第三章塑性加工

第3章塑性加工3．1 塑性加工概述

【导入新课】

欲使金属成形加工又不产生切屑有许多种方法：铸造是以热量将金属熔解后产生流动性而随同型腔作液态流动成形加工的方法；粉末冶金则是先将金属作成粉末状态，再以压力迫使在型腔中作粉态流动而成形加工；塑性加工(Plastic Working)是以压力作用在固态金属上，令其作固态流动而成形加工的方式，所需压力甚大。

金属塑性加工是具有悠久的历史的加工方法，早在两千多年前的青铜时期，我国劳动人民就已经发现铜具有塑性变形的能力，并掌握了锤击金属以制造兵器和工具的技术。随着近代科学技术的发展，已经赋予塑性加工技术以崭新的内容和涵义。但是，作为这一技术的理论基础——金属塑性加工理论则发展得较晚，直到20世纪40年代才逐渐发展成一门独立的应用学科。

【讲授新课】

3.1 塑性加工概述

（观看有关塑性加工的录像，让学生有一定的感性认识。）

一、金属塑性加工及其分类

金属塑性加工是指金属在外力（通常是压力）作用下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸、组织性能的制品的一种基本的金属成形加工技术，也称压力加工。

塑性加工的成形加工效率很高，制造精度比铸造高，是目前制造业很倚重的制造方法。诸如汽车的车壳、曲柄轴、弹簧、垫圈、车牌，家电产品的外壳、加热线圈、扣件、电线，轮船的甲板，建筑用的钢筋，化学工业的输送管，大型发电机的机轴等，都是塑性加工常见的制件例。塑性加工如图3-1所示。

金属塑性加工方法的种类很多，根据加工时工件的受力和变形方式，塑性加工的基本方法有：

锻造

轧制依靠压力

挤压

拉拔

依靠拉力

拉深

弯曲——依靠弯矩

剪切——依靠剪切力

二、塑性加工的特点

1.材料的利用率较高。

2.产品的性能、尺寸精度和表面质量较高。

3.便于实现生产过程的连续化、自动化。

4.设备较庞大，消耗能量较高。

【课堂小结】

本次课主要是对塑性加工有一个感性认识，熟悉了塑性加工的概念，知道塑性加工的分类及其应用，塑性加工的特点，并了解塑性加工的一般流程。

锻造

轧制

挤压

一、塑性加工拉拔

拉深

弯曲

剪切

二、塑性加工的特点（学生上台总结，老师点评）

【课后作业】

课后演练：1、2

3．2 金属热变形加工

【导入新课】

金属的塑性加工分为热变形加工和冷变形加工，根据加工时工件的受力和变形方式，基本的塑性加工方法有锻造、轧制、挤压、拉拔、拉深、弯曲、剪切等几类。其中锻造、轧制和挤压是依靠压力作用使金属发生塑性变形，多半在热态下进行加工。

本课题通过介绍锻造和轧制的形式以及方法和特点的介绍，希望同学们对金属的热变形加工有一定的初步了解。

【讲授新课】

3.2 金属热变形加工

一、锻造

锻造是指在加压设备和工（模）具作用下，使金属坯料产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法。

1. 自由锻

自由锻是指用简单的通用工具，或在锻造设备的上、下砧块之间直接对坯料施加外力，使坯料发生变形，从而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。

自由锻分为手工锻和机器自由锻两种。

(1) 自由锻造设备

自由锻造设备主要有空气锤和水压机两类。

①空气锤：以压缩空气为工作介质，驱动锤头运动击打锻件，使其获得塑性变形的锻锤

(2) 自由锻造的基本工序

①镦粗：使毛坯高度降低，横截面面积增大的锻造工序称为镦粗。

②拔长：使毛坯横截面面积减小，长度增加的锻造工序称为拔长，又称为延伸。

③冲孔：在坯料上冲出通孔和不通孔（盲孔）的锻造工序称为冲孔。

④弯曲：采用一定角度或弧度的工（模）具将毛坯弯成所规定外形的锻造工序称为弯曲。

⑤切割：把板料或型材等切成所需形状和尺寸的坯料或工件的锻造工序称为切割。

(3) 自由锻常见的缺陷

①产生裂纹

②末端凹陷和轴心裂纹

③折叠

2. 模锻

模锻是指利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。

模锻设备有蒸气—空气锤、螺旋压力机等。

3. 胎模锻

胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具（胎模）生产锻件的一种锻造方法。适用于小批量生产中使用自由锻困难、模锻不经济的形状复杂的锻件生产。

(1) 整形模

①摔模

②扣模

(2) 成形模

①套模

②合模

(3) 切边冲孔模

主要用于切除飞边。

二、轧制

轧制是指使通过两个或两个以上旋转轧辊间的轧件产生压缩变形，使其横截面面积减小与形状改变，而长度增加的一种加工方法。

1. 纵轧

两轧辊旋转方向相反，轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直。

2. 横轧

两轧辊旋转方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线平行，轧件获得绕纵轴的旋转运动。

3. 斜轧

两轧辊旋转方向相同，轧件轴线与轧辊轴线成一定倾斜角度。

三、其他热变形加工法

挤压成形加工是将可塑性材料放置在挤压室中，施加压力，使其通过挤压成为断面均一的长条状制件。

【课堂小结】

本次课主要学习了金属热变形加工中的锻造与轧制加工，了解加工的特点，熟悉了设备和基本工序。最后简要介绍了挤压加工。

自由锻：镦粗、拉拔、冲孔、弯曲、切割

一、锻造模锻

胎模锻：整形模、成形模

纵轧

二、轧制横轧

斜轧

三、其它热变形加工

挤压

【课后作业】课后演练：1—4