塑性加工工艺2.pptx
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塑性加工ppt
发展对微型零件需求量增大
传统微型零件制造工艺无法满足要求
微细塑性 成形技术
微结构学的发展提供了理论支持
基础研究
一、尺度效应与摩擦系数
Tiesler等用环形压缩实验方法观察到,随着 试随件着尺产寸品减的小微，型摩化擦，系材数料增的加那。些Tie在sl宏er观和加 工中En与ge尺l 通度过无双关杯的挤力压学实量验,在研微究尺证度实下了尺这寸一已不 再是结独论立。的,而是表现出对尺寸的依赖性，这就 是所谓的尺度效应(Size effects)。
微细塑成形
2012级机械类创新班 徐笑天
微细塑性成形
1 概念与技术背景 2 基础研究 3 问题与挑战 4 前景展望
一.概念与技术背景
微细塑性成形技术是采用塑性变形的方式来成形微型零件的工艺方法，通常成 形零件的尺寸或其特征尺寸至少在两个方向上小于1mm，采用弯曲、冲裁、拉深、 锻造、模压等塑性加工方法，成形出多种复杂形状的微小零件，成形件的最小尺寸 可以达到微米微量机级电，系非统常和适微合系于统微技型术零的件的制造。
• [12] Geiger M，Eckstein R．Microforming．Advanced Technology of Plasticity，Proceedings of the 7th ICTP，Yokohama，2002，Vol.1： 327～338
• [2] 李经天，董湘怀，黄菊花.微细塑性成形研究[J].塑性工程学 报，2004,11（4）
• [3] 李经天.微细塑性成形实验技术研究[P].2004 • [4] 付佳伟,齐乐华,周计明,张 彬,杨 方.微挤压成形系统的设计
与实现[J].塑性工程学报，2010,17（1） • [5] 陆广华，王 匀，董培龙，朱永书，袁国定.微拉深成形现状
传统微型零件制造工艺无法满足要求
微细塑性 成形技术
微结构学的发展提供了理论支持
基础研究
一、尺度效应与摩擦系数
Tiesler等用环形压缩实验方法观察到,随着 试随件着尺产寸品减的小微，型摩化擦，系材数料增的加那。些Tie在sl宏er观和加 工中En与ge尺l 通度过无双关杯的挤力压学实量验,在研微究尺证度实下了尺这寸一已不 再是结独论立。的,而是表现出对尺寸的依赖性，这就 是所谓的尺度效应(Size effects)。
微细塑成形
2012级机械类创新班 徐笑天
微细塑性成形
1 概念与技术背景 2 基础研究 3 问题与挑战 4 前景展望
一.概念与技术背景
微细塑性成形技术是采用塑性变形的方式来成形微型零件的工艺方法，通常成 形零件的尺寸或其特征尺寸至少在两个方向上小于1mm，采用弯曲、冲裁、拉深、 锻造、模压等塑性加工方法，成形出多种复杂形状的微小零件，成形件的最小尺寸 可以达到微米微量机级电，系非统常和适微合系于统微技型术零的件的制造。
• [12] Geiger M，Eckstein R．Microforming．Advanced Technology of Plasticity，Proceedings of the 7th ICTP，Yokohama，2002，Vol.1： 327～338
• [2] 李经天，董湘怀，黄菊花.微细塑性成形研究[J].塑性工程学 报，2004,11（4）
• [3] 李经天.微细塑性成形实验技术研究[P].2004 • [4] 付佳伟,齐乐华,周计明,张 彬,杨 方.微挤压成形系统的设计
与实现[J].塑性工程学报，2010,17（1） • [5] 陆广华，王 匀，董培龙，朱永书，袁国定.微拉深成形现状
《塑性加工工艺》课件
强度
强度是材料在塑性加工过程中抵抗形变的能力，可以通 过抗拉强度等参数来评估。
塑性加工的变形和回弹
1
变形
材料在塑性加工过程中会发生持久性的形变，改变其初始形状。
2
回弹
塑性材料在受力解除后，可能会出现一定程度的恢复原状的现象。
3
影响因素
变形和回弹程度受材料的硬度、强度和加工工艺等因素的影响。
塑性加工的参数和工艺控制
材料要求 高塑性 易加工 良好的延展性 耐热
物理性质 弹性模量低 低熔点 变形温度、形变速率等参数，以及材料的力学性 质对加工过程的影响。
塑性加工中的应变和强度概念
应变
应变是材料在塑性加工过程中发生形变的程度，可以通 过应变曲线来描述。
高塑性
塑性材料具有良好的可塑性和可延展性，适用于各 种加工工艺。
耐腐蚀
塑性材料通常具有良好的耐腐蚀性能，适用于化工 等领域。
轻质
塑性材料相比于金属材料更轻，因此适用于需要轻 质结构的应用领域。
应用领域
塑性材料广泛应用于汽车制造、电子产品、包装材 料等领域。
塑性加工的分类及其工艺流程
1
热塑性加工
材料通过加热软化后，经过挤压、吹塑等工
1 温度
控制加热温度可以影响材料的流动性和成型效果。
2 压力
合理的施加压力可以保证塑性材料充分填充模具，并使产品形状更加精确。
3 速度
控制运动速度可以影响产品的表面质量和成型效率。
塑性加工中的模具设计和加工 工艺
