材料成形技术之金属压力加工
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机械制造工程第六章节
固态成形——金属压力加工
胎模锻工作示意图
固态成形——金属压力加工
固态成形——金属压力加工
4、应用条件
1）生产批量； 2）锻件质量要求，各种加工方法所达到的加
工质量不一样； 3）锻件的尺寸、重量大小； 4）锻件形状复杂程度。
固态成形——金属压力加工
5、模锻和自由锻相比有什么特点？
1) 加工质量； 2) 加工效率； 3) 工艺投入费用； 4) 灵活性大小； 5) 适用范围大小； 6) 工人劳动强度； 7) 对工人技术要求。
这时的温度称为回复温度T回。 T回＝（0.25~0.3）T熔（T回、T熔为用绝对温度表示的
回复温度、熔点）。
固态成形——金属压力加工
（三）再结晶
1、再结晶的概念 变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散
能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过 重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。 这个过程称为再结晶。
（七）胀形
固态成形——金属压力加工
固态成形——金属压力加工
（八）旋压
固态成形——金属压力加工
六、冲模的分类和结构
1. 简单冲模 2. 连续冲模 3. 复合冲模
固态成形——金属压力加工
冲模
固态成形——金属压力加工
第四节 金属的其他塑性成形工艺
一、压力加工新工艺
1、精冲
2、冷镦
3、辊锻
摩察压力机上预锻和弯曲
固态成形——金属压力加工
连杆锻模的工作原理
固态成形——金属压力加工
压力机上模锻工作原理
固态成形——金属压力加工
平锻机上模锻工作原理示意图
固态成形——金属压力加工
3、胎模锻 胎模锻是介于自由锻和模锻之间的一种
wwei材料成形技术(塑性)1
二、金属塑性成形的基本生产方式 1、轧制：金属毛坯在两个轧辊之间受压变形而形成各 种产品的成形工艺，图6-1。 2、挤压：金属毛坯在挤压模内受压被挤出模孔而变形 的成形工艺，图6-3。 3、拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的成形 工艺，图6-5。 4、自由锻：金属毛坯在上下砥铁间受冲击或压力而变 形的成形工艺，图6-7（a）。 5、模锻：金属坯料在既有一定形状的锻模模膛内受击 力或压力而变形的成形工艺，图6-7（b） 。
塑性愈大、变形抗力愈小，材料的可锻性愈好
4、可锻性的影响因素
（1）化学成分 A、碳钢中碳和杂质元素的影响
C、H、P（冷脆）、S （热脆） B、合金元素的影响
塑性降低，变形抗力提高。
（2）内部组织
单相组织（纯金属或者固溶体）比多相组织塑性好。 细晶组织比粗晶组织好； 等轴晶比柱状晶好。 面心立方结构的可锻性最好，体心立方结构次之， 而密排六方结构可锻性最差。
冲击力和压力
锻压是锻造与冲压的总称。
★锻造：在加压设备及工（模）具作用下，使坯料、铸锭产生局 部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件 的加工方法。锻造通常是在高温（再结晶温度以上）下成形的，
因此也称为金属热变形或热锻。
★锻造特点：1、压密或焊合铸态金属组 织中的缩孔、缩松、空隙、气泡和裂纹。 2、细化晶粒和破碎夹杂物，从而获得一 定的锻造流线组织。因此，与铸态金属 相比，其性能得到了极大的改善。 3、主要用于生产各种重要的、承受重载荷的机器零件或毛坯。 如机床的主轴和齿轮、内燃机的连杆、起重机的吊钩等。 4、高温下金属表面的氧化和冷却收缩等各方面的原因，锻件精度 不高、表面质量不好，加之锻件结构工艺性的制约。
2、晶粒和分布在晶界上的非金属夹杂物ห้องสมุดไป่ตู้沿变形方向被拉长， 但是拉长的晶粒可经再结晶又变成等轴细粒状，而这些夹杂物不能 改变，就以细长线条状保留下来，形成了所谓的纤维组织。 纤维组织的化学稳定性很高，只有经过锻压才能改变其分布方向， 用热处理是不能消除或改变纤维组织形态的。 纤维组织使金属的力学性能具有明显的方向性。
金属工艺学(热)压力加工
4. 胎模锻 是在自由锻设备上使用 胎膜生产模锻件的工艺 方法。 胎膜种类：扣模、筒模 和合模
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图 考虑内容： 1 敷料、余量和公差 为了简化零件的形状和结构，便于锻造而增加的一部分金属， 称为敷料。 在零件的加工表面上为切削加工而增加的尺寸，称为余量。 锻件公差是锻件名义 尺寸的允许变动量。
（4）应避免深孔或多孔结构。 （5）模锻件的整体结构应力求简单。
作业： 111页 （2）、（3）、（5）、（9）、（11）
第二节 锻造工艺规程的制订
2 分模面 上下锻模在模锻件上的分界面。 确定原则： （1）应保证模锻件能从模膛中取出来。 （2）应保证制成锻模后，上下两模沿分模面的模膛轮廓一致。 （3）应选在使模膛深度最浅的位置上。 （4）应使零件上所加敷料最少。 （5）最好是一个平面。
第二节 锻造工艺规程的制订
第一节 锻造方法
1. 自由锻工序 分为基本工序、辅助工序和精整工序 （1）基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求，达到或 基本达到锻件所需尺寸和形状的工序。 镦粗 使坯料高度减小、横截面积增大的工序 拔长 使坯料横截面积减小、长度增大的工序 冲孔 使坯料具有通孔或盲孔的工序 弯曲 使坯料轴线产生一定曲率的工序 扭转 使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定 角度的工序 错移 使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序 切割 是分割坯料或去除锻件余量的工序 （2）辅助工序 是指进行基本工序之前的预变形工序。 （3）精整工序 完成基本工序后，提高锻件尺寸及位置精 度的工序。
金属工艺学（热）
金属材料成形工艺及控制
金属材料成形工艺及控制金属材料成形是指将金属原料通过一系列工艺操作，经过塑性变形、应变硬化和回复变形等过程，最终得到所需形状与性能的金属制品的工艺过程。
金属材料成形工艺有很多种，包括铸造、锻造、压力加工、挤压、拉伸、冲压、粉末冶金等。
每种成形工艺都具有其独特的特点和适用范围，需要根据材料性质和产品要求选择合适的成形工艺。
一、铸造是金属材料成形的基本方法之一，通过将金属熔化后注入模具中，经过凝固、冷却和后处理等过程得到所需产品。
铸造工艺分为砂型铸造、金属型铸造、石膏型铸造、压力铸造等多种类型，适用于生产各类形状的金属制品。
二、锻造是指将金属原料置于模具中，经过加热和高压的力量作用下，使金属材料发生塑性变形，最终得到所需形状的工艺方法。
锻造工艺分为自由锻造、模锻、冷锻等多种类型，适用于生产各类尺寸较大、形状复杂的零部件。
三、压力加工是指通过金属材料受到外力压缩、拉伸、弯曲等作用，使其发生塑性变形，并最终得到所需形状的金属成形方法。
压力加工包括挤压、拉伸、剪切、折弯等多种工艺，适用于生产各类薄板、管材、棒材等产品。
四、挤压是指将金属加热至熔点后，在压机的作用下通过模具挤出，得到所需形状的工艺方法。
挤压工艺适用于生产各类型材、异型材、电线电缆、铝箔等产品。
五、拉伸是指通过将金属材料置于拉伸机中，受到拉力的作用下，使其发生塑性变形，最终得到所需形状的金属成形方法。
拉伸工艺适用于生产各类细丝、线材、管子等产品。
六、冲压是指通过冲压机将金属板材置于模具中，经过冲击力的作用下，使其发生塑性变形，最终得到所需形状的金属成形方法。
