《塑性成形工艺》PPT课件
合集下载
课件塑性加工原理塑性与变形总课件参考.ppt
1．镦粗时组合件的变形特点 2．基本应力的分布特点 3．第一类附加应力的分布特点
*
上课课件
3. 4. 2 平辊轧制时金属的应力及变形特点
1．基本应力特点 2．变形区内金属质点流动特点 3．平辊轧制时，第一类附加应力的分布特点
*
上课课件
3. 4. 3 棒材挤压时的应力及变形特点
1．棒材挤压时的基本应力状态 2 ．棒材挤压时的金属流动规律 3 ．棒材挤压时的附加应力
变形程度ε
应力σ
σsb
σsn
图3-25 拉伸时真应力与变形程度的关系 1)无缺口试样拉伸时的真应力的曲线 2）有缺口样拉伸的真应力曲线
*
上课课件
3. 3. 4 残余应力
1．残余应力的来源 2．变形条件对残余应力的影响 3．残余应力所引起的后果 4．减小或消除残余应力的措施 5．研究残余应力的主要方法
*
上课课件
2．最大摩擦条件 当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状 态时，单位摩擦力（ ）等于变形金属流动 时的临界切应力k，即： = k 3．摩擦力不变条件 认为接触面间的摩擦力，不随正压力大小而变。其单位摩擦力是常数，即常摩擦力定律，其表达式为： =m·k 式中，m为摩擦因子
第3章 金属塑性加工的宏观规律
§3. 1 塑性流动规律（最小阻力定律） §3. 2 影响金属塑性流动和变形的因素 §3. 3 不均匀变形、附加应力和残余应力 §3. 4 金属塑性加工诸方法的应力与变形特点 §3. 5 塑性加工过程的断裂与可加工性
*
上课课件
§3.1 塑性流动规律（最小阻力定律）
上课课件
3. 2. 2 变形区的几何因素的影响
变形区的几何因子（如H/D、H/L、H/B等）是影响变形和应力分布很重要的因素。
金属塑性成形PPT课件
密排六方 （Close-package Hexagonal）
(Mg、Zn、Cd、α-Ti)
3.2塑性成 形机理
滑移
3 金属塑性 成形
滑移带 500倍
26
3.2塑性成 形机理 滑移
3 金属塑性 成形
27
3.2塑性成 形机理 滑
移
3 金属塑性 成形
28
3.2塑性成 形机理 滑移
3 金属塑性 成形
辊锻，楔横轧， 辗环，辊弯
7
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。
日 常 用 品
3
汽 车 覆 盖 件
飞
冲压成形产品示例—— 高科技产品
机 蒙 皮
4
5
6
3.1塑性成 形概述
3 金属塑性 成形
锻压3塑（性Met成al 形for分gin类g and stamping）
1.体积成形 (Bulk Metal Forming):
1.1 锻造 (Forging)
1.1.1自由锻造 1.1.2模锻
用伸长率δ、断面收缩率ψ表示：
δ= （L1-L0）/ L0 ×100% ψ=（ S0-S1）/S0×100%
22
3.2塑性成
3 金属塑性
形机理
成形
2.金属塑性变形的实质
金 体—属——原—子显微组织——晶 典型晶格结构:
(Mg、Zn、Cd、α-Ti)
3.2塑性成 形机理
滑移
3 金属塑性 成形
滑移带 500倍
26
3.2塑性成 形机理 滑移
3 金属塑性 成形
27
3.2塑性成 形机理 滑
移
3 金属塑性 成形
28
3.2塑性成 形机理 滑移
3 金属塑性 成形
辊锻，楔横轧， 辗环，辊弯
7
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。
日 常 用 品
3
汽 车 覆 盖 件
飞
冲压成形产品示例—— 高科技产品
机 蒙 皮
4
5
6
3.1塑性成 形概述
3 金属塑性 成形
锻压3塑（性Met成al 形for分gin类g and stamping）
1.体积成形 (Bulk Metal Forming):
