塑性成形技术基础3
塑性成形原理知识点总结
塑性成形原理知识点总结一、塑性成形的基本原理1. 塑性成形的基本原理是通过施加外部应力使材料受力，发生形变，从而改变其形状和尺寸。
外部应力可以是拉伸、压缩、弯曲等形式，材料受到应力后发生塑性变形，达到所需的形状和尺寸。
2. 塑性成形的基本原理还包括在一定的温度条件下进行成形。
材料在一定温度范围内会发生晶粒的滑移和再结晶等变化，使材料更容易流动和变形，这对于塑性成形的效果非常重要。
3. 塑性成形的基本原理还涉及到应变硬化和材料流动等方面的知识。
应变硬化是指材料在形变过程中发生的一种增加抗力的现象，材料流动则是指材料在应力作用下发生的形变过程，通过流动来实现所需的成形效果。
二、材料在塑性成形过程中的变形规律1. 材料在塑性成形过程中会发生各种形式的变形，包括平面应变变形、轴向应变变形、弯曲应变变形、扭曲应变变形等。
不同的成形方式会引起不同形式的变形，需要根据具体情况进行分析和处理。
2. 材料在塑性成形过程中的变形还受到横向压缩和减薄等因素的影响。
横向压缩会导致材料沿其厚度方向出现侧向膨胀的现象，减薄则是指材料在成形过程中产生的减小尺寸和厚度的现象。
3. 材料在塑性成形过程中还会出现显著的硬化现象。
随着形变量的增加，材料的硬度和抗力会逐渐增加，这对于成形过程的控制和调整非常重要。
三、材料在塑性成形过程中的流变规律1. 材料在塑性成形过程中会发生流变，即在应力的作用下发生形变的过程。
材料的流变规律是指在应力条件下材料的变形规律和流动规律，这对于塑性成形技术的研究和应用非常重要。
2. 材料在塑性成形过程中还会出现应力和应变的分布不均匀、表面变形、壁厚变化等现象。
这些现象会导致成形件质量的不稳定性和变形过程的复杂性，需要进行合理的控制和调整。
3. 材料在塑性成形过程中还会受到局部热和化学变化的影响。
局部热和化学变化会影响材料的微观结构和性能，对于成形过程的控制和调整也具有重要的参考意义。
四、塑性成形的热变形和冷变形1. 塑性成形通常分为热变形和冷变形两种方式。
3第三讲：塑性成形(4学时).
3.1 塑性成形理论基础 3.2 塑性成形工艺方法 3.3 塑性成形工艺设计 3.4 塑性加工方法的结构工艺性 3.5 塑性成形新发展
第三讲 金属的塑性成形工艺
塑性成形：指固态金属在外力作用下产生塑性变形，获得 所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法，也 称为压力加工。具有较好塑性的材料如钢和有色金属及其 合金均可在冷态或热态下进行塑性成形加工。
冷变形强化的原因是：在塑性变形过程中，在滑移面上 产生了许多晶格方向混乱的微小碎晶，滑移面附近的晶格也 产生了畸变，增加了继续滑移的阻力，使继续变形困难。
对某些不能通过热处理来强化的金属，可用低温变形 来提高金属强度指标，如用冷轧、冷拔和冷挤来提高低碳 钢、纯铜、防锈铝等所制型材和锻压件的强度和硬度。
图3-13 拖钩的纤维流线
a) 棒料经切削成形
b) 扁钢经切削成形
c) 棒料镦粗后切削成形 d)热轧成形
图3-14 不同成形工艺齿轮的流线分布
3.1.4 塑性成形基本规律
塑性成形规律：就是塑性成形时金属质点流动的规律，即在给定条 件下，变形体内将出现什么样的位移速度场和位移场，以确定物体形状、 尺寸的变化及应变场。从而为选择变形工步和设计成形模具奠定基础。
2~3个
c)自由锻
图3-19 不同变形方式时的应力状态
第 2节 塑性成形方法
3.2.1 锻造
3.2.1.1自由锻
自由锻指将金属坯料放在锻造设备的上下抵铁之间， 施加冲击力或压力，使之产生自由变形而获得所需形状的 成形方法。坯料在锻造过程中，除与上下抵铁或其它辅助 工具接触的部分表面外，都是自由表面，变形不受限制， 锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来保证，所用设备与工具 通用性强。
