金属塑性加工工艺
什么是金属塑性加工
1.什么是金属塑性加工？其特点是什么？答：金属塑性加工：是金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得具有一定几何形状、尺寸和精度，以及服役性能的材料、毛坯或零件的加工方法。
特点：材料利用率高;组织、性能好;生产效率高，适用于大批量生产;尺寸精度高，表面质量高;但是设备较庞大，能耗高，投资较大。
2.材料的使用性能、工艺性能包括哪些？答：使用性能:高强、高韧、耐蚀等;工艺性能:轧、挤、拉、锻、焊等：3.按加工时工件的受力和变形方式，金属塑性加工有哪些方法？各有什么特点？答：锻造：改善金属的内部组织，提高金属的力学性能；较高的生产劳动力；适应范围广。
轧制：可以生产断面复杂的型材，生产效率高，产品质量好挤压：挤压法可加工各种复杂断面实心型材、棒材、空心型材和管材拉拔：拉拔一般在冷态下进行，可拉拔断面尺寸很小的线材和管材；拉拔制品的尺寸精度高；表面光洁度极高；金属的强度高(因冷加工硬化强烈)可生产各种断面的线材、管材和型材异型截面。
拉伸：一般在室温下进行，其产品主要用于各种壳体零件，如飞机蒙皮、汽车覆盖件、子弹壳、仪表零件及日用器皿等。
弯曲：在弯矩作用下，使板料发生弯曲变形或使板料或管、棒材得到矫直的一种加工方法。
剪切：坯料在剪切力的作用下产生剪切。
使板材冲裁，以及板料和型材切断的一种常用加工方法4.金属塑性加工的目的是什么？答：使金属材料成形并获得具有一定几何形状、尺寸和精度，以及服役性能的材料、毛坯或零件。
5.什么是轧制、纵轧、横轧、斜轧？答：轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积减小，长度增加的过程(可实现连续轧制)。
可分为纵轧、横轧、斜轧。
纵轧：两轧辊旋转方向相反，轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直，主要生产板、带、箔材，以及断面复杂的型材。
生产效率高，加工材料长度大和产品质量较高。
横轧：:两轧辊旋转方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线平衡，轧件绕纵轴旋转。
可加工旋转体工件，如变断面轴、丝杆、周期断面型材以及钢球等。
金属成型工艺的类别
金属成型工艺的类别
1. 塑性成型工艺，塑性成型工艺是指通过对金属材料施加压力，使其发生塑性变形，从而获得所需形状的工艺过程。
常见的塑性成
型工艺包括锻造、压铸、拉伸、挤压等。
2. 切削成型工艺，切削成型工艺是指通过切削金属材料的方法，将其加工成所需形状的工艺过程。
常见的切削成型工艺包括车削、
铣削、钻削、镗削等。
3. 焊接工艺，焊接工艺是指通过加热或施加压力，使金属材料
相互结合的工艺过程。
常见的焊接工艺包括电弧焊、气体保护焊、
激光焊等。
4. 粉末冶金工艺，粉末冶金工艺是指利用金属粉末或金属粉末
与非金属粉末混合后，通过压制和烧结等工艺形成零件的工艺过程。
5. 热处理工艺，热处理工艺是指通过加热、保温和冷却等方式，改变金属材料的组织结构和性能的工艺过程。
常见的热处理工艺包
括退火、正火、淬火、回火等。
以上是金属成型工艺的主要类别，不同的工艺类别在实际应用中往往会结合使用，以满足不同金属制品的加工需求。
希望以上回答能够全面地解答你的问题。
金属塑性成型工艺
第二篇金属的塑性成形工艺金属塑性成形——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。
此生产方法称金属塑性成形（也称压力加工）外力冲击力——锤类设备压力——轧机、压力机有一定塑性的金属——压力加工（热态、冷态）基本生产方法：1．轧制——钢板、型材、无缝管材（图6-1）（图6-2）2．挤压——低碳钢、非铁金属及其合金（图6-3）（图6-4）3．拉拔——各种细线材，薄壁管、特殊几何形状的型材（图6-5）（图6-6）4．自由锻——坯料在上、下砥铁间受冲击力或压力而变形（图6-7a）5．模锻——坯料在锻模模腔内受冲击力或压力而变形（图6-7b）6．板料冲压——金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的加工方法（图6-7c）金属的原材料，大部通过轧制、挤压、拉拔等制成。
第六章金属塑性成形的工艺理论基础压力加工——对金属施加外力→塑性变形金属在外力作用下，使其内部产生应力——发生弹性变形外力>屈服应力塑性变形塑性变形过程中一定有弹性变形存在，外力去除后，弹性变形将恢复→“弹复”现象，它对有些压力加工件的变形和工件质量有很大影响，须采取工艺措施的保证产品质量。
