件上平行于锤击方向 ( 垂直于分模面 ) 的外表必须具有斜度 ，以便于从模膛中取出锻件。
工作时，上模与锤头一起作上下往复运动，以迫使 模膛内的金属受压变形，从而获得锻件。
上下模的接触面叫分模面－8。
模膛按其功能分模锻模膛、制坯模膛。
〔一〕模锻模膛:包括预锻模膛和终锻模膛
⑴终锻模膛：使金属坯料最终变形到所要求的形状与尺 寸。
特点：
a.由于模锻需要加热后进展，锻件冷却后尺寸会有 所缩减，所以终锻模膛的尺寸应比实际锻件尺寸放大一 个收缩量。
三、多晶体的塑性变形 1.金属晶粒越细，强度就越大,塑韧性越好。
因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。 2.多晶体塑性变形不均匀。
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
一、加工硬化
金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬度显 著提高, 塑性和韧性明显下，这种现象称为加工硬化, 也叫形变 强化。
3. 应力状态的影响 在三向应力状态下，压应力的数目越多，那么
其塑性越好；拉应力的数目越多，那么其塑性越差。
第二章 锻造
❖ 第一节 锻造方法 ❖ 第二节 锻造工艺规程的制订 ❖ 第三节 锻件构造的工艺性
第一节 锻造方法
一、自由锻 自由锻：利用冲击力，使金属在上、下砧铁之间，
产生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件 的一种加工方法。
(2)滚挤模膛
减小坯料某局部的横截面积，以增大另一局部 的横截面积。主要是使金属坯料能够按模锻件的形 状来分布。
⑶弯曲模膛 使坯料弯曲，弯曲后坯料将翻转90°。
⑷切断模膛 在上模与下模的角部组成一对刃口，用来切断金属。
可用于从坯料上切下锻件或从锻件上切钳口，也可用于 多件锻造后别离成单个锻件。
金属压力加工
凹模并保证他们的相互间的位置，下模板还用来与冲床 工作台连接。 （3）辅助装置 包括导板、定位销、卸料板等，用来控制坯 料的送进位置，使冲头从工件或坯料中脱出，实现卸料。
图2—17 简单冲模基本构造
1-定位销 2-导板 3-卸料板 4-凸模 5-凸模固定板 6-垫板 7-模柄 8-上模版 9-导套 10-导柱 11-凹模 12-凹模固定板 13-下模板
常用锻造材料的锻造温度见表3—1(教材)。 主要工艺方法有：自由锻造、模型锻造和特种锻造。 锻件内部组织致密、均匀，机械性能优良，可承受较大
负荷和冲击，可减少零件结构尺寸；锻造生产效率高， 成本较低，锻件精度高。 主要用于重要零件（如轴、齿轮等）的毛坯生产，但不 适用于普通铸铁等脆性材料加工。
14一工作活塞 15一压缩活塞 16一连杆 17、18一上、下旋阀
二、自由锻造的基本工序
自由锻造时，锻件的形状是通过一些基本变形工序，将坯 料逐渐锻造成的。
自由锻造基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错 移、切断等，其中以前三种工序应用最多。
1、镦粗 是使坯料高度减小，横截面积增大的锻造工序 镦粗加工用于锻制齿轮坯、法兰盘等圆盘工件；也可作为
ห้องสมุดไป่ตู้
进行机械加工。 冲压加工很容易实现自动化，生产率很高。 冲压加工主要设备是冲床和压力机。
一、冲压设备——冲床
图2—13 开式双柱冲床 1—导轨 1—床身 3—电动机 4—连杆 5—制动器 6—曲轴 7—离合器 8—带轮 9—V形带
10—滑块 11—工作台 12—踏板 13—减速系统 14—拉杆
图2—11单模膛模锻 1--砧座 2—楔块 3—模座 4、8—楔铁 5—下模 6—坯料 7—上模 9—锤头
多模膛模锻 锻模上有多个模膛。 适用于形状复杂需要经过多次成形的锻件
图2—17 简单冲模基本构造
1-定位销 2-导板 3-卸料板 4-凸模 5-凸模固定板 6-垫板 7-模柄 8-上模版 9-导套 10-导柱 11-凹模 12-凹模固定板 13-下模板
常用锻造材料的锻造温度见表3—1(教材)。 主要工艺方法有：自由锻造、模型锻造和特种锻造。 锻件内部组织致密、均匀，机械性能优良，可承受较大
负荷和冲击，可减少零件结构尺寸；锻造生产效率高， 成本较低，锻件精度高。 主要用于重要零件（如轴、齿轮等）的毛坯生产，但不 适用于普通铸铁等脆性材料加工。
14一工作活塞 15一压缩活塞 16一连杆 17、18一上、下旋阀
二、自由锻造的基本工序
自由锻造时，锻件的形状是通过一些基本变形工序，将坯 料逐渐锻造成的。
自由锻造基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错 移、切断等，其中以前三种工序应用最多。
1、镦粗 是使坯料高度减小，横截面积增大的锻造工序 镦粗加工用于锻制齿轮坯、法兰盘等圆盘工件；也可作为
ห้องสมุดไป่ตู้
进行机械加工。 冲压加工很容易实现自动化，生产率很高。 冲压加工主要设备是冲床和压力机。
一、冲压设备——冲床
图2—13 开式双柱冲床 1—导轨 1—床身 3—电动机 4—连杆 5—制动器 6—曲轴 7—离合器 8—带轮 9—V形带
10—滑块 11—工作台 12—踏板 13—减速系统 14—拉杆
图2—11单模膛模锻 1--砧座 2—楔块 3—模座 4、8—楔铁 5—下模 6—坯料 7—上模 9—锤头
多模膛模锻 锻模上有多个模膛。 适用于形状复杂需要经过多次成形的锻件
金属工艺学 第3版 单元七 金属压力加工
（2）金属的冷变形强化。 随着金属冷变形程度的增加，金属的强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降， 这种现象称为冷变形强化。
当加热温度较高时，塑性变形后的金属中被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的过程 称为再结晶.