塑性成形技术基础3
（2-19）
简记为： 简记为：
d ε ij = σ ⋅ d λ
' ij
（2-20）
①应变增量主轴与应力偏量主轴（即应力主轴） 应变增量主轴与应力偏量主轴（即应力主轴） 重合； 重合； ②应变增量与应力偏张量成正比。 应变增量与应力偏张量成正比。
3 dε dλ = 2 σ
（3）圣维南塑性流动方程 将式（ 20）两边各除以dt 将式（2-20）两边各除以 t，得：
σ2
σ1
σ3
2.4 塑性变形时应力应变关系 分析塑性变形问题， 分析塑性变形问题，需要知道塑性 变形时，应力状态和应变状态之间的关 变形时， 系。这种关系的数学表达式叫做本构方 程，也称物理方程。 也称物理方程。
1）塑性变形时应力应变关系的特点 ） 弹性变形时，应力与应变成线性关系。 弹性变形时，应力与应变成线性关系。 弹性变形是可逆的， 弹性变形是可逆的，应变由应力状态唯一确 和应力状态如何达到的历史无关。 定，和应力状态如何达到的历史无关。应力 应变之间的这种线性关系， 应变之间的这种线性关系，可由广义虎克定 律来描述。 律来描述。
f (σij)=C
条件应力-应变曲线 图2-12 条件应力 应变曲线
2）屈雷斯加（Tresca)屈服准则 屈雷斯加（ 屈服准则 材料（质点） 材料（质点）中的最大剪应力达到某一临 界值时，材料发生屈服， 界值时，材料发生屈服，该临界值取决于材料 在变形条件下的性质，而与应力状态无关。 在变形条件下的性质，而与应力状态无关。屈 雷斯加屈服准则又称为最大剪应力准则， 雷斯加屈服准则又称为最大剪应力准则，其表 达式为:τ 达式为 max= C
2）等效应力和等效应变的概念 定义： 定义： 1 σ= (σ − σ ) + (σ − σ ) + (σ − σ ) + 6 (τ + τ 2
塑性成形工艺基础
原因： 变形
加工硬化
塑变
形
抗 性力
热能
再结晶
变形速度
变形速度提高，热能增加， 再结晶作用增强
问题： 金属在热变形过程中，是否存在加工硬化现象？
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3）应力状态 压应力数目多，塑性好，有利于成形，但变形抗
力提高。
示例
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12% 30%
ZG45与轧制45的性能比较
580 610
320 360
Z
2
3
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8
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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；
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
• 模具结构
合理设计模具，如圆角
减小金属成形时的流动阻力，避免割断纤维和 出现折叠。
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综上所述，金属的塑性成形性能取决于
• 内在因素：化学成分，金属组织
• 外在因素：加工条件（变形温度、变形速度、
应力状态）
构）
其他因素（摩擦条件、模具结
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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。
金属塑性成形材料加工基础
➢圆筒的拉深成形（述
3 金属塑性成形
➢ 汽车中的冲压件（钣金)
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3.1塑性成形概述
3 金属塑性成形
❖ 4.塑性成形优点