模具设计和加工工艺决定了产品的精度和质量，包括模具材料的选择、结构 设计等方面。
热固性加工
2
艺进行加工。
材料通过加热固化后，经过模压、压缩成型
《塑性成形工艺》PPT课件
轴类锻件结构
第二节 自由锻
2、尽量减少辅助结构 不设计加强筋、凸台
（a）工艺性差的结构 （b）工艺性好的结构
盘类锻件结构
第二节 自由锻
3、不能有空间曲线
（a）工艺性差的结构 （b）工艺性好的结构
杆类锻件结构
第二节 自由锻
4、复杂零件可设计成简单零件的组合
（a）工艺性差的结构
（b）工艺性好的结构
加工余量。 （2）锻造公差 在实际生产中，由于各种因素的影响，锻件的实
际尺寸不可能达到锻件的公称尺寸，允许有一定限度的误差，叫做锻 造公差。
（3）余块 为了简化锻件外形或根据锻造工艺需要，在零件的某 些地方添加一部分大于余量的金属，这部分附加的金属叫做锻造余块， 简称余块。
第二节 自由锻
第二节 自由锻
材料 钢材 工业纯铜
再结晶温度 480~600 200~270
热锻温度 1250~800 800~600
第一节 压力加工基本原理
锻造比
在塑性成形时，常用锻造比(Y)来表示变形程度 。锻造比的计算公式与变形方式有关，通常用变形 前后的截面比、长度比或高度比来表示：
❖
拔长
y拔=A0/A1=L1/L0
❖
第十三章 压力加工
第一节 压力加工基本原理 第二节 自由锻 第三节 模锻 第四节 板料冲压
第十三章 压力加工
压力加工：使金属坯料在外力作用下产生 塑性变形，以
获得所需形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯和零件的加 工方法。
机械性能高
特点 节省金属
易实现机械化和自动化，生产效率 高
第一节 压力加工基本原理
第一节 压力加工基本原理
三、金属的变形规律
1、体积不变定律： • 由于塑性变形时金属密度的变化很小，可认为
金属塑性加工2
? 圆角半径 预锻型槽内的圆角半径应比终锻型槽 大，主要是为了减小金属流动阻力，促进预锻成 形，同时防止折叠产生。
? 模壁斜度 传统的设计要求预锻的斜度大一些， 但生产实践表明，预锻和终锻的模壁斜度 相同更 好一些。
锻件图的制定
DLPU
? ?? ?? 确定分模面的位置和形状 ?? ?? 确定余量、公差 ?? ?? 确定模锻斜度 ?? ?? 确定圆角半径 ?? ?? 确定冲孔连皮 ?? ?? 绘制锻件图并确定技术条件
2.5.2 开式模锻分析
DLPU
? 开式模锻要产生飞边，这是其主要特点。
DLPU
影响开式模锻的主要因素
DLPU
? 模具型腔的具体尺寸 ? 模具飞边槽 ? 坯料温度和模具温度 ? 锻造设备的工作速度
（1）模具型腔的具体尺寸
锻件尺寸、圆角半径、模壁斜度、型腔斜度 DLPU 和宽度、光洁度
（2）飞边槽
校正模、精压模等
模锻工艺流程
DLPU
成形过程
DLPU
制坯工步一般有： 镦粗 压扁 拔长（开式和闭式） 滚挤（开式和闭式） 卡压 成形 弯曲
拔长
DLPU
滚挤
DLPU
弯曲
DLPU
预锻
DLPU
? 预锻的作用是使制坯后的坯料进一步变形，以保 证终锻是金属充满型槽，已得到无折叠、裂纹或 其他缺陷的优质锻件，同时有助于减少终锻型槽 磨损，提高使用寿命
缺点
DLPU
? 设备投资大
? 生产准备周期长
? 锻模成本高，使用寿命短
? 工艺灵活性不如自由锻
? 根据模具的终锻型槽结构不同，模锻可分为 开式模锻 闭式模锻
? 根据所用的设备不同，模锻可分为 锤上模锻 热模锻压机上模锻 平锻机上模锻 水压机模锻...
? 模壁斜度 传统的设计要求预锻的斜度大一些， 但生产实践表明，预锻和终锻的模壁斜度 相同更 好一些。
锻件图的制定
DLPU
? ?? ?? 确定分模面的位置和形状 ?? ?? 确定余量、公差 ?? ?? 确定模锻斜度 ?? ?? 确定圆角半径 ?? ?? 确定冲孔连皮 ?? ?? 绘制锻件图并确定技术条件
2.5.2 开式模锻分析
DLPU
? 开式模锻要产生飞边，这是其主要特点。
DLPU
影响开式模锻的主要因素
DLPU
? 模具型腔的具体尺寸 ? 模具飞边槽 ? 坯料温度和模具温度 ? 锻造设备的工作速度
（1）模具型腔的具体尺寸
锻件尺寸、圆角半径、模壁斜度、型腔斜度 DLPU 和宽度、光洁度
（2）飞边槽
校正模、精压模等
模锻工艺流程
DLPU
成形过程
DLPU
制坯工步一般有： 镦粗 压扁 拔长（开式和闭式） 滚挤（开式和闭式） 卡压 成形 弯曲
拔长
DLPU
滚挤
DLPU
弯曲
DLPU
预锻
DLPU
? 预锻的作用是使制坯后的坯料进一步变形，以保 证终锻是金属充满型槽，已得到无折叠、裂纹或 其他缺陷的优质锻件，同时有助于减少终锻型槽 磨损，提高使用寿命
缺点
DLPU
? 设备投资大
? 生产准备周期长
? 锻模成本高，使用寿命短
? 工艺灵活性不如自由锻
? 根据模具的终锻型槽结构不同，模锻可分为 开式模锻 闭式模锻
? 根据所用的设备不同，模锻可分为 锤上模锻 热模锻压机上模锻 平锻机上模锻 水压机模锻...