开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶温度。
T再≈0.4T熔(K) 式中T熔──是纯金属的开氏温度熔点。 3．
三、金属压力加工基础知识 金属的可锻性是指金属在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。 可锻性与金属的塑性和变形抗力有关，塑性愈好，变形抗力愈小，则金属的可锻性愈好，反之，则
1
（1）金属塑性变形的实质。 金属单晶体的变形方式主要有滑移和孪晶两种，在大多数情况下滑移是金属塑性变形的主要方式。 金属在滑移变形过程中，一部分旧的位错消失，又大量产生新的位错，总的位错数量是增加的，大 量位错运动的宏观表现就是金属的塑性变形过程。 位错运动观点认为：晶体缺陷及位错相互纠缠会阻碍位错运动，导致金属的强化，即产生冷变形强 化现象。
（2）拔长。 ●拔长是指使毛坯横断面积减小，长度增加的锻造工序。 拔长常用于锻造截面小而长度大的杆类锻件，如轴、拉杆、连杆、曲轴等。 （3）冲孔。 ●冲孔是指在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。
（4）切割。 ●切割是指将坯料分成几部分或部分地割开或从坯料的外部割掉一部分或从内部割掉一部 分的锻造工序。 切割常用于下料、切除锻件的料头、钢锭的冒口等。 （5）弯曲。 ●弯曲是指采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序。 弯曲常用于锻造角尺、弯板、吊钩、链环等轴线弯曲的锻件。 （6）锻接。 ●锻接是指坯料在炉内加热至高温后用锤快击使两者在固相状态结合的锻造工序。 锻接的方法有搭接、对接、咬接等。
从金属学的观点来讲，划分冷加工与热加工的界限是再结晶温度。在再结晶温度以上进行的塑性 变形属于热加工；而在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷加工。 4． 热锻后的金属组织具有一定的方向性，通常将这种组织称为锻造流线。
金属压力加工工艺基础知识.pptx
（二）冷塑性变形对金属组织、性能的影响 1.产生加工硬化 加工硬化：金属经冷塑性变形后，强度、硬度提 高，塑性、韧性下降的现象 决定作用：位错密度增加，变形量增大，金属的塑 性变形抗力增大，加工硬化现象明显
未变形纯铁
变形20%纯铁中的位错
图3.15
冷变形强化原因：在塑性变形过程中，滑移面上产生许多晶格方向混乱 的微小碎晶，滑移面附近的晶格也产生畸变，增加继续滑移阻力，继 续变形困难。
2.消除和改善铸态金属的组织缺陷 使金属铸锭中的气泡缩孔焊合、缩松压实、密度
增加 温度压力作用下，原子扩散速度加快，消除部分
偏析，使成分均匀 将粗大的柱状晶粒与枝晶变为细小的均匀的等轴
晶粒 改善夹杂物、碳化物的形态、大小与分布，金属
致密度提高
三、金属的锻压性能 （一）锻压工艺 锻压：借助于外力作用，使金属坯料产生塑性变 形，从而获得所要求形状、尺寸和力学性能的毛坯 或零件的一种压力加工方法。 锻造和冲压的总称
形变织构
铝板的“制耳”
3.产生残余应力
残余应力：金属塑性变形中，由于内部变形不均
匀，变形后内部仍残有的应力
弹性应力，金属中处于自相平衡状态
• 宏观内应力 原因：金属表层和心部变形不均匀， 或两部分间变形不均匀
• 微观残余内应力 多晶体中各晶粒位向不同，使各 晶粒间变形不均匀，产生金属晶粒间相互平衡的 残余应力
缺点： ➢锻件的结构工艺性要求较高，内腔复杂零件难以锻 造； ➢锻造毛坯的尺寸精度不高，一般需切削加工； ➢需重型机器设备和较复杂模具，设备费用与周期长； ➢生产现场劳动条件较差。
第一节 锻压工艺基础
一、金属的塑性变形 金属在外力作用下产生变形，若外力消除后，
变形随之消失，这类变形称为弹性变形。当外力 （达到或超过材料的屈服点）消除后，金属保持了 变形后的成型效果，这类变形称为塑性变形。
机械制造基础课件—第三章压力加工
多晶体金属的塑性变形抗力总是高于单晶体。 晶粒越细小，变形抗力越大，但能提高金属的 塑性。
4
3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 ； ③产生内应力 。
金属发生冷塑性变形时，随着 变形量的增加，强度和硬度提 高，塑性和韧性下降的现象称为 加工硬化，又称冷变形强化。
拔长时的锻造比为:Y拔＝ A0/A =L/L0 镦粗时的锻造比为:Y镦＝ A/A0 =H0/H
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理的方法消除，只有经过压力 加工使金属变形，才能改变其方向和形状。
为了获得具有最好力学性能的零件，在设计和制造零件时，都应使 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。并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
20
3．避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面 4．合理采用组合结构
21
3.3 模锻
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的 模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的 限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。
与自由锻相比，模锻的优点是：操作简便，生产率高；可 以锻造形状较复杂的锻件；锻件的尺寸精确、表面较光洁，因 而机械加工余量小，材料利用率高，成本较低；而且可使锻件 的金属纤维组织分布更加合理，进一步提高了零件的使用寿 命。
1）长轴类模锻件 常用的工步 有拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等。