➢ 组织细化致密、力学性能提高。 ➢ 体积不变的材料转移成形，材料利用率高。 ➢ 生产率高，易机械化、自动化。 ➢ 制品精度较高。
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3.1塑性成形概述
✓前者在成形过程中，变形区的形状随变形的进 行而发生改变，属于非稳定塑性变形；
✓后者在变形的大部分阶段变形区的形状不随变 形的进行而改变，属于稳定塑性变形。
9
3.1塑性成形概述
3 金属塑性成形
➢汽车曲轴锻造（体积成形）
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3.1塑性成形概述 ➢阶梯轴类零件的楔横轧
3 金属塑性成形
11
3.1塑性成形概述 ➢高温合金涡轮盘锤锻（体积成形）
辊锻，楔横轧， 辗环，辊弯
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3.1塑性成形概述 ➢ 塑性成形类型
3 金属塑性成形
8
3.1塑性成形概述
3 金属塑性成形
➢体积成形
✓体积成形主要是指那些利用锻压设备和工、模 具，对金属坯料（块料）进行体积重新分配的 塑性变形，得到所需形状、尺寸及性能的制件。
✓主要包括锻造（Forging）和挤压 （Extrusion）两大类。
1.1.2模锻
1.2 挤压(Extrusion)
1.3 拉拔(Drawing)
轧制（Rolling）
板材轧制 型材轧制 管材轧制
横轧 纵轧
2. 板料成形 (Sheet Metal Forming)
2.1 冲裁(blanking) 2.2 弯曲(Bending) 2.3 拉深(Deep drawing) 2.4 翻边(flanging) 2.5 胀形(Bulging)
《塑性成形工艺基础》课件
模具的构成
模具由上模、下模和导向部件等组成，用于实现金属材料的塑性成形。
模具的工艺要求
模具设计需要考虑材料选择、温度控制、表面处理等多个方面的要求。
模具设计的方法
模具设计需要考虑产品形状、材料流动和成型工艺等因素，采用综合方法进行设计。
塑性成形加工工艺
塑性成形加工的流程 塑性成形加工的工艺参数与选择 塑性成形加工的质量控制
应用范围
塑性成形工艺广泛应用于汽车、航空航天、家电等领域，是现代工业的重要组成部分。
塑性变形的基本原理
1 金属的结构和性质
金属材料由多个晶格组 成，塑性变形是晶格滑 移和晶格形变的结果。
2 冷变形与热变形
冷变形在室温下进行， 热变形在高温下进行， 两者具有不同的变形特 点。
3 塑性变形的分类
塑性变形可分为压力加 工、拉伸加工、弯曲加 工和精密成型等多种类 型。
《塑性成形工艺基础》 PPT课件
本课程将介绍塑性成形工艺的基本原理、过程和模具设计，以及该工艺的发 展趋势。让我们一起探索这个令人着迷的领域！
背景介绍
塑性成形工艺的定义
塑性成形是通过施加压力，使金属材料在保持连续性的情况下发生塑性变形的一种制造工艺。
发展历程
塑性成形工艺自古已有，经历了手工操作、机械压力成形到现代数控技术的发展。
塑性成形的基本过程
1
拉伸加工
2
通过拉伸使金属材料变薄或变长，常
见的工艺有拉延、拉具的精细控制实现复杂零件的 成形，如注塑、挤压等。
压力加工
通过施加压力使金属在模具中变形， 包括冲压、锻造等工艺。
弯曲加工
通过施加力使金属材料弯曲或折弯， 常见的工艺有折弯、卷弯等。
塑性成形模具设计
第六章金属塑性成形工艺理论基础
目的：掌握金属塑性成形的基本原 理及影响塑性变形的因素。
要求掌握塑性成形的基本工艺、基 本变形理论；
熟悉回复与再结晶、冷变形与热变 形、纤维组织、最小阻力定律、体积 不变假设、锻造比、锻造性等概念；
了解影响塑性变形的因素。 重点：冷变形、热变形、纤维 组织利用原则、锻造性的概念。 难点：金属的回复与再结晶。
金属塑性成形（也称压力加工）： 在外力作用下，金属产生了塑性变 形，以此获得具有一定形状、尺寸 和机械性能的原材料、毛坯或零件。
