1金属成型及金属压力加工基本知识(修)(1)讲义
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第一章 金属的成型及金属压力加工基本知识(1)
2、铜及铜合金
• ① 纯铜 • 又称紫铜，密度为8.96g/cm3，熔点为1083℃， 无磁性。纯铜具有优良的导电性、导热性及抗 大气腐蚀性，是重要的导电材料及传热体（如 锅炉、制氧机中的冷凝器、热交换器等）。 • 纯铜的强度低，塑性很好，具有良好的压力加 工和焊接性能，易于冷、热加工成形。
• ② 铜合金 • 黄铜 以锌为主要添加元素的铜合金。 • 通常把铜锌二元合金称为普通黄铜；若加入了 某些其它元素，则称复杂黄铜或特殊黄铜。特 殊黄铜可分为锡黄铜、铅黄铜、铝黄铜等。 • 青铜 人类最早应用的青铜是一种铜-锡合金。 不以锌为主加元素的铜合金统称为青铜，有锡 青铜、铝青铜、铅青铜、铍青铜等。
• (2) 增加质量的成型方法 • 由小质量的金属逐渐积累成大质量的产品。 • 例如：沉积、焊接（压焊、熔焊、钎焊）与铆 接、胶结等。
• 优点：能获得形状更为复杂的产品，成型过程 中除技术因素外没有产生废品的条件，原料消 耗少，故较为经济。
• (3) 质量恒定的成型方法 • 金属本身不分离出多余质量，也不积累增加质 量的成型方法。 • 例如：凝固成形、塑性成形、粉末压制成形。
• 工程上常用零件受拉伸时的屈服强度σs（或 σ0.2）和抗拉强度σb为强度指标。 • 材料单位面积受载荷称应力，单位是MPa。
• ①屈服强度（бs）：指材料 在拉抻过程中，材料所受应 力达到某一临界值时，载荷 不再增加变形却继续增加或 产生0.2%L时应力值。又称 屈服点或屈服极限。 • 表征了金属材料抵抗微量塑 性变形的能力。 • ② 抗拉强度（бb）：指材料 在拉断前承受的最大应力值。 也叫强度极限。 • 表征了金属材料抵抗断裂的 能力。
• ② 铝合金 • 根据铝合金的化学成 分及加工方法的不同， 分类如下：
金属工艺学压力加工上课
3.模锻斜度
模锻件上平行于锤击方向 ( 垂直于分模面 ) 的外表必须具有斜度 ，以便于从模膛中取出锻件。
工作时，上模与锤头一起作上下往复运动，以迫使 模膛内的金属受压变形，从而获得锻件。
上下模的接触面叫分模面－8。
模膛按其功能分模锻模膛、制坯模膛。
〔一〕模锻模膛:包括预锻模膛和终锻模膛
⑴终锻模膛：使金属坯料最终变形到所要求的形状与尺 寸。
特点：
a.由于模锻需要加热后进展，锻件冷却后尺寸会有 所缩减，所以终锻模膛的尺寸应比实际锻件尺寸放大一 个收缩量。
三、多晶体的塑性变形 1.金属晶粒越细，强度就越大,塑韧性越好。
因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。 2.多晶体塑性变形不均匀。
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
一、加工硬化
金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬度显 著提高, 塑性和韧性明显下，这种现象称为加工硬化, 也叫形变 强化。
3. 应力状态的影响 在三向应力状态下，压应力的数目越多，那么
其塑性越好；拉应力的数目越多，那么其塑性越差。
第二章 锻造
❖ 第一节 锻造方法 ❖ 第二节 锻造工艺规程的制订 ❖ 第三节 锻件构造的工艺性
第一节 锻造方法
一、自由锻 自由锻：利用冲击力，使金属在上、下砧铁之间，
产生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件 的一种加工方法。
(2)滚挤模膛
减小坯料某局部的横截面积，以增大另一局部 的横截面积。主要是使金属坯料能够按模锻件的形 状来分布。
⑶弯曲模膛 使坯料弯曲，弯曲后坯料将翻转90°。
⑷切断模膛 在上模与下模的角部组成一对刃口，用来切断金属。
可用于从坯料上切下锻件或从锻件上切钳口，也可用于 多件锻造后别离成单个锻件。
金属的成型及金属压力加工基本知识
塑性变形特点
在塑性变形过程中，金属的形状和尺寸发生变化，但内部晶格结构 保持不变。
塑性变形分类
根据外力作用方式的不同，塑性变形可分为拉伸、压缩、弯曲、扭 转等类型。
金属的轧制加工
01
02
03
轧制定义
在旋转的轧辊间改变金属 的形状和尺寸的过程。
轧制分类
根据轧制温度的不同，轧 制可分为热轧和冷轧。
轧制应用
某航空航天器的金属材料与加工工艺
总结词
航空航天器对金属材料和加工工艺的要求极高，需要具备轻量、高强度和耐高温等特点 。
详细描述
航空航天器对金属材料的要求非常严格，通常使用高强度轻质合金，如钛合金和铝合金 。这些合金材料具有高强度、轻量化和耐高温等特点，能够满足航空航天器的特殊需求 。在加工工艺方面，航空航天器的制造需要采用精密的焊接、切割和热处理等技术，以进行金属浇 注，适用于管状和套筒