冲压工艺适用于生产各类薄板金属产品，如汽车车身板、电器外壳等。
七、粉末冶金是指将金属粉末与非金属粉末按一定配比混合，压制成坯料后通过烧结等过程，最终得到具有一定形状和性能的金属制品的工艺方法。
粉末冶金工艺适用于生产各类复杂形状、高精度的金属制品。
以上是金属材料成形工艺的简要介绍，为了保证金属制品质量和实现成形工艺的控制，需要进行相应的工艺控制。
(完整版)金属工艺学(压力加工)
在设计时应使零件工作时的正应力方向与纤维方向应一致，纤维的分布与零 件的外形轮廓应相符合。
锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力。 曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴 工作时不易断裂。
第三节 金属的可锻性
金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难 易程度的工艺性能。
转体锻件。
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础，结 合锻造工艺特点绘制而成。
1.敷料、余量及公差
敷料:为了简化零件的形状和 结构、便于锻造而增加的 部分金属。
加工余量：在零件的加工表面 上，为切削加工而增加的 尺寸。
锻件公差:是锻件名义尺寸允 许的变动量。金工动画\锻 件图.exe
二、常用的压力加工方法：
a）轧制 b）挤压 c）拉拔 d）自由锻 e）板料冲压 f）模锻
金工动画\压力加工\视 频\挤压.avi
金工动画\压力加工\视频\镦粗.avi
三、压力加工的特点 （1）改善金属的组织、提高力学性能。 （2）材料的利用率高。 （3）较高的生产率。 （4）毛坯或零件的精度较高。 钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力 加工。可用作承受冲击或交变应力的重要零 件，但不能加工脆性材料（如铸铁）。
可锻性常用塑性和变形抗力来衡量。金属的可锻性取决于金属 的本质和加工条件。
一、 金属的本质
1.化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；碳钢的含碳量越低，可锻性
越好。 2.金属组织的影响
纯金属及单相固溶体比金属化合物的可锻性好;细小的 晶粒粗晶粒 好；面心立方晶格比体心立方晶格好 。
二、加工条件
1.变形温度的影响 热变形可锻性提高.但温度过高将发生过热、过烧、脱
锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力。 曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴 工作时不易断裂。
第三节 金属的可锻性
金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难 易程度的工艺性能。
转体锻件。
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础，结 合锻造工艺特点绘制而成。
1.敷料、余量及公差
敷料:为了简化零件的形状和 结构、便于锻造而增加的 部分金属。
加工余量：在零件的加工表面 上，为切削加工而增加的 尺寸。
锻件公差:是锻件名义尺寸允 许的变动量。金工动画\锻 件图.exe
二、常用的压力加工方法：
a）轧制 b）挤压 c）拉拔 d）自由锻 e）板料冲压 f）模锻
金工动画\压力加工\视 频\挤压.avi
金工动画\压力加工\视频\镦粗.avi
三、压力加工的特点 （1）改善金属的组织、提高力学性能。 （2）材料的利用率高。 （3）较高的生产率。 （4）毛坯或零件的精度较高。 钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力 加工。可用作承受冲击或交变应力的重要零 件，但不能加工脆性材料（如铸铁）。
可锻性常用塑性和变形抗力来衡量。金属的可锻性取决于金属 的本质和加工条件。
一、 金属的本质
1.化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；碳钢的含碳量越低，可锻性
越好。 2.金属组织的影响
纯金属及单相固溶体比金属化合物的可锻性好;细小的 晶粒粗晶粒 好；面心立方晶格比体心立方晶格好 。
二、加工条件
1.变形温度的影响 热变形可锻性提高.但温度过高将发生过热、过烧、脱
第三篇金属压力加工
• 上述理论所描述的滑移运动，相当于滑移上下两部分晶 体彼此以刚性整体作相对运动。要实现这种滑移所需的 外力要比实际测得的数据大几千倍，这说明实际晶体结 构及其塑性变形并不完全如此。
近代物理学证明，实际晶体内部存在大最缺陷。其中，以 位错（图3-2a对金属塑性变形的影响最为明显。由于位 错的存在，部分原子处于不稳定状态。在比理论值低得 多的切应力作用下，处于高能位的原子很容易从一个相 对平衡的位置上移动到另一个位置上（图3-2b），形成 位错运动。位错运动的结果，就实现了整个晶体的塑性 变形（图3-2c）。
4、多晶体的塑性变形：金属都是由大量微小晶粒组成的 多晶体。其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个 晶粒产生变形（称为晶内变形）的综合效果。 由于构成晶体的晶粒位向不同，还有晶界的阻碍，在其滑 移，变形时，分先后次序逐批进行。同时晶间的滑动和转 动（称为晶间变形）。如图，每个晶粒内部都存在许多滑 移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多晶 体的晶间变形不可过大，否则将引起金属的破坏。
（2）拉拔 金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
（3） 挤压 金属坯料在挤压模内被挤出模也而变形的加工方法。
（4） 锻造 金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的方法。
（5）板料冲压 金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。
• 一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料，大都是通过 轧制、挤压、拉拔等方法制成的。机械制造业中的许多毛坯或零 件，特别是承受重载荷的机件，如机床的主轴、重要齿轮、连杆、 炮管和枪管等，通常采用锻件作毛坯。板料冲压广泛用于汽车、 电器、仪表零件及日用品工业等方面。
2、变形速度的影响 变形速度即单位时间的变形程度。 （1）随着变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服 冷变形强化现象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大 （图3-9中a点以左），可锻性变差。
近代物理学证明，实际晶体内部存在大最缺陷。其中，以 位错（图3-2a对金属塑性变形的影响最为明显。由于位 错的存在，部分原子处于不稳定状态。在比理论值低得 多的切应力作用下，处于高能位的原子很容易从一个相 对平衡的位置上移动到另一个位置上（图3-2b），形成 位错运动。位错运动的结果，就实现了整个晶体的塑性 变形（图3-2c）。
4、多晶体的塑性变形：金属都是由大量微小晶粒组成的 多晶体。其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个 晶粒产生变形（称为晶内变形）的综合效果。 由于构成晶体的晶粒位向不同，还有晶界的阻碍，在其滑 移，变形时，分先后次序逐批进行。同时晶间的滑动和转 动（称为晶间变形）。如图，每个晶粒内部都存在许多滑 移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多晶 体的晶间变形不可过大，否则将引起金属的破坏。