外力：冲击力——锤类设备 压 力——轧机、压力机
§6-1 金属塑性成形的基本工艺 1．轧制—-钢板、型材、无缝管材。
2．挤压
应用：低碳钢、非铁金属及其合金。
3．拉拔
要求横向力学性能时： Y锻=2~2.5。 要求纵向力学性能时：Y锻适当增加。 由Y锻可得坯料的尺寸：
如：拔长时，S坯料=Y拔×S锻件
式中，S锻件为锻件的最大截面积；
L钢坯
V坯料 F钢坯
§6-4 影响塑性变形的因素
金属的可锻性：衡量材料在经受 压力加工时获得优质零件难易程 度的一个工艺性能。 可锻性好适合于压力加工成形； 可锻性差不宜于选用压力加工。
§6-3 塑性变形理论及假设
一、最小阻力定律
定义：受外力作用，金属发生
塑性变形时，如果金属颗粒在几 个方向上都可移动，那么金属颗 粒就沿着阻力最小的方向移动。
利用此定律，调整某个方向流 动阻力，改变金属在某些方向的 流动量→成形合理。
最小阻 力定律示 意图。
在镦粗中， 此定律也称 最小周边法 则。
但温度过高→过热、过烧、脱碳 和严重氧化等缺陷→锻件报废。
应严格控制锻造温度——始锻温 度和终锻温度间的温度范围（以 合金状态图为依据）。
金属塑性成形基础
2.回复与再结晶： （1）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臵，晶内残余应力大大减 小的现象。 T回 ＝（0.25～0.3）T熔 K 生产中常利用回复消除加工硬化后工件 的残余内应力。
（2）再结晶： 即塑性变形后金属被拉长的 晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象。 T再 ＝0.4 T 熔K 生产中，再结晶也有广泛的应用。 例如：在冷轧、冷挤、冷拉、冷冲的过程中穿 插再结晶退火，消除加工硬化，恢复金属材料 的良好塑性，以利于后续的冷变形加工。
平行于坐标面上应力示意图
＝ 240°K ＝ -33℃ < 20℃ 故铅在20℃属于热变形.
T 钨再 ＝ 0.4 T熔 ＝ 0.4（3380+273）
＝1461°K ＝ 1188℃>1000℃
T 钨回 ＝（0.25－0.3）T熔
＝ （913－1096）K
＝（640－823） ℃ < 1000℃
故钨在1000℃属于温变形。
0.4 锻造比和锻造流线
包括锻造、热挤压、热轧，T变＞T再 优缺点：（1）产品力学性能高； （2）无加工硬化现象； （允许以较小的功达到较大的变形。） 因） （ 3 ）产品尺寸精度有所下降。（考虑原
3.温成形： 即金属在高于回复温度以上和低于再结 晶温度范围内进行的塑性成形过程。 包括温挤压、温拉拔、温锻等。
T回＜T变＜T再
第3章
金属塑性成形基础
塑 性 成 形
受力 变形 加工 温度
体积成形：锻造、轧制、挤压和拉拔
板料成形：冲裁、弯曲、拉深和成形
热成形、冷(温)成形
概述： 1.金属塑性成形 指利用外力使金属材料产生塑性变形， 使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得 各种产品的加工方法。 2.主要应用： （1）生产各种金属型材、板材、线材等； （2）生产承受较大负荷的零件， 如曲轴、连杆、各种工具等。
塑性成形技术重点内容
第一部分绪论一、塑性成形工艺分类1一次塑性加工：轧制、挤压、拉拔等工艺，是生产型材、板材、线材、管材的加工方法。
2二次塑性加工：以一次塑性加工获得的型材、板材、线材、管材、棒材为原材料进行再次塑性成形——冲压、锻造。
第二部分冲压工艺一、冲压加工三要素：1冲压设备2模具3原材料二、冲压工艺分类：1按变形性质分：⑴分离工序——被加工材料在外力作用下产生变形，当作用在变形部分的应力达到了材料的抗剪强度，材料便产生剪裂而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件。