类零件。
金属的锻造
01
02
03
04
自由锻
通过简单工具或锤锻制金属坯 料，适用于单件或小批量生产
。
模锻
在模具中锻制金属，形状更加 规整，适用于大批量生产。
胎模锻
在胎膜中锻制金属，适用于中 小型零件。
板料锻造
将金属板料加热后进行锻打， 适用于薄板类零件。
轧制广泛应用于板材、管 材、型材等金属制品的生 产。
金属的挤压加工
挤压定义
通过向模具孔中施加压力 ，使金属流动并填充模具 型腔的过程。
挤压特点
挤压可以制造出形状复杂 、尺寸精度高的金属制品 ，同时提高金属的力学性 能。
挤压分类
根据挤压温度的不同，挤 压可分为热挤压和冷挤压 。
金属的拉拔加工
在塑性变形过程中，金属的形状和尺寸发生变化，但内部晶格结构 保持不变。
塑性变形分类
根据外力作用方式的不同，塑性变形可分为拉伸、压缩、弯曲、扭 转等类型。
金属的轧制加工
01
02
03
轧制定义
在旋转的轧辊间改变金属 的形状和尺寸的过程。
轧制分类
根据轧制温度的不同，轧 制可分为热轧和冷轧。
轧制应用
某航空航天器的金属材料与加工工艺
总结词
航空航天器对金属材料和加工工艺的要求极高，需要具备轻量、高强度和耐高温等特点 。
详细描述
航空航天器对金属材料的要求非常严格，通常使用高强度轻质合金，如钛合金和铝合金 。这些合金材料具有高强度、轻量化和耐高温等特点，能够满足航空航天器的特殊需求 。在加工工艺方面，航空航天器的制造需要采用精密的焊接、切割和热处理等技术，以进行金属浇 注，适用于管状和套筒
类零件。
金属的锻造
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02
03
04
自由锻
通过简单工具或锤锻制金属坯 料，适用于单件或小批量生产
。
模锻
在模具中锻制金属，形状更加 规整，适用于大批量生产。
胎模锻
在胎膜中锻制金属，适用于中 小型零件。
板料锻造
将金属板料加热后进行锻打， 适用于薄板类零件。
轧制广泛应用于板材、管 材、型材等金属制品的生 产。
金属的挤压加工
挤压定义
通过向模具孔中施加压力 ，使金属流动并填充模具 型腔的过程。
挤压特点
挤压可以制造出形状复杂 、尺寸精度高的金属制品 ，同时提高金属的力学性 能。
挤压分类
根据挤压温度的不同，挤 压可分为热挤压和冷挤压 。
金属的拉拔加工
金属压力加工工艺基础知识
金属压力加工工艺基础知识金属压力加工是一种常见的金属加工方式，广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、建筑等行业。
它通过机械设备对金属材料施加力量，使其在受力作用下发生形变，并得到所需要的形状和尺寸。
以下是金属压力加工的基础知识。
1. 金属压力加工的主要方法金属压力加工主要包括锻造、轧制、挤压和拉伸等方法。
锻造是利用锤敲或机械压力对金属进行加工，使其在高温或室温下发生形变；轧制是通过辊轧机将金属材料压制为所需的形状；挤压是将金属放置在模具内，施加压力使其通过模具孔径形成所需形状；拉伸是将金属材料拉伸成细丝或薄板。
2. 金属材料的选择金属压力加工时，要选择适合的金属材料，常见的金属材料有钢、铁、铝、铜、镁等。
选择材料应考虑其机械性能、成本、可加工性等因素。
3. 加工工艺参数金属压力加工的工艺参数包括温度、压力、形变速度等。
不同工艺需要不同的参数，它们直接影响到成品的质量和性能。
4. 加工设备金属压力加工需要相应的设备，如锻压机、辊轧机、挤压机、拉伸机等。
这些设备具有不同的结构和功能，适用于不同的加工方式和材料。
5. 金属压力加工的优点金属压力加工具有高效、高精度、高稳定性等优点。
它能够生产各种复杂形状的金属制品，能够提高材料的机械性能和物理性能。
6. 金属压力加工的应用领域金属压力加工广泛应用于各个行业。
例如，锻造常用于制造航空发动机零件、汽车零件等；轧制常用于制造金属板材、管材等；挤压常用于制造铝合金门窗、铝合金型材等；拉伸常用于制造线材、薄板等。
总之，金属压力加工是一种重要的金属加工方式，掌握其基础知识对于从事相关行业的人员来说是很重要的。
只有了解金属压力加工的方法、材料选择、工艺参数、设备和应用领域等方面的知识，才能更好地进行金属加工，满足各种工业领域对金属制品的需求。
金属压力加工是一项复杂而重要的工艺，对于金属制品的制造起着至关重要的作用。
在金属压力加工领域，有许多基础知识需要了解和掌握，下面将进一步介绍金属压力加工的相关内容。
金属压力加工ppt课件
此外还有成型模镗，镦粗台，
击膛，图3-18是多镗模锻。 ⒉曲柄压力机上模锻
⒊摩擦压力机上模锻
⒋胎模锻 ＊ 胎模锻是在自在锻设备上运用胎模消费模锻件的工艺方法，
普通采用自在锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
§2.2 锻造工艺规程的制定