§6-1 塑性变形理论及假设一、最小阻力定律金属塑性成形问题实质，金属塑性流动，影响金属流动的因素十分复杂（定量很困难）。
应用最小阻力定律——定性分析（质点流动方向）最小阻力定律——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——最小周边法则二、塑性变形前后体积不变的假设弹性变形——考虑体积变化塑性变形——假设体积不变（由于金属材料连续，且致密，体积变化很微小，可忽略）此假设+最小阻力定律——成形时金属流动模型三、变形程度的计算变形程度——用“锻造比”表示拔长时锻造比为： T 拔=Fo/F镦粗时锻造比： Y 镦=Ho/H式中：H 0、F 0——坯料变形前的高度和横截面积H 、F ——坯料变形后的高度和横截面积T 锻=2~2.5 （要求横向力学性能）纵向Y 锻↑由Y 锻可得坯料的尺寸。
金属塑性加工工艺
金属塑性加工工艺20103606 材料加工1班魏绪1.材料加工：金属坯料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有一定几何形状，尺寸和精度，以及服役性能的材料、毛坯或零件的加工方法。
2.适用范围：钢、铝、铜、钛等及其合金。
3.主要加工方法：(1) 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积减小，长度增加的过程。
(可实现连续轧制)纵轧、横轧、斜轧。
举例：汽车车身板、烟箔等；其它：多辊轧制(24辊)、孔型轧制等。
(2) 挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出而制取各种断面金属材料的加工方法。
定义：金属材料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。
挤压法非常适合于生产品种、规格、批数繁多的有色金属管、棒、型材及线坯。
正挤压—— 坯料流动方向与凸模运动方向一致。
反挤压—— 坯料流动方向与凸模运动方向相反。
举例：管、棒、型；其它：异型截面。
特点： ① 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图，金属可以发挥其最大的塑性，获得大变形量。
可加工用轧制或锻造加工有困难甚至无法加工的金属材料。
② 可生产断面极其复杂的，变断面的管材和型材。
卧式挤压机 正挤反挤③灵活性很大，只需更换模具，即可生产出很多产品。
④产品尺寸精确，表面质量好。
(3) 锻造：锻锤锤击工件产生压缩变形•定义：借助锻锤、压力机等设备对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和一定组织性能的锻件。
垂直方向（Z向）受力，水平方向（X、Y向）自由变形。
A.自由锻：金属在上下铁锤及铁砧间受到冲击力或压力而产生塑性变形的加工我国自行研制的万吨级水压机B.模锻：金属在具有一定形状的锻模膛内受冲击力或压力而产生塑性变形的加工。
举例：飞机大梁，火箭捆挷环等。
万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环特点：在塑性变形中，能使坯料的粗晶粒破碎、疏松、孔隙被压实、焊合，锻件的内部组织和性能得到较大改善。
应用：锻造应用十分的广泛，可以生产几克重到200t以上各种形状的锻件，如各种轴类、曲柄和连杆。
材料的塑性成形工艺
材料的塑性成形工艺引言塑性成形是一种常见的材料加工工艺，通过施加力量使材料发生形变，以获得所需的形状和尺寸。
塑性成形工艺包括冷拔、冷加工、锻造、挤压、拉伸等多种方法。
本文将介绍几种常见的材料塑性成形工艺及其特点。
一、冷拔1.1 工艺流程冷拔是一种拉伸加工的方法，主要用于金属材料。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行冷拔加工。
2.加热：将材料加热至适当的温度，以提高其塑性。
3.均质化处理：通过变形和退火等处理方法，使材料组织更加均匀。
4.拉拔：将材料拉伸至所需的形状和尺寸。
5.精整：通过切割、修整等方法，使成品达到要求的尺寸。
1.2 特点冷拔工艺具有以下特点：•成品尺寸精度高，表面质量好。
•可加工各种材料，包括金属和非金属材料。
•可以提高材料的强度和硬度。