2）盘类模锻件 常用镦粗、终 锻等工序。 （4）确定修整工序
包括切边、冲孔、热处理、清 理、校正等。
30
3. 模锻件的结构工艺性
4
3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 ； ③产生内应力 。
金属发生冷塑性变形时，随着 变形量的增加，强度和硬度提 高，塑性和韧性下降的现象称为 加工硬化，又称冷变形强化。
拔长时的锻造比为:Y拔＝ A0/A =L/L0 镦粗时的锻造比为:Y镦＝ A/A0 =H0/H
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理的方法消除，只有经过压力 加工使金属变形，才能改变其方向和形状。
为了获得具有最好力学性能的零件，在设计和制造零件时，都应使 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。并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
20
3．避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面 4．合理采用组合结构
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3.3 模锻
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的 模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的 限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。
与自由锻相比，模锻的优点是：操作简便，生产率高；可 以锻造形状较复杂的锻件；锻件的尺寸精确、表面较光洁，因 而机械加工余量小，材料利用率高，成本较低；而且可使锻件 的金属纤维组织分布更加合理，进一步提高了零件的使用寿 命。
1）长轴类模锻件 常用的工步 有拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等。
2）盘类模锻件 常用镦粗、终 锻等工序。 （4）确定修整工序
包括切边、冲孔、热处理、清 理、校正等。
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3. 模锻件的结构工艺性
第九章 压力加工精品PPT课件
常称为锻造流线，又叫纤维组织。
2）锻造比
工
锻造比是锻造时变形程度的一种表示方法。通
程 常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。
材
锻造比对锻件的锻透程度和力学性能有很大
料 影响。 锻造比越大，热变形程度越大，金属的组
及 织、性能的改善越明显。但当锻造比达到一定值
成 时，锻件的力学性能不再上升，而且增加各向异
2）热变形
工
热变形—T再以上发生的变形。
程
热变形可得到再结晶组织，变形程度大，无加
材 工硬化，获得良好的机械性的组织。
料
热加工的特点：塑性良好，变形抗力小，容
及 易加工变形；但易氧化，制件的尺寸精度差，表
成 面粗糙，劳动条件差，需专门加热设备。
形 5.锻造流线及锻造比
工 艺 基 础
1）锻造流线：锻造时，金属的脆性杂质被打 碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布； 塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分 布，这种热锻后具有一定方向性的金属组织，通
成 及金属的性能变化不大），原子获得能量。震
形 工
动加剧，回复正常排列。 T回＝（0.25～0.3）T熔 （室温＋273）
艺
T回、T熔分别为金属回复、熔化的绝对温
基 度。
础
2）再结晶：温度再增加，金属原子获得更多能
工 量，则以碎晶和杂质为核结晶成新的晶粒。
程
实质：无畸变组织代替变形组织，完全消除加
程 锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
材
锻造流线使金属的力学性能呈各向异性，当
料 分别沿着流线方向和垂直流线方向拉伸时，前者
及 有较高的抗拉强度；当分别沿着流线方向和垂直
成 流线方向剪切时，后者有较高的抗剪强度。故为
第四讲有色金属压力加工
• 3. 挤压杆 • 作用: 挤压杆又叫挤压轴，是传递主柱塞产 作用 挤压杆又叫挤压轴， 生的压力，通过挤压垫传递给金属， 生的压力，通过挤压垫传递给金属，使金 属在挤压筒内产生塑性变形 • 结构：实心（正挤压棒型材和特殊反挤压 结构：实心（ 生产大型管材）和空心（ 生产大型管材）和空心（正挤压管材和反 挤压管、型、棒材）。形状多为等截面圆 挤压管、 棒材）。形状多为等截面圆 ）。 柱体，如图4-12. 柱体，如图 • 尺寸：根据挤压筒内径确定，实心杆端部 尺寸：根据挤压筒内径确定， 应小些，因为塑性变形时会变大； 应小些，因为塑性变形时会变大；同样空 心杆端部应大些。 心杆端部应大些。
• 5.2 不等长工作带 • 工作带对金属的流动起到阻碍作用：如果工 工作带对金属的流动起到阻碍作用：
作带长，则使该处的摩擦阻力加大， 作带长，则使该处的摩擦阻力加大，迫使金属向阻力小的 部分流动，这样就可以使金属的流动变得均匀， 部分流动，这样就可以使金属的流动变得均匀，在设计
时，阻力较大的壁薄部分，则工作带的长 阻力较大的壁薄部分， 度要短。 度要短。 • 5.3 采用平衡模孔 • 用于挤压异型管材时，增加一个或两个挤 用于挤压异型管材时， 压成棒材的平衡模， 压成棒材的平衡模，可以利用挤压时从模 孔挤出的金属。 孔挤出的金属。