一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为根底， 结合锻造工艺特点绘制而成的。
⒈敷料、余量及公差 ＊ 敷料：为简化零件的外形和构造，便于
锻造而添加的一部分金属为敷料。 ＊ 余量：零件外表为切削加工而添加的尺
寸称余量。 ＊ 锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动
量。查表而定。 ＊ 自在锻锻件图：图2-25 ⒉分模面 ＊ 分模面：上下模锻在模锻件上的分界面，关
系到锻件成型，锻件出模，资料利 用率，锻模加工等一系列问题。 ＊ 选分模面原那么： 1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a 2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。 图3-26 b-b 3)分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。 图3-26 b-b 4)使敷料最少。 5)分模面最好是一个平面。图3-26中d-d面最合理。
二、加工条件 ⒈变形温度的影响 ＊ 温度↑→原子的运动才干↑→容易滑移→塑性↑→ 变形抗力↓→可锻性改善. 过热：超越一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓， 机械性能↓。已过热工件可经过锻造，控制冷 却速度，热处置，使晶粒细化。
过烧：接近资料熔化温度，晶间的低熔点物质开场熔 化，且晶界上构成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
⑴ 模锻模膛 i)终锻模膛 —作用：使坯料最后变形到锻件所要求的外形、尺寸。 —尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%。 —周围有飞边槽，用以添加金属从模膛中流出阻力，促 使金属充溢模膛，包容多余的金属。 —冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。 ii) 预锻模膛 —作用：使坯料变形到接近于锻件的外形尺寸，使终锻 时，金属容易充溢终锻模膛。延伸终锻模膛的运用寿命。 —批量不大，外形简单时可不设预锻模膛。 —区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。 终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。
击膛，图3-18是多镗模锻。 ⒉曲柄压力机上模锻
⒊摩擦压力机上模锻
⒋胎模锻 ＊ 胎模锻是在自在锻设备上运用胎模消费模锻件的工艺方法，
普通采用自在锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
§2.2 锻造工艺规程的制定
一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为根底， 结合锻造工艺特点绘制而成的。
⒈敷料、余量及公差 ＊ 敷料：为简化零件的外形和构造，便于
锻造而添加的一部分金属为敷料。 ＊ 余量：零件外表为切削加工而添加的尺
寸称余量。 ＊ 锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动
量。查表而定。 ＊ 自在锻锻件图：图2-25 ⒉分模面 ＊ 分模面：上下模锻在模锻件上的分界面，关
系到锻件成型，锻件出模，资料利 用率，锻模加工等一系列问题。 ＊ 选分模面原那么： 1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a 2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。 图3-26 b-b 3)分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。 图3-26 b-b 4)使敷料最少。 5)分模面最好是一个平面。图3-26中d-d面最合理。
二、加工条件 ⒈变形温度的影响 ＊ 温度↑→原子的运动才干↑→容易滑移→塑性↑→ 变形抗力↓→可锻性改善. 过热：超越一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓， 机械性能↓。已过热工件可经过锻造，控制冷 却速度，热处置，使晶粒细化。
过烧：接近资料熔化温度，晶间的低熔点物质开场熔 化，且晶界上构成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