（2）拉拔 金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
（3） 挤压 金属坯料在挤压模内被挤出模也而变形的加工方法。
（4） 锻造 金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的方法。
（5）板料冲压 金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。
• 一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料，大都是通过 轧制、挤压、拉拔等方法制成的。机械制造业中的许多毛坯或零 件，特别是承受重载荷的机件，如机床的主轴、重要齿轮、连杆、 炮管和枪管等，通常采用锻件作毛坯。板料冲压广泛用于汽车、 电器、仪表零件及日用品工业等方面。
2、变形速度的影响 变形速度即单位时间的变形程度。 （1）随着变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服 冷变形强化现象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大 （图3-9中a点以左），可锻性变差。
压力加工的定义、分类和特征
压力加工的定义、分类和特征一、定义压力加工指的是通过施加机械压力，改变金属的形状、尺寸、性质和密度的方法。
通俗地讲，就是形成、压制、切削、弯曲、拔拉等各种金属成形工艺的统称。
压力加工是机械工艺、材料工程、制造工程等领域中非常重要的一项技术。
其主要目的是通过加工切削来创造人类所需的各种产品、零部件和构件。
较之于其他加工方式，压力加工具有精度高、尺寸稳定、表面质量好等优点，在应用中占据重要地位。
二、分类压力加工可以根据加工方法和所引入的形变类型的不同被分为多种不同类型的加工方式。
1. 挤压加工挤压加工是将金属坯料放入在钢管内的模具或一对轮滚中，用外部力通过轴向压缩来改变坯料形状的加工方法。
通常，这种加工方式用于生产管材、型材、线材等常规材料。
2. 压延加工压延加工也称为轧制加工，是在连续三辊或四辊轧机上，将坯料通过多次塑性变形达到理想的尺寸、形状和性质的加工方法。
压延加工的最常见例子就是热轧和冷轧钢材。
3. 铸造加工铸造加工是通过铸造熔融金属，使其流体在模具中，工艺过程中使其凝固并在模具中形成所需形状并得到所需零部件。
常见的铸造加工方式包括铸钢、铸铁、铝合金铸造等。
4. 冲压加工冲压加工也称冲裁加工，是通过将金属板料放在冲床上，使用冲裁模具以极高的速度进行冲切、镂空、弯曲等多种变形来达到所需形状的加工方式。
冲压加工常用于生产金属零件和非金属耗材等。
5. 锻造加工锻造加工是在锻压机中，通过重复施加过程中的强制变形，使金属在坯料形状、尺寸、性质和密度等方面得到改变的一种加工方式。
它可以分为手挤扁锻造、冲锻造、自由锻造、锤击锻造等多种方式。
三、特征不同的压力加工方式有着不同的特征，但在整体上，压力加工共享一些基本特征：1. 有限的变形压力加工具有明显的加工变形或塑性变形，这种变形的限度是有限的。
在加工过程中，物料可能发生裂纹、断裂或回弹等失效，超出其可承受的变形区间。
2. 内部应力在压力加工过程中，由于受到机械力的作用，金属里的晶粒和晶体结构受到了变形。
金属压力加工
凹模并保证他们的相互间的位置，下模板还用来与冲床 工作台连接。 （3）辅助装置 包括导板、定位销、卸料板等，用来控制坯 料的送进位置，使冲头从工件或坯料中脱出，实现卸料。
图2—17 简单冲模基本构造
1-定位销 2-导板 3-卸料板 4-凸模 5-凸模固定板 6-垫板 7-模柄 8-上模版 9-导套 10-导柱 11-凹模 12-凹模固定板 13-下模板
常用锻造材料的锻造温度见表3—1(教材)。 主要工艺方法有：自由锻造、模型锻造和特种锻造。 锻件内部组织致密、均匀，机械性能优良，可承受较大
负荷和冲击，可减少零件结构尺寸；锻造生产效率高， 成本较低，锻件精度高。 主要用于重要零件（如轴、齿轮等）的毛坯生产，但不 适用于普通铸铁等脆性材料加工。
14一工作活塞 15一压缩活塞 16一连杆 17、18一上、下旋阀
二、自由锻造的基本工序
自由锻造时，锻件的形状是通过一些基本变形工序，将坯 料逐渐锻造成的。
自由锻造基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错 移、切断等，其中以前三种工序应用最多。
1、镦粗 是使坯料高度减小，横截面积增大的锻造工序 镦粗加工用于锻制齿轮坯、法兰盘等圆盘工件；也可作为
ห้องสมุดไป่ตู้
进行机械加工。 冲压加工很容易实现自动化，生产率很高。 冲压加工主要设备是冲床和压力机。
一、冲压设备——冲床
图2—13 开式双柱冲床 1—导轨 1—床身 3—电动机 4—连杆 5—制动器 6—曲轴 7—离合器 8—带轮 9—V形带
10—滑块 11—工作台 12—踏板 13—减速系统 14—拉杆
图2—11单模膛模锻 1--砧座 2—楔块 3—模座 4、8—楔铁 5—下模 6—坯料 7—上模 9—锤头
多模膛模锻 锻模上有多个模膛。 适用于形状复杂需要经过多次成形的锻件
图2—17 简单冲模基本构造
1-定位销 2-导板 3-卸料板 4-凸模 5-凸模固定板 6-垫板 7-模柄 8-上模版 9-导套 10-导柱 11-凹模 12-凹模固定板 13-下模板
常用锻造材料的锻造温度见表3—1(教材)。 主要工艺方法有：自由锻造、模型锻造和特种锻造。 锻件内部组织致密、均匀，机械性能优良，可承受较大
负荷和冲击，可减少零件结构尺寸；锻造生产效率高， 成本较低，锻件精度高。 主要用于重要零件（如轴、齿轮等）的毛坯生产，但不 适用于普通铸铁等脆性材料加工。
14一工作活塞 15一压缩活塞 16一连杆 17、18一上、下旋阀
二、自由锻造的基本工序
自由锻造时，锻件的形状是通过一些基本变形工序，将坯 料逐渐锻造成的。
自由锻造基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错 移、切断等，其中以前三种工序应用最多。
1、镦粗 是使坯料高度减小，横截面积增大的锻造工序 镦粗加工用于锻制齿轮坯、法兰盘等圆盘工件；也可作为
ห้องสมุดไป่ตู้
进行机械加工。 冲压加工很容易实现自动化，生产率很高。 冲压加工主要设备是冲床和压力机。
一、冲压设备——冲床
图2—13 开式双柱冲床 1—导轨 1—床身 3—电动机 4—连杆 5—制动器 6—曲轴 7—离合器 8—带轮 9—V形带
10—滑块 11—工作台 12—踏板 13—减速系统 14—拉杆
图2—11单模膛模锻 1--砧座 2—楔块 3—模座 4、8—楔铁 5—下模 6—坯料 7—上模 9—锤头
多模膛模锻 锻模上有多个模膛。 适用于形状复杂需要经过多次成形的锻件
材料成型工艺学 中 第一篇 挤压
均匀，体现在：
径向上：中心小，两边大，差 异由前向后逐渐减小。
轴向上：
对着模孔部分：由前向后增大
对着模壁部分：由前向后减小
C 变形（应变）分析 应变状态：一向压缩（轴向）、二向延伸（径向、周向） 变形过程：开始出鼓形，Ⅱ 断面首先充满挤压筒；继续加
力，Ⅰ 断面充满挤压筒；最后， Ⅲ 断面充满挤 压筒。
死区的顶部能阻碍锭坯的表面缺陷进入变形区而流入制 品，因此能提高制品的表面质量。
影响死区大小的因素：模角、摩擦、挤压温度等，随这 些参数的增大，死区增大，如平模挤压时死区大。
后