塑性加工工艺课件.pptx
D
R O
a
A
C
B
l
b1
h1
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率
(h / h0 ) 100%
（5）宽展
b =b1－b0
3. 咬入条件
a
R
N T
T
N
Nx
Tx
咬入时
α φ
P
T
θ
咬入后
4 实现轧制过程的条件
• 轧制过程是否能建立，决定于轧件能否被旋转 的轧辊咬入．因此，研究分析轧辊咬入轧件的 条件，具有非常重要的实际意义．
3. 特点： ① 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图，
金属可以发挥其最大的塑性，获得大变形 量。可加工用轧制或锻造加工有困难甚至 无法加工的金属材料。
② 可生产断面极其复杂的，变断面的管材和 型材。
③Байду номын сангаас灵活性很大，只需更换模具，即可生产出 很多产品。
④ 产品尺寸精确，表面质量好。
⑤ 工艺流程简单，设备投资少，实现生产过程 自动化和封闭化比较容易。
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
四、管材轧制
1. 无缝钢管 （1）穿孔
（2）轧管：自动轧管机 （3）均整：带芯棒斜轧 （4）定径和减径：无芯棒连轧
2. 焊管 将管坯（钢板或带钢）弯曲成所需的钢管形 状，然后采用焊接法焊接成钢管。
水平合力 :
F x T cos p sin 当 F x 0轧件才可能被咬入, 完成轧制.
结论
T sin tg P cos f tg (咬入条件)
说明咬入角的正切等于 轧件与轧辊之间的摩擦系数
制造程序 塑性加工优质PPT
重要的是必須保持 製品每個區域之冷卻速度相同。
金屬冷加工－螺紋滾軋成型
將圓條形的胚料置於旋轉的圓滾模式往復運動的平面模 之間，以壓力冷擠，迫使材料產生塑性流動，材料壓進 螺紋內形成齒根，擠出之材料形成齒板。此法最大優 點：省材料、生產快速。
螺紋花鍵滾軋機WT-800型
金屬冷加工－壓床型式
壓床是利用機器與模具或夾具，於常溫狀態對材料施予 沖剪、成型、抽製、彎曲或壓縮的加工方法，適合快速 自動化生產，大量製產品。選用壓床需考慮：操作方 式、生產速度、動力大小、工作物大小等。 壓床的種類區分： 1、人力壓床：(1)手動壓床 (2)腳動壓床。 2、動力壓床：(1)電動壓床 (2)液、氣壓壓床
(3)機械傳動壓床 (4)數值轉塔壓床。
超精密手動壓床
塑性技術－金屬熱加工
指將金屬加熱至「再結晶」溫度以上，使其產生塑性變 形，再加工成型。由於多數鐵系金屬在高溫下容易產生 氧化和剝落現象，因此經熱加工後再施予冷加工，以得 到精確的尺寸、良好的表面光度及較佳的機械性質。
熱作是在金屬塑性狀態下進行，易於加壓成形，所以熱 作材料，須選擇金屬材料較適合變形力，不致因形狀劇 變產生破裂。
製由造於程 多序數鐵－系塑金性屬加在工高(溫7-下2)容易產生 管螺子紋製 內造形方成法齒是根將，經擠熱出軋之成材型料的形管成子齒通板過。模具，夾緊於
抽製機上之鉗口，轉動鑄輪，使管子通過比原直徑小的 ＊當退鋼火 錠處留理在：模指內將，金去屬除緩模慢子加，熱趁到鋼一錠定仍溫熱度著，然置後入置燜於坑此溫度一段時間，
1(1、)金人屬力冷壓加床工：(1(2)手)金動屬壓熱床加(工2)。腳動壓床。
模座。管子每抽製一次放縮為40%，且因直徑變小長度 將壓圓床條 是形利的用胚機料器置與於模旋具轉或的夾圓具滾，模於式常往溫復狀運態動對的材平料面施模予
金屬冷加工－螺紋滾軋成型
將圓條形的胚料置於旋轉的圓滾模式往復運動的平面模 之間，以壓力冷擠，迫使材料產生塑性流動，材料壓進 螺紋內形成齒根，擠出之材料形成齒板。此法最大優 點：省材料、生產快速。
螺紋花鍵滾軋機WT-800型
金屬冷加工－壓床型式
壓床是利用機器與模具或夾具，於常溫狀態對材料施予 沖剪、成型、抽製、彎曲或壓縮的加工方法，適合快速 自動化生產，大量製產品。選用壓床需考慮：操作方 式、生產速度、動力大小、工作物大小等。 壓床的種類區分： 1、人力壓床：(1)手動壓床 (2)腳動壓床。 2、動力壓床：(1)電動壓床 (2)液、氣壓壓床
(3)機械傳動壓床 (4)數值轉塔壓床。
超精密手動壓床
塑性技術－金屬熱加工
指將金屬加熱至「再結晶」溫度以上，使其產生塑性變 形，再加工成型。由於多數鐵系金屬在高溫下容易產生 氧化和剝落現象，因此經熱加工後再施予冷加工，以得 到精確的尺寸、良好的表面光度及較佳的機械性質。
熱作是在金屬塑性狀態下進行，易於加壓成形，所以熱 作材料，須選擇金屬材料較適合變形力，不致因形狀劇 變產生破裂。
製由造於程 多序數鐵－系塑金性屬加在工高(溫7-下2)容易產生 管螺子紋製 內造形方成法齒是根將，經擠熱出軋之成材型料的形管成子齒通板過。模具，夾緊於
抽製機上之鉗口，轉動鑄輪，使管子通過比原直徑小的 ＊當退鋼火 錠處留理在：模指內將，金去屬除緩模慢子加，熱趁到鋼一錠定仍溫熱度著，然置後入置燜於坑此溫度一段時間，
1(1、)金人屬力冷壓加床工：(1(2)手)金動屬壓熱床加(工2)。腳動壓床。