• 4.2 预热 • 原因：为了使挤压筒内的金属流动均匀和 原因： 挤压筒免受过于剧烈的热冲击， 挤压筒免受过于剧烈的热冲击，温度基本 接近被挤压金属温度。 接近被挤压金属温度。 • 方法：筒内加热、加热炉内加热、电阻元 方法：筒内加热、加热炉内加热、 件外部加热、 件外部加热、用挤压筒内设置的加热孔进 行电阻加热或电感应加热。其中电阻加热 行电阻加热或电感应加热。 和电感应加热应用最广泛。如图4-14为挤 和电感应加热应用最广泛。如图 为挤 压筒中感应加热元件的布置。 压筒中感应加热元件的布置。
3.2金属压力加工设备ppt课件
（2）热模锻曲柄压力机是机械传动，工作时滑块行程 大小不变，行程取决于曲柄的尺寸；
（3）机身刚度大，导轨与滑块的间隙小，装配精度高， 因此能保证上下模准确地合在一起，不产生错动；
（4）工作台设有顶料装置，模锻结束后，锻件被自动 顶出
精品课件
21
优点：工作时振动小、噪声小、加工 精度高，生产率高。 缺点：结构复杂，造价高。
35
2.剪板机的技术参数 剪板机的主参数以剪切厚度和剪切板料宽度
来表示。剪板机的主要技术参数有：
精品课件
36
可剪板厚 国内外剪板机的最大剪切厚度多为32mm以下。
可剪板宽
沿着剪板机剪刃方向，一次剪切完成板料的 最大尺寸。目前剪板宽度为6000mm的剪板 机已经比较普遍，最大剪板宽度已达 10000mm。
适应于大批量生产，大、中型工厂才 有条件使用
精品课件
22
2.摩擦压力机
精品课件
23
摩擦压力机的规格：用公称工作压力来表示。
一般摩擦压力机的工作压力小于3.5MN（350t），最大的 可达25MN。
加工特点：摩擦压力机无固定的下死点，对较大的模 锻件，可以多次打击成形。
工作平稳，振动比锻锤小得多，不需要很大的基础。 摩擦压力机的优点是：结构简单；制造、维修费用低； 对基础、厂房建筑要求低；工艺可能性大。 缺点：生产率低。
60，以下关于该压力机的说法中，错
误的是（ ）。
A.最大压力为60kN
B.第二次改型
C.是开式压力机
D.固定台压力机
精品课件
9
一、锻造设备 （一）锻锤
由重锤落下或强迫高速运动产生的 动能对坯料做功，使之塑性变形的机械。
精品课件
10
精品课件
（3）机身刚度大，导轨与滑块的间隙小，装配精度高， 因此能保证上下模准确地合在一起，不产生错动；
（4）工作台设有顶料装置，模锻结束后，锻件被自动 顶出
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21
优点：工作时振动小、噪声小、加工 精度高，生产率高。 缺点：结构复杂，造价高。
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2.剪板机的技术参数 剪板机的主参数以剪切厚度和剪切板料宽度
来表示。剪板机的主要技术参数有：
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36
可剪板厚 国内外剪板机的最大剪切厚度多为32mm以下。
可剪板宽
沿着剪板机剪刃方向，一次剪切完成板料的 最大尺寸。目前剪板宽度为6000mm的剪板 机已经比较普遍，最大剪板宽度已达 10000mm。
适应于大批量生产，大、中型工厂才 有条件使用
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22
2.摩擦压力机
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23
摩擦压力机的规格：用公称工作压力来表示。
一般摩擦压力机的工作压力小于3.5MN（350t），最大的 可达25MN。
加工特点：摩擦压力机无固定的下死点，对较大的模 锻件，可以多次打击成形。
工作平稳，振动比锻锤小得多，不需要很大的基础。 摩擦压力机的优点是：结构简单；制造、维修费用低； 对基础、厂房建筑要求低；工艺可能性大。 缺点：生产率低。
60，以下关于该压力机的说法中，错
误的是（ ）。
A.最大压力为60kN
B.第二次改型
C.是开式压力机
D.固定台压力机
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一、锻造设备 （一）锻锤
由重锤落下或强迫高速运动产生的 动能对坯料做功，使之塑性变形的机械。
精品课件
10
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第三编金属压力加工
第三编 金属的塑性成形
教学目的: 掌握金属塑性成形的机理及各种塑性
成形的方法，熟悉金属塑性成形工艺设计。
教学重点: 1. 金属塑性成形的机理、工艺；
2. 金属塑性成形性及其影响因素。 教学难点：自由锻与模锻工艺设计 教学内容：3.1 金属塑性成形基础；
3.2 金属塑性成形方法； 3.3 金属塑性成形工艺设计； 自学内容：3.4 金属塑性成形技术的发展趋势。
一方面由于变形速度的增大， 回复和再结晶不能及时克服加工硬 化现象，金属则表现出塑性下降、 变形抗力增大，可锻性变坏。
另一方面，金属在变形过程中， 消耗于塑性变形的能量有一部分转 化为热能，使金属温度升高(称为 热效应现象)。变形速度越大，热 效应现象越明显，使金属的塑性提 高、变形抗力下降(图中a点以后)， 可锻性变好。
49
=A n
硬化指数n是冷变形硬化参数，反 映材料的变形抗力。
n
50
51
3.2.4 影响塑性变形的因素
可锻性——常用金属材料在经受压力加工产生塑性变形
的工艺性能来表示。可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗 力来综合评定的。
塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不破
坏其完整性的能力。
42
冷变形 变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中
只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的金 属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。