⑴ 模锻模膛 i)终锻模膛 —作用：使坯料最后变形到锻件所要求的外形、尺寸。 —尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%。 —周围有飞边槽，用以添加金属从模膛中流出阻力，促 使金属充溢模膛，包容多余的金属。 —冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。 ii) 预锻模膛 —作用：使坯料变形到接近于锻件的外形尺寸，使终锻 时，金属容易充溢终锻模膛。延伸终锻模膛的运用寿命。 —批量不大，外形简单时可不设预锻模膛。 —区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。 终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。
金属材料成型 压力加工详解共80页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
金属材ห้องสมุดไป่ตู้成型 压力加工详解
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
金属压力加工工艺基础知识
锻造时，还要考虑切掉的钢锭头部和尾部质量
2．确定坯料尺寸 根据塑性加工过程中体积不变原则和采用的基
本工序类型（如拔长、镦粗等）的锻造比、高度与 直径之比等计算出坯料横截面积、直径或边长等尺 寸，坯料的尺寸计算与坯料的种类和锻造工序有关。
1.轧制 轧制材料在旋转
轧辊的压力作用下产 生连续塑性变形，获 得所要求的截面形状 并改变其性能的加工 方法
2.挤压 将截面积减小，长度增加，形成所需产 品的加工方法，适合于加工有色金属和低碳钢等 3.拉拔
坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，横截面积 减小，长度增加，形成所需产品
孪生后晶体转至新位向，产生有利于滑移位向 的新滑移系，提高晶体的塑性变形能力
τ
τ
a)未变形
bτ )弹性变形
τc)弹塑性变形
单晶体滑移τ变形示意图
d)塑性变形
a)未变形
b)弹性变形
c)弹塑性变形
理想晶体结构：锌单晶理 论计算：σs=350MPa 实σs=0.1MPa
τ 位错引起滑移变形示意图
d)塑性变形
水压机：利用高压水为动力进行工作。靠静压力工 作。以压力代替锤锻时的冲击力，常用吨位为5~150 吨，用于锻造大型锻件，是大型锻件的唯一设备， 金属变形过程中无振动，可达到较大锻造深度，由 固定和活动系统组成。
二、自由锻工序
分为：基本工序；辅助工序和精整工序三大类。 1.基本工序
使金属材料产生一定程度塑性变形，改变坯料 的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序 （1）墩粗
三、自由锻工艺规程制订 制订工艺规程、编写工艺卡片是进行自由锻生
产必不可少的技术准备工作，自由锻工艺规程是组 织生产、规范操作、控制和检查产品质量的依据。 制订工艺规程遵守三原则： • 充分了解和掌握生产的实际状况 • 确保满足对锻件的技术条件要求 • 保证生产工艺上的可行性、可靠性和经济性
2．确定坯料尺寸 根据塑性加工过程中体积不变原则和采用的基
本工序类型（如拔长、镦粗等）的锻造比、高度与 直径之比等计算出坯料横截面积、直径或边长等尺 寸，坯料的尺寸计算与坯料的种类和锻造工序有关。
1.轧制 轧制材料在旋转
轧辊的压力作用下产 生连续塑性变形，获 得所要求的截面形状 并改变其性能的加工 方法
2.挤压 将截面积减小，长度增加，形成所需产 品的加工方法，适合于加工有色金属和低碳钢等 3.拉拔
坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，横截面积 减小，长度增加，形成所需产品
孪生后晶体转至新位向，产生有利于滑移位向 的新滑移系，提高晶体的塑性变形能力
τ
τ
a)未变形
bτ )弹性变形
τc)弹塑性变形
单晶体滑移τ变形示意图
d)塑性变形
a)未变形
b)弹性变形
c)弹塑性变形
理想晶体结构：锌单晶理 论计算：σs=350MPa 实σs=0.1MPa
τ 位错引起滑移变形示意图
d)塑性变形
水压机：利用高压水为动力进行工作。靠静压力工 作。以压力代替锤锻时的冲击力，常用吨位为5~150 吨，用于锻造大型锻件，是大型锻件的唯一设备， 金属变形过程中无振动，可达到较大锻造深度，由 固定和活动系统组成。
二、自由锻工序
分为：基本工序；辅助工序和精整工序三大类。 1.基本工序
使金属材料产生一定程度塑性变形，改变坯料 的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序 （1）墩粗
三、自由锻工艺规程制订 制订工艺规程、编写工艺卡片是进行自由锻生
