特种塑性成形-绪论课稿精选课件PPT
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第十讲-塑性成形.ppt
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冷变形金属加热时组织和性能的变化
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金属的再结晶温度与变形量之间的关系
37
晶粒长大
再结晶过程完成之后，如果再继续升高温度 或延长保温时间，金属的晶粒将会以互相吞并的 方式继续长大。这种不均匀的长大过程类似于再 结晶的形核(较大稳定亚晶粒生成)和长大(吞食周 围的小亚晶粒)的过程，所以称为第二次再结晶。 晶粒长大对力学性能的影响是很不利的，应当尽 量避免。
12
塑性变形对组织和性能的影响 （1）晶粒变形 金属塑性变形时，在外形变化的同时，内部晶粒
的形状也发生变化。通常是晶粒沿变形方向被压扁或
拉长。变形度愈大，晶粒形状变化愈大。变形量很大
时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也被拉长，形
成纤维组织。这将导致金属的性能产生各向异性，例
如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的。
好。
6
若将表面抛光的单晶体金属试样进行适量的拉伸塑
性变形后，在光镜下观察，可发现试样表面有许多互相
平行的线条，它们被称为滑移带。若进一步用TEM作高
倍观察，则发现每条滑移带都是由许多密集的互相平行
的更细的滑移线和台阶所组成。对滑移线观察表明，晶
体的塑性变形是不均匀的，滑移只是分别地集中发生在
一些晶面上，而滑移带或滑移线之间和晶体层片间则未 产生变形，只是彼此之间相对位移而已。
4
滑移 晶体在切应力作用下，其一部分相对于另一部分沿
一定晶面和晶向发生相对的滑动，即晶体中产生层片之
间的相对位移，这种位移在应力去除后不能恢复。大量
的层片间滑动的积累，就构成金属的宏观塑性变形。
单晶体滑移示意图及实物图
5
能够产生滑移的晶面和晶向，相应地称为 滑移面和滑移方向，滑移通常是沿晶体中原子 密度最大的晶面和晶向进行的。一个滑移面与 其上的一个滑移方向组成一个滑移系，滑移系 越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越
冷变形金属加热时组织和性能的变化
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金属的再结晶温度与变形量之间的关系
37
晶粒长大
再结晶过程完成之后，如果再继续升高温度 或延长保温时间，金属的晶粒将会以互相吞并的 方式继续长大。这种不均匀的长大过程类似于再 结晶的形核(较大稳定亚晶粒生成)和长大(吞食周 围的小亚晶粒)的过程，所以称为第二次再结晶。 晶粒长大对力学性能的影响是很不利的，应当尽 量避免。
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塑性变形对组织和性能的影响 （1）晶粒变形 金属塑性变形时，在外形变化的同时，内部晶粒
的形状也发生变化。通常是晶粒沿变形方向被压扁或
拉长。变形度愈大，晶粒形状变化愈大。变形量很大
时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也被拉长，形
成纤维组织。这将导致金属的性能产生各向异性，例
如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的。
好。
6
若将表面抛光的单晶体金属试样进行适量的拉伸塑
性变形后，在光镜下观察，可发现试样表面有许多互相
平行的线条，它们被称为滑移带。若进一步用TEM作高
倍观察，则发现每条滑移带都是由许多密集的互相平行
的更细的滑移线和台阶所组成。对滑移线观察表明，晶
体的塑性变形是不均匀的，滑移只是分别地集中发生在
一些晶面上，而滑移带或滑移线之间和晶体层片间则未 产生变形，只是彼此之间相对位移而已。
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滑移 晶体在切应力作用下，其一部分相对于另一部分沿
一定晶面和晶向发生相对的滑动，即晶体中产生层片之
间的相对位移，这种位移在应力去除后不能恢复。大量
的层片间滑动的积累，就构成金属的宏观塑性变形。
单晶体滑移示意图及实物图
5
能够产生滑移的晶面和晶向，相应地称为 滑移面和滑移方向，滑移通常是沿晶体中原子 密度最大的晶面和晶向进行的。一个滑移面与 其上的一个滑移方向组成一个滑移系，滑移系 越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越
《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
1特种塑性成形-绪论课稿PPT课件