⑵成形工序——被加工材料在外力作用下仅仅产生塑性变形，得到一定形状和尺寸的零件，这些冲压工序统称成形工序。
2按变形方式分：冲裁、弯曲、拉深、成形。
3按工序组合形式分：⑴复合冲压⑵连续冲压⑶连续-复合冲压三、板料力学性能与冲压成形性能的关系1两种失稳状态：⑴拉伸失稳——板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂。
⑵压缩失稳——板料在压应力作用下出现起皱。
2衡量冲压成形性能的标准——破裂性、贴模性、定形性。
⑴冲压成形性能——板料对冲压成形工艺的适应能力。
⑵贴模性——板料在冲压过程中取得与模具形状一致性的能力。
影响贴模性的因素是起皱、塌陷。
⑶定形性——零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。
影响定形性的主要因素是回弹。
3板平面各向异性指数△γ△γ↑，表示板平面内各向异性↑，拉深时在零件端部出现不平整的凸耳现象，必须进行修边处理。
第三部分锻造工艺第一章热锻（P239）一、锻造分类1按变形温度：热锻、温锻、冷锻2按作用力来源：①手工锻造②机械锻造：自由锻模锻胎膜锻特种锻造胎膜锻——在自由锻设备上采用活动模具成形锻件的方法。
二、锻前加热(P242)1目的：↑塑性，↓变形抗力，使之易于流动成形并获得良好的锻后组织。
2加热方法：⑴火焰加热⑵电加热：①感应电加热②接触电加热③电阻炉加热⑶少无氧化加热：精锻生产中，实现少无氧化加热的加热方法：①快速加热②介质保护加热③少无氧化火焰加热三、锻造温度范围选择原则（P245~246）1始锻温度T始：AE线以下150~250℃，尽可能高，但不能过高2终锻温度T终：①碳钢：T终≧A1线②亚共析钢：T终=A3+15~50℃（800℃左右），尽可能低，但不能过低③共析钢和过共析钢： A1+50~70℃≤T终≤Acm线参见P246图9-9四、加热缺陷（P247）1氧化：生成氧化铁（氧化皮）2脱碳：表面含碳量↓，变软3过热：强度和韧性↓定义：当毛坯加热温度超过始锻温度或毛坯在高温下停留时间过长，都会引起奥氏体晶粒迅速长大，即过热。
第三章 固态材料塑性成形 材料成型技术基础
检验 锻件
1）绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础结合自由锻过程 特征绘制的技术资料。 锻件图是组织生产过程、制定操作规范、 控制和检查产品品质的依据。
锻件图绘制时要考虑的因素：
(1) 敷料 敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增 添的金属部分。自由锻适宜于锻制形状简单的锻件，对零 件上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等 应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。 (2) 加工余量 自由锻件的精度低、表面品质较差，需 再经切削加工才能成为零件，应留足加工余量。锻件加工 余量的大小与零件的形状、尺寸、加工精度和表面粗糙度 等因素有关，通常自由锻件的加工余量为4～6mm。 (3) 锻件公差 锻件名义尺寸的允许变动量。自由锻 件的公差一般为±1～±2mm 。
塑性成形应避免在脆性区 （蓝脆区与热脆区）加热
2）变形速度
变形速度↑，使金属晶体的临界剪应力升 高，断裂强度过早达到，塑性降低；再结晶来 不及克服加工硬化，可锻性↓； 变形速度↑，变形产生的热效应提高温度， 可锻性↑。
3）应力状态 塑性变形时，三各方向的压应力的数目越多， 则金属表现的塑性越好；拉应力的数目越多， 则塑性越差。且同号应力状态下引起的变形抗 力大于异号应力状态下的变形抗力。
举 例
双联齿轮，批量为10件/月，材料为45钢。
该双联齿轮属小批量生产，采用自由锻。
φ25mm的孔，放加工余量后小于φ20mm，无法锻 出。不采用锻孔，该孔由机械加工成形。