死区（前端难变形区）
端
难
变
变形区
形
区
剧烈滑移区
② 后端难变形区 位于垫片端面附近，是由于筒、垫片 的摩擦和冷却，使此部分金属不易变形形成的，在基本 挤压末期，此区域逐渐变成一小楔形区。
E 填充阶段应注意的问题
a 尽量减小变形量（锭坯与挤压筒的间隙），否则易 造成：制品性能不均匀；棒材头大，即切头大；低塑性 材料易出现表面裂纹。此阶段的变形量用填充挤压系数 表征，定义填充挤压系数为：
kt F筒 F锭 一般 kt 1.051.10
b 锭坯的长度与直径比小于3－4，即L/D<3 -4。否则 变形不均出现鼓形，甚至失稳弯曲，导致封闭在模、筒 交界处的空气压入表面微裂纹中，出模后若焊合则形成 气泡，若未焊合则出现起皮缺陷。
n1
n > n1
ln
ln1
> ln ln1
c 制品的网格也有畸变，表现在：
① 纵向线的弯曲程度以及弯曲顶点的间距由前向后逐渐 增大，说明变形（延伸变形和剪切变形）由前向后逐渐 增大。
② 中心网格变成近似矩形，外层网格变成平行四边形， 说明外层质点不仅承受了纵向延伸，还承受了附加的剪 切变形，且剪切变形由中心向外层逐渐增大。
径向上：中心小，两边大，差 异由前向后逐渐减小。
轴向上：
对着模孔部分：由前向后增大
对着模壁部分：由前向后减小
C 变形（应变）分析 应变状态：一向压缩（轴向）、二向延伸（径向、周向） 变形过程：开始出鼓形，Ⅱ 断面首先充满挤压筒；继续加
力，Ⅰ 断面充满挤压筒；最后， Ⅲ 断面充满挤 压筒。
死区的顶部能阻碍锭坯的表面缺陷进入变形区而流入制 品，因此能提高制品的表面质量。
影响死区大小的因素：模角、摩擦、挤压温度等，随这 些参数的增大，死区增大，如平模挤压时死区大。
后
死区（前端难变形区）
端
难
变
变形区
形
区
剧烈滑移区
② 后端难变形区 位于垫片端面附近，是由于筒、垫片 的摩擦和冷却，使此部分金属不易变形形成的，在基本 挤压末期，此区域逐渐变成一小楔形区。
E 填充阶段应注意的问题
a 尽量减小变形量（锭坯与挤压筒的间隙），否则易 造成：制品性能不均匀；棒材头大，即切头大；低塑性 材料易出现表面裂纹。此阶段的变形量用填充挤压系数 表征，定义填充挤压系数为：
kt F筒 F锭 一般 kt 1.051.10
b 锭坯的长度与直径比小于3－4，即L/D<3 -4。否则 变形不均出现鼓形，甚至失稳弯曲，导致封闭在模、筒 交界处的空气压入表面微裂纹中，出模后若焊合则形成 气泡，若未焊合则出现起皮缺陷。
n1
n > n1
ln
ln1
> ln ln1
c 制品的网格也有畸变，表现在：
① 纵向线的弯曲程度以及弯曲顶点的间距由前向后逐渐 增大，说明变形（延伸变形和剪切变形）由前向后逐渐 增大。
② 中心网格变成近似矩形，外层网格变成平行四边形， 说明外层质点不仅承受了纵向延伸，还承受了附加的剪 切变形，且剪切变形由中心向外层逐渐增大。
材料成型工艺学 金属塑性加工
二、模锻件的结构工艺性
1. 模锻件上必须具有一个合理的分模面 2. 零件上只有与其它机件配合的表面才需进行机械加工,
其它表面均应设计为非加工表面 (模锻斜度、圆角) 3. 模锻件外形应力求简单、平直和对称。避免截面间差别
过大, 薄壁、高筋、高台等结构 (充满模膛、减少工序) 4. 尽量避免深孔和多孔设计 5. 采用锻- 焊组合结构
自由锻设备：锻锤 — 中、小型锻件 液压机 — 大型锻件
在重型机械中,自由锻是生产大型和特大型锻件的 惟一成形方法。
1.自由锻工序 自由锻工序：基本工序 辅助工序 精整工序
(1) 基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求, 达
到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 有：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、
扭转、错移、切割 (2) 辅助工序
金属的力学性能的变化：
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因：由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈 扭曲, 增大了滑移阻力, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象：
▲ 加工硬化
（冷变形强化）： 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复：使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
§3 金属的可锻性
金属的可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形 而不开裂的能力。
金属的可锻性好，表明该金属适合于采用压力加工 成形； 可锻性差，表明该金属不宜于选用压力加工方法 成形。
衡量指标：金属的塑性（ψ、δ ）； 变形抗力（σb、HB）。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
弹复：
金属塑性变形基本规律：
体积不变定律： 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。
机械制造基础课件—第三章压力加工
多晶体金属的塑性变形抗力总是高于单晶体。 晶粒越细小，变形抗力越大，但能提高金属的 塑性。
4
3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 ； ③产生内应力 。
金属发生冷塑性变形时，随着 变形量的增加，强度和硬度提 高，塑性和韧性下降的现象称为 加工硬化，又称冷变形强化。
拔长时的锻造比为:Y拔＝ A0/A =L/L0 镦粗时的锻造比为:Y镦＝ A/A0 =H0/H
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理的方法消除，只有经过压力 加工使金属变形，才能改变其方向和形状。
为了获得具有最好力学性能的零件，在设计和制造零件时，都应使 零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向 与纤维方向垂直。并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
20
3．避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面 4．合理采用组合结构
21
3.3 模锻
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的 模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的 限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。
与自由锻相比，模锻的优点是：操作简便，生产率高；可 以锻造形状较复杂的锻件；锻件的尺寸精确、表面较光洁，因 而机械加工余量小，材料利用率高，成本较低；而且可使锻件 的金属纤维组织分布更加合理，进一步提高了零件的使用寿 命。
1）长轴类模锻件 常用的工步 有拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等。
2）盘类模锻件 常用镦粗、终 锻等工序。 （4）确定修整工序
包括切边、冲孔、热处理、清 理、校正等。
30
3. 模锻件的结构工艺性
4
3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 ； ③产生内应力 。