激光热应力板材无模、柔性、弯曲成形
2020年9月28日
5
电磁场：流过导体中的电流产生变化时,其 周围的磁场强度也产生变化。在变化的 磁场中若存在其它导体,该导体中在阻碍 磁场变化的方向上产生感应电流,该电流 按左手法则对工件产生磁场力,利用这种 力的塑性加工方法称为电磁成形。
利用电磁场压印
成形
2020年9月28日
主编：李峰 出版社：北京大学出版社
2020年9月28日
15
超塑性成形 微塑性成形 锻造成形（精锻、等温锻、粉末锻等） 挤压成形（静液挤压、连续挤压等） 旋转成形 板材成形 拼焊成形 高能率成形
2020年9月28日
16
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特种塑性成形理论及技术
中北大学
绪论
§0.1 塑性加工概念 §0.2 塑性加工新技术 §0.3 塑性加工发展趋势
§0.1 塑性加工概念
塑性加工：金属在外力作用下产生永久塑性 变形，且不发生破坏的成形方法。
塑性加工要实现控形和控性的目的。
塑性成形其它概念：
屈服准则、增量理论、最小阻力定律、 摩擦力等。
2020年9月28日
3
§0.2塑性加工新技术
塑性加工常规技术： 锻压、冲压、挤压、轧制。 塑性加工新技术对象：新理论、新工艺和
新设备。
第一课特种塑性成形
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图5-44 用实心毛坯直接反挤压成形（方案一）
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图5-45 梭心套壳冷挤压成形工序图（方案二，生产用）
31
图5-68 开关外壳冷挤压工序图（10号钢）
32
图5-导管冷挤压变形工序图 （10钢）
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34
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其余
37
3、辊锻成形
讲授3学时，60-80页PPT。 参考教材：《金属材料精密塑性成形加工方法》，夏巨谌主编，第四 章部分内容；我有一个辊锻资料电子版。
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40
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4、管料金属成形技术
讲授3学时。60-80页PPT。 参考教材：《金属材料精密塑性加工方法》第8章。 《管材塑性加工技术》 机械工业出版社 , 1998 王同海编著
讲授2学时，50页ppt。 参考教材：《金属材料精密塑性加 工方法》第四章部分内容；并参考 胡亚民主编的《摆动辗压工艺及模 具设计》进行充实提高。 重庆大 学出版社 , 2001。
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3、磁电机轴套成形
图2 磁电机轴套坯料图
图1 磁电机轴套零件图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图3 磁电机轴套模具图
锻压是机械制造造业的基本工艺方法一，至今已有两千多年的历 史。近半个世纪来，国内外锻压工艺发生了重大变革，除传统的锻压 工艺向着高精度、高质量的方向发展外，又出现了许多省力、节能加 工方法。如精密模锻、挤压成形、辊锻、摆辗成形、液态模锻、旋转 锻造、楔横轧、旋压技术、半固态成形、超塑成形、粉末锻造、精密 冲裁等。
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图5-44 用实心毛坯直接反挤压成形（方案一）
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图5-45 梭心套壳冷挤压成形工序图（方案二，生产用）
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图5-68 开关外壳冷挤压工序图（10号钢）
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图5-导管冷挤压变形工序图 （10钢）
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其余
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3、辊锻成形
讲授3学时，60-80页PPT。 参考教材：《金属材料精密塑性成形加工方法》，夏巨谌主编，第四 章部分内容；我有一个辊锻资料电子版。
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4、管料金属成形技术
