《塑性成形理论》PPT课件
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3．生产率高
4．适用范围广 1）零件大小不受限制；2）生产批量不受限制。
第一章 金属塑性成形工艺基础
§1 金属的塑性成形原理
一、金属塑性变形的实
质1.单晶体的塑性变形
1）滑移：
各种压力加工方法，都是通过对金属材料施
加外力，使之产生塑性变形来实现的。单晶 体的塑性变形形式主要有滑移和孪晶两种。
晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。
轧钢机
轧钢机
（2）挤压
使金属坯料从挤 压模孔挤出而成形wk.baidu.com为各种型材、管材 、零件等。
挤压的方法：正挤 压、反挤压、复合 挤压、径向挤压
（3）拉拔
将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成形为各种线 材、薄壁管材、特殊截面型材等
（4）锻造
将金属坯料置于上下 砧或锻模内，用冲击力或 压力使金属成形为各种型 材和锻件等
纤维组织是怎样形成的？它对材料 的力学性能有何影响？
试分析用棒料切削加工成形和用棒 料冷镦成形制造六角螺拴的力学性 能有何不同？
第二章 金属的塑性成形方法
§2-1 自由锻造
一、自由锻设备
锻锤 空气锤
65~750Kg 40Kg以下
蒸汽—空气锤 630Kg~5T 1.5T以下
水压机 压力机
油压机
锻锤吨位 = 落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆
在变形过程中，如果金属质点有可能向各个不同 方向移动，则每一质点将沿着阻力最小方向移动 。
质点流动阻力最小方向是通过该质点指向金属变形部 分周边的法线方向。
应用：
确定金属变形中质点的移动方向 控制金属坯料变形的流动方位 降低能耗，提高生产率。
何谓塑性变形？ 塑性变形的实质 是什么？
铅在20 °C ，钨在1100°C 时的塑 性变形各属于哪种变形？为什么？ 铅的熔点327°C ，钨的熔点 3380°C
中国二重 16000吨
世界最大的1.65万吨自由锻造油压机 上海重型机器厂
τ
τ
τ
τ
2）孪晶： 晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。
2. 多晶体的塑性变形
晶内变形
滑移 孪晶
滑动 晶间变形 转动
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移和孪晶；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
二、塑性变形后金属的组织和性能
1.冷变形及其影响 1）组织变化的特征： ①晶粒沿变形最大方向伸长； ②晶格与晶粒均发生畸变； ③晶粒间产生碎晶。 2）性能变化的特征：
加工硬化： 随着变形程度的增加，其强度和硬度不 断提高，塑性和韧性不断下降。
有利：强化金属材料 不利：进一步的塑性变形带来困难
2. 回复 即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到
平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。 生产中常利用回复消 除加工硬化后工件的残余内应力。
T回 = （0.25~0.3）T熔 (K) 3. 再结晶即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变
压力机吨位 = 滑块运动到下始点时所产生的最大压力
液压机 液压机产生静压力使金属坯料变形。
目前大型水压机可达万吨以上，能锻造300吨的锻件。由于静压力作用 时间长，容易达到较大的锻透深度，故液压机锻造可获得整个断面为
细晶粒组织的锻件。液压机是大型锻件的唯一成形设备，大型先进液 压机的生产常标志着一个国家工业技术水平发达的程度。另外，液压 机工作平稳，金属变形过程中无振动，噪音小，劳动条件较好。但液 压机设备庞大、造价高。
§2 金属塑性成形工艺基础
一、金属的可锻性
是金属材料在压力加工时成形的难易程度。 1 . 可锻性的衡量指标
1）塑性： 材料的塑性越好，其可锻性越好。 2）变形抗力：材料的变形抗力越小，其可锻性越好。
2 . 影响可锻性的因素
1）金属的本质
①化学成分：Me越低，材料的可锻性越好。
②组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。
第三篇 金属塑性成形
本章重点
金属塑性成形的理论； 掌握常用金属的塑性成形工艺； 掌握薄板冲压成形工艺。
a
2
本章内容
金属塑性成形概述 金属的塑性变形（塑性成形理论） 锻造工艺 板料冲压 锻造及冲压零件的结构工艺性 塑性成形新工艺简介
概述