二、冷加工2.1 工艺流程冷加工是一种在常温下进行的成形加工方法，常用于金属材料。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行冷加工。
2.切削：通过刀具对材料进行切削加工。
3.成型：通过冷加工设备对材料进行压制、弯曲、卷曲等成型操作。
4.精整：通过修整、研磨等方法，使成品达到要求的尺寸和表面质量。
2.2 特点冷加工具有以下特点：•成品尺寸精度高，表面质量好。
•可以加工多种材料，包括金属和非金属材料。
•部件形状复杂度高，适用于精密加工要求较高的产品。
三、锻造3.1 工艺流程锻造是一种通过施加压力将材料压制成所需形状的工艺方法。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行锻造。
2.加热：将材料加热至适当的温度，以提高其塑性。
3.锻造：通过锻造设备施加压力，将材料压制成所需形状。
4.精整：通过修整、热处理等方法，使成品达到要求的尺寸和性能。
3.2 特点锻造具有以下特点：•可以加工各种金属材料，包括高温合金和非金属材料。
•成品强度高，韧性好。
•高生产效率，适用于大批量生产。
四、挤压4.1 工艺流程挤压是一种将材料挤压成所需截面形状的塑性成形工艺。
金属塑性加工方法——拉伸(一)
金属塑性加工方法——拉伸(一)拉伸是一种常用的金属塑性加工方法，它通过施加外力使金属材料产生塑性变形，从而改变其形状和尺寸。
拉伸的基本原理拉伸的基本原理是利用拉伸力的作用，使金属材料发生单轴应力状态下的塑性变形。
在拉伸过程中，金属材料受到拉伸力的作用，原先的尺寸会发生变化，同时形成一个狭长的截面。
拉伸的工艺过程拉伸的工艺过程包括以下几个步骤：1.选择合适的金属材料：不同的金属材料适用于不同的拉伸工艺，选择合适的金属材料对拉伸的成功与否至关重要。
2.设计模具和夹具：根据所需形状和尺寸设计模具和夹具，用于将金属材料固定并施加拉伸力。
3.加热金属材料：有些金属材料需要在拉伸前进行加热处理，以提高其塑性，使其更容易发生塑性变形。
4.___伸力：将金属材料放置在模具中，并___伸力，使其发生塑性变形。
5.控制拉伸过程：在拉伸过程中，需要控制拉伸速度、拉伸力大小等因素，以确保金属材料的塑性变形符合要求。
6.冷却和固化：在拉伸完成后，需要对金属材料进行冷却和固化处理，以使其保持所需的形状和尺寸。
拉伸的应用领域拉伸广泛应用于制造业中，包括以下几个领域：1.金属成型：拉伸可用于制作各种金属制品，如金属片、管材、线材等。
2.零件制造：拉伸可用于制造各种金属零件，如汽车零部件、家电零件等。
3.金属加工：拉伸也可以与其他金属加工方法结合使用，如冲压、焊接等。
总结拉伸是一种常用的金属塑性加工方法，通过施加拉伸力使金属材料发生塑性变形。
它在制造业中有着广泛的应用，可以制作各种金属制品和零件。
正确的设计和控制拉伸工艺过程对于达到理想的拉伸效果至关重要。
金属塑性加工方法——旋压(一)
金属塑性加工方法——旋压(一)
金属塑性加工是一种通过施加力和应变来改变金属形状和结构
的方法。
旋压是金属塑性加工的一种常见方法，它使用旋压机将金
属材料塑性变形成所需的形状。
旋压原理
旋压的原理是通过旋转金属材料来施加力和应变。
旋压机由一
个圆筒形的工件和一个将工件固定在轴上并施加旋转力的夹具组成。
在旋转的同时，夹具还会向工件施加一定的径向力。
这样，金属材
料就会在旋转和径向力的作用下发生塑性变形。
旋压过程
旋压过程可以分为以下几个步骤：
1. 原料准备：选择适合旋压的金属材料，并根据所需形状和尺
寸切割成合适的工件。
2. 夹具调整：将工件固定在旋压机的夹具上，并根据需要调整夹具的径向力。
3. 旋压加工：启动旋压机，使工件开始旋转。
同时，夹具会施加一定的径向力，使金属材料开始塑性变形。
4. 修整和检验：完成旋压加工后，对成品进行修整和检验，确保其达到质量要求。
旋压应用
旋压方法适用于许多金属材料，如铝、铜、不锈钢等。
它常用于制造圆形或柱状的工件，如轴承套、奖杯底座等。
旋压有许多优点，包括：
- 简单而高效的加工过程。
- 较低的材料浪费。
- 产生的工件表面质量高。
结论
旋压是一种常见的金属塑性加工方法，适用于制造圆形或柱状的工件。
它通过旋转金属材料和施加径向力来改变其形状和结构。
旋压具有简单高效、材料浪费少和工件表面质量高的优点。
在实际应用中，我们可以根据需要选择合适的金属材料和夹具参数来进行旋压加工。
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。