1.1 锻造 (Forging)
1.1.1自由锻造 1.1.2模锻
用伸长率δ、断面收缩率ψ表示：
δ= （L1-L0）/ L0 ×100% ψ=（ S0-S1）/S0×100%
22
3.2塑性成
3 金属塑性
形机理
成形
2.金属塑性变形的实质
金 体—属——原—子显微组织——晶 典型晶格结构:
第九章 金属的其它塑性成型工艺PPT课件
第三节 精密模锻
精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度 高的模锻工艺。如精密模锻锥齿轮，其齿部可直接锻出不 必再经切削加工。模锻件尺寸精度高，表面粗糙度低。
一、精密模锻工艺过程
一般精密模锻工艺过程大致是：先将原始坯料普通模 锻成中间坯料；再对中间坯料进行严格的清理，除去氧化 皮或缺陷；最后采用无氧化或少氧化加热后精锻。精锻时 需在中间坯料上涂润滑剂以减少摩擦，提高锻模寿命和降 低设备的功率消耗。
密模锻、零件的轧制。液态模锻以及高能高速成型等。
第一节 零件的挤压成形
挤压是施加强大的压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯 料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件或半成品 的加工方法。
一、 零件挤压的特点
挤压提高了零件的力学性能。挤压变形后零件内部的纤维组织
是连续的，基本沿零件外形分布pp而t精选不版被切断。
3. 斜轧
斜轧亦称螺旋斜轧。它是轧辊轴线与坯料轴线相交成一定 角度的轧制工艺。
ppt精选版
12
4. 楔横轧
利用工件轴线与轧辊轴线平行，轧辊的辊面上镶有楔 形凸棱、并作同向旋转的平行轧辊对轧辊轴向送进的坯料 进行轧制的成形工艺。
ppt精选版
13
单辊弧形板式楔横轧机
三辊式楔横轧机
板式楔横轧机
螺纹标准件基本上是用搓
（1）辊锻轧制 辊锻轧制是把轧制工艺应用到锻造生产中的一种新工艺。
精选版
9
(2) 辗环轧制
辗环轧制是用来扩大环形料的外径和内径、从而获得 各种无接缝环状零件的轧制成形工艺。
ppt精选版
10
2. 横轧
横轧是轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制工艺，如 齿轮轧制、高速列车车轮轧制。
高分子材料成形工艺--塑性成形
11
五、对模成形
❖ 对模成形:采用彼此配对的模具进行成形 ➢ 特点：制品复制性和尺寸准确性好,结构可以较复杂，
表面甚至可以刻花或刻字，厚度分布很大程度上依 赖于制品样式
12
六、双片热成形
❖ 双片热成形:两片热片材放在两片模具的模框中间夹 紧,然后插入吹针吹入压缩空气，同时两个闭合模壁 处抽真空，使片材贴合于两模内腔而成形制品
➢ 冷坯成形：将压延、挤出或注射坯件加热后放入吹 塑模内吹塑成形
20
8.2.1 工艺方法
一、挤出－吹塑工艺
1．挤出－吹塑工艺过程 ❖ 挤出吹塑:挤出制坯进行吹塑成为中空制品的工艺 ❖ 类型：单层直接挤坯－吹塑、多层共挤坯－吹塑、
➢ 速率过大，常因流动不足而制品偏凹或偏凸部位呈现厚 薄过度不匀
➢ 速率过小，因片材过度降温使变形能力下降而出现拉伸 裂纹
16
❖ 牵伸速率确定应考虑片材成形时的温度
➢ 温度较高时,片材变形能力大，故牵伸速率可高一些
❖ 热压力随塑料品种、片材厚度和成形温度不同而有 所不同
➢ 聚合物分子刚性大、相对分子质量高、存在极性基团 及片材厚度大、成形温度低等，成形压力应较高
3
8.1 热成形
8.1.1 工艺方法 8.1.2 工艺条件
❖ 热成形:塑料片材（通常1~2mm）裁剪、加热至高弹 态 ,然后加压使其紧贴模具型面，冷却定形和修整后 得制品
➢ 施加压力方法：片材两面形成气压差或者借助于机 械力或液压力