产必不可少的技术准备工作，自由锻工艺规程是组 织生产、规范操作、控制和检查产品质量的依据。 制订工艺规程遵守三原则： • 充分了解和掌握生产的实际状况 • 确保满足对锻件的技术条件要求 • 保证生产工艺上的可行性、可靠性和经济性
1金属成型及金属压力加工基本知识(修) (1)
轧制
轧 钢 生 产 基 本 工 艺 流 程
二、锻造 锻造：用锻锤的往复冲击力或压力机的压力 使金属进行塑性变形的过程。 分类： 自由锻造：即无模锻造，指金属在锻造过 程的流动不受工具限制（摩擦力除外）的 一种加工方法。 模锻：锻造过程中的金属流动受模具内腔 轮廓或模具内壁的严格控制的一种工艺方 法
轧制
轧制是金属压力加工中最主要的方法。轧钢是钢 铁冶金联合企业生产系统的最后—个环节。在钢 的生产总量中，除少部分采用铸造及锻造等方法 直接制成器件以外，其余约占90％以上的钢都须 经过轧制成材。 轧制是借助于旋转的轧辊与金属间的接触摩擦， 将金属咬入轧辊缝隙间，同时在轧辊的压力作用 下，使金属发生塑性变形的过程。 轧制产品品种规格很多，达数万种，一般可分为： 板带钢、钢管、型钢、钢丝四大类。
思考与复习题： 1、金属的成型方法有哪些？其特点是什么？ 2、什么是金属压力加工方法？ 3、简要说明轧制的三种方式以及应用范围。
金属压力加工概论
武汉科技大学 材料成型与控制工程系
程晓茹
课程内容及基本要求
（1）了解塑性加工的基本方法 （2）熟悉塑性加工的塑性力学基础知识 （3）熟悉塑性加工的金属学基础知识 （4）熟悉轧制理论基础知识 （5）了解轧钢生产系统及工艺流程 （6）熟悉轧材成型工艺的制定 （7）熟悉板带轧制工艺
第一章 金属成型及金属压力加工基本知识
1.2 金属压力加工过程的实质及主要方法 1.2.1 金属压力加工的概念 金属压力加工即金属塑性加工，是对具有塑性的金 属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其 完整性，改变金属的形状、尺寸和性能而获得所 要求的产品的一种加工方法。
1.2.2 金属压力加工的分类 靠压力作用使金属产生塑性变形： 锻造、轧制、挤压。 靠拉力作用使金属产生塑性变型： 拉拔、冲压等。
金属压力加工
2011-11-1
3、拉拔：指金属通过固定的具有一定形状的模孔中拉拔出来，
而使金属断面缩小，长度增加的一种加工方法。（在外加 拉力的作用下，迫使金属通过模孔产生塑性变形，以获得 与模孔形状、尺寸相同的制品的加工方法。） 只要是塑性好的金属都可采用拉拔方式生产。根据产品 类型拉拔可分为： 1）丝材拉拔 2）管材拉拔：①空拉 ②长芯杆拉拔 ③固定芯头拉拔 ④游动芯头拉拔 ⑤顶管拉拔
2011-11-1
第二章 金属压力加工的变形力学基础
§2.1 力学概念 工具施加一定的外力使金属产生塑性变形,如果在该力作 用下,金属物体的运动受到阻碍,则在物体内将产生内力。 1、外力 在压力加工过程中，被加工的物体所受到的表面外力（不考虑 自重和惯性力）有如下三种： 1）作用力：由机械运动部分的工具作用而产生的，施加 于金属上。 2）反作用力：由于工具阻碍金属向某个方向运动而产生 的。反作用力的方向总是垂直于工具表面指向物体。 3）摩擦力：阻碍变形金属与工具间的相对运动的阻力， 摩擦力对金属的塑性变形既能起阻碍作用，又能起有效作用。 （举例说明）
当旋转微单元体的坐标系，使切应力为0， ， τ =τ =τ =τ =τ =τ = 0 得到三个主应力来表示的主应力状态，即三个主应力的大小 可决定这一微单元体的主应力状态。一般规定拉应力为正， 压应力为负，按代数顺序排列三个主应力： > > 。
xy xz yx yz zx zy
2011-11-1
σ
1
教师：王华昆
2011-11-1
第一章 金属的成型及金属压力加工基本知识
§1.1 材料及其分类 一、材料的定义：可为人类社会接受的，能经济地制造有用器件的 物质才叫做材料。成为材料的五个判据： 1、资源 2、能源 1、2、3是人类社会所能接受的 3、环境 4、经济性判据 5、性能判据：制造——工艺性能，有用——使用性能 二、材料的分类 1、按内部结构分为：1）金属材料 2）陶瓷材料 3）高分子材料 4）复合材料
3、拉拔：指金属通过固定的具有一定形状的模孔中拉拔出来，
而使金属断面缩小，长度增加的一种加工方法。（在外加 拉力的作用下，迫使金属通过模孔产生塑性变形，以获得 与模孔形状、尺寸相同的制品的加工方法。） 只要是塑性好的金属都可采用拉拔方式生产。根据产品 类型拉拔可分为： 1）丝材拉拔 2）管材拉拔：①空拉 ②长芯杆拉拔 ③固定芯头拉拔 ④游动芯头拉拔 ⑤顶管拉拔
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第二章 金属压力加工的变形力学基础