金属塑性加工工艺
金属塑性加工工艺金属塑性加工工艺是一种将金属材料通过塑性变形而制成的工艺。
塑性加工是工程领域中较为常见的一种加工方式，可以生产出各种不同形状和尺寸的金属制品，比如机床、船舶、汽车、飞机、电子、家具等等。
本文将从几个方面介绍金属塑性加工工艺的一些基本知识。
1. 塑性加工的分类塑性加工可以大致分为两类：热加工和冷加工。
热加工又分为锻造和轧制两种，冷加工又分为拉伸、压缩、弯曲、挤压等几种。
不同的加工方式适用于不同的金属材料和加工要求，其中最常用的是轧制和拉伸。
2. 加工流程每一种塑性加工方式都有其独特的加工流程，但是每一种流程都包含了几个基本步骤，如下：1) 选材：选择适合加工的材料。
2) 制备：对材料进行清理、切割和热处理（如有必要）。
3) 加工：进行塑性加工，通常包括粗加工和精加工两个阶段。
4) 检测：对加工后的制品进行外观检测、尺寸检查、化学成分检测等。
5) 打磨：对制品进行表面加工，包括研磨、抛光等。
6) 包装：对制品进行包装，以防止损坏。
与锻造等传统加工方式相比，塑性加工有以下优点：1) 可以在较低的温度下进行加工，不会破坏材料的金属结构。
2) 通过加工可以获得更精确、更复杂的形状，可实现高度自动化生产。
3) 相比于锻造等加工方式，塑性加工可以轻松进行大批量生产，并且成本更低。
4. 材料的选择在进行塑性加工之前，需要选择适合加工的材料。
不同金属材料的物理和化学性质都有所区别，对于不同加工工艺的要求也不同。
使用不同材料的加工流程也不同。
如下是常用的几种材料：1) 铝：适合进行拉伸、挤压等冷加工流程。
总之，对于不同的加工工艺都需要选择不同的材料，以便在加工过程中获得最佳效果。
5. 结论。
材料工程基础-第五章 金属的塑性加工
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。
金属塑性加工方法——滚压(一)
金属塑性加工方法——滚压(一)简介滚压是一种常用的金属塑性加工方法，通过在金属工件上施加压力，将其通过滚动运动的方式使其形状发生变化。
本文将介绍滚压的基本原理、工艺流程和应用领域。
滚压原理滚压是一种通过挤压金属工件来改变其形状的加工方法。
它利用滚轮施加在金属工件上的压力，将其挤压成所需的形状。
滚压通常使用辊和工件之间的滚动运动来实现，这样可以减少工件与滚轮之间的摩擦，并且更容易控制加工过程中的变形。
滚压可以适用于各种金属材料，包括钢铁、铝合金等，广泛应用于制造业中。
滚压工艺流程滚压的工艺流程通常包括以下几个步骤：1. 准备工作：选择适当的滚轮、加工设备和工件材料，并确保它们的表面光洁度和几何尺寸的精度。
2. 装夹工件：将工件固定在滚压机床上，确保工件与滚轮之间的接触面积足够，并调整滚轮的位置和角度。
3. 加工过程：通过滚压机床施加压力，使滚轮与工件产生相对滚动运动，逐渐将工件挤压成所需形状。
4. 检测和调整：在加工过程中，及时检测工件的形状和尺寸，根据需要进行调整和修正。
5. 完成加工：当工件达到要求的形状和尺寸后，完成滚压加工，并进行后续的处理，如退火等。
滚压的应用领域滚压作为一种重要的金属塑性加工方法，在各个制造领域都得到了广泛应用。
以下是一些常见的滚压应用领域：1. 轧钢厂：在钢铁工业中，滚压被用于生产各种形状和尺寸的钢材，如槽钢、工字钢等。
2. 汽车制造：滚压被广泛应用于汽车制造过程中，用于生产车身零部件、发动机零件等。
3. 金属管道加工：滚压在金属管道加工中是一种常用的方法，用于改变管道的形状和尺寸。
4. 航空航天工业：滚压在航空航天工业中的应用也很广泛，用于制造飞机零部件、零件等。
结论滚压是一种常用且重要的金属塑性加工方法，通过施加压力和滚动运动，可以有效地改变金属工件的形状。
滚压的工艺流程相对简单，广泛应用于各个制造领域。
在实际应用中，需要根据具体需求选择适当的滚压设备和工艺参数，保证加工效果和产品质量。
金属材料的塑性加工与成形方法
金属材料的塑性加工与成形方法金属材料的塑性加工是指通过外力作用，改变金属材料的形状和尺寸，从而获得所需的零件和产品。
在工业生产中，金属材料的塑性加工具有重要的地位和作用。
本文将针对金属材料的塑性加工与成形方法展开讨论。
一、金属材料的塑性加工方法1. 锻造锻造是将金属材料加热到一定温度，然后施加压力使其在模具中产生塑性变形的加工方法。
锻造可以分为自由锻造和模锻造两种，可用于加工各种金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造等行业。