热变形
变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加 工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具 有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹， 这种变形称为热变形。
坯料变形时，除与上、下抵铁或其它辅助工具 接触部分表面外，都是自由表面，变形不受限制。
59
教学目的: 掌握金属塑性成形的机理及各种塑性
成形的方法，熟悉金属塑性成形工艺设计。
教学重点: 1. 金属塑性成形的机理、工艺；
2. 金属塑性成形性及其影响因素。 教学难点：自由锻与模锻工艺设计 教学内容：3.1 金属塑性成形基础；
3.2 金属塑性成形方法； 3.3 金属塑性成形工艺设计； 自学内容：3.4 金属塑性成形技术的发展趋势。
一方面由于变形速度的增大， 回复和再结晶不能及时克服加工硬 化现象，金属则表现出塑性下降、 变形抗力增大，可锻性变坏。
另一方面，金属在变形过程中， 消耗于塑性变形的能量有一部分转 化为热能，使金属温度升高(称为 热效应现象)。变形速度越大，热 效应现象越明显，使金属的塑性提 高、变形抗力下降(图中a点以后)， 可锻性变好。
49
=A n
硬化指数n是冷变形硬化参数，反 映材料的变形抗力。
n
50
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3.2.4 影响塑性变形的因素
可锻性——常用金属材料在经受压力加工产生塑性变形
的工艺性能来表示。可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗 力来综合评定的。
塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不破
坏其完整性的能力。
42
冷变形 变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中
只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的金 属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。
热变形
变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加 工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具 有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹， 这种变形称为热变形。
坯料变形时，除与上、下抵铁或其它辅助工具 接触部分表面外，都是自由表面，变形不受限制。
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第三编金属压力加工
水压机
•
500~1500 1~300T 静压力 0
高压水 •)
• 变形大、锻透深度 大、内部质量好，没
有振动，噪音小。
•20MPa
•0.4~0.9MPa
•(200个大气 •(4~9个大气压）
压)
第三编金属压力加工
自由锻的基本工序
•分类 ：
•（1）辅助工序： • 为方便基本工序的操作而预先进行局部小变形的工 序。 如倒棱、压肩等。 •（2）基本工序： • 锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工序。如镦 粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲等。
第三编金属压力加工
•3.2.3 冷变形及热变形
第三编金属压力加工
•冷变形 变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中
只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的金 属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。
•热变形
变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加 工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具 有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹， 这种变形称为热变形。
基本工序 —— 扭转
第三编金属压力加工
半轴自由锻工艺
锻件图 材料: 18CrMnTi 坯料尺寸:Ф130×240 坯料重量:25kg 锻造设备:0.5T自由锻锤
•锻出头 部
• 拔长
•拔长及修 整台阶
•拔长并留 出台阶
•锻出凹挡 及拔长端 部并修整
第三编金属压力加工
•3.3.1 模膛锻造成型工艺
•(2) 金属组织的影响
• 纯金属及固溶体(如奥氏体)的可锻性好。而碳化 物(如渗碳体)的可锻性差。 • 铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而又 均匀的组织的可锻性好。
第三编金属压力加工
金属工艺学(热)压力加工2PPT课件
11挤压时受三向压应力可提高金属塑挤压时受三向压应力可提高金属塑性适于挤压的材料品种多性适于挤压的材料品种多22可制出形状复杂深孔薄壁和异型可制出形状复杂深孔薄壁和异型断面的零件断面的零件33挤压零件的精度高挤压零件的精度高44挤压零件的力学性能高挤压零件的力学性能高55节省原材料节省原材料2626第三节第三节零件轧制零件轧制轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制方法
-
36
End page 有什么问题吗?
谢谢!