金属发生冷塑性变形时，随着 变形量的增加，强度和硬度提 高，塑性和韧性下降的现象称为 加工硬化，又称冷变形强化。
拔长时的锻造比为:Y拔＝ A0/A =L/L0 镦粗时的锻造比为:Y镦＝ A/A0 =H0/H
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理的方法消除，只有经过压力 加工使金属变形，才能改变其方向和形状。
为了获得具有最好力学性能的零件，在设计和制造零件时，都应使 零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向 与纤维方向垂直。并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
20
3．避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面 4．合理采用组合结构
21
3.3 模锻
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的 模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的 限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。
与自由锻相比，模锻的优点是：操作简便，生产率高；可 以锻造形状较复杂的锻件；锻件的尺寸精确、表面较光洁，因 而机械加工余量小，材料利用率高，成本较低；而且可使锻件 的金属纤维组织分布更加合理，进一步提高了零件的使用寿 命。
1）长轴类模锻件 常用的工步 有拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等。
2）盘类模锻件 常用镦粗、终 锻等工序。 （4）确定修整工序
包括切边、冲孔、热处理、清 理、校正等。
30
3. 模锻件的结构工艺性
第七章金属压力加工
试验观察证明:金属在滑移变形过程中,一部分旧的位错消失,又大量产生 新的位错,总的位错数量是增加的,大量位错运动的宏观表现就是金属的塑性变形 过程。位错运动观点认为:晶体缺陷及位错相互纠缠会阻碍位错运动,导致金属的 强化,即产生冷变形强化现象。
(2)金属的冷变形强化 随着金属冷变形程度的增加,金属的强度指标和硬 度都有所提高,但塑性有所下降,这种现象称为冷变形强化。金属变形后,金属的晶 格结构严重畸变,形变金属的晶粒被压扁或拉长,形成纤维组织,如图7-5所示,甚至 破碎成许多小晶块。此时金属的位错密度提高,变形难度加大,金属的可锻性恶化。 低碳钢塑性变形时力学性能的变化规律如图7-6所示,其强度、硬度随变形程度的 增大而增加,塑性、韧性则明显下降。
第七章金属压力加工
一、金属压力加工 概述
第七章 金属压力加工
六、金属压力加工 新技术简介 Nhomakorabea二、金属锻造工艺
五、冲压
三、自由锻工艺过 程设计基础
四、锻造结构工艺 性
一、金属压力加工的基本概念
锻造是指在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料、铸锭产生局部或全部 的塑性变形,以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。
(2)再结晶 当加热温度较高时,塑性变形后的金属中被拉长了的晶粒重新 生核、结晶,变为等轴晶粒的过程称为再结晶,再结晶恢复了变形金属的可锻性。 再结晶是在一定的温度范围进行的,开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶 温度。纯金属的再结晶温度是:
T再≈0.4T熔(K)
式中 T熔——纯金属的热力学温度熔点。
(3)具有较高的生产率 除自由锻造外,其他几种压力加工方法都具有较高 的生产率,如齿轮压制、滚轮压制等制造方法均比机械加工的生产率高出几倍甚 至几十倍以上。
第3章 金属材料的塑性成形——压力加工
可锻性的优劣一般常用金属的塑性和变形抗力两个 指标来综合衡量。
其优劣主要取决于金属本身和变形时的外部条件。
影响可锻性的因素
(1) 金属的成分：纯金属好于合金，fcc好于bcc好 于hcp，低碳钢优于高碳钢，低碳低合金钢优于 高碳高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏
(2) 金属的组织：单相组织好于多相组织；铸态下 的柱状组织、粗晶粒组织、晶界上存在偏析或有 共晶莱氏体组织使可锻性变差
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAE/CAM技术等。
3、研究与开发柔性成形技术、增量成形技术、净成形技 术、近净成形技术、复合成形技术等。
4、研究与开发使环境净化的加工技术，如低噪音、小/ 无震动、节省能源、资源或再利用的加工技术。
§3.2 金属的塑性加工成形性
金属的塑性加工成形性/可锻性(Forgeability) ： 用来衡量金属在外力作用下发生塑性变形而不易 产生裂纹的能力，是金属重要的工艺性能之一；
(3) 加工条件 1) 变形温度：一般变形温度的升高，可提高金 属的可锻性；但注意过热、过烧问题
不同合金系8种典型金属的可锻性
Ⅰ—纯金属及单相合金(铅合金、 钼合金、镁合金)；Ⅱ—纯金属及 单相合金(晶粒长大敏感者)(铍、镁 合金、钨合含、钛合金)；Ⅲ—具 有不溶解组分的合金(高硫钢，含 硒不锈钢)；Ⅳ—具有可溶组分的 合金(含氧化物的钼合金，含可溶 性碳化物和氮化物的不锈钢)； Ⅴ—加热时形成有塑性第2相的合 金(高铬不锈钢)；Ⅵ—加热时形成 低熔点第2相的合金(含硫的铁、含 锌的镁合金)；Ⅶ—冷却时形成有 塑性第2相的合金(碳钢和低合金钢 、-钛合金和钛合金)；Ⅷ—冷 却时形成脆性第2相的合金(高温合
可显著减小总变形力，用小设备加工大零件。
其优劣主要取决于金属本身和变形时的外部条件。
影响可锻性的因素
(1) 金属的成分：纯金属好于合金，fcc好于bcc好 于hcp，低碳钢优于高碳钢，低碳低合金钢优于 高碳高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏
(2) 金属的组织：单相组织好于多相组织；铸态下 的柱状组织、粗晶粒组织、晶界上存在偏析或有 共晶莱氏体组织使可锻性变差
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAE/CAM技术等。
3、研究与开发柔性成形技术、增量成形技术、净成形技 术、近净成形技术、复合成形技术等。
4、研究与开发使环境净化的加工技术，如低噪音、小/ 无震动、节省能源、资源或再利用的加工技术。
§3.2 金属的塑性加工成形性
金属的塑性加工成形性/可锻性(Forgeability) ： 用来衡量金属在外力作用下发生塑性变形而不易 产生裂纹的能力，是金属重要的工艺性能之一；
(3) 加工条件 1) 变形温度：一般变形温度的升高，可提高金 属的可锻性；但注意过热、过烧问题
不同合金系8种典型金属的可锻性
Ⅰ—纯金属及单相合金(铅合金、 钼合金、镁合金)；Ⅱ—纯金属及 单相合金(晶粒长大敏感者)(铍、镁 合金、钨合含、钛合金)；Ⅲ—具 有不溶解组分的合金(高硫钢，含 硒不锈钢)；Ⅳ—具有可溶组分的 合金(含氧化物的钼合金，含可溶 性碳化物和氮化物的不锈钢)； Ⅴ—加热时形成有塑性第2相的合 金(高铬不锈钢)；Ⅵ—加热时形成 低熔点第2相的合金(含硫的铁、含 锌的镁合金)；Ⅶ—冷却时形成有 塑性第2相的合金(碳钢和低合金钢 、-钛合金和钛合金)；Ⅷ—冷 却时形成脆性第2相的合金(高温合
可显著减小总变形力，用小设备加工大零件。
材料工程基础-第五章 金属的塑性加工
故铅在20℃属于热变形.