模座。管子每抽製一次放縮為40%，且因直徑變小長度 將壓圓床條 是形利的用胚機料器置與於模旋具轉或的夾圓具滾，模於式常往溫復狀運態動對的材平料面施模予
工程材料-塑性加工培训(ppt 54页)
313
2.曲柄压力机上模锻 (1)滑块行程一定，模具具有顶件机构，故锻
件形状、尺寸精度高，且可进行局部镦粗 (2)作用力为静压力，可采用
组合模，节约了贵重金属 (3)在模膛内一次成形，
因此变形应逐步进行 (4)生产率高，劳动条件好 但设备复杂，造价高，适合大批大量生产
314
8.2 板料冲压成形 一.概述 (一)概念
(三)局限
1.原材料必须具有足够塑性与较低变形抗力, 如低碳钢、铜合金、铝合金、低碳低合金 钢(板、条、带料)
2.模具制造复杂，费用高，不宜单件小批生 产
(四)应用
应用广泛，特别是汽车、拖拉机、航空、 电器、仪表及国防工业
适于大批量生产 316
(四)设备
1.剪床
平面剪床、滚剪
2.冲床 单曲柄冲床、双曲柄冲床、油压冲床
利用冲模使板料产生分离或成形(塑性变 形)，获得冲压件的加工方法叫做冲压成形
通常在冷态下进行，又称冷冲压，板厚超 过8～10mm，采用热冲压 (二)优点 1.可冲压形状复杂件 2.冲压件精度高，互换性好 3.冲压件质量轻、强度、刚性较高
315
4.操作简便,易于自动化
5.生产率高,废料较少，冲压件成本低
预锻模膛
使终锻时金属容易充满终锻模膛，形状、 尺寸接近终锻模膛,要求较终锻模膛圆角和 斜度大、不设飞边槽
形状简单、批量小的锻件可不设预锻模膛
(2)制坯模膛
(对形状复杂锻件)使坯料基本接近模锻形 状，以利于金属很好充满模膛
306
拔长模膛 滚挤模膛 弯曲模膛 成形模膛 4.制订模锻工艺规程 (1)绘制模锻件图 (以零件图为基础) 分模面 上下锻模在模锻件上的分界面
蓝色多面体 胀成球体
4.拉形 在强大拉力p的作用下，坯料紧靠模型产生 塑性变形，用于薄板大曲率半径曲面成形
2.曲柄压力机上模锻 (1)滑块行程一定，模具具有顶件机构，故锻
件形状、尺寸精度高，且可进行局部镦粗 (2)作用力为静压力，可采用
组合模，节约了贵重金属 (3)在模膛内一次成形，
因此变形应逐步进行 (4)生产率高，劳动条件好 但设备复杂，造价高，适合大批大量生产
314
8.2 板料冲压成形 一.概述 (一)概念
(三)局限
1.原材料必须具有足够塑性与较低变形抗力, 如低碳钢、铜合金、铝合金、低碳低合金 钢(板、条、带料)
2.模具制造复杂，费用高，不宜单件小批生 产
(四)应用
应用广泛，特别是汽车、拖拉机、航空、 电器、仪表及国防工业
适于大批量生产 316
(四)设备
1.剪床
平面剪床、滚剪
2.冲床 单曲柄冲床、双曲柄冲床、油压冲床
利用冲模使板料产生分离或成形(塑性变 形)，获得冲压件的加工方法叫做冲压成形
通常在冷态下进行，又称冷冲压，板厚超 过8～10mm，采用热冲压 (二)优点 1.可冲压形状复杂件 2.冲压件精度高，互换性好 3.冲压件质量轻、强度、刚性较高
315
4.操作简便,易于自动化
5.生产率高,废料较少，冲压件成本低
预锻模膛
使终锻时金属容易充满终锻模膛，形状、 尺寸接近终锻模膛,要求较终锻模膛圆角和 斜度大、不设飞边槽
形状简单、批量小的锻件可不设预锻模膛
(2)制坯模膛
(对形状复杂锻件)使坯料基本接近模锻形 状，以利于金属很好充满模膛
306
拔长模膛 滚挤模膛 弯曲模膛 成形模膛 4.制订模锻工艺规程 (1)绘制模锻件图 (以零件图为基础) 分模面 上下锻模在模锻件上的分界面
蓝色多面体 胀成球体
4.拉形 在强大拉力p的作用下，坯料紧靠模型产生 塑性变形，用于薄板大曲率半径曲面成形
《塑性加工原理》课件
《塑性加工原理》PPT课 件
本课程介绍了塑性加工的基本原理、分类及应用。通过本次学习，你将了解 到塑性加工对于许多工业领域的重要性及其发展前景。
什么是塑性加工
塑性加工是指将金属或非金属材料由原来的形状变形为期望的形状的一种工艺过程。
1 塑性变形与弹性变形的区别
塑性变形是指材料受力后发生不可逆的形状改变；而弹性变形则是指材料恢复原状并不发生形状改变。
电子工业
制造电器部件或电子元器件，如手机外壳、电池 壳、印刷电路板等。
机械制造
制造各种机械零部件，如轴承、齿轮、齿条等。
航空航天
制造各种航空、航天用零部件，如飞机零件、火 箭发动机零件等。
医疗器械
制造各种医疗器械，如人工关节、牙科种植体等。
日常生活中的应用
铝制品、锅具、金属餐具、钢制品等。
总结
塑性加工是现代工业制造中不可或缺的一部分，对于提升工业生产效率和商品质量、创新产品设计等方 面起到了重要作用。
塑性加工原理
材料力学、材料流动、应力、应变与变形以及热力学是塑性加工原理的基础。
材料力学的基础知识
有效应力、有效应变、杨氏模量、泊松比。
塑性加工中的材料流动
材料流变特性、材料流动应力、材料流动规律。
应力、应变与变形
应力、应变、真应力、真应变、本构方程。
热力学
热加工硬化、热稳定、再结晶和晶粒长大。
塑性加工的分类
压力成形
主要包括锻造、模锻、拉伸等加工方式。
挤压成形