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37
-
24
第二节 零件挤压
零件挤压工艺特点：
（1）挤压时受三向压应力，可提高金属塑 性，适于挤压的材料品种多
（2）可制出形状复杂、深孔、薄壁和异型 断面的零件
（3）挤压零件的精度高 （4）挤压零件的力学性能高 （5）节省原材料
-
25
第三节 零件轧制
一、纵轧
轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制 方法。
1500%，强度极限2MPa。
-
30
-
31
-
32
-
33
三、超塑成形的特点及影响超塑成 形的因素
1. 优点：
2. 缺点：
（1）材料塑性特别高； （1）生产率低；
（2）变形抗力小；
（2）能耗高； （3）零件内部易于出
（3）模具寿命长；
现空洞
（4）可以一次精密成形；
（5）可用于模具制造等领 域；
常用设备：剪床和冲床
基本工序：分离工序和变形工序
-
2
第一节 分离工序
分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的 工序，如落料、冲孔、切断和修整。
一、落料和冲孔（统称冲裁） 冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序。落料时，冲
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第二节 零件挤压
零件挤压工艺特点：
（1）挤压时受三向压应力，可提高金属塑 性，适于挤压的材料品种多
（2）可制出形状复杂、深孔、薄壁和异型 断面的零件
（3）挤压零件的精度高 （4）挤压零件的力学性能高 （5）节省原材料
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第三节 零件轧制
一、纵轧
轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制 方法。
1500%，强度极限2MPa。
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三、超塑成形的特点及影响超塑成 形的因素
1. 优点：
2. 缺点：
（1）材料塑性特别高； （1）生产率低；
（2）变形抗力小；
（2）能耗高； （3）零件内部易于出
（3）模具寿命长；
现空洞
（4）可以一次精密成形；
（5）可用于模具制造等领 域；
常用设备：剪床和冲床
基本工序：分离工序和变形工序
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2
第一节 分离工序
分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的 工序，如落料、冲孔、切断和修整。
一、落料和冲孔（统称冲裁） 冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序。落料时，冲
金属压力加工综述-PPT精品文档
© Synopsys 2012 3
• 建筑用钢材的比例达到了 大概一半 ，另外一半用于： 汽车、家电制造；机械制 造、造船、公路、铁路、 Evaluation only. 桥梁等基础建设、五金制 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 造等。 • 建筑机械设备： 水泥推 料机齿板、混凝土搅拌机 衬板、搅拌楼衬板、除尘 器衬板
ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 1、螺纹钢 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
热轧带肋钢筋的牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分 别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbbed）、钢筋（Bars）三个词的英 文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi)、HRB400 （牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi）、HRB500三个牌号。
其它专用盘条 1、标准件用碳素钢盘条 2、预应力钢丝用盘条 3、 琴钢丝用盘条 4、窗纱用盘条5、中强钢丝用盘条 6、钢帘连线用盘条 7、石油专用绳用盘条 8、轴承保持器用盘条 9、优质碳素结构钢冷拉 盘条 10、合金结构钢冷拉盘条 11、轴承钢冷拉盘条 12、弹簧钢冷拉 盘条
© Synopsys 2012
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 1· 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 金属产品的应用
2· 建筑用钢 3· 加工方法
© Synopsys 2012
1
金属产品的应用
• 建筑用钢材的比例达到了 大概一半 ，另外一半用于： 汽车、家电制造；机械制 造、造船、公路、铁路、 Evaluation only. 桥梁等基础建设、五金制 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 造等。 • 建筑机械设备： 水泥推 料机齿板、混凝土搅拌机 衬板、搅拌楼衬板、除尘 器衬板
ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 1、螺纹钢 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
热轧带肋钢筋的牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分 别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbbed）、钢筋（Bars）三个词的英 文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi)、HRB400 （牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi）、HRB500三个牌号。
其它专用盘条 1、标准件用碳素钢盘条 2、预应力钢丝用盘条 3、 琴钢丝用盘条 4、窗纱用盘条5、中强钢丝用盘条 6、钢帘连线用盘条 7、石油专用绳用盘条 8、轴承保持器用盘条 9、优质碳素结构钢冷拉 盘条 10、合金结构钢冷拉盘条 11、轴承钢冷拉盘条 12、弹簧钢冷拉 盘条