已知铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃。问：铅在 20℃、钨在1000℃时变形各属哪种变形？为什么？
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℃
• 轧制的目的？ 成形 改质、提高性能
• 轧制得到广泛应用，大部分金属以轧态使用。 钢材 90% 铝及合金 35~45% 铜及合金 60~70%
以简单理想轧制过程为例，阐述轧制过程 的基本概念。
简单理想轧制过程：两轧辊均被驱动，直径 相等，转速相同，轧件的机械性质及运动 均匀，无外加推力或拉力作用，靠轧辊力 实现轧制的过程。
大，使金属力学性能下降。
3、冷变形、热变形和温变 形
（1） 冷变形及其影响
金属在再结晶温度以下的变形称为冷变形，具
有加工硬化组织。
冷变形特点：冷变形可以使工件获得较高的精
度和表面质量。冷变形也是强化金属的一种重要手
段。但变形抗力大。
（2） 热变形及其影响
变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随 即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组 织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。
2. 多晶体的塑性变形
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移；同时晶粒之间发生滑移和转动。
晶内变形 滑移 滑动
晶间变形 转动
二、塑性变形后金属的组织和性能
1、加工硬化
金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加， 强度和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象 称为加工硬化。 加工硬化的金属内部组织变化特点。 （1）各晶粒沿变形最大的方向伸长， （2）位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； （3）滑移面和晶粒间产生碎晶。
已知铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃。问：铅在 20℃、钨在1000℃时变形各属哪种变形？为什么？
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℃
• 轧制的目的？ 成形 改质、提高性能
• 轧制得到广泛应用，大部分金属以轧态使用。 钢材 90% 铝及合金 35~45% 铜及合金 60~70%
以简单理想轧制过程为例，阐述轧制过程 的基本概念。
简单理想轧制过程：两轧辊均被驱动，直径 相等，转速相同，轧件的机械性质及运动 均匀，无外加推力或拉力作用，靠轧辊力 实现轧制的过程。
大，使金属力学性能下降。
3、冷变形、热变形和温变 形
（1） 冷变形及其影响
金属在再结晶温度以下的变形称为冷变形，具
有加工硬化组织。
冷变形特点：冷变形可以使工件获得较高的精
度和表面质量。冷变形也是强化金属的一种重要手
段。但变形抗力大。
（2） 热变形及其影响
变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随 即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组 织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。
2. 多晶体的塑性变形
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移；同时晶粒之间发生滑移和转动。
晶内变形 滑移 滑动
晶间变形 转动
二、塑性变形后金属的组织和性能
1、加工硬化
金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加， 强度和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象 称为加工硬化。 加工硬化的金属内部组织变化特点。 （1）各晶粒沿变形最大的方向伸长， （2）位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； （3）滑移面和晶粒间产生碎晶。
各种材料成形工艺流程
各种材料成形工艺流程各种材料成形工艺流程材料成形是工业生产中的重要环节之一，通过将原材料加工成特定形状，用于制造各种产品。
不同的材料适用于不同的成形工艺，下面将介绍一些常见的材料成形工艺流程。
1. 金属材料成形工艺：金属材料成形通常包括铸造、锻造、压力加工、焊接、剪切等工艺。
首先，铸造是将熔化的金属倒入模具中，冷却后得到所需形状的零件。
其次，锻造是将金属材料经过高温和压力处理，使其改变形状和性能，得到所需的零件。
然后，压力加工是将金属材料放入模具中，经过压力和形变来制造零件。
最后，焊接是将两个或多个金属材料通过加热或压力连接在一起。
剪切是通过切割金属材料来得到所需的形状。
2. 塑料材料成型工艺：塑料材料成型通常包括注塑成型、挤压成型、吹塑成型等工艺。
注塑成型是将塑料颗粒熔化，注入模具中，通过冷却固化得到所需形状的零件。
挤压成型是将熔化的塑料通过模具挤出，通过冷却固化得到所需形状的产品。
吹塑成型是将熔化的塑料通过吹塑机吹气而成型，用于制造中空的产品。
3. 玻璃材料成形工艺：玻璃材料成形主要包括浮法成形和玻璃制品成形两种工艺。
浮法成形是将玻璃熔化后，在液面上浮动，经过冷却后得到所需形状的平板玻璃。
制造玻璃制品的成形工艺包括玻璃吹制、拉伸、压延等。
玻璃吹制是将熔化的玻璃通过吹管吹气形成中空的形状，然后经过冷却后固化。
玻璃拉伸是在玻璃材料上施加拉力，使其形成所需形状。
玻璃压延是将玻璃材料通过辊子的压力来改变形状。
4. 陶瓷材料成形工艺：陶瓷材料成形主要包括成型、干燥、烧结等工艺。
成型是将陶瓷材料通过压制或注塑等工艺制造成所需形状的零件。
干燥是将成型的陶瓷材料进行适当的烘干处理，去除水分。
烧结是将干燥的陶瓷材料置于高温环境中，使其粒子着密，得到所需性能和形状的陶瓷零件。
综上所述，不同的材料适用于不同的成形工艺。
金属材料成形通常包括铸造、锻造、压力加工、焊接、剪切等工艺；塑料材料成型通常包括注塑成型、挤压成型、吹塑成型等工艺；玻璃材料成形主要包括浮法成形和玻璃制品成形两种工艺；陶瓷材料成形主要包括成型、干燥、烧结等工艺。
压力加工实训
六、金属的变形规律
1. 体积不变定律 2. 最由锻设备
锻锤
空气锤 蒸汽—空气锤
65~750Kg 630Kg~5T
压力机
水压机 油压机
锻锤吨位 = 落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆
压力机吨位 = 滑块运动到下始点时所产生的最大压力
二、自由锻基本工序
基本工序 — 完成锻件基本变形和成形的工序。
1. 简单冲模 冲床在一次行程中只完成一个冲压工序。 2. 连续冲模
冲床在一次行程中在不同的工位同时只完成两个以上的 冲压工序。
3. 复合冲模 冲床在一次行程中在同一工位同时完成两个以上的冲压 工序。
三米收割机：1000多个。
一、冲压设备
1. 剪床： 下料设备
1）斜刃剪
2）平刃剪
3）圆盘剪
2. 冲床：
冲压设备