2. 拉伸拉伸是利用拉伸力使金属材料产生塑性变形，并最终延伸其长度的一种加工方法。
拉伸适用于薄板、线材等材料的加工，常用于金属制品的生产中。
3. 压缩压缩是将金属材料置于模具中，通过施加压力使其在垂直方向上发生塑性变形的一种加工方法。
压缩可用于加工各种形状的金属材料，特别适用于生产大型零件和产品。
4. 轧制轧制是将金属材料置于辊子之间进行连续压制，使其发生塑性变形的加工方法。
轧制广泛应用于金属片材、线材等薄型材料的加工，可实现尺寸精度高、表面光洁度好的要求。
5. 剪切剪切是将金属材料置于剪切机中，通过施加剪切力使其在剪切刃上发生塑性变形而分离的一种加工方法。
剪切广泛应用于金属板材、线材等材料的加工，可实现快速高效的生产。
二、金属材料的成形方法1. 冷冲压冷冲压是利用冲压设备将金属板材置于模具中，通过施加压力使其在常温下进行塑性变形和分离的成形方法。
冷冲压广泛应用于制造汽车零部件、家电产品等。
2. 热冲压热冲压是通过将金属材料加热到一定温度后进行塑性变形和分离的成形方法。
热冲压一般适用于高硬度、高强度的金属材料的加工，可获得较高精度和表面质量。
3. 旋压旋压是将金属材料置于旋压机床上，通过旋转和压制力使其在模具中进行塑性变形的成形方法。
旋压适用于加工圆柱形、锥形等形状的零件和产品。
4. 拉伸成形拉伸成形是将金属材料置于模具中，通过拉伸力使其在径向和轴向上同时发生塑性变形的成形方法。
金属的塑性加工教学PPT
在无模具或少模具情况下，对坯料施加外力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的锻件。
自由锻
在模具腔内对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的锻件。
模锻
通过旋转轧辊对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的轧制产品。
轧制
通过挤压模具对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的挤压产品。
高强度材料
精密成形技术如激光成形和等离子喷涂等，在金属塑性加工中得到广泛应用，提高了加工精度和表面质量。
精密成形技术
数值模拟技术用于预测金属塑性加工过程中的变形行为、流动规律和工艺参数优化，有助于提高产品质量和降低成本。
数值模拟与优化
新材料与新技术的发展
随着智能化和自动化技术的不断发展，金属塑性加工将更加高效、精确和可控，实现自动化生产线和智能制造。
采取措施确保金属各部位受热均匀，以减小变形不均匀和开裂的风险。
加热均匀性
加热与温度控制
塑性变形过程
模具设计
根据产品形状和尺寸要求设计合理的模具结构。
变形方式选择
根据金属特性和产品需求选择合适的塑性变形方式，如轧制、锻造、挤压等。
变形程度控制
在保证产品质量的前提下，合理控制变形程度，以提高生产效率和降低能耗。
总结词
拉拔技术主要用于生产各种细线、丝材等制品，如钢丝、铁丝等。在拉拔过程中，金属坯料通过模具孔逐渐被拉长和变细，同时发生塑性变形。
详细描述
根据拉拔时金属坯料温度的不同，拉拔可分为热拉拔和冷拉拔两种。
总结词
热拉拔是将金属坯料加热至高温后进行拉拔，具有加工效率高、材料利用率高等优点，但产品精度相对较低。冷拉拔则是在常温下进行拉拔，产品精度高、表面质量好，但加工难度较大。
材料成型工艺学3第三篇 金属塑性加工
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
纤维组织的稳定性很高, 不能用热处理方法加以消 除。只有经过锻压使金属变形, 才能改变其方向和形状。
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。并使纤维分布与 零件的轮廓相符合, 尽量 使纤维组织不被切断。
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。
最小阻力定律： 塑性变形时金属各质点首先向阻力最小的方向移动。
变法 形线 功方 小向
§2 塑性变形对金属的组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后， 内部组织变化:
① 晶粒沿最大变形的方向伸长； ② 晶格与晶粒均发生扭曲；产生内应力； ③ 晶粒间产生碎晶。
变形速度↑↑→ 热效应现象↑→ 塑性 ↑ 、变形抗力↓ → 可锻性↑