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Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 1· 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 金属产品的应用
2· 建筑用钢 3· 加工方法
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金属产品的应用
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（ 2 ） 生 产 效 率 高 ： 线 材 轧 制 速 度 高 达 100m/s ， 在 12000kN压力机上每小时可生产出汽车、发动机曲 轴90件。
（3）产品质量高，性能好，缺陷少：可消除或降低 材料内部的某些缺陷，改善材料组织和性能。
（4）加工精度和成形极限有限：不能制造形状较复 杂的零件，低塑性材料不能成形。
因此，无论冷加工还是热加工，变形金属的密度和体积 的改变都是很小的，可以忽略这些变化而认为塑性变形前 后金属的体积是保持不变的，这就是体积不变定律。
h0b0l0 h1b1l1
h0b0l0 1 h1b1l1
1.4 轧件变形程度
轧件在高度、宽度和长度三个方向的变形分别称为： 压下、宽展和延伸。
绝对变形量
在轧制过程中，轧件高度减小。轧件在高度方向减 少的体积，要转移到轧件的宽度和长度方向，这一 变形过程不仅决定了轧制后的轧件尺寸，而且也影 响到轧件进出轧辊的速度。
轧制过程的简单描述
b0
b1
h0
l0
h1 l1
为使轧制过程顺利进行，主电机要具有足够的功率， 以通过轧辊提供轧件塑性变形所需的变形力，而所 需变形力的大小与轧件本身的性质和应力状态有关。 在实际轧制过程中，这一变形力又对轧辊产生反作 用而影响轧制过程。
简单轧制过程
轧制过程在上下两直径相同的
圆柱形刚性轧辊间进行，轧辊皆为
b0
传动辊、转速相同且转向相反；
b1
h0
轧件为各向同性的均匀连续体，
l0
只承受来自轧辊的作用力并且满足
h1 l1
屈服条件，轧件为矩形断面，轧制
前的横截面在变形过程中仍为平面。
轧制过程的简单描述
b0
b1
h0
l0
h1 l1
在轧制过程中，轧辊对轧件的作用力要同时产生两 个效果：将轧件拖入辊缝同时使之产生塑性变形。 在满足屈服条件的前提下，轧制过程能否开始取决 于轧辊是否能将轧件拖入辊缝。
（5）模具、设备费用高。
三、金属压力加工分类
(1)冷变形过程（冷加工）
塑性变形温度低于该金属的再结晶温度（室温） 特征：金属变形后产生加工硬化。
(2)热变形过程（热加工）
塑性变形温度高于该金属的再结晶温度。 特征：金属变形后会再结晶，塑性好，消除内 部缺陷，产生纤维组织。
四、发展
1 、 向 更 精 细 方 向 发 展 ， 齿 轮 精 锻 可 达 IT7 级 ， 铝 件 变 薄，拉深表面粗糙度Ra达0.05μm，箔铝冲孔内直径达 0.03mm，轧丝直径达0.016～0.023mm。
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAM技术，复合成形技术等。
3、研究与开发柔性成形技术，增量成形技术，净成形技 术，近净成形技术，复合成形技术等。
4、实现高速化、连续化、可控化加工。 5、研究与开发使环境净化，低噪音、小无震动、节省能
源、资源或再利用的加工技术。
第一节 轧 制
4. 按轧制产品形状分类
板带材轧制 管材轧制 型材轧制 线材轧制
5. 按产品厚度分类
薄板(厚度<4mm)；
中板(厚度4~20mm)；
厚板(厚度20~60mm)；
特厚板(厚度>60mm，最厚达700mm)。
在实际工作中，中板和厚板通称为“中厚板”。
15
1.1 简单轧制过程及其变形区
轧制分类： 1. 按轧制温度分类
热轧 变形容易、易 皮产 、生 表氧 面化 粗糙 动、 大 冷轧 力性好、尺寸精确高
2. 按轧制产品分类
半成品轧制 即轧成各种尺寸的 开坯坯料 成品轧制 精 粗轧 轧小 高变 温形 、大压下量
3. 按轧件、轧辊的位置和相对运动关系分类
纵轧初、板带材、型、制 线轧 横轧齿轮、车轮、车轴转 等体 回 斜轧管材、钢球等变截面件
h h0 h1
b b1 b0
l l1 l0
1.4 轧件变形程度
相对变形量
工程应变
真应变
变形系数
rh
h0 h1 h0
100
%
rb
b1 b0 b0
100
%
r l
l1 l0 l0
100
%
h
h1 ( dh ) ln h 0
h0
h
h1
第九章 金属塑性加工
一、金属压力加工概述
塑 形 压力加工是指在不破坏金属自身完整性的 条件下，利用外力作用使金属产生塑性变形， 从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原 材料、毛坯或零件的加工方法，也称为塑性成 形或塑性加工。
二、金属压力加工的特点
（1）材料利用率高：一般方法利用率为(60~70)%， 先进的可达(85~90)%。
9
一、绪 论
轧制过程是由轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进 不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。
10
金属材料尤其是钢铁材料的塑性加工，90%以上是通过 轧制完成的。由此可见，轧制工程技术在冶金工业及国民 经济生产中占有十分重要的地位。
一、绪 论Байду номын сангаас
轧制加工的优点:
生产效率高； 金属消耗少； 加工容易（力能损耗）； 生产成本低； 生产批量大。
1.2 轧制变形区及其主要参数
轧制变形区
轧件在轧辊作用下发生塑 性变形的区域称为轧制变形 区，在简单轧制条件下，即 轧件在进出轧辊处的断面与
辊面所围成的区域。 轧制变形区的主要参数有
咬入角和变形区长度。
b0
b1
h0
l0
h1 l1
咬入角 α
hRRcos
2
h2R 1co s
轧件开始进入轧辊时，轧件与轧辊的最先接触 点和轧辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的 圆心角，称为咬入角。稳定轧制时，咬入角即为 轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。
冷加工时，由于加工硬化和微裂纹的产生，金属密度略 有减小，但是各种金属和合金冷加工时密度通常只减小 0.1～0.2%，当进行中间退火和最终退火时，由于产生再结 晶，密度将增加到接近加工前的数值。
1.3 体积不变定律