退刀槽用敷料。
半径上工余量放3.5mm，高度上工余量放3mm。
锻件公差取±1mm。
2）坯料尺寸计算
坯料质量可按下式计算： G坯料=G锻件+G烧损+G料头 式中 G烧损——加热时坯料表面氧化烧损 的质量(通常第一次加热取被加热金属的2%～ 3%，以后各次加热取1.5%～2%) G料头——锻造中被切掉或冲掉的那 部分金属质量
塑性成形技术
第二章塑性成形技术※塑性成形技术：利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。
※主要应用：1）生产各种金属型材、板材和线材；2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆等；※塑性成形特点：1）产品力学性能优于铸件和切削加工件；2）材料利用率高，生产率高；3）产品形状不能太复杂；4）易实现机械化、自动化※分类：1）轧制2）挤压3）拉拔4）锻压：a锻造（自由锻，模锻）。
b 冲压第一节金属塑性成形的物理基础一、塑性变形的实质●宏观：外力，弹性变形，塑性变形（分切应力作用）●微观（晶体内部）：位错滑移和孪晶●多晶体：晶粒变形、晶界滑移、晶粒转动二、塑性变形的分类●冷塑性变形：低于再结晶温度以下时发生的变形钨的再结晶温度在1200度。
●热塑性变形：高于再结晶温度以上时发生的变形铅、锡等金属再结晶温度在零度以下。
三、冷塑性变形对金属组织和性能的影响产生加工硬化：随着变形程度的提高，金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象。
原因：位错密度提高，亚结构细化2. 产生内应力：变形开裂，抗腐蚀性能降低，采用去应力退火进行消除。
3. 晶粒拉长或破碎，可能产生各向异性的塑性变形→晶格畸变→加工硬化→内能上升（不稳定）→加热→原子活力上升→晶格重组→内能下降（温度低时，回复。
温度高时，再结晶）四、热塑性变形对金属组织和性能的影响一）、五种形态：静态回复；静态再结晶；动态回复；动态再结晶；亚动态再结晶1、静态回复、静态再结晶：变形之后，利用热变形后的余热进行，不需要重新加热。
2、动态回复、动态再结晶：热变形过程中发生的。
3、亚动态再结晶：动态再结晶进行的热变形过程中，终止热变形后，前面发生的动态再结晶未完成而遗留下来的，将继续进行无孕育期的再结晶。
二）、热变形对金属组织和性能的影响1. 使铸锭或毛坯中的气孔和疏松焊合，晶粒细化，改善夹杂物和第二相等形态和分布，偏析部分消除，使材料成分均匀。
塑性成形重要知识点总结
塑性成形重要知识点总结塑性成形是一种通过应变作用将金属材料变形为所需形状的加工方法，也是金属加工领域中的一种重要工艺。
以下是塑性成形的重要知识点总结。
1.塑性成形的原理塑性成形是通过施加外力使金属材料发生塑性变形，使其形状和尺寸发生改变。
塑性成形的原理包括应力与应变关系、材料的流动规律和力学模型等。
2.塑性成形的分类塑性成形可以根据加工过程的不同进行分类，主要包括拉伸、压缩、挤压、弯曲、冲压等。
不同的成形方法适用于不同的材料和形状要求。
3.塑性成形的设备塑性成形通常需要使用专门的设备进行加工，包括拉伸机、压力机、挤压机、弯曲机、冲床等。
这些设备提供必要的力量和变形条件，使金属材料发生塑性变形。
4.金属材料的选择不同的金属材料具有不同的塑性特性，因此在塑性成形中需要根据不同的应用需求选择合适的材料。
常用的金属材料包括钢、铝、铜、镁等。
5.塑性成形的加工方法塑性成形的加工方法非常多样，包括冲压、拉伸、挤压、压铸、锻造等。
不同的加工方法适用于不同的材料和形状要求，可以实现复杂的金属成形。
6.塑性成形的工艺参数塑性成形的工艺参数对成形质量和效率具有重要影响。
常见的工艺参数包括温度、应变速率、应力等。
合理的工艺参数可以提高成形质量和生产效率。