指将材料进行轴对称或非轴对称的挤压变形。其中 还包括箔挤压、粉末挤压等。
深冲成形
利用模具将板材或线材等进行冲压、弯曲、拉伸等 变形。
轧制
将块状、板材等材料经过轧辊变形而实现的成形工 艺。
本课程介绍了塑性加工的基本原理、分类及应用。通过本次学习，你将了解 到塑性加工对于许多工业领域的重要性及其发展前景。
什么是塑性加工
塑性加工是指将金属或非金属材料由原来的形状变形为期望的形状的一种工艺过程。
1 塑性变形与弹性变形的区别
塑性变形是指材料受力后发生不可逆的形状改变；而弹性变形则是指材料恢复原状并不发生形状改变。
电子工业
制造电器部件或电子元器件，如手机外壳、电池 壳、印刷电路板等。
机械制造
制造各种机械零部件，如轴承、齿轮、齿条等。
航空航天
制造各种航空、航天用零部件，如飞机零件、火 箭发动机零件等。
医疗器械
制造各种医疗器械，如人工关节、牙科种植体等。
日常生活中的应用
铝制品、锅具、金属餐具、钢制品等。
总结
塑性加工是现代工业制造中不可或缺的一部分，对于提升工业生产效率和商品质量、创新产品设计等方 面起到了重要作用。
塑性加工原理
材料力学、材料流动、应力、应变与变形以及热力学是塑性加工原理的基础。
材料力学的基础知识
有效应力、有效应变、杨氏模量、泊松比。
塑性加工中的材料流动
材料流变特性、材料流动应力、材料流动规律。
应力、应变与变形
应力、应变、真应力、真应变、本构方程。
热力学
热加工硬化、热稳定、再结晶和晶粒长大。
塑性加工的分类
压力成形
主要包括锻造、模锻、拉伸等加工方式。
挤压成形
指将材料进行轴对称或非轴对称的挤压变形。其中 还包括箔挤压、粉末挤压等。
深冲成形
利用模具将板材或线材等进行冲压、弯曲、拉伸等 变形。
轧制
将块状、板材等材料经过轧辊变形而实现的成形工 艺。
【材料课件】塑性加工工程学2
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【材料课件】塑性加工工程学2
一般说来，在高应力下易出现V形空洞，低应力下 易出现O形空洞。 从能量的观点看，这是因为在相同的体积下V形空 洞的表面积比O形的大，因而形成能量（与表面积成 正比）也大，需要较大的应力。 V形空洞一旦形成后，由于其能量比O形（在相同 体积下）高，因而它力图释放一部分能量而转变为O 形，这一转变是在高温下通过扩散过程来完成的。 试验表明，压应力和拉应力同样可以产生空洞， 切应力比拉应力更起作用。 一般来说，在压应力作用下产生空洞比在拉应力 作用时要困难，特别是在高的球张量压应力下变形 材料内部不易出现空洞。 相反，在高的球张量压应力下，使原有的空洞有 可能被压合。
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【材料课件】塑性加工工程学2
无论是表现在塑性成形件外部的，或是表现在内 部和性能方面的质量问题，它们之间在大多数情况 下是互为影响的，往往是互相联系、伴随产生并恶 性循环。 例如，过热或过烧通常会造成晶粒粗大、锻造裂 纹、表层脱碳以及塑性、韧性等力学性能降低等质 量问题； 材质内部有夹杂则可能引起内部裂纹，内裂纹的 进一步扩大与发展就可能暴露为成形件表面裂纹。 所以，在对塑性成形件质量分析时，必须认真地 观察和分析缺陷的形态和特征，查明质量问题的真 实原因。
用等方面的因素之后，才能集中力量从塑性成形件
本身质量上寻找缺陷和损坏的产生原因。 PPT文档演模板
【材料课件】塑性加工工程学2
塑性成形件中缺陷的形成原因也是多方面的，依 据缺陷的宏观与微观特征来判断是纯属塑性成形工 艺因素引起还是与原材料质量有关，是制定的工艺 规程不合理还是执行工艺不当所致，确切的结论只 有在经过细致的试验分析后才能作出。
金属的组织与材料的化学成分、冶炼方法、 塑性成形工艺及热处理工艺规范等因素有关。
《塑性成型原理》课件
塑性变形过程
1
传递应力
材料在外力作用下，分子间开始进行运动
变形
2
并传递应力，从行改变材料的形态。
分子在传递应力的过程中发行应变，导致
塑性变形产行。
3
强度恢复
塑性变形结束后，材料开始回弹，进而 使应变减小，强度增加。
塑性成型的工艺与方法
挤压成型
通过挤出口产生的挤压力让高 温软化的材料变形成所需截面 形状。
吹塑成型
将加热的塑料片材放置在形状 符合需要的具有微小孔的模具 上，利用压缩空气把塑料片材 吹卡进去，达到成型的目的。
热成型
根据成型温度、压力或成型方 式不同，又可以分为真空吸塑 成型、热压成型、热拉伸成型 等。
塑性成型的应用领域
工业制造
塑性成型在工业制造领域的应用 十分广泛，如汽车、电器、玩具 等生产制造中都广泛使用。
塑性成型原理PPT课件
本PPT课件介绍了塑性成型的基本原理、分类、工艺、应用与优缺点，希望能 够帮助您深入了解这一领域。
塑性成型的定义让热塑性材料变形成所需形状的过程。
2 分类
根据加热方式，塑性成型可分为热成型和冷成型；根据材料的状态，塑性成型可分为固 态变形和热变形。
医疗器械
医疗器械需要塑性成型产生的材 料具有优良的耐腐蚀性，生物安 全性等特点。
塑料制品
如饮料瓶、打包盒、盆子、盘子 等的生产都需要塑性成型。