一、金属塑性成形（压力加工）
改变形状
金属坯料
2）变形条件 ①变形温度： T温越高，材料的可锻性越好。
②变形速度： V变越小，材料的可锻性越好。
③应力状态：
塑
性、
三向压应力—
变
形
塑性最好、变形抗力最大。 抗
力
三向拉应力—
塑性最差
变形抗力 塑性
vc v
二、锻造温度范围
始锻温度： 过热、过烧 缺陷 终锻温度： 加工硬化
45: 1200℃~800℃
为等轴晶粒的现象。
T再 = （0.35~0.4）T熔 (K)
热变形 以上 T再 以下 冷变形
4 . 热变形及其影响 1）不产生加工硬化 2）使组织得到改善，提高了力学性能
① 细化晶粒； ② 压合了铸造缺陷； ③ 组织致密。 3）形成纤维组织 5 . 纤维组织
（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度提高 （2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的抗剪强度提高
产生 塑性变形 达到 改变尺寸 改善性能
外力
得到
毛坯
又称为压力加工。
零件
二、塑性成形的基本生产方式
1．轧制 4．自由锻造
2．挤压 5．模型锻造
3．拉拔 6．板料冲压
（1）轧制：金属坯料在2个回转棍之间受压变形
轧制产品截面形状
轧钢机
轧制钢材的设备称为轧钢机。轧钢机由轧辊、组装轧辊用的机架、使 上下轧辊旋转的齿轮变速箱、电动机等部分组成，此外还有连接用的 中间接轴和联轴节等部件。
三、金属的变形规律
1. 体积不变定律 2. 最小阻力定律
1.体积不变条件（定律）：
由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可以认为变形前 后的体积相等．实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松 被压合；氧化及耗损等。 运用此定律，便于估算坯料体积、质量及坯料在各工序中 的尺寸；
2. 最小阻力定律 Least Resistance
上砥 铁
坯 料 下砥 铁
锻造的种类有：
自由锻、模锻、胎模锻
（4）冲压
利用冲模将金属板料切离或变形为各种冲压件。
三、塑性成形（压力加工）的特点
1．力学性能高 1）组织致密； 2）晶粒细化； 3）压合铸造缺陷； 4）使纤维组织合理分布。
2．节约材料 1）力学性能高，承载能力提高； 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。
4．适用范围广 1）零件大小不受限制；2）生产批量不受限制。
第一章 金属塑性成形工艺基础
§1 金属的塑性成形原理
一、金属塑性变形的实
质1.单晶体的塑性变形
1）滑移：
各种压力加工方法，都是通过对金属材料施
加外力，使之产生塑性变形来实现的。单晶 体的塑性变形形式主要有滑移和孪晶两种。
晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。
轧钢机
轧钢机
（2）挤压
使金属坯料从挤 压模孔挤出而成形wk.baidu.com为各种型材、管材 、零件等。
挤压的方法：正挤 压、反挤压、复合 挤压、径向挤压
（3）拉拔
将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成形为各种线 材、薄壁管材、特殊截面型材等
（4）锻造
将金属坯料置于上下 砧或锻模内，用冲击力或 压力使金属成形为各种型 材和锻件等
纤维组织是怎样形成的？它对材料 的力学性能有何影响？
试分析用棒料切削加工成形和用棒 料冷镦成形制造六角螺拴的力学性 能有何不同？
第二章 金属的塑性成形方法
§2-1 自由锻造
一、自由锻设备
锻锤 空气锤
65~750Kg 40Kg以下
蒸汽—空气锤 630Kg~5T 1.5T以下
水压机 压力机
油压机
锻锤吨位 = 落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆
在变形过程中，如果金属质点有可能向各个不同 方向移动，则每一质点将沿着阻力最小方向移动 。
质点流动阻力最小方向是通过该质点指向金属变形部 分周边的法线方向。
应用：
确定金属变形中质点的移动方向 控制金属坯料变形的流动方位 降低能耗，提高生产率。
何谓塑性变形？ 塑性变形的实质 是什么？
铅在20 °C ，钨在1100°C 时的塑 性变形各属于哪种变形？为什么？ 铅的熔点327°C ，钨的熔点 3380°C
中国二重 16000吨
世界最大的1.65万吨自由锻造油压机 上海重型机器厂
τ
τ
τ
τ
2）孪晶： 晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。
2. 多晶体的塑性变形
晶内变形
滑移 孪晶
滑动 晶间变形 转动
