塑性成形工艺基础

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。 动画
特点：性能出现方向性
图例 图例
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。
图例
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锻造流线的化学稳定性很高，用热处理或其 它方法都不能消除，只能通过重新锻压才能改变 其流线方向和分布状况。
ZG45
580
320
12
轧制45 610
360
16
提高百分率 5%
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
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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；
实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
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二、金属的塑性成形性能及影响因素
1.金属的塑性及变形规律
塑性：金属材料在外力作用下，发生永久变形而不 开裂的能力。
不同材料塑性不同，而同一材料变形条件不同塑性 也不相同。
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金属塑性成形的基本规律
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2）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。
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。
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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
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（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
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
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塑性成形工艺不足
产品的形状（特别是内腔）不能太复杂。
用途： 一般用于受力较大的重要零件。
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。
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如何纤维组织的利用
• 轴类：最大拉应力方向与纤维方向一致，最大剪 应力方向与纤维组织垂直。
• 容易疲劳剥损的零件：工作表面避免纤维露头， 使纤维的分布与零件的外形轮廓相符合。
• 受力复杂件：不希望明显的纤维组织，减少各向 异性。
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（1）最小阻力定律：
即如果物体在变形过程中某质点有向各种方向移 动的可能性时，则物体各质点将向阻力最小的方向 移动。 故宏观上变形阻力最小的方向上变形量大。 依据该定律： 镦粗矩形截面坯料，最终会成为圆形截面。图例
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（2）体积不变规律
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．
塑性成形工艺基础
第一节 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
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一、金属塑性成形概述
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 冲压
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二次塑性加工
板料成形
体积成形
冷冲压或板料冲压 锻造 挤压
冲压基本工序有：分离工序和成形工序 热成形、温成形、冷成形
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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；
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2. 塑性变形对金属组织和性能的影响
（1）变形程度的影响
随着变形程度的增加，可以消除铸态粗大树枝晶组 织，获得均匀细小的等轴晶组织；
破碎并分散碳化物和非金属夹杂物的分布；
凸模
坯料
凸模
坯料
挤压筒
挤压模
正挤压
挤压筒 挤压模 反挤压
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3)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
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4)自由锻造（free forging)
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
上砧
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下砧
自由锻造录像
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5)模锻（die forging) 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。
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（3）冷变形与热变形的影响
1）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）
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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）
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1）轧制（rolling） 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）
轧辊
坯料
钢管轧制.swf 录像1 录像2 示例1 示例2
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2）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。
上模
坯料
下模
曲轴锻模
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6)冲压（pressing)
使金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的方
法。
坯料
凸模
凹模
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2. 塑性成形工艺的特点：
1)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（%）