❖ 热成形制品：种类多，应用广（从日用与医用器皿 到电子电器仪表外壳、玩具、包装用具、车船构件、 化工设备、雷达罩和飞机舱罩等）
➢ 伸长率在某温度处出现极大值，强度随温度提高而逐 渐减小（适当强度下伸长率大，制品壁厚可以更薄， 可成形的深度较大）
五、对模成形
❖ 对模成形:采用彼此配对的模具进行成形 ➢ 特点：制品复制性和尺寸准确性好,结构可以较复杂，
表面甚至可以刻花或刻字，厚度分布很大程度上依 赖于制品样式
12
六、双片热成形
❖ 双片热成形:两片热片材放在两片模具的模框中间夹 紧,然后插入吹针吹入压缩空气，同时两个闭合模壁 处抽真空，使片材贴合于两模内腔而成形制品
➢ 冷坯成形：将压延、挤出或注射坯件加热后放入吹 塑模内吹塑成形
20
8.2.1 工艺方法
一、挤出－吹塑工艺
1．挤出－吹塑工艺过程 ❖ 挤出吹塑:挤出制坯进行吹塑成为中空制品的工艺 ❖ 类型：单层直接挤坯－吹塑、多层共挤坯－吹塑、
➢ 速率过大，常因流动不足而制品偏凹或偏凸部位呈现厚 薄过度不匀
➢ 速率过小，因片材过度降温使变形能力下降而出现拉伸 裂纹
16
❖ 牵伸速率确定应考虑片材成形时的温度
➢ 温度较高时,片材变形能力大，故牵伸速率可高一些
❖ 热压力随塑料品种、片材厚度和成形温度不同而有 所不同
➢ 聚合物分子刚性大、相对分子质量高、存在极性基团 及片材厚度大、成形温度低等，成形压力应较高
3
8.1 热成形
8.1.1 工艺方法 8.1.2 工艺条件
❖ 热成形:塑料片材（通常1~2mm）裁剪、加热至高弹 态 ,然后加压使其紧贴模具型面，冷却定形和修整后 得制品
➢ 施加压力方法：片材两面形成气压差或者借助于机 械力或液压力
❖ 热成形制品：种类多，应用广（从日用与医用器皿 到电子电器仪表外壳、玩具、包装用具、车船构件、 化工设备、雷达罩和飞机舱罩等）
➢ 伸长率在某温度处出现极大值，强度随温度提高而逐 渐减小（适当强度下伸长率大，制品壁厚可以更薄， 可成形的深度较大）
教学课件 《塑性成形工艺与模具设计(第3版)》高锦张
1. 工作机构
2. 传动系统
由电动机、皮带、飞轮、齿轮等组成。
材料可处于退火状态，也可处于淬火状态或硬态。使用时可根据产 品对强度要求及对材料成形性能的要求进行选择。 4、对表面质量的要求
材料表面应光滑，无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。
一、冲压对板料的基本要求
5、对材料厚度公差的要求 在一些成形工序中，凸、凹模之间的间隙是根据材料厚度来确定的。
厚度公差分：A（高级）、B（较高级）、和C（普通级）3种。
表1-3 成形工序
二、按基本变形方式分类
➢冲裁 ➢弯曲 ➢拉深 ➢成形
三、按工序组合形式分类
➢ 单工序冲压 ➢ 复合冲压 ➢ 级进冲压
第三节 冲压技术的发展
一、冲压成形工艺与理论研究 二、冲压加工自动化与柔性化 三、冲压技术的数字化与信息化 四、先进板料成形技术的发展与应用
第四节 冲压工艺用材料
三、常用冲压材Байду номын сангаас及其力学性能
冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料分 黑色金属和有色金属两种。 1. 黑色金属板料按性质可分为： （1）普通碳素钢钢板 如Q195、Q235等。 （2）优质碳素结构钢钢板 常用牌号有：08、08F、10、20等。 （3）低合金结构钢板 常用Q345、Q295等。 （4）电工硅钢板 如DT1、DT2等。 （5）不锈钢板 如1Crl8N19Ti，1Cr13等。
的剪切应力达到材料的抗剪强度，材料便产生剪切而分离， 从而形成一定形状和尺寸的零件。这些冲压工序统称为分离 工序，如剪切、冲孔、落料、切口、剖切等。
表1-2 分离工序
表1-2 分离工序（续）
（二）成形工序
被加工材料在外力作用下仅产生塑性变形，从而得到一定形 状和尺寸的零件，这些加工方法统称为成形工序，如弯曲、拉 深、翻孔、缩口、胀形等。