热加工过程中，加工硬化和再结晶同时或依次产生，变形 金属的密度及体积在加工过程中可以认为是不变的。
1cosh
2R
sin 1 h
2 2R h
R
sin 1(1cos)
22 sin
22
变形区长度 l
轧件与轧辊之接触弧的水平投影长度，称为变形区长度。
l2 R2(Rh)2 2
l Rh h2 4
l Rh
1.3 体积不变条件
对于消除了铸态组织的已变形金属，塑性加工时金属的密 度变化很小或者不变。
（3）产品质量高，性能好，缺陷少：可消除或降低 材料内部的某些缺陷，改善材料组织和性能。
（4）加工精度和成形极限有限：不能制造形状较复 杂的零件，低塑性材料不能成形。
因此，无论冷加工还是热加工，变形金属的密度和体积 的改变都是很小的，可以忽略这些变化而认为塑性变形前 后金属的体积是保持不变的，这就是体积不变定律。
h0b0l0 h1b1l1
h0b0l0 1 h1b1l1
1.4 轧件变形程度
轧件在高度、宽度和长度三个方向的变形分别称为： 压下、宽展和延伸。
绝对变形量
在轧制过程中，轧件高度减小。轧件在高度方向减 少的体积，要转移到轧件的宽度和长度方向，这一 变形过程不仅决定了轧制后的轧件尺寸，而且也影 响到轧件进出轧辊的速度。
轧制过程的简单描述
b0
b1
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h1 l1
为使轧制过程顺利进行，主电机要具有足够的功率， 以通过轧辊提供轧件塑性变形所需的变形力，而所 需变形力的大小与轧件本身的性质和应力状态有关。 在实际轧制过程中，这一变形力又对轧辊产生反作 用而影响轧制过程。
简单轧制过程
轧制过程在上下两直径相同的
圆柱形刚性轧辊间进行，轧辊皆为
b0
传动辊、转速相同且转向相反；
b1
h0
轧件为各向同性的均匀连续体，
l0
只承受来自轧辊的作用力并且满足
h1 l1
屈服条件，轧件为矩形断面，轧制
前的横截面在变形过程中仍为平面。
轧制过程的简单描述
b0
b1
h0
l0
h1 l1
在轧制过程中，轧辊对轧件的作用力要同时产生两 个效果：将轧件拖入辊缝同时使之产生塑性变形。 在满足屈服条件的前提下，轧制过程能否开始取决 于轧辊是否能将轧件拖入辊缝。
（5）模具、设备费用高。
三、金属压力加工分类
(1)冷变形过程（冷加工）
塑性变形温度低于该金属的再结晶温度（室温） 特征：金属变形后产生加工硬化。
(2)热变形过程（热加工）
塑性变形温度高于该金属的再结晶温度。 特征：金属变形后会再结晶，塑性好，消除内 部缺陷，产生纤维组织。
四、发展
1 、 向 更 精 细 方 向 发 展 ， 齿 轮 精 锻 可 达 IT7 级 ， 铝 件 变 薄，拉深表面粗糙度Ra达0.05μm，箔铝冲孔内直径达 0.03mm，轧丝直径达0.016～0.023mm。
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAM技术，复合成形技术等。
3、研究与开发柔性成形技术，增量成形技术，净成形技 术，近净成形技术，复合成形技术等。
4、实现高速化、连续化、可控化加工。 5、研究与开发使环境净化，低噪音、小无震动、节省能
源、资源或再利用的加工技术。
第一节 轧 制
4. 按轧制产品形状分类
板带材轧制 管材轧制 型材轧制 线材轧制
5. 按产品厚度分类
薄板(厚度<4mm)；
中板(厚度4~20mm)；
厚板(厚度20~60mm)；
特厚板(厚度>60mm，最厚达700mm)。
在实际工作中，中板和厚板通称为“中厚板”。
15
1.1 简单轧制过程及其变形区
轧制分类： 1. 按轧制温度分类
热轧 变形容易、易 皮产 、生 表氧 面化 粗糙 动、 大 冷轧 力性好、尺寸精确高
2. 按轧制产品分类
半成品轧制 即轧成各种尺寸的 开坯坯料 成品轧制 精 粗轧 轧小 高变 温形 、大压下量
3. 按轧件、轧辊的位置和相对运动关系分类
纵轧初、板带材、型、制 线轧 横轧齿轮、车轮、车轴转 等体 回 斜轧管材、钢球等变截面件
h h0 h1
b b1 b0
l l1 l0
1.4 轧件变形程度
相对变形量
工程应变
真应变
变形系数
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第九章 金属塑性加工
一、金属压力加工概述
塑 形 压力加工是指在不破坏金属自身完整性的 条件下，利用外力作用使金属产生塑性变形， 从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原 材料、毛坯或零件的加工方法，也称为塑性成 形或塑性加工。
二、金属压力加工的特点
（1）材料利用率高：一般方法利用率为(60~70)%， 先进的可达(85~90)%。
9
一、绪 论
轧制过程是由轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进 不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。
10
金属材料尤其是钢铁材料的塑性加工，90%以上是通过 轧制完成的。由此可见，轧制工程技术在冶金工业及国民 经济生产中占有十分重要的地位。
一、绪 论Байду номын сангаас
轧制加工的优点:
生产效率高； 金属消耗少； 加工容易（力能损耗）； 生产成本低； 生产批量大。
1.2 轧制变形区及其主要参数
轧制变形区
轧件在轧辊作用下发生塑 性变形的区域称为轧制变形 区，在简单轧制条件下，即 轧件在进出轧辊处的断面与
辊面所围成的区域。 轧制变形区的主要参数有
咬入角和变形区长度。
b0
b1
h0
l0
h1 l1
咬入角 α
hRRcos
2
h2R 1co s
轧件开始进入轧辊时，轧件与轧辊的最先接触 点和轧辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的 圆心角，称为咬入角。稳定轧制时，咬入角即为 轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。
冷加工时，由于加工硬化和微裂纹的产生，金属密度略 有减小，但是各种金属和合金冷加工时密度通常只减小 0.1～0.2%，当进行中间退火和最终退火时，由于产生再结 晶，密度将增加到接近加工前的数值。
1.3 体积不变定律
热加工过程中，加工硬化和再结晶同时或依次产生，变形 金属的密度及体积在加工过程中可以认为是不变的。
1cosh
2R
sin 1 h
2 2R h
R
sin 1(1cos)
22 sin
22
变形区长度 l
轧件与轧辊之接触弧的水平投影长度，称为变形区长度。
l2 R2(Rh)2 2
l Rh h2 4
l Rh
1.3 体积不变条件
对于消除了铸态组织的已变形金属，塑性加工时金属的密 度变化很小或者不变。