讲授3学时。60-80页PPT。 参考教材：《金属材料精密塑性加工方法》第8章。 《管材塑性加工技术》 机械工业出版社 , 1998 王同海编著
讲授2学时，50页ppt。 参考教材：《金属材料精密塑性加 工方法》第四章部分内容；并参考 胡亚民主编的《摆动辗压工艺及模 具设计》进行充实提高。 重庆大 学出版社 , 2001。
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3、磁电机轴套成形
图2 磁电机轴套坯料图
图1 磁电机轴套零件图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图3 磁电机轴套模具图
锻压是机械制造造业的基本工艺方法一，至今已有两千多年的历 史。近半个世纪来，国内外锻压工艺发生了重大变革，除传统的锻压 工艺向着高精度、高质量的方向发展外，又出现了许多省力、节能加 工方法。如精密模锻、挤压成形、辊锻、摆辗成形、液态模锻、旋转 锻造、楔横轧、旋压技术、半固态成形、超塑成形、粉末锻造、精密 冲裁等。
《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。
第5章 塑性成形新技术 PPT课件
➢ 超塑性状态下的金属在拉伸变形过程中不产生缩颈现象， 金属的变形应力可比常态下降低几倍至几十倍。因此， 超塑性金属极易成形，可采用多种工艺方法制出复杂零 件。
34
五、微成形
概念：指以塑性加工的方式生产至少在二维方向上尺寸处于 亚毫米量级的零件或结构的工艺技术。
实际应用：主要源于电子工业的兴起，随着大规模集成电路 制造技术和以计算机为代表的微电子工艺的发展，而且 还来自技术的需要，例如医疗器械、传感器及电子器械 的发展。越来越多的电子元件、电器组件及计算机配件 等相关零件开始采用这一工艺方法进行生产。随着制造 领域中微型化趋势的不断发展，微型零件的需求量越来 越大，特别是在微型机械和微型机电系统中。
3
二）高速高能成形的类型 1、爆炸成形
1）概念 爆炸瞬间释放出巨大的化学能，对金属毛坯 进行加工的高速高能成形。
2）原理 爆炸成形时，爆炸物质的化学能在极短时间内 转化为周围介质(空气或水)中的高压冲击波，并以脉 冲波的形式作用于毛坯，使其产生塑性变形。 冲击波对毛坯的作用时间为微秒级，仅占毛坯变形时 间的一小部分。这种异乎寻常的高速变形条件，使爆 炸成型的变形机理及过程与常规冲压加工有着根本性 的差别。
2
4)可提高材料的塑性变形能力 与常规成形方法相比，高速高能成形可提高材料的 塑性变形能力。因此，对于塑性差的难成形材料， 高速高能成形是一种较理想的工艺方法。
5)利于采用复合工艺 用常规成形方法需多道工序才能成形的零件，采用 高速高能成形方法可在一道工序中完成。因此，可 以有效地缩短生产周期，降低成本
8
4）原理 该装置主要由充电回路及放电回路组成。
交流电经过变压器及整流 器后，变为高压直流并向电 容器4充电。
当充电电压达到所需值之 后，导通辅助间隙5，高压电 瞬时加到两放电电极9所形成 的主放电间隙上，并使间隙 击穿，在其间产生高压放电， 在放电回路中形成强大的冲 击电流，使电极周围介质中 形成冲击波及液流冲击而使 金属毛坯成形。
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五、微成形
概念：指以塑性加工的方式生产至少在二维方向上尺寸处于 亚毫米量级的零件或结构的工艺技术。
实际应用：主要源于电子工业的兴起，随着大规模集成电路 制造技术和以计算机为代表的微电子工艺的发展，而且 还来自技术的需要，例如医疗器械、传感器及电子器械 的发展。越来越多的电子元件、电器组件及计算机配件 等相关零件开始采用这一工艺方法进行生产。随着制造 领域中微型化趋势的不断发展，微型零件的需求量越来 越大，特别是在微型机械和微型机电系统中。
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二）高速高能成形的类型 1、爆炸成形
1）概念 爆炸瞬间释放出巨大的化学能，对金属毛坯 进行加工的高速高能成形。
2）原理 爆炸成形时，爆炸物质的化学能在极短时间内 转化为周围介质(空气或水)中的高压冲击波，并以脉 冲波的形式作用于毛坯，使其产生塑性变形。 冲击波对毛坯的作用时间为微秒级，仅占毛坯变形时 间的一小部分。这种异乎寻常的高速变形条件，使爆 炸成型的变形机理及过程与常规冲压加工有着根本性 的差别。
2
4)可提高材料的塑性变形能力 与常规成形方法相比，高速高能成形可提高材料的 塑性变形能力。因此，对于塑性差的难成形材料， 高速高能成形是一种较理想的工艺方法。
5)利于采用复合工艺 用常规成形方法需多道工序才能成形的零件，采用 高速高能成形方法可在一道工序中完成。因此，可 以有效地缩短生产周期，降低成本
8
4）原理 该装置主要由充电回路及放电回路组成。
交流电经过变压器及整流 器后，变为高压直流并向电 容器4充电。