《金属塑性成形方法》课件
《金属塑性成形方法》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 金属塑性成形方法简介 • 金属塑性成形的基本原理 • 金属塑性成形的主要方法 • 金属塑性成形的质量控制 • 金属塑性成形技术的发展趋势
01 金属塑性成形方法简介
CHAPTER
金属塑性成形的基本概念
金属塑性成形是一种通过施加外 力使金属材料发生塑性变形，从 而获得所需形状和性能的加工方
大型金属件和复杂形状的金属件制造，如轴、齿轮、连杆等。
模型锻造
要点一
总结词
通过将金属坯料放置在模具中，在高温和高压下使其发生 塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的金属件。
要点二
详细描述
模型锻造是一种常见的金属塑性成形方法，通过将金属坯 料放置在模具中，在高温和高压下使其发生塑性变形，从 而获得所需形状和尺寸的金属件。模型锻造过程中，金属 坯料在高温和高压下发生变形，内部晶粒结构发生变化， 从而提高了金属的力学性能。模型锻造适用于中小型金属 件制造，如齿轮、轴承、气瓶等。
过程稳定可控。
在线检测
采用先进的在线检测技术，对成形 过程中的产品进行实时检测，及时 发现并处理问题。
成品检测
对成形后的产品进行全面的检测， 包括尺寸、外观、性能等，确保产 品质量符合要求。
05 金属塑性成形技术的发展趋势
CHAPTER
高性能金属材料的开发与应用
高强度钢
通过合金化、热处理等手段提高 钢材的强度和韧性，用于制造轻
流动法则与加工硬化
流动法则是描述金属在塑性成形过程中应力的分布规律。加工硬化是指 在塑性成形过程中，随着变形的进行，材料的强度和硬度逐渐提高的现 象。
金属塑性变形的工艺基础
塑性成形的基本方法
目录
CONTENTS
• 金属塑性成形方法简介 • 金属塑性成形的基本原理 • 金属塑性成形的主要方法 • 金属塑性成形的质量控制 • 金属塑性成形技术的发展趋势
01 金属塑性成形方法简介
CHAPTER
金属塑性成形的基本概念
金属塑性成形是一种通过施加外 力使金属材料发生塑性变形，从 而获得所需形状和性能的加工方
大型金属件和复杂形状的金属件制造，如轴、齿轮、连杆等。
模型锻造
要点一
总结词
通过将金属坯料放置在模具中，在高温和高压下使其发生 塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的金属件。
要点二
详细描述
模型锻造是一种常见的金属塑性成形方法，通过将金属坯 料放置在模具中，在高温和高压下使其发生塑性变形，从 而获得所需形状和尺寸的金属件。模型锻造过程中，金属 坯料在高温和高压下发生变形，内部晶粒结构发生变化， 从而提高了金属的力学性能。模型锻造适用于中小型金属 件制造，如齿轮、轴承、气瓶等。
过程稳定可控。
在线检测
采用先进的在线检测技术，对成形 过程中的产品进行实时检测，及时 发现并处理问题。
成品检测
对成形后的产品进行全面的检测， 包括尺寸、外观、性能等，确保产 品质量符合要求。
05 金属塑性成形技术的发展趋势
CHAPTER
高性能金属材料的开发与应用
高强度钢
通过合金化、热处理等手段提高 钢材的强度和韧性，用于制造轻
流动法则与加工硬化
流动法则是描述金属在塑性成形过程中应力的分布规律。加工硬化是指 在塑性成形过程中，随着变形的进行，材料的强度和硬度逐渐提高的现 象。
金属塑性变形的工艺基础
塑性成形的基本方法
第二三篇铸造成形和金属塑性成形(共53张PPT)
脱壳和清理 2、熔模铸造的特点 〔1〕铸件形状复杂精度高。〔尺寸精度达IT11~IT14，外表 粗糙度Ra12.5~1.6μm，最小壁厚为0.3mm，最小孔径为
0.5mm. 〔2〕铸造合金不受限制， 〔3〕铸件生产批量不受限制