§2.1 力学概念 工具施加一定的外力使金属产生塑性变形,如果在该力作 用下,金属物体的运动受到阻碍,则在物体内将产生内力。 1、外力 在压力加工过程中，被加工的物体所受到的表面外力（不考虑 自重和惯性力）有如下三种： 1）作用力：由机械运动部分的工具作用而产生的，施加 于金属上。 2）反作用力：由于工具阻碍金属向某个方向运动而产生 的。反作用力的方向总是垂直于工具表面指向物体。 3）摩擦力：阻碍变形金属与工具间的相对运动的阻力， 摩擦力对金属的塑性变形既能起阻碍作用，又能起有效作用。 （举例说明）
当旋转微单元体的坐标系，使切应力为0， ， τ =τ =τ =τ =τ =τ = 0 得到三个主应力来表示的主应力状态，即三个主应力的大小 可决定这一微单元体的主应力状态。一般规定拉应力为正， 压应力为负，按代数顺序排列三个主应力： > > 。
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教师：王华昆
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第一章 金属的成型及金属压力加工基本知识
§1.1 材料及其分类 一、材料的定义：可为人类社会接受的，能经济地制造有用器件的 物质才叫做材料。成为材料的五个判据： 1、资源 2、能源 1、2、3是人类社会所能接受的 3、环境 4、经济性判据 5、性能判据：制造——工艺性能，有用——使用性能 二、材料的分类 1、按内部结构分为：1）金属材料 2）陶瓷材料 3）高分子材料 4）复合材料
金属材料成型基础知识(ppt 358页)_5547
准备铸型（造型）→将熔融金属浇入铸型 （浇注）→凝固成形→落砂清理→铸件
2.铸件 铸造成形所得的毛坯或零件。 3.生产特点 （1）成形方便——液体的形状 = 容器的形状 （2）适应性强 （3）成本较低 （4）力学性能特别是冲击性能较低。
天坛大佛
4.应用场合 （1）形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯或零件，
（2）影响充型能力的因素: 1）合金的流动性
对充型能力影响最大，一般说来，流动性好的合 金充型能力较强； 2）工艺条件的影响 ①浇注温度 浇注温度高，充型能力增强 ②铸型的影响 3）铸件结构 4）其它方面
（二）合金的收缩性
1.收缩的概念 合金熔液在型腔内凝固和冷却的过程中，所发
生的体积缩小的现象。收缩性是合金的重要铸造 性能之一，它与铸件的缩孔、缩松、裂纹、变形 等铸造缺陷密切相关。 合金的收缩过程可分为如下三个阶段： ①液态收缩 ②凝固收缩 ③固态收缩
1．金属（合金）的流动性 （1）流动性概念：指熔融金属的流动能力，
是金属的主要铸造性能之一，也是影响充 型能力的主要因素之一，是金属本身固有 的属性。
（2）衡量指标：常用“螺旋形试样”长度来 衡量。
图1-1螺旋形流动性试样 1-模样 2-浇口杯 3-出气口 4-试样凸点
3）影响流动性的因素 1）合金的种类：灰铸铁的流动性最好，铸钢
如发动机机体和缸盖等。
（2）尺寸大、重量大的零件，如重型机械零件、机 床床身等。
（3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的 零件，如各种底座、支架。
（4）特殊性能要求的零件，如内燃机主轴瓦为用嵌 铸生产的双金属件。
5．铸造方法（液态成型方法）： 砂型铸造：应用最广泛的铸造方法； 特种铸造：金属型铸造；压力铸造；离心铸
2.铸件 铸造成形所得的毛坯或零件。 3.生产特点 （1）成形方便——液体的形状 = 容器的形状 （2）适应性强 （3）成本较低 （4）力学性能特别是冲击性能较低。
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4.应用场合 （1）形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯或零件，
（2）影响充型能力的因素: 1）合金的流动性
对充型能力影响最大，一般说来，流动性好的合 金充型能力较强； 2）工艺条件的影响 ①浇注温度 浇注温度高，充型能力增强 ②铸型的影响 3）铸件结构 4）其它方面
（二）合金的收缩性
1.收缩的概念 合金熔液在型腔内凝固和冷却的过程中，所发
生的体积缩小的现象。收缩性是合金的重要铸造 性能之一，它与铸件的缩孔、缩松、裂纹、变形 等铸造缺陷密切相关。 合金的收缩过程可分为如下三个阶段： ①液态收缩 ②凝固收缩 ③固态收缩
1．金属（合金）的流动性 （1）流动性概念：指熔融金属的流动能力，
是金属的主要铸造性能之一，也是影响充 型能力的主要因素之一，是金属本身固有 的属性。
（2）衡量指标：常用“螺旋形试样”长度来 衡量。
图1-1螺旋形流动性试样 1-模样 2-浇口杯 3-出气口 4-试样凸点
3）影响流动性的因素 1）合金的种类：灰铸铁的流动性最好，铸钢
如发动机机体和缸盖等。
（2）尺寸大、重量大的零件，如重型机械零件、机 床床身等。