当充电电压达到所需值之 后，导通辅助间隙5，高压电 瞬时加到两放电电极9所形成 的主放电间隙上，并使间隙 击穿，在其间产生高压放电， 在放电回路中形成强大的冲 击电流，使电极周围介质中 形成冲击波及液流冲击而使 金属毛坯成形。
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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2021/3Biblioteka 215超塑性成形 微塑性成形 锻造成形（精锻、等温锻、粉末锻等） 挤压成形（静液挤压、连续挤压等） 旋转成形 板材成形 拼焊成形 高能率成形
2021/3/2
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Thank you
感谢聆听 批评指导
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年XX月XX日
感谢您的观看！本教学内容具有更强的时代性和丰富性，更适合学习需要和特点。为了 方便学习和使用，本文档的下载后可以随意修改，调整和打印。欢迎下载！
碾压
10
辊锻 辊挤
楔横轧
2021/3/2
无模多点弯曲
11
基于提高材料塑性的塑性成形新技术
如等温锻造，通过模具和坯料在变形 过 程中保持同一温度来实现的，从而避 免了坯料在变形过程中温度降低和表面 激冷问题。
基于复合方式的塑性成形新技术 如连续挤压、连续铸挤、连续铸轧，
优点节能、高效。 如热锻—冷锻技术、温锻—冷锻技术
6
超声波：超声塑性成形是对变形体或工装模 具施加高频振动，引起坯料变形阻力和设 备载荷显著降低，并且还能大幅度提高产 品的质量和材料成形极限。
可能的机理：（1）位错受振吸收能量；（ 2）降低工件与模具摩擦力；（3）超声促 使模具振动，产生加速度，进而对坯料产 生冲击力。
典型应用
2021/3/2
7
基于新介质的塑性成形新技术 由锤头、模具等刚性物体 液体、气体
2021/3/2
3
§0.2塑性加工新技术
塑性加工常规技术： 锻压、冲压、挤压、轧制。 塑性加工新技术对象：新理论、新工艺和
新设备。
有哪些新的塑性加工技术？
2021/3/2
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基于新能源的塑性成形技术
激光：如激光热应力成形——激光扫描， 产生温度梯度，从而超过材料屈服极限 的热应力,使板料产生塑性变形。
高速弹丸成形
2021/3/2
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喷 丸 成 形
2021/3/2
气压成形
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基于不同加载方式的塑性成形新技术
传统的塑性成形加载方式为采用模具对整个 坯料施加变形载荷，这样的加载方式对于厚 大零件成形较困难，而改变塑性加工的加载 方式可得到新的加工工艺。
例如：旋压、辗压、辊锻、楔横轧、辊挤。
2021/3/2 旋压
2021/3/2
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0.3 塑性加工发展趋势
过程综合 一、材料设计、制备、成形和加工一体化； 二、多个过程（如凝固和塑变）的综合化。
技术综合 各方面的技术综合，与计算机、信息等，实 现“粗、大、黑”向“精、省、净”转变。
学科综合
2021/3/2
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课本 《特种塑性成形理论及技术》
主编：李峰 出版社：北京大学出版社
特种塑性成形理论及技术
中北大学
绪论
§0.1 塑性加工概念 §0.2 塑性加工新技术 §0.3 塑性加工发展趋势
§0.1 塑性加工概念
塑性加工：金属在外力作用下产生永久塑性 变形，且不发生破坏的成形方法。
塑性加工要实现控形和控性的目的。
塑性成形其它概念：
屈服准则、增量理论、最小阻力定律、 摩擦力等。
、热锻—温锻技术等，实现“双控”。
2021/3/2
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基于新知识的塑性成形新技术 如超塑性成形、半固态成形。
基于特殊材料的塑性成形新技术 如粉末冶金塑性成形：粉末锻造、喷涂
成形、热等静压等。 如金属基复合塑性成形技术：先制造复
合材料坯料，再进行塑变。 如挤压复合生产双金属管、包覆材料等
2021/3/2
2021/3/2
激光热应力板材无模、柔性、弯曲成形
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电磁场：流过导体中的电流产生变化时,其 周围的磁场强度也产生变化。在变化的 磁场中若存在其它导体,该导体中在阻碍 磁场变化的方向上产生感应电流,该电流 按左手法则对工件产生磁场力,利用这种 力的塑性加工方法称为电磁成形。
利用电磁场压印
成形
2021/3/2