〔4〕工序繁杂，生产周期长、本钱较高；
二、金属型铸造〔铸型用金属制成〕 种类—垂直分型式、水平分型式、复合分型式 金属型铸造的工艺过程
胀砂—在金属液的压力作用下铸件局部胀大
变形—铸造应力大于屈服强度。
预防：反变形量 ，加大加工余量
裂纹—铸造应力大于强度极限。
热裂：高温下产生热裂。裂纹短、缝隙宽、形状曲折、氧化 色。
冷裂：在较低温度下形成的裂纹。裂纹细小、呈直线状、 裂缝内呈蓝色。大而薄的铸件容易产生冷裂 防止裂纹：减小铸造应力、如铸件壁厚要均匀；增加型砂的退 让性；降低合金的脆性控制硫、磷量 。
外表喷刷涂料 →预热金属型→浇注 →开型 金属型铸造的优缺点及应用
1、有较高的尺寸精度〔IT12~IT16〕
2、铸件冷却速度快，晶粒较细，
3、可实现一型多铸，劳动生产率高。
4、金属型制造本钱高 ，不适宜熔点高、形状复杂和薄壁铸件；铸铁 件外表易产生白口
应用：大批量生产的铜合金、铝合金铸件，活塞、连杆、汽缸盖 等。
织致密；④铸件合格率高，节省金属；⑤设备投资少，劳动条件好。 用途：发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等。
五、离心铸造— 液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸 造方法 。
铸型转速在250~1500r/min 特点： ①铸中空铸件不用型芯； ②提高金属充型能力 ； ③补缩条件 好 ； ④无浇注系统和冒口，节约金属 。 用途：铸铁管、汽缸套、铜套、双金属轴承、无缝管坯、造纸机滚 筒等 铸件 。
0.5mm. 〔2〕铸造合金不受限制， 〔3〕铸件生产批量不受限制
〔4〕工序繁杂，生产周期长、本钱较高；
二、金属型铸造〔铸型用金属制成〕 种类—垂直分型式、水平分型式、复合分型式 金属型铸造的工艺过程
胀砂—在金属液的压力作用下铸件局部胀大
变形—铸造应力大于屈服强度。
预防：反变形量 ，加大加工余量
裂纹—铸造应力大于强度极限。
热裂：高温下产生热裂。裂纹短、缝隙宽、形状曲折、氧化 色。
冷裂：在较低温度下形成的裂纹。裂纹细小、呈直线状、 裂缝内呈蓝色。大而薄的铸件容易产生冷裂 防止裂纹：减小铸造应力、如铸件壁厚要均匀；增加型砂的退 让性；降低合金的脆性控制硫、磷量 。
外表喷刷涂料 →预热金属型→浇注 →开型 金属型铸造的优缺点及应用
1、有较高的尺寸精度〔IT12~IT16〕
2、铸件冷却速度快，晶粒较细，
3、可实现一型多铸，劳动生产率高。
4、金属型制造本钱高 ，不适宜熔点高、形状复杂和薄壁铸件；铸铁 件外表易产生白口
应用：大批量生产的铜合金、铝合金铸件，活塞、连杆、汽缸盖 等。
织致密；④铸件合格率高，节省金属；⑤设备投资少，劳动条件好。 用途：发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等。
五、离心铸造— 液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸 造方法 。
铸型转速在250~1500r/min 特点： ①铸中空铸件不用型芯； ②提高金属充型能力 ； ③补缩条件 好 ； ④无浇注系统和冒口，节约金属 。 用途：铸铁管、汽缸套、铜套、双金属轴承、无缝管坯、造纸机滚 筒等 铸件 。
塑性成形工艺(挤压与拉拔)
（2）将锭坯表面的氧化物、油污等集聚 到锭坯的中心部位。
（3）进入制品内部，形成中心缩尾。
随着挤压过程进一步进行，径向流动 的金属无法满足中心部位的短缺，于是在 制品中心尾部出现了漏斗状的空缺，即中 空缩尾。
B、环形缩尾
（1）随着挤压过程进行，堆积在挤压 垫与挤压筒角落部位中的带有各种缺陷 和污物的金属会越来越多。
变形（见图2-2）。其变形指数——用填
充系数λc 来表示：
λc =F0 / Fp
（2-1）