（3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的 零件，如各种底座、支架。
（4）特殊性能要求的零件，如内燃机主轴瓦为用嵌 铸生产的双金属件。
5．铸造方法（液态成型方法）： 砂型铸造：应用最广泛的铸造方法； 特种铸造：金属型铸造；压力铸造；离心铸
03第二章金属材料及其加工技术讲稿压力加工学习资料
成 拉深
形 胀形
工 序 翻边
法兰区坯料在切向压应力、 径向拉应力作用下向直壁流 动，制成筒形或带法兰的筒 形零件
平板毛坯或者管坯在双向拉 应力作用下产生双向伸长变 形。用于成形凸包、凸筋或 鼓凸空心零件
在预先冲孔的板料或未经冲 孔的板料之上，在双向拉应 力作用下产生切向伸长变形， 冲制带有直边的空心零件
先简要介绍前三种方法，后两种方法后面系统讲授。
1.轧制
利用两个旋转轧辊的压力使金属坯料通过一个特定空 间产生塑性变形，以获得所要求的截面形状并同时改变其 组织性能。通过轧制可将钢坯加工成不同截面形状的原材 料，如圆钢、方钢、角钢、T字钢、工字钢、槽钢、钢轨 等。
2.挤压
将金属放入挤压筒内，用强大的压力使坯料从模孔中挤 出，从而获得符合模孔截面形状的坯料或零件的加工方 法。适合于挤压的金属材料主要有低碳钢、有色金属及 其合金。
2、弯曲成型设备：板料折弯压力机、 卷板机、拉型机
3、压制设备
五、折弯工艺
折弯工艺是将管材或板料按设计要求弯成一定的 角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序 。多用于工业产品的箱、柜、盒和一些结构产品， 同工业设计产品关系密切。
弯曲件的形状
一般要求弯曲件形状对称，弯ห้องสมุดไป่ตู้半径左右一致， 则弯曲时坯料受力平衡而无滑动。
一、压力加工的概念
利用金属在外力下所产生的塑性变形，来获得具有 一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的 生产方法。压力加工又称为塑性加工。
各类钢和大多数有色合金一般都具有一定的塑性， 因此它们可以在热态或冷态下进行压力加工。
二、压力加工的方法
压力加工的方法有：轧制、挤压、拉拔、锻造和冲 压等。前三种方法主要生产各种型材，后两种方法主 要生产毛坯和零件。
金属材料成型基础ppt课件.ppt
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
流动性（cm）
温度（℃）
影响液态合金流动性的因素： 1.合金的化学成分
b a
300
200
100 0
80 60 40
20 0
Pb 20 40 60 80 Sb
a）在恒温下凝固 b）在一定温度范围内凝固
充型能力越强。 （3）浇注系统的的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力
越大，充型能力越差。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
三、铸型充填条件
（1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数表示铸型从其中的 金属吸取热量并储存在本身的能力。
铸件输送机
1）振击压实
型砂
落砂
捅箱机
压铁传送机
2）汽动微振压实
3）高压造型
加砂机
压铁
4）抛砂加紧砂机实
上箱造型机
合箱 合箱机
下箱造型机
下芯
下箱翻箱、落箱机 铸型输送机
冷却箱
浇注
冷却
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
二、机器造型
1)生产效率高; 2)铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）; 3)设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。
适用于中、小型铸件的成批、大批量生产。
金属压力加工工艺基础知识
金属压力加工材料性能
04
金属材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
塑性定义
塑性指标
影响因素
包括延伸率、断面收缩率和弯曲试验等，用于评估金属材料的塑性性能。
金属材料的化学成分、组织结构、温度和应变速度等都会影响其塑性。
03
02
01
金属材料在外力作用下发生弹性变形，当外力去除后能够恢复原状的能力。
分类
根据加工方式的不同，锻造工艺可分为自由锻和模锻两种类型。自由锻是利用锤击或压力机等设备使金属自由变形，而模锻则是将金属放入模具中，通过施加压力使其按照模具的形状变形。
应用
锻造工艺广泛应用于航空、汽车、船舶、电力、石油化工等领域，用于制造各种重要构件和零部件。
01
02
03
04
总结词：冲压是一种利用冲压模具对金属板材施加压力，使其变形或分离的加工工艺。