塑性成型工艺的优缺点
优点
生产效率高，成本低；制造出来的产品质量稳定，重复性好。
缺点
生产过程对环境污染大；材料无法回收利用，热变性能不稳定。
结论与总结
塑性成型是一种将热塑性材料通过加热或其他方式变形成所需形状的过程，其在生产制造、医疗器械、塑 料制品等领域都有广泛应用，但也存在污染、资源浪费等问题。因此在使用时需要注意环保措施和材料回 收。
有色金属塑性加工课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案
轴承材料通常要满足上述性能的要求都不能是纯金 属或单相合金，必须配以软硬不同的多相合金。
通常是软基体上均匀分布一定数量和大小的硬质点， 或者硬基体上分布一定数量和大小的软质点。
轴 润滑油空间
硬基体
轴瓦 软质点
轴承合金
轴承合金的分类及牌号
➢常用的轴承合金按其化学成分可以分为锡基、铅
基、铝基、铜基和铁基等数种，前两种锡基、铅 基称为巴氏合金。
铜及其合金
工业纯铜的牌号与性能
➢纯铜：T1、T2、T3、T4； ➢无氧铜：TU1、TU2； ➢脱氧铜：TUP、TUMn； ➢纯铜主要用作导体和配制合金以及制造抗磁性干
扰的仪器、仪表零件，如罗盘、航空仪表等零件。
轴承合金
轴承合金的性能要求
➢ 在工作温度下有足够的抗压强度和疲劳强度，以承受轴所
施加载荷。
铝及其合金
工业纯铝 ：
纯铝的性质：密度为2.72g／cm3，熔点660℃。为面心立 方晶格，无同素异构转变，具有极好的塑性 。
纯铝的牌号（用国际四位字符体系 ）： 1）1A99（原LG5）、1A97（原LG4）、1A93（原
LG3）、1A90（原LG2）、1A85（原LG1）； 2）1070A（代L1）、1060（代L2）、1050A（代L4）、
2）塑性成形主要是利用金属在塑性状态下的 体积转移，而不是靠部分的切除体积，因而材料 的利用率高，流线分布合理，提高了制品的强度。
材料塑性成形及其特点
塑性成形的特点 3）可以达到较高的精度。 4）具有较高的生产率。 5）塑性成形能耗高，并且不适宜加工形状
特别复杂的制品及脆性材料。
材料塑性成形的基本问题
二是成型（molding），指工件、产品经过 加工，成为所需要的形状，一般为液态或半液态 的金属或非金属原料在模型或模具中成形。
通常是软基体上均匀分布一定数量和大小的硬质点， 或者硬基体上分布一定数量和大小的软质点。
轴 润滑油空间
硬基体
轴瓦 软质点
轴承合金
轴承合金的分类及牌号
➢常用的轴承合金按其化学成分可以分为锡基、铅
基、铝基、铜基和铁基等数种，前两种锡基、铅 基称为巴氏合金。
铜及其合金
工业纯铜的牌号与性能
➢纯铜：T1、T2、T3、T4； ➢无氧铜：TU1、TU2； ➢脱氧铜：TUP、TUMn； ➢纯铜主要用作导体和配制合金以及制造抗磁性干
扰的仪器、仪表零件，如罗盘、航空仪表等零件。
轴承合金
轴承合金的性能要求
➢ 在工作温度下有足够的抗压强度和疲劳强度，以承受轴所
施加载荷。
铝及其合金
工业纯铝 ：
纯铝的性质：密度为2.72g／cm3，熔点660℃。为面心立 方晶格，无同素异构转变，具有极好的塑性 。
纯铝的牌号（用国际四位字符体系 ）： 1）1A99（原LG5）、1A97（原LG4）、1A93（原
LG3）、1A90（原LG2）、1A85（原LG1）； 2）1070A（代L1）、1060（代L2）、1050A（代L4）、
2）塑性成形主要是利用金属在塑性状态下的 体积转移，而不是靠部分的切除体积，因而材料 的利用率高，流线分布合理，提高了制品的强度。
材料塑性成形及其特点
塑性成形的特点 3）可以达到较高的精度。 4）具有较高的生产率。 5）塑性成形能耗高，并且不适宜加工形状
特别复杂的制品及脆性材料。
材料塑性成形的基本问题
二是成型（molding），指工件、产品经过 加工，成为所需要的形状，一般为液态或半液态 的金属或非金属原料在模型或模具中成形。
塑性加工原理 ppt课件
H
H
h1
hn
hn h1 h2 L L hn
H H h1
hn1
PPT课件
42
1.2 实现轧制过程的条件
轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力将轧件
拖入 辊缝，并使之受到 压缩 产生塑性变形，获得
一定形状、尺寸和性能的压力加工过程。
PPT课件
43
轧制过程的三阶段 一 、 咬入阶段
咬入：依靠旋转的轧辊与轧件间的摩擦力将轧件拖入 辊缝的现象。
l R h
PPT课件
32
（2）上下辊直径不相等(异步轧制）
假设上下两辊的变形区长度相等，则
l
R
2 1
(R1
h1
)2
R
2 2
(R2
h2 )2
l 2R1h1 2R2h2
即R1 h1 R2 h2
h2
R1
h1 R2
而h=h1
h2
h1
钢材生产的集约化和现代化
1）过程综合柔化性：（适应 小批量、多品种、短交 货期的市场要求） 例如：板带：自由程序轧制；
型钢：无孔型平辊轧制。
PPT课件
13
2）机电一体智能化：自动控制和智能控制