2.1.1.2挤压力的变化规律
随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直
线上升。
图2-2 填充挤压时金属的变形
2.1.1.3金属受力分析（见图2-3） 图2-3 填充挤压阶段锭坯的受力状态
随着填充过程中锭坯直径增大，在锭 坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周 向附加拉应力。
e、挤压速度v 挤压速度快，死区小；
f、金属的变形抗力σs 金属变形抗力 大，死区大；
g、 模孔位置 在多孔模挤压时，模 孔靠近挤压筒内壁，死区减小。
（4）死区的作用：
可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析 瘤、灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥 而流入制品表面，提高制品表面质量。
B 、后端难变形区 产生原因：挤压垫的冷却和摩擦作用。
难点：挤压时的应力与变形分析，挤压缩 尾的产生机理，反向挤压时的挤压力变化 分析，反向挤压时的缩尾、纺锤体核组织、 粗晶芯与粗晶环 。
重要概念：填充系数，挤压比，难变形 区，死区，挤压缩尾，纺锤体核组织， 粗晶芯，变形区压缩锥。
目的和要求：掌握挤压过程三个阶段的 含义、挤压力的变化规律；填充系数的 意义及其对制品质量的影响；挤压时金 属的变形流动特点；挤压缩尾的概念及 产生原因。
（3）进入制品内部，形成中心缩尾。
随着挤压过程进一步进行，径向流动 的金属无法满足中心部位的短缺，于是在 制品中心尾部出现了漏斗状的空缺，即中 空缩尾。
B、环形缩尾
（1）随着挤压过程进行，堆积在挤压 垫与挤压筒角落部位中的带有各种缺陷 和污物的金属会越来越多。
变形（见图2-2）。其变形指数——用填
充系数λc 来表示：
λc =F0 / Fp
（2-1）
2.1.1.2挤压力的变化规律
随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直
线上升。
图2-2 填充挤压时金属的变形
2.1.1.3金属受力分析（见图2-3） 图2-3 填充挤压阶段锭坯的受力状态
随着填充过程中锭坯直径增大，在锭 坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周 向附加拉应力。
e、挤压速度v 挤压速度快，死区小；
f、金属的变形抗力σs 金属变形抗力 大，死区大；
g、 模孔位置 在多孔模挤压时，模 孔靠近挤压筒内壁，死区减小。
（4）死区的作用：
可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析 瘤、灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥 而流入制品表面，提高制品表面质量。
B 、后端难变形区 产生原因：挤压垫的冷却和摩擦作用。
难点：挤压时的应力与变形分析，挤压缩 尾的产生机理，反向挤压时的挤压力变化 分析，反向挤压时的缩尾、纺锤体核组织、 粗晶芯与粗晶环 。
重要概念：填充系数，挤压比，难变形 区，死区，挤压缩尾，纺锤体核组织， 粗晶芯，变形区压缩锥。
目的和要求：掌握挤压过程三个阶段的 含义、挤压力的变化规律；填充系数的 意义及其对制品质量的影响；挤压时金 属的变形流动特点；挤压缩尾的概念及 产生原因。
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。
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。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