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移和孪晶；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
二、塑性变形后金属的组织和性能
1.冷变形及其影响 1）组织变化的特征： ①晶粒沿变形最大方向伸长； ②晶格与晶粒均发生畸变； ③晶粒间产生碎晶。 2）性能变化的特征：
加工硬化： 随着变形程度的增加，其强度和硬度不 断提高，塑性和韧性不断下降。
有利：强化金属材料 不利：进一步的塑性变形带来困难
2. 回复 即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到
平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。 生产中常利用回复消 除加工硬化后工件的残余内应力。
T回 = （0.25~0.3）T熔 (K) 3. 再结晶即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变
压力机吨位 = 滑块运动到下始点时所产生的最大压力
液压机 液压机产生静压力使金属坯料变形。
目前大型水压机可达万吨以上，能锻造300吨的锻件。由于静压力作用 时间长，容易达到较大的锻透深度，故液压机锻造可获得整个断面为
细晶粒组织的锻件。液压机是大型锻件的唯一成形设备，大型先进液 压机的生产常标志着一个国家工业技术水平发达的程度。另外，液压 机工作平稳，金属变形过程中无振动，噪音小，劳动条件较好。但液 压机设备庞大、造价高。
§2 金属塑性成形工艺基础
一、金属的可锻性
是金属材料在压力加工时成形的难易程度。 1 . 可锻性的衡量指标
1）塑性： 材料的塑性越好，其可锻性越好。 2）变形抗力：材料的变形抗力越小，其可锻性越好。
2 . 影响可锻性的因素
1）金属的本质
①化学成分：Me越低，材料的可锻性越好。
②组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。
第三篇 金属塑性成形
本章重点
金属塑性成形的理论； 掌握常用金属的塑性成形工艺； 掌握薄板冲压成形工艺。
a
2
本章内容
金属塑性成形概述 金属的塑性变形（塑性成形理论） 锻造工艺 板料冲压 锻造及冲压零件的结构工艺性 塑性成形新工艺简介
概述
一、金属塑性成形（压力加工）
改变形状
金属坯料
2）变形条件 ①变形温度： T温越高，材料的可锻性越好。
②变形速度： V变越小，材料的可锻性越好。
③应力状态：
塑
性、
三向压应力—
变
形
塑性最好、变形抗力最大。 抗
力
三向拉应力—
塑性最差
变形抗力 塑性
vc v
二、锻造温度范围
始锻温度： 过热、过烧 缺陷 终锻温度： 加工硬化
45: 1200℃~800℃
为等轴晶粒的现象。
T再 = （0.35~0.4）T熔 (K)
热变形 以上 T再 以下 冷变形
4 . 热变形及其影响 1）不产生加工硬化 2）使组织得到改善，提高了力学性能
① 细化晶粒； ② 压合了铸造缺陷； ③ 组织致密。 3）形成纤维组织 5 . 纤维组织
（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度提高 （2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的抗剪强度提高
产生 塑性变形 达到 改变尺寸 改善性能
外力
得到
毛坯
又称为压力加工。
零件
二、塑性成形的基本生产方式
1．轧制 4．自由锻造
2．挤压 5．模型锻造
3．拉拔 6．板料冲压
（1）轧制：金属坯料在2个回转棍之间受压变形
轧制产品截面形状
轧钢机
轧制钢材的设备称为轧钢机。轧钢机由轧辊、组装轧辊用的机架、使 上下轧辊旋转的齿轮变速箱、电动机等部分组成，此外还有连接用的 中间接轴和联轴节等部件。
三、金属的变形规律
1. 体积不变定律 2. 最小阻力定律
1.体积不变条件（定律）：
由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可以认为变形前 后的体积相等．实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松 被压合；氧化及耗损等。 运用此定律，便于估算坯料体积、质量及坯料在各工序中 的尺寸；
2. 最小阻力定律 Least Resistance
上砥 铁
坯 料 下砥 铁
锻造的种类有：
自由锻、模锻、胎模锻
（4）冲压
利用冲模将金属板料切离或变形为各种冲压件。
三、塑性成形（压力加工）的特点
1．力学性能高 1）组织致密； 2）晶粒细化； 3）压合铸造缺陷； 4）使纤维组织合理分布。
2．节约材料 1）力学性能高，承载能力提高； 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。