3. 应力状态的影响
实践证明：
● 三个方向的应力中, 压应力的数目越多, 则金属的塑性 越好
● 拉应力的数目越多, 则金属的塑性越差 ● 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
第二章 锻 造
锻造：利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中 变形, 从而获得所需形状和尺寸的锻件, 这类 工艺方法称为锻造。
有色金属塑性加工成型方法概述
有色金属塑性加工成型方法概述有色金属塑性加工成型是指通过各种加工方式对有色金属进行变形和成型的过程。
常见的有色金属包括铜、铝、镁、钛等。
有色金属塑性加工成型方法主要包括铸造、锻造、轧制、挤压、拉伸和旋压等。
下面将对这些方法进行详细介绍。
首先是铸造。
铸造是将熔融状态的有色金属倒入铸型中，然后冷却凝固成型的过程。
铸造的优点是能够制造形状复杂的零件，并且可以得到大型和小型零件。
铸造方法包括重力铸造、压力铸造和离心铸造等。
其次是锻造。
锻造是通过施加压力使有色金属在高温下变形成型的方法。
锻造的优点是能够增加材料的密实性、改善机械性能和表面质量。
锻造方法包括自由锻造、模锻和冷锻等。
再次是轧制。
轧制是通过将有色金属放入排列有一定形状的轧辊间，使其产生塑性变形并得到所需截面形状和尺寸的方法。
轧制的优点是能够大规模生产均匀的板材、带材和管材等。
轧制方法包括热轧、冷轧和挤轧等。
然后是挤压。
挤压是通过把固态材料压入由模具定义的空腔中，然后经过强制挤压形成所需工件形状的方法。
挤压的优点是能够生产大尺寸、高强度和高精度的零件。
挤压方法包括直接挤压、间接挤压和特殊挤压等。
接下来是拉伸。
拉伸是将有色金属材料放入张力下，使其在拉伸力的作用下产生塑性变形并得到所需形状的方法。
拉伸的优点是能够制造高强度和高塑性的零件。
拉伸方法包括拉拔、挤拔和卷拔等。
最后是旋压。
旋压是通过将有色金属材料放置在旋转模具中，并在模具旋转时施加轴向力，使材料发生塑性变形并得到所需的形状的方法。
旋压的优点是能够制造形状复杂、表面光滑和尺寸精度高的零件。
旋压方法包括手动旋压和自动旋压等。
总结起来，有色金属塑性加工成型方法包括铸造、锻造、轧制、挤压、拉伸和旋压等。
每种方法都有其独特的特点和应用领域，可以满足不同需求的加工要求。
在实际生产中，根据零件的具体要求和性能要求选择适合的加工方法可以提高生产效率和产品质量。
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金属塑性加工工艺综述摘要：塑性加工技术随着科技的不断进步和生产率的提高，其应用越来越广泛、越来越引起人们的重视。
金属材料经过不同的加工过程会导致金相组织的不同变化，进而影响材料的机械性能。
本文分析了当前金属塑性加工的各种新技术, 并对其进行了归类和分析, 预测了金属塑性加工技术的发展趋势。
关键词: 塑性加工; 新技术; 发展趋势1 引言塑性加工技术是指包括锻造、冲压、挤压、轧制及其他以材料发生永久变形为特点的材料加工技术。
塑性加工过程是在一定外力( 载荷) 和边界条件诸如加载方式、加载速度、约束条件、几何形状、接触摩擦条件、温度场等作用下对材料进行“力”处理和“热处理”的过程, 从而使材料发生所希望的几何形状的变化( 成形) 与组织性能的变化。
现代塑性加工业是制造业的一个重要组成部分。
随着国民经济的健康持续发展, 塑性加工技术迎来了空前的发展机遇, 同时也面临诸多挑战。
2 塑性加工新技术目前科学技术面临着巨大的变革。
通过与计算机的紧密结合, 数控加工、激光成型、人工智能、材料科学和集成制造等一系列与塑性加工相关联的技术发展速度之快, 学科领域交叉之广是过去任何时代所无法比拟的。
塑性加工新工艺和新设备如雨后春笋般地涌现, 把握塑性加工技术的现状和发展前景, 有助于及时研究、推广和应用高新技术, 推动塑性加工技术的持续发展。
2.1 基于新能源的塑性成形新技术激光、电磁场、超声波和微波等新能源的应用为塑性加工提供了新的方法。
激光热应力成形是利用激光扫描金属薄板, 在热作用区域内产生强烈的温度梯度, 引起超过材料屈服极限的热应力, 使板料实现热塑性变形。
激光冲压成形是在激光冲击强化基础上发展起来一种全新的板料成形技术, 其基本原理是利用高功率密度、短脉冲的强激光作用于覆盖在金属板料表面上的能量转换体, 使其汽化电离形成等离子体, 产生向金属内部传播的强冲击波。