坯料变形前后的体积相等。 • 应用体积不变定律—计算坯料尺寸，工序尺寸，
锻模尺寸
ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 压力加工基本原理 2、最小阻力定律
金属受外力作用发生塑性变形时，如果某质点有向 各种方向移动的可能性时，则质点将沿着阻力最小的方 向移动，故宏观上变形阻力最小的方向上变形量最大。
变形速度对金属可锻性的影响
1—变形抗力曲线
❖ 当变形速度ω ＞ ω k时， ω ↑δ↑σs↓
2—塑性变化曲线
❖ 原因： 变形过程中消耗于塑形变形的一部分能量转化为热能使T↑， ω
↑, σs↓
第一节 压力加工基本原理 ③应力状态 • 压应力数目越多，塑形越好，拉应力数目越多，
塑形越差。
不同变形方法时金属的应力状态
第二节 自由锻
⑷ 用冲子两面冲孔 ⑸ 带着冲子滚圆 ⑹ 校正孔径 ⑺ 平整端面
④ 选择锻造设备
• 根据锻件最大尺寸查有关手册，选用0.5t空气锤
第二节 自由锻
二、自由锻件结构工艺性
工艺要求：在满足使用要求的前提下，锻件形状应尽量简单和规则。 1、避免锥体和斜面结构
（a）工艺性差的结构
（b）工艺性好的结构
• 模锻设备投资大，锻模成本高，生产准备周期长，模 锻件的质量受到模锻设备吨位的限制，一般在150kg 一下。
• 在汽车、拖拉机、飞机和动力机械等工业中，得到广 泛应用 。 在一些工业发达国家，生产的模锻件占锻 件总质量的70%以上。
第三节 模型锻造
• 按使用设备可分为：
锤上模锻 胎模锻 压力机上模锻
①变形温度 T↑，原子动能 ↑ 结合力↓，可锻性↑， δ ↑。
• 如右图所示，碳钢的始锻温 度比AE线低约150~250℃， 终锻温度为800℃左右。
碳素钢的锻造温度范围
第一节 压力加工基本原理 ②变形速度的影响
• 变形速度指单位时间的变形程度。 • 当变形速度ω＜ ω k时， ω ↑δ↓σs↑
原因：回复，再结晶不能及时消除加工 硬化效果
不同截面金属的流动情况
金属镦粗变形
第二节 自由锻
• 自由锻：利用外力使金属 在上下两个砧铁之间产生 变形，从而得到所需形状 及尺寸的锻件。
（坯料在砧铁间受力变形时， 朝各个方向可以自由流动， 不受限制。）
第二节 自由锻
手工锻造
自由锻
锻锤
机器锻造
空气锤 蒸汽空气锤（max 50kN 可生产1500Kg）
复杂件结构
第二节 自由锻
三、高合金钢锻造特点 •合金元素含量很高，内部组织复杂、缺陷多、塑性 差、锻造时难度较大
1、备料特点 不允许存在表面裂纹等缺陷 + 锻前退火
2、加热及锻造温度特点 低温装炉，缓慢升温 若高温装炉、快速加热，则比产生较大的热应力，
导
第二节 自由锻
锻造温度范围窄，一般只有100～200℃ 高合金钢成分复杂，加热温度偏高时，分布在
• 大型锻件要考虑切除钢锭头和钢锭尾部的质量
确定坯料尺寸
碳素钢锭拔长—锻造比≥2.5～3 碳素钢轧材—锻造比1.3 ～1.5
墩粗： 1.25≤H0/D0≤2.5
H0/D0<1.25时 H0/D0>2.5时
坯料过短，下料 困难 坯料过长，墩粗 易产生纵向弯曲
拔长：F坯/F锻=Y（锻造比）应在3～5之间
2、坯料的质量及尺寸计算
• G坯料=G锻件+G烧损+G料头 • G烧损― 加热时坯料表面氧化而烧损的重量。第一 次加热取被加热金属的2%～3%，以后各取（每次加 热）1.5% ～2.0%
• G料头―在锻造过程中冲掉或被切掉的那部分金属 的质量。如冲孔时坯料中部分的料芯，修切端部产 生的料头等。
第二节 自由锻
晶界的低熔点物质，金属基体晶粒将快速长大，容易产 生过烧或过烧缺陷，故高温合金钢的始锻温度要比碳钢 低。
由于高温合金的再结晶温度高，再结晶速度低， 变形抗力大，塑性差，易断裂，故高温合金钢的终锻温 度又要不碳钢高。
第二节 自由锻
3、锻造特点
• 控制变形量