7.塑性成形的变形行为塑性成形过程中金属材料的变形行为是研究的重点之一、金属材料的变形行为包括弹性变形、塑性变形和弹变回复等，通常通过应力-应变曲线来描述。
8.塑性成形的缺陷与控制塑性成形过程中可能发生一些缺陷，如裂纹、皱纹、细化等。
为了控制这些缺陷，需要采取合适的工艺和工艺措施，如加热、模具设计优化等。
9.塑性成形的优点与局限塑性成形具有成本低、加工效率高、灵活性好等优点，可以制造出复杂的金属零件。
然而，塑性成形也存在一些局限性，如对材料性能有一定要求、成形限制等。
10.塑性成形的应用领域塑性成形广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、电子、家电等。
不仅可以生产大批量的零部件，还可以满足不同产品的形状和性能要求。
塑性成型原理第三章.ppt
1.D、γ=C，前滑与h，双曲线关系
Sh＝f(h) D=300mm γ=5°
2.h、γ=C，前滑与D，直线关系
Sh＝f(D) h=20mm γ=5°
3.h、D=C。前滑与γ，抛物线关系
Sh＝f(γ) h=20mm D=300mm
13
3.2 前滑的计算式（忽略宽展，根据秒流量体积相等）
SH
v cos vH v cos
100%
式中，SH — 后滑值；
vH — 在轧辊入口处轧件的速度。
6
3.1.2 前、后滑值的定义及表达式、实验式
2.实验式
事先在轧辊表面上刻出距离为LH的两个小坑，轧 制后，轧件的表面上出现距离为Lh的两个凸包。 轧制时间t内的前滑值：
Sh
vht vt vt
Lh LH LH
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
3.1 轧制时的前滑和后滑 3.2 前滑值的计算 3.3 中性角的计算 3.4 影响前滑的因素 3.5 连轧时前滑及有关工艺参数的确定方法
1
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
目的、要求：
1）掌握前、后滑的定义及相互关系； 2）掌握前、后滑的计算公式及影响前滑的因素； 3）熟悉确定中性角的方法； 4）熟悉连轧时的前滑及有关工艺参数的确定方法。
前后滑的定义和定量表达式，和轧制参数关系， 实验测定和理论计算方法
2
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
3
3.1 轧制时的前滑和后滑
3.1.1 前、后滑现象
前滑(现象轧）制时，轧件的出口速度大于轧辊在该 处的线速度。 后滑(现象轧）制时，轧件的入口速度小于轧辊在该 处的线速度的水平分量。
材料成形技术基础第3章
材料成形技术基础
一般地，滑 移总是沿着 原子密度最 大的晶面和 晶向发生。
(2) 孪生
在剪应力作用下，晶 体的一部分沿着一定的 晶面(称为孪生面)和一 定的晶向(称为孪生方向) 发生均匀切变。孪生变 形后，晶体的变形部分 与未变形部分构成了镜 面对称关系。
又从每个晶粒的应变分布来看，细晶粒晶界的影 响区域相对较大，使得晶粒心部的应变和晶界处 的应变差异减少，由于细晶粒金属的变形不均匀 性较小，由此引起的应力集中必然也较小，内应 力分布较均匀，因而金属断裂前可承受的塑性变 形量较大。
材料成形技术基础
三、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 除了在晶粒内部出现滑移带和孪生带等组织特征外，
材料成形技术基础
在冷态变形条件下，多晶体的塑性变形主要是晶 内变形，晶间变形只起次要作用，而且需要有其它变 形机制相协调。
这是由于晶界强度高于晶内，各晶粒相互接触形 成犬牙交错状态，造成对晶界滑移的机械阻碍作用。 如果发生晶界变形，容易引起晶界结构的破坏和产生 裂纹，因此晶间变形量只能是很小的。
材料成形技术基础
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材料成形技术基础
2．晶间变形