自动化是现代化轧钢厂提高产品质量 的最为有效的手段，与人工智能结合控制 是轧制技术发展的新的重要方向。
PPT课件
缝（轧辊中心连线），称为抛 (甩)出阶段。
PPT课件
46
1.2.1 咬入条件
1.（自然）咬入条件 受力分析如图 1-1
轧件对轧辊的作用力
轧辊对轧件的作用力
图1-1 咬入时轧件受力分析
【材料课件】塑性加工工程学
•3．影响拔长质量的工艺因素 • 拔长时的锻透的程度、内外部裂纹及锻件成形质量，均与拔长时的变形分布 和应力状态直接有关，并取决于送进量、压下量、砧子形状、拔长操作等工艺因 素。
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【材料课件】塑性加工工程学
（1）送进量的影响
送过量的大小，不仅关系到拔长效率，而且还影 响锻件质量。
当送进量较小时（I0/H0＜0.5），拔长变形区出现双 鼓形。这时变形集中在上下表面层，锻件中心部分 非但不能锻透，并且出现轴向拉应力，容易引起内 部横向裂纹。送进量如小于单边压下量，还会在锻 件表面形成折叠。
在研究拔长工序时，除了分析影响拔长质量的因素 以外，还应分析影响拔长效率的有关因素。
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【材料课件】塑性加工工程学
一、拔长变形特点
➢特点：每送进压下一次，只部分金属变形。
➢拔长的变形程度：
是以坯料拔长前后的截面积之比—锻造比（简称
锻比）KL来表示，即：
KL=F0/F
式中F0 —拔长前坯料的截面积
应用主应力法可求 得此厚壁筒塑性变形所 需的内压力，此内压力 也即桥部金属外端所受 的侧向压力。
【材料课件】塑性加工工程学
（l）飞边的变形力Pb 飞边的变形属平行砧板间轴对称镦粗型。
参照工程塑性理论中的镦粗计算公式， 设τ=k (k=Y/3-1/2 ) 可得：
•列基元板块的平衡方程式：
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【材料课件】塑性加工 工程学
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2020/10/30
【材料课件】塑性加工工程学
第一章 锻造变形力的计算
➢ 自由锻变形力的计算 ➢ 模锻变形力的计算
第一节 中部挤出凸台的平面应变 镦粗变形力分析
➢中部挤出凸台的平面应变镦粗变形可分成三个区域 ： ➢区域①的金属流动为挤压型； ➢区域②和③按平行砧板间平面应变镦粗处理； ➢分流层的具体大小，可根据分流层两侧相邻变形区 在其上的相等的原则确定。
塑性成形工艺基础ppt课件
组织；
ψ
σb
δ
A
A+F
A+L
E
A+Fe3CII
400
温度 °C
P+F
P+Fe3CII
26
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
(自由锻造录像)
过热：晶粒过分粗大
过烧：晶界氧化或熔化
27
碳钢的锻造温度范围：
破碎并分散碳化物和非金属夹杂物的分布；
锻合内部孔隙和缩松
强度和抗疲劳性能得以提高，特别是塑性、韧性提 高较大。
17
变形程度的表示方法
• 锻造比：拔长时，S前/S后； 镦粗时：H前/H后
• 相对弯曲半径 • 拉深系数 • 翻边系数
18
（2)纤维组织的影响
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ຫໍສະໝຸດ 恢复成等轴晶，而12% 30%
ZG45与轧制45的性能比较
580 610
320 360
ZG45 轧制45
性能
12 16
1
2
3
11
塑性成形工艺特点
（2）材料利用率高；
仅依靠形状变化和体积转移来实现。
（3）生产效率高；
生产自动化、机械化
（4）尺寸精度高。
少、无切削加工，向近净成形发展
12
塑性成形工艺不足
产品的形状（特别是内腔）不能太复杂。
1.塑性成形工艺方法及分类
塑性成形
一次塑性加工
二次塑性加工
轧制 挤压 拉拔 自由锻造 模型锻造 冲压
3
二次塑性加工
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第三节 挤压
一、挤压原理、基本方法 及特点
1. 挤压定义：对放在挤压筒内的金属坯料 施加压力，使之从特定的模孔中流出， 获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加 工方法。
2. 挤压方法： 可按挤压方向、变形特征、 润滑状态、挤压温度、挤压速度、模具 种类或结构、坯料形状或数目、制品形 状或数目分类。
常用挤压方法
• 产生挤压缩尾的倾向很小，压余可比正挤压 时减少一半。
• 挤压筒和模具的磨损小，寿命长。
• 死区很小，恶化制品表面质量。
3. 影响金属流动的因素
（1）挤压筒壁上的摩擦力 （2）筒温 （3）金属导热性 （4）润滑剂的绝热性 （5）合金相状态 （6）金属的强度 （7）模角 （8）变形程度
• 1 咬入条件
• 1) 咬入:依靠回转的轧辊与轧件之间 的摩擦力,轧辊将轧件拖入轧辊之间 的现象.