始锻和终锻时变形量要小，即要轻打，锻造过程中则要重打。
第三节 模型锻造
一、 锤上模锻
在锻锤上进行的模锻称为锤上模锻。
第三节 模型锻造
1.锻模结构
终锻模腔
模锻模腔
预锻模腔
制坯模腔
拔长模腔 滚压模腔 弯曲模腔 切断模腔
第三节 模型锻造
第三节 模型锻造
第三节 模型锻造
开式
闭式
第三节 模型锻造
第三节 模型锻造
第三节 模型锻造
第三节 模型锻造
2. 制定模锻工艺规程 （1）模锻件图的制订
• 增大锻造比
高合金钢钢锭内部缺陷多，需通过反复镦拔，增大锻造比，才 能消除钢中的缺陷，均匀细化碳化物，提高机械性能。
• 变形要均匀 • 避免出现拉应力
对于塑性低的高合金钢，拔长时最好在V形砧铁中进行，或者是 上面用平砧下面用V形砧铁。如此可改变坯料变形中的应力状态， 从而提高塑性，避免产生裂纹。
4、锻后冷却——缓冷（即炉冷，灰坑或沙坑中冷）
而横向的塑性，韧性却逐渐下降
钢材 y
碳素结构钢 合金结构钢 高速钢
2~3
3~4
5~12
不锈钢 4~6
第一节 压力加工基本原理
锻造流线 锻造时，金属的脆性杂质被打碎，顺着金属
主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随 着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，这样热 锻后的金属组织就具有一定的方向性，通常称为 锻造流线，也称流纹。
第三节 模型锻造
在高强度金属 锻模上预先制出与锻件 形状一致的模腔，使坯 料在模腔内手压变形， 锻造终了得到和模腔形 状相符的锻件。
第三节 模型锻造
特点：
• 生产率高，可锻造形状复杂，尺寸精确和表面较光洁 的锻件，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为合理， 进一步提高了零件的使用寿命。
• 对金属坯料施加外力使应力超过材料σs，材 料会产生塑性变形。 按照变形后金属有无硬化现象，塑性变形可 分为：冷变形、热变形、温变形 。
第一节 压力加工基本原理
1、冷变形 • 金属在回复温度以下进行的塑性变形，变形后有明
显加工硬化现象。 (如：冷轧、拉、冲、挤） • 大多数钢材和多数金属材料，冷变形是在室温下进
第一节 压力加工基本原理
第一节 压力加工基本原理
3 温变形
金属在高于回复温度和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程，温变形过程 中有加工硬化及回复现象，但无再结晶，硬化只得到部分消除。
与热变形相比：其坯料氧化和脱碳较少，利于提高工件 的精度与表面质量。
与冷变形相比：温变形使变形抗力减小，塑性增加，一 般不需要预先退火，表面处理和工序间退
第三节 模型锻造
（3）零件外形力求简单，平直和对称，尤其应避免 薄壁、高筋、凸起等结构，以使金属容易充满模膛 和减少工序。 （4）设计时应尽量避免深孔，深槽或多孔结构。 （5）在可能的条件下，应采用锻-焊组合工艺，以 减少敷料，简称为锻焊工艺。
墩粗
y墩=A1/A0=H0/H1
式中 A0、A1毛坯变形前后的截面积； H0、H1毛 坯变形前后的高度；L0、L1毛坯变形前后的长度。
第一节 压力加工基本原理
y<2 锻件纵向和横向的力学性能均显著提高。
y=2~5 纤维组织开始形成，纵向性能略微提
高，横向性能开始下降。
y>5 高，
纤维组织已非常明显，纵向性能不再提
行，可避免金属加热缺陷，获得较高的精度和表面 质量，强度，硬度。 • 限于：低碳钢、有色金属及合金的薄件和小件加工
第一节 压力加工基本原理
2、热变形
在再结晶温度以上进行，金属在热变形过程中既 有加工硬化又有再结晶，但加工硬化会被回复和 再结晶完全消除。（如热锻、热轧、热挤压）
热变形温度比再结晶温度高得多。
火。 适合：变形抗力大、加工硬化敏感的高碳钢，中高合金钢，