晶间变形的主要方式是晶粒之间相互滑动和转动。 多晶体受力变形时，沿晶界处可能产生剪切应力，当 此剪切应力足以克服晶粒彼此间相对滑动的阻力时，便发 生相对滑动；另外，由于各晶粒所处位向不同，其变形情 况及难易程度亦不同，这样，在相邻晶粒间必然引起力的 相互作用而可能产生一对力偶，造成晶粒间的相互转动。
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塑性变形的特点
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
塑性成型理论基础
材 料 成 形 技 术 基 础
第四章 塑性成形理论基础
§4-1金属冷态下的塑性变形
4.1.1冷塑性变形机理
多晶体的塑性变形包括晶内变形和 晶界变形（晶间变形）两种。在冷态条 件下，由于晶界强度高于晶内，多晶体 的塑性变形主要是晶内变形，晶间变形 只起次要作用，而且需要有其它变形机 制相协调。
（1）在晶粒内部出现滑移带和孪生 带等组织 （2）形成了纤维组织
冷加工变形后，金属晶粒形状 发生了变化，变化趋势大体与金属 宏观变形一致。轧制变形时，原等 轴晶粒沿变形方向伸长。变形程度 大时，晶粒呈现为一片如纤维状的 条纹，称为纤维组织。当有夹杂或 第二相质点时，则它们会沿变形方 向拉长成细带状或粉碎成链状。
高速钢、高铬钢、高碳工具钢等， 其内部含有大量的碳化物。通过锻造 或轧制，可使这些碳化物被打碎、并 均匀分布，从而改善了它们对金属基 体的削弱作用。
2）对性能的影响
细化晶粒、锻合内部缺陷、破 碎并改善碳化物和非金属夹杂在钢 中分布可提高材料的强度、硬度、 塑性和韧性。 纤维组织形成，使金属力学性能 呈各向异性，沿流线方向比垂直流 线方向具有较高的力学性能，其中 尤以塑性、韧性指标最为显著。
晶内变形方式有滑移和孪生。由 于滑移所需临界切应力小于孪生所需 临界切应力，故多晶体塑性变形的主 要方式是滑移变形，孪生变形是次要 的，一般仅起调节作用。对于密排六 方金属，孪生变形起着重要作用。
cos cos
图4-1 晶体滑移时的应力分析
晶体的滑移过程，实质上是位 错的移动和增殖的过程。由于在这 个过程中位错的交互作用，位错反 应和相互交割加剧，产生固定割阶、 位错缠结等障碍，使位错难以越过 这些障碍。要使金属继续变形，就 需要不断增加外力，便产生了加工 硬化。
材料成型概论 第三讲 材料塑性成型的基础
型钢生产系统的规模往往不很大，就规模而言可分 为大型、中型和小型三种生产系统。
年产100万t以上的称大型生产系统；年产30～100 万t称中型生产系统；年产30万t以下的称小型生产 系统。
板带钢生产系统
热轧中厚板、热轧薄板和钢带、冷轧薄板和钢带
近代板带钢生产由于广泛采用先进的连续轧制方法， 生产规模越来越大。现代化宽带钢热连轧机年产量 达300～600万t。
3.2.1 轧制成型的方法
轧制方法划分：
按轧件与轧辊的相对运动关系或轧件在变形区内变
形特点划分：纵轧、斜轧和横轧。
按轧制温度划分：热轧、冷轧。 按轧制产品划分：半成品轧制、成品轧制。 按轧制产品的成形特点划分：一般轧制、 特殊轧制——（周期轧制、旋压轧制、弯曲成形）
半成品轧制
采用连铸板坯作为轧制板带钢的原料是今后发展的 必然趋势。
混合钢生产系统
一个钢铁企业中可同时生产板带钢、型钢或钢管时 称为混合生产系统。 无论在大型、中型和小型的企业中，混合系统都比 较多。 优点可以满足多品种的需要，但对产量和质量的提 高上不如单一的生产系统。
1. 咬入阶段：轧件前端与轧辊接触的瞬间起到前端 达到变形区的出口断面（轧辊轴心连线）
特点：
1 )变形区的长度由零连续地增加到最大值，即增加到
l Rh 2) 变形区内的合力作用点、力矩皆不断的变化。
3) 轧件对轧辊的压力P由零值逐渐增加到该轧制条件 下的最大值。 4 )变形区内断面的应力状态不断地变化。
联接轴
联轴节
联接轴用于将转动从电动机或齿轮座传递给轧辊