2) 咬入条件的确定(分析金属刚被咬入时的受力)
α
p
αα
轧件受力分析
轧辊受力分析
受力分析
α
p
αα
轧件受力分析
轧辊受力分析
轧件受垂直合力: (使轧件受压变形)
F y T sin p cos (T Pf )
3. 特点： ① 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图，
金属可以发挥其最大的塑性，获得大变形 量。可加工用轧制或锻造加工有困难甚至 无法加工的金属材料。
② 可生产断面极其复杂的，变断面的管材和 型材。
③ 灵活性很大，只需更换模具，即可生产出 很多产品。
④ 产品尺寸精确，表面质量好。
⑤ 工艺流程简单，设备投资少，实现生产过程 自动化和封闭化比较容易。
角, β =α为临界条件
3. 咬入条件
a
R
N T
T
N
Nx
Tx
咬入时
α φ
P
T
θ
咬入后
改善咬入条件的途径： （1）降低角： （2）提高角：
二、轧制方法
1. 按轧制温度 热轧
2.
冷轧
2. 按轧件与轧辊的相对运动关系
3.
纵轧：轧辊的纵轴线相互平行，轧件运动
方向与延伸方向与轧辊纵轴线垂直。
4.
斜轧：轧辊ห้องสมุดไป่ตู้纵轴线倾斜互成一定角度，
⑥ 金属的固定废料损失较大。压余量10～15％， 轧件的切头尾损失仅为1～3％。
⑦ 加工速度低。 ⑧ 沿长度和断面上制品的组织、性能不够均一。 ⑨ 工具消耗较大。
小结： 挤压法非常适合于生产品种、规格、批数繁多
的有色金属管、棒、型材及线坯。在生产断面复杂 的或薄壁的管材和型材，直径与壁厚之比趋近于2的 超厚壁管材，以及脆性的有色金属和钢铁材料方面， 挤压法是唯一可行的压力加工方法。
二、挤压基本理论
1. 正挤压时金属的流动
挤 压 力 P
Ⅰ
正挤压
反挤压
Ⅱ
Ⅲ
挤压轴位移
（1）填充挤压阶段： 锭筒间隙，填充系数 Rt=Ft/F0 坯锭的长度与直径之比
（2）基本挤压阶段 挤压比＝锭坯断面积/制品断面积
• 纵向线两次弯曲，弯曲角度由外向内逐渐缩小。 压缩锥（变形区）。
• 横向线弯曲。
塑性加工工艺
第二节 轧制
轧制定义： 靠旋转的轧辊与轧件之间形成
的摩擦力将轧件拖进辊缝之间，并 使之受到压缩产生塑性变形的过程。
一、轧制过程及其基本原理
• 简单理想轧制过程： • 两个轧辊均被驱动、直径相等、转速相同； • 轧制过程中两个轧辊完全对称； • 轧辊为刚性的；轧件除受轧辊作用外，不受
其它外力作用； • 轧件的机械性质均匀。
D
R O
a
A
C
B
l
b1
h1
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率
(h / h0 ) 100%
（5）宽展
b =b1－b0
3. 咬入条件
a
R
N T
T
N
Nx
Tx
咬入时
α φ
P
T
θ
咬入后
4 实现轧制过程的条件
• 轧制过程是否能建立，决定于轧件能否被旋转 的轧辊咬入．因此，研究分析轧辊咬入轧件的 条件，具有非常重要的实际意义．
轧件边旋转边沿自身纵轴线方向前进，且前进
方向与轧辊纵轴线方向成一定角度。
5.
横轧：轧辊的纵轴线相互平行，轧件沿自
己的横轴线方向运动前进，与轧辊纵轴线垂直。
3. 按轧制生产过程 半成品轧制—开坯 成品轧制—粗轧、精轧
纵轧
斜轧
横轧
三、板带材轧制
特点：宽厚比（B/H）大 规格：中厚板（中板4~20mm，厚板20~60mm，
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
四、管材轧制
1. 无缝钢管 （1）穿孔
（2）轧管：自动轧管机 （3）均整：带芯棒斜轧 （4）定径和减径：无芯棒连轧
2. 焊管 将管坯（钢板或带钢）弯曲成所需的钢管形 状，然后采用焊接法焊接成钢管。
1.变形区主要参数 2. 轧件在轧辊作用下产生变形的 区 域叫变形区，变形区以外两端 不 产生 变形的区域叫外区或刚端。
（1）压下量
h 2R(1 cos )
（2）变形区长度
l2 R2 (R h )2 2
l Rh ( h2 ) Rh 4
tg
R
Rh ( h)
h R
2
h 2R
b0
h0
• 外层网格变形为平行四边形，说明承受了剪切变 形，外层金属的主延伸变形比内层的大，沿纵向 制品后端的主延伸变形比前端的大。
• 使用平模或大模角锥模挤压时，都存在死区。模 角增大、摩擦加大、挤压比减小、挤压速度降低， 死区增大。死区的存在对提高制品表面质量极为 有利。
• 棒材前端横向线弯曲很小，制品头部晶粒粗大， 机械性能低劣，应切除。
（3）终了挤压阶段 挤压力上升
各种缩尾形成过程示意图 减少缩尾的措施：进行不完全挤压，留压 余；脱皮挤压；机加工锭坯表面。
2. 反挤压时的金属流动
• 挤压力比正挤压小30～40％，且与坯料长度 无关。
• 反挤压时的塑性变形区很小，集中在模孔附 近，网格的横向线与筒壁基本上垂直，进入 模孔时才发生剧烈的弯曲。不存在锭坯内中 心层与周边层区域的相对位移，金属流动较 均匀。
水平合力 :
F x T cos p sin 当 F x 0轧件才可能被咬入, 完成轧制.
结论
T sin tg P cos f tg (咬入条件)
说明咬入角的正切等于 轧件与轧辊之间的摩擦系数
物理概念
• 根据物理概念: • 摩擦系数可用摩擦角表示.即摩擦角的正切
就是摩擦系数f. • tgβ=f • 则 tgβ≥tgα • β≥α • 轧制过程中的咬入条件为摩擦角大于咬入