由于冲击波压力远远大于材料的动态屈服强度, 从而使材料产生屈服和冷塑性变形。
电磁成形工艺是利用金属材料在交变电磁场中产生感生电流( 涡流) , 而感生电流又受到电磁场的作用力, 在电磁力的作用下坯料发生高速运动而与单面凹模贴模产生塑性变形。
电磁成形适用于薄壁板料的成形、不同管材间的快速连接、管板连接等加工过程, 是一种高速成形工艺。
超声塑性成形是对变形体或工装模具施加高频振动, 坯料与工装模具之间的摩擦力可以显著降低, 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, 因此成为一些特殊新材料的最有效加工途径。
管材、线材和棒材的拉拔成形、板料拉深成形都可以采用超声塑性成形技术加工。
有些金属在常温或低温下不易轧制成形, 而采用高温轧制则存在坯料前处理工艺复杂、成品率低, 或金属间易发生反应而形成脆性化合物等缺陷。
若采用爆炸成形复合后再用常规轧制法加工则可解决上述问题, 称为爆炸焊接轧制成形法。
2.2 基于新介质的塑性成形新技术传统的塑性加工都是利用锤头、模具等刚性物体对坯料施加外部载荷, 而液体、气体、黏性物质等新介质在塑性加工中的使用产生了新的成形技术。
液压成形技术通过液体压力的直接作用使材料变形, 分为板料液压成形技术、管件液压成形技术与流体引伸技术。
由于其成形的构件重量轻、质量好,加上产品设计灵活, 工艺过程简捷, 同时又具有近净成形与绿色制造等特点, 在汽车轻量化领域中获得了广泛的应用。
气压成形技术主要有热态金属气压成形( HMGF) 和快速塑性成形( QPF) 技术。
HMGF 主要是针对管状结构件气压成形, 而QPF 是针对板料的高温气压成形。
新工艺主要通过热活化成形过程, 改善材料的成形性能和变形机制, 并可获得优化的热处理后力学性能。
黏性介质压力成形是近年来新出现的一种金属成形工艺。
利用黏性介质不能向各个方向传递均匀压力这个特点实现不均匀的压力加载, 从而实现坯料各处分阶段、分部位变形, 显著提高坯料的成形极限, 对于某些难成形材料如脆性铝合金可以得到表面质量优良的高变形量板料零件。
喷丸成形是利用高速弹丸撞击金属板料表面,使受撞击表面及其下一层金属产生塑性变形, 导致表面内产生残留应力, 在此应力作用下逐步使板料达到要求外形的一种成形方法。
目前波音和空中客车等飞机制造公司在其现代客机的生产中都已采用了该技术。
其工艺方法有弯曲喷丸、延伸喷丸和预应力喷丸3 种。
2.3 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, 这样的加载方式成形零件时会遇到设备吨位大、生产效率低、能源利用率低等问题,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、摆动辗压、辊锻、楔横轧等技术都是典型的采用局部连续加载方式成形的。
近些年新提出的无模多点成形和数控渐进成形则更是将这种加载方式的变革带到了新的阶段。
无模多点成形借助于高度可调整的基本体群构成离散的上、下工具表面, 替代传统的上、下模具进行板料的曲面成形。
其实质就是将通常整体凸模离散化, 并结合现代控制技术, 实现板料三维曲面的无模化生产与柔性制造。
该技术也属连续局部塑性加工范畴, 而且是近年来才开始研究的一个新的方向。
数控渐进成形是将零件复杂的三维形状沿Z轴方向离散化, 即分解成一系列二维断面层, 并用工具头在这些二维断面层上局部进行等高线塑性加工, 达到所要求的形状, 实现板料设计制造一体化的柔性快速制造。
2.4 基于提高材料塑性的塑性成形新技术针对金属材料在常温下塑性较差、成形困难的问题, 出现了基于提高材料塑性的新技术。
金属等温塑性成形方法是最具代表性的一种新技术, 它是通过模具和坯料在变形过程中保持同一温度来实现的, 避免了坯料在变形过程中温度降低和表面激冷问题。
目前, 我国对金属等温塑性成形工艺的研究也得到了迅速发展, 并已进入实用化阶段。
如铝合金叶片、钛合金整体涡轮、薄壁铝合金、镁合金舵翼等的等温模锻。
除此之外, 还可以通过改变材料所受应力状态提高金属塑性。
径向锻造是在坯料周围对称分布多个锤头, 对锻坯沿轴向进行多频率同步锻打。
这种加载方式, 使被锻坯料截面处于三向压应力状态,从而提高金属的塑性。
2.5 基于复合方式的塑性成形新技术在高新技术突飞猛进的今天, 技术融合是塑性加工技术进步的强大推动力。
基于复合方式的塑性成形新技术是技术融合的产物。
塑性加工技术与其他材料加工技术融合而产生的新技术比较有代表性的有连续挤压、连续铸挤、连续铸轧等技术。