1）开式冲床
2）闭式冲床
二、冲压基本工序
1. 冲裁（落料、冲孔）
2 . 修正
利用修正模沿冲裁件外缘或 内孔刮削一薄层金属，切掉 剪裂带和毛刺。提高其尺寸 精度降低表面粗糙度。
2 . 修正 利用修正模沿冲裁件外缘或 内孔刮削一薄层金属，切掉 剪裂带和毛刺。提高其尺寸 精度降低表面粗糙度。
筒类零件：镦粗、冲孔、在芯轴上拔长
盘类、环类零件：镦粗（拔长及镦粗）、 冲孔（芯轴上扩孔）
4 . 锻造温度范围及加热火次的确定 5 . 锻造设备的选择 6 . 确定工时 7 . 填写工艺卡
§3 模型锻 造
模型锻造 — 将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛 内受压、变形，获得锻件的方法。
特点： 1）生产率高； 2）锻件的尺寸精度和表面质量高； 3）材料利用率高； 4）可锻造形状较复杂的零件； 5）模具成本高、设备昂贵； 6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg。
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§2-1 金属的锻造性能及其影响因素
一、可锻性概念 • 金属的锻造性能，是指金属材料在压力加工时获得优质产品难易程度的
工艺性能。 • 衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性越高，变形抗力越小，则金属
的可锻性越好。 • 二、影响可锻性的因素 • 1．金属的本质 • 化学成分 纯金属的可锻性比合金好。而钢的可锻性随碳和合金元素的
• 3．温变形 • 金属在回复温度和再结晶温度之间的变形，称为温变形。兼有冷
变形、热变形的综合特点。
四、金属锻件的特点
• 1、金属更加致密。 • 2、获得细化的再结晶组织。因此，金属的力学性能得到很大提高
。 • 3、形成纤维组织，或称流线。 • 纤维组织 金属晶界上的夹杂物随晶粒沿变形最大方向被拉长得
• 锻造温度范围 • 开始锻造的温度称为始锻温度，指金属在锻造前加热允许的最高温度。
始锻温度过高必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。 • 过热 加热温度过高，导致晶粒急剧长大的现象。该缺陷可以通过重新
的热处理加以消除。 • 过烧 加热温度过高（过热之后），导致晶界严重氧化，甚至局部熔化
的现象。 产生该缺陷后，性能极脆，并不能挽救，只能报废。 • 停止锻造的温度称为终锻温度，指金属热变形允许的最低温度。终锻温
度过低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加工难于进行。
碳钢的锻造温 度范围
2）变形速度
• 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除，只 有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
合理利用纤维组织
• 1、应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方 向重合，2、最大切应力方向与纤维方向垂直，3、并 使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
第二章 常用金属的锻造性能
第三篇 金属压力加工
4、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力，使放在上下砧之间的金属坯 料变形，从而得到所需锻件的压力加工方法。 5、模锻 模锻是利用冲击力或压力，使放在锻模模膛内的金属坯料变 形，最后充满模膛而成形的压力加工方法。 6、板料冲压 板料冲压是利用压力，使放在冲模间的金属板料产生分 离或变形的压力加工方法。
质量分数的增加而变差。 • 组织结构 固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）差
。金属在单相状态下的可锻性比在多相状态下的好。 • 细晶粒金属的塑性较粗晶粒的好，可锻性较好。（但变形抗力较大）
二、影响可锻性的因素
• 2．压力加工条件
• 1）变形温度 随着温度的升高，钢的强度下降，塑性上升，即钢的可锻 性变好。因此，压力加工都力争在高温下进行，即采用热变形。
• 再结晶消除了全部加工硬化，使金属的强度和硬度明显下降， 塑性和韧性显著提高。
• 一般纯金属的再结晶温度为：
•
T再结晶≈0.4T熔点（K）
• 消除金属加工硬化的热处理方法叫再结晶退火。
• 再结晶的特点
• 1、只有产生加工硬化的金属才能产生再结晶。
• 2、不同于同素异构转变，不发生晶体结构变化。
• 3、可以细化晶粒。但过份地延长加热时间，则晶粒还会不断长 大，使金属力学性能下降。
第三篇 金属压力加工
2、挤压： 挤压是利用压力 ，将金属坯料从挤压模的模孔 中挤出而成形的压力加工方法 。①正挤压；②反挤压；③复 合挤压。
第三篇 金属压力加工
3、拉拔 拉拔是利用拉力，将金 属坯料拉过拉拔模的模孔而成形 的压力加工方法。常需经多次拉 拔，依次通过形状和尺寸逐渐变 化的模孔，才能得到所需截面的 产品。
二、回复和再结晶
• 1．回复
• T回复=（0.25～0.3）T熔点（K） 式中T回复为金属回复的绝对温度； • T熔点为金属熔化的绝对温度。
• 回复使晶格扭曲被消除，内应力明显降低，但力学性能变化不 大，部分地消除了加工硬化。
2．再结晶
• 再结晶 以某些碎晶或杂质为晶核，成长为新的等轴细晶粒的 过程称为再结晶。
第三篇 金属压力加工
• 金属压力加工是利用外力， 使金属坯料产生塑性变形， 从而获得具有一定形状、尺 寸和力学性能的原材料、毛 坯或零件的加工方法。
• 压力加工方法分类 • 1、轧制 轧制是借助于
摩擦力和压力使金属坯料通 过两个旋转的轧辊间的空隙 而变形的压力加工方法。 • 轧制主要用于生产各种规格 的钢板、型钢和钢管等钢材 。
到的组织。
纤维组织的特点
• 变形程度越大，纤维组织越明显。
• 常用锻造比Y表示变形程度。坯料拔长时的锻 式中F0为坯料拔长前的横截面积；F为坯料拔长后的横截面积。
• 纤维组织使金属在性能上具有方向性。
• 纵向（平行于纤维方向）上的塑性、韧性提高，
• 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。
• 二、多晶体的塑性变形 • 1、每个晶粒变形不均匀 • 2、晶粒间也产生滑动和转动。 • 3、变形抗力大
§1-3 塑性变形后金属的组织和性能
• 一、加工硬化 • 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度
和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象称为 加工硬化。 • 加工硬化的金属内部组织变化特点。 • 1、各晶粒沿变形最大的方向伸长， • 2、位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； • 3、滑移面和晶粒间产生碎晶。
第一章 金属的塑性成形工艺基础
§1-1 金属塑性变形的实质
一、单晶体的塑性变形 单晶体塑性变形的主要方式是滑移。 滑移是在切应力作用下，晶体的一部分原子相对另一部分原子 ，沿着一定的晶面（滑移面）和一定的方向（滑移方向）产生 的移动。