尺寸偏差是金属压力加工过程中出现的一种常见缺陷，它会影响产品的精度和性能。
总结词
尺寸偏差是由于加工过程中的误差累积或工艺参数控制不当而引起的。尺寸偏差的存在可能会导致产品的尺寸不符合要求，影响其装配和使用性能。为了减小尺寸偏差，需要加强工艺参数的控制和精度测量，同时采用高精度的加工设备和工艺方法。
家用电器的元件制造
家用电器的元件如电热器、电风扇的叶轮等部件通过锻造和轧制工艺制造。
高强度钢的应用
随着高强度钢的研发和应用，金属压力加工工艺需要适应新的材料特性，如更高的强度和更好的韧性。
复合材料的应用
复合材料的广泛应用对金属压力加工工艺提出了新的挑战和机遇，如碳纤维增强塑料等材料的加工和连接技术。
温度控制对产品质量的影响
在金属压力加工中，温度的控制至关重要。通过合理的温度控制，可以改善材料的加工性能，提高产品的质量和合格率。
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1.2 金属压力加工过程的实质及主要方法 1.2.1 金属压力加工的概念 金属压力加工即金属塑性加工，是对具有塑性的金 属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其 完整性，改变金属的形状、尺寸和性能而获得所 要求的产品的一种加工方法。
1.2.2 金属压力加工的分类 靠压力作用使金属产生塑性变形： 锻造、轧制、挤压。 靠拉力作用使金属产生塑性变型： 拉拔、冲压等。
一、轧制 轧制：金属坯料通过旋转的轧辊缝隙进行塑性变形。 分类： 纵轧：金属在相互平行且旋转方向相反的轧辊缝 隙间进行塑性变形，而金属的行进方向与轧辊轴 线垂直。 斜轧：金属在同向旋转且中心线相互成一定角度 的轧辊缝隙间进行塑性变形，而金属的行进方向 与轧辊轴线成一定角度。
横轧：金属在同向旋转且中心线相互平行的轧辊 缝隙间进行塑性变形。而金属的行进方向与轧辊 轴线平行。
锻造工艺示意图 a镦粗 b模锻
三、冲压 （拉延） 压力机的冲头把板料顶入凹模中进行拉延， 加工方法如图，用来生产薄壁空心制品， 如子弹壳，各种仪表器件、器皿及锅碗盆 勺等。
四、拉拔 金属通过固定的具有一定形状的模孔被拉拔 出来，从而使金属断面缩小长度增加的一 种加工方法。
五、挤压 挤压：将金属放入挤压机的挤压筒内，以一 端施加压力迫使金属从模孔中挤出，而得 到所需形状的制品的加工方法。
思考与复习题： 1、金属的成型方法有哪些？其特点是什么？ 2、什么是金属压力加工方法？ 3、简要说明轧制的三种方式以及应用范围。
（2）增加质量的成型方法 由小质量的金属逐渐积累成大质量的产品。 例如：铸造、电解沉积、焊接、铆接、烧结、 胶接等。 优点：能获得形状更为复杂的产品；成型过 程中不产生边角余料，原料消耗少。 缺点：力学性能较低。
（3）质量恒定的成型方法 金属本身不分离出多余质量，也不积累增加质量的 成型方法。 这种方法就是金属压力加工方法。 例如：轧制、锻造、冲压、拉拔、挤压等。 优点：①无废屑加工，节省金属；②组织性能可得 到改善；③产量高、综合成本较低、适于大量生 产。 不足： ①在产品形状、尺寸和表面光洁方面不如金 属切削加工方法能达到的高要求； ②在产品成本 和形状复杂程度方面不如铸造方法能达到的水平。
轧制
轧制是金属压力加工中最主要的方法。轧钢是钢 铁冶金联合企业生产系统的最后—个环节。在钢 的生产总量中，除少部分采用铸造及锻造等方法 直接制成器件以外，其余约占90％以上的钢都须 经过轧制成材。 轧制是借助于旋转的轧辊与金属间的接触摩擦， 将金属咬入轧辊缝隙间，同时在轧辊的压力作用 下，使金属发生塑性变形的过程。 轧制产品品种规格很多，达数万种，一般可分为： 板带钢、钢管、型钢、钢丝四大类。
1.1 金属的成型方法 1.2 金属压力加工过程的实质及主要方法
1.1 金属的成型方法 金属成型方法归纳起来有以下3类： （1）减少质量的成型方法 由大质量的金属去除一部分质量而获得一定 形状及尺寸的工件。 例如：车、刨、铣、磨、钻等金属切削加工。 优点：能得到尺寸精确、表面光洁、形状复 杂的产品。 缺点：原料消耗多、能量消耗大、成本高、 生产率较低、对金属组织和性能没有改善。
轧制
轧 钢 生 产 基 本力或压力机的压力 使金属进行塑性变形的过程。 分类： 自由锻造：即无模锻造，指金属在锻造过 程的流动不受工具限制（摩擦力除外）的 一种加工方法。 模锻：锻造过程中的金属流动受模具内腔 轮廓或模具内壁的严格控制的一种工艺方 法
金属压力加工概论
武汉科技大学 材料成型与控制工程系
程晓茹
课程内容及基本要求
（1）了解塑性加工的基本方法 （2）熟悉塑性加工的塑性力学基础知识 （3）熟悉塑性加工的金属学基础知识 （4）熟悉轧制理论基础知识 （5）了解轧钢生产系统及工艺流程 （6）熟悉轧材成型工艺的制定 （7）熟悉板带轧制工艺
第一章 金属成型及金属压力加工基本知识