目前取得广泛应用的Conform 连续挤压工艺, 它巧妙地将在压力加工中通常做无用功的摩擦力转化为变形的驱动力和使坯料升温的热源, 从而连续挤出制品。
该工艺已成为一种高效、节能的加工新技术。
连续铸挤是在连续挤压技术基础上发展起来的, 是将连续铸造与Conform连续挤压结合成一体的新型连续成形方法。
复合锻造是将不同种类的锻造技术( 热、温、冷锻) 组合起来使用, 合理利用金属在不同温度下的流动和变形特点, 得到所需形状、尺寸和性能制件的加工方法, 如热锻冷锻技术、温锻冷锻技术、热锻温锻技术等。
此外, 还有在板料冲压和冷锻基础上开发出来的冲压冷锻技术。
随着模具向精密化和大型化方向发展, 超精加工、微细加工和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将得到发展。
如近年来精冲技术与挤压、精锻、压形等其他立体成形工艺复合产生的新技术, 即精冲复合成形技术。
另外激光、精密加工技术等在微塑性加工中的应用也产生了新的技术。
除了上述复合加工方法外, 现在还有一种新的复合施力成形法, 该方法成形时作用在工件上的是2 个或多个力。
2.6 基于金属超塑性的成形新技术金属的“超塑性”是指材料在特定的内在与外在条件下显示出的异常高的塑性, 即超出一般塑性指标的金属特性。
随着人们对金属超塑性的深入了解, 先后形成了多种新的工艺, 如深拉深成形法、真空成形法、气压成形法、软压成形加工法、无模拉拔、超塑性模锻等。
金属半固态加工( SSM) 技术是20 世纪70 年代美国麻省理工学院Flemimgs 教授提出的新技术, 包括流变成形( rheoforming) 、触变成形( thixoforming)。
金属半固态加工综合了液态凝固加工和固态塑性加工的长处, 具有节省材料、降低能耗、提高模具寿命、改善制件性能等一系列优点, 并可成形复合材料的产品, 因此, 被誉为21 世纪新兴金属塑性加工的关键技术。
2.7 基于特殊材料的塑性成形新技术粉末冶金塑性成形新技术具有少无切削、容易实现多种材料的复合、可生产具有特殊结构和性能的材料和制件, 可减少组织不均匀、有效进行材料再生和综合利用等特点。
目前粉末冶金塑性成形技术有金属粉末锻造成形、金属粉末超塑性成形、粉末喷射、喷涂成形、粉末轧制、粉末注射成型、温压成形、粉末增塑挤压、热等静压、计算机辅助激光快速成形等。
复合材料塑性成形新技术因复合材料种类不同, 其制备与加工方法各异。
对于金属基复合材料,可以直接利用塑性加工的方法进行成形, 然后烧结固化, 或者采用铸造、粉末冶金等方法制坯, 继而采用锻造、轧制、挤压等方法进行二次加工。
轧制复合加工可生产双金属复合板、减震钢板、铝塑复合板。
挤压复合加工可进行双金属管挤压、包覆材料挤压、其他层状复合材料挤压加工。
拉拔复合加工法可应用在生产拉拔复合管材、包覆材的拉拔加工中。
3 塑性加工发展与创新的思路研究塑性加工技术的发展与创新, 就不能不从塑性加工技术的发展趋势出发, 受现代科技革命的影响, 塑性加工技术表现出以下显著特征: 塑性加工技术的发展表现在技术的工程科学化、技术的集合化及智能化。
塑性加工技术的创新表现在高技术化。
(1) 技术的工程科学化。
塑性加工技术从原来的技术向工程科学进步, 以轧制理论为例, 战前主要靠经验, 一般把轧制看成是一种技艺, 显然Karm 方程及Siebel 实验资料的问世, 但仍谈不上系统的理论, 战后第一个10 年是钢铁工业迅速发展时期, 轧机的设计者迫切需要有关知识, 众多的轧制力, 宽展公式问世, 第二个10 年是第三代轧机的准备期, 一方面提高轧制精度, 另一方面研究和描述轧制的动态方程, 使理论与技术取得重大进展,1965年由计算机控制的带材轧机的建成就是其标志, 自适应控制技术的成功应用对稳定自动控制的轧制操作起重要作用。
(2) 技术的集合化。
轧制工程愈来愈连续化、自动化, 并且成为一个大而复杂的系统。
连续式冷轧机不仅实现了无头轧制, 而且将前后酸洗、退火、精整等工序全部连接起来, 连铸使过程更加宠大, 为使这种复杂生产系统正常运行, 维持高的作业水平, 设计能力水平,必须用系统的观点来处理工艺过程。
(3) 技术的智能化。
传统的塑性加工工艺是以试错法为主的, 计算机模拟塑性加工系统已经可以做到予先获得一定工艺条件下的金属流动、应力应变、加工件裂纹的形成, 动态再结晶, 甚至象织构这种对塑性加工工程师而言都较为陌生的东西都可以进行数值模拟, 以减少试验次数, 改善工艺条件, 获得优良性能。