§1-1 金属塑性变形的实质
• 实际晶体的滑移不象理想晶体那样，而是 通过位错运动实现的。
二、回复和再结晶
三、冷变形、热变形和温变形
• 1．冷变形 金属在回复温度以下的变形称为冷变形，具有加工硬 化组织。 冷变形特点
• 冷变形可以使工件获得较高的精度和表面质量。冷变形也是强化 金属的一种重要手段。但变形抗力大。
• 2．热变形 金属在再结晶温度以上的变形称为热变形，具有再结 晶组织。
• 热变形特点 金属在热变形过程中，也产生加工硬化，但随时被 再结晶所消除。热变形时，金属的变形抗力小，塑性好。工件的 表面质量低于冷变形。
一、可锻性概念 • 金属的锻造性能，是指金属材料在压力加工时获得优质产品难易程度的
工艺性能。 • 衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性越高，变形抗力越小，则金属
的可锻性越好。 • 二、影响可锻性的因素 • 1．金属的本质 • 化学成分 纯金属的可锻性比合金好。而钢的可锻性随碳和合金元素的
• 3．温变形 • 金属在回复温度和再结晶温度之间的变形，称为温变形。兼有冷
变形、热变形的综合特点。
四、金属锻件的特点
• 1、金属更加致密。 • 2、获得细化的再结晶组织。因此，金属的力学性能得到很大提高
。 • 3、形成纤维组织，或称流线。 • 纤维组织 金属晶界上的夹杂物随晶粒沿变形最大方向被拉长得
• 锻造温度范围 • 开始锻造的温度称为始锻温度，指金属在锻造前加热允许的最高温度。
始锻温度过高必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。 • 过热 加热温度过高，导致晶粒急剧长大的现象。该缺陷可以通过重新
的热处理加以消除。 • 过烧 加热温度过高（过热之后），导致晶界严重氧化，甚至局部熔化
的现象。 产生该缺陷后，性能极脆，并不能挽救，只能报废。 • 停止锻造的温度称为终锻温度，指金属热变形允许的最低温度。终锻温
度过低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加工难于进行。
碳钢的锻造温 度范围
2）变形速度
• 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除，只 有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
合理利用纤维组织
• 1、应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方 向重合，2、最大切应力方向与纤维方向垂直，3、并 使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
第二章 常用金属的锻造性能
第三篇 金属压力加工
4、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力，使放在上下砧之间的金属坯 料变形，从而得到所需锻件的压力加工方法。 5、模锻 模锻是利用冲击力或压力，使放在锻模模膛内的金属坯料变 形，最后充满模膛而成形的压力加工方法。 6、板料冲压 板料冲压是利用压力，使放在冲模间的金属板料产生分 离或变形的压力加工方法。
质量分数的增加而变差。 • 组织结构 固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）差
。金属在单相状态下的可锻性比在多相状态下的好。 • 细晶粒金属的塑性较粗晶粒的好，可锻性较好。（但变形抗力较大）
二、影响可锻性的因素
• 2．压力加工条件
• 1）变形温度 随着温度的升高，钢的强度下降，塑性上升，即钢的可锻 性变好。因此，压力加工都力争在高温下进行，即采用热变形。
• 再结晶消除了全部加工硬化，使金属的强度和硬度明显下降， 塑性和韧性显著提高。
• 一般纯金属的再结晶温度为：
•
T再结晶≈0.4T熔点（K）
• 消除金属加工硬化的热处理方法叫再结晶退火。
• 再结晶的特点
• 1、只有产生加工硬化的金属才能产生再结晶。
• 2、不同于同素异构转变，不发生晶体结构变化。
• 3、可以细化晶粒。但过份地延长加热时间，则晶粒还会不断长 大，使金属力学性能下降。
第三篇 金属压力加工
2、挤压： 挤压是利用压力 ，将金属坯料从挤压模的模孔 中挤出而成形的压力加工方法 。①正挤压；②反挤压；③复 合挤压。
第三篇 金属压力加工
3、拉拔 拉拔是利用拉力，将金 属坯料拉过拉拔模的模孔而成形 的压力加工方法。常需经多次拉 拔，依次通过形状和尺寸逐渐变 化的模孔，才能得到所需截面的 产品。
二、回复和再结晶
• 1．回复
• T回复=（0.25～0.3）T熔点（K） 式中T回复为金属回复的绝对温度； • T熔点为金属熔化的绝对温度。
• 回复使晶格扭曲被消除，内应力明显降低，但力学性能变化不 大，部分地消除了加工硬化。
2．再结晶
• 再结晶 以某些碎晶或杂质为晶核，成长为新的等轴细晶粒的 过程称为再结晶。
第三篇 金属压力加工
• 金属压力加工是利用外力， 使金属坯料产生塑性变形， 从而获得具有一定形状、尺 寸和力学性能的原材料、毛 坯或零件的加工方法。
• 压力加工方法分类 • 1、轧制 轧制是借助于
摩擦力和压力使金属坯料通 过两个旋转的轧辊间的空隙 而变形的压力加工方法。 • 轧制主要用于生产各种规格 的钢板、型钢和钢管等钢材 。
到的组织。
纤维组织的特点
• 变形程度越大，纤维组织越明显。
• 常用锻造比Y表示变形程度。坯料拔长时的锻 式中F0为坯料拔长前的横截面积；F为坯料拔长后的横截面积。
• 纤维组织使金属在性能上具有方向性。
• 纵向（平行于纤维方向）上的塑性、韧性提高，
• 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。
• 二、多晶体的塑性变形 • 1、每个晶粒变形不均匀 • 2、晶粒间也产生滑动和转动。 • 3、变形抗力大
§1-3 塑性变形后金属的组织和性能
• 一、加工硬化 • 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度
和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象称为 加工硬化。 • 加工硬化的金属内部组织变化特点。 • 1、各晶粒沿变形最大的方向伸长， • 2、位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； • 3、滑移面和晶粒间产生碎晶。
第一章 金属的塑性成形工艺基础
§1-1 金属塑性变形的实质
一、单晶体的塑性变形 单晶体塑性变形的主要方式是滑移。 滑移是在切应力作用下，晶体的一部分原子相对另一部分原子 ，沿着一定的晶面（滑移面）和一定的方向（滑移方向）产生 的移动。
§1-1 金属塑性变形的实质
• 实际晶体的滑移不象理想晶体那样，而是 通过位错运动实现的。
二、回复和再结晶
三、冷变形、热变形和温变形
• 1．冷变形 金属在回复温度以下的变形称为冷变形，具有加工硬 化组织。 冷变形特点
• 冷变形可以使工件获得较高的精度和表面质量。冷变形也是强化 金属的一种重要手段。但变形抗力大。
• 2．热变形 金属在再结晶温度以上的变形称为热变形，具有再结 晶组织。
• 热变形特点 金属在热变形过程中，也产生加工硬化，但随时被 再结晶所消除。热变形时，金属的变形抗力小，塑性好。工件的 表面质量低于冷变形。