第8章 金属固态塑性成形技术
金属塑性成形
02
金属塑性成形的原理
金属塑性变形的物理基础
01
金属塑性变形的基本概念
金属塑性成形是通过外力作用使金属材料发生塑性变形，从而获得所需
形状和性能的过程。
02
金属的晶体结构与塑性变形
金属的晶体结构是影响其塑性变形行为的重要因素。金属的晶体结构决
定了其塑性变形的机制和特点。
03
温度对金属塑性变形的影响
塑性成形过程中的缺陷与控制
在塑性成形过程中，由于各种因素的影响，可能会出现裂纹、折叠、夹杂等缺陷。为了获得高质量的产 品，需要了解这些缺陷的形成原因，并采取相应的措施进行控制和预防。
03
金属塑性成形的方法
自由锻成形
总结词
自由锻成形是一种金属塑性加工方法，通过锤击或压力机等 工具对金属坯料施加外力，使其发生塑性变形，从而获得所 需形状和尺寸的金属制品。
随着科技的发展，精密金属塑性成形技术逐渐兴起，如精密锻造、精密轧制、精密冲压等 ，这些技术能够制造出更高精度、更复杂形状的金属零件。
数值模拟与智能化技术
近年来，数值模拟与智能化技术在金属塑性成形领域得到了广泛应用，通过计算机模拟技 术可以对金属塑性成形过程进行模拟分析，优化工艺参数，提高产品质量和生产效率。同 时，智能化技术的应用使得金属塑性成形过程更加自动化和智能化。
详细描述
挤压成形适用于生产各种复杂形状的管材、棒材和异型材等。由于其能够实现连续生产，因此具有较 高的生产效率。但挤压成形对设备和操作技术要求较高，且对原材料的表面质量、尺寸精度和化学成 分等要求严格。
拉拔成形
总结词
拉拔成形是一种金属塑性加工方法，通 过拉拔机对金属坯料施加拉力，使其发 生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸 的金属制品。
材料成型工艺基础金属塑性成形
材料成型工艺基础：金属塑性成形1. 引言金属塑性成形是制造业中常见的一种材料成型工艺。
通过对金属材料施加力量，使其在一定的温度和应变条件下发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的制品。
这种成形工艺广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
本文将介绍金属塑性成形的基本概念、工艺流程以及常见的金属塑性成形方法。
2. 基本概念2.1 金属塑性成形的定义金属塑性成形是指将金属材料通过施加力量，在一定的温度和应变条件下，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的工艺过程。
2.2 塑性变形的基本概念塑性变形是指材料在一定的应力作用下，在超过其屈服点之后发生的可逆性变形。
在这种变形中，金属材料的原子结构会发生改变，从而改变了材料的形状和尺寸。
3. 工艺流程金属塑性成形的工艺流程主要包括以下几个步骤：3.1 原材料准备在金属塑性成形工艺中，首先需要准备好所需的金属原材料。
原材料的选择需要满足产品的要求，包括材料的强度、韧性、耐蚀性等。
3.2 材料加热在金属塑性成形之前，通常需要将金属材料进行加热。
加热可以使金属材料达到一定的塑性状态，更容易发生塑性变形。
加热的温度和时间需要根据不同的金属材料和成形要求进行调整。
3.3 成型工艺金属塑性成形的成型工艺包括以下几种常见方法：3.3.1 锻造锻造是一种利用压力将金属材料塑性变形成形的方法。
在锻造过程中，金属材料会经过压缩、拉伸、冷却等多个步骤，最终得到所需的形状。
3.3.2 拉伸拉伸是将金属材料放在拉伸机上，通过施加力量使其发生塑性变形的方法。
通过拉伸可以改变金属材料的形状和尺寸。
3.3.3 深冲深冲是将金属材料放在冲压机上，通过模具对材料进行冲压，使其发生塑性变形的方法。
通过调整模具的形状和尺寸，可以得到不同形状和尺寸的制品。
3.4 后处理在金属塑性成形完成之后，通常需要进行一些后处理工艺。
包括去除表面的氧化物、清洗、退火等。
后处理的目的是提高产品的表面质量和性能。
4. 常见的金属塑性成形方法4.1 冷镦成形冷镦成形是一种将金属材料通过冷镦机进行挤压、拉伸、弯曲等操作，使其发生塑性变形的方法。
金属塑性成形优秀课件
概述
塑性成形又称压力加工。它是利用金属在外力作用下产生 的塑性变形．以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料 (如金属型材、板材、管材和线材等)、毛坯或零件的生产方法。
压力加工可生产出各种不同截面的型材(加板材、线材、 管材等)和各种机器零件的毛坯或成品(如轴、齿轮、汽车大梁、 连杆等)。
加工硬化是一种不稳定现象，具有自发地回复到稳定状 态的倾向。加工硬化的消除方法主要有回复和再结晶。
T回 = （0.25~0.3）T熔 T再 = （0.35~0.4）T熔
根据需要对冷变形金属进行回复处理与 再结晶退火，前者使冷变形金属保持力学 性能(如硬度、强度、塑性等)基本不变， 部分地消除残余应力；后者使冷变形金属 的强度、硬度显著下降，塑性和韧性显著 提高，内应力和加工硬化完全消除，金属 又恢复到冷变形之前的状态，再次获得良 好塑性。
实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。
τ
τ
9
2）孪生： 晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。
2. 多晶体的塑性变形
晶内变形
滑移 孪生
滑动 晶间变形
转动
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
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二、塑性变形后金属的组织和性能
• 金属塑性变形时，在改变其形状和尺寸 的同时，其内部组织结构以及各种性能 均发生变化。塑性变形时的温度不同， 金属变形后的组织和性能也有所不同。 因此，金属的塑性变形分为冷变形和热 变形两种。冷变形是指金属在再结晶温 度以下进行的塑性变形；热变形是指金 属在再结晶温度以上进行的塑性变形。
（2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的塑性、韧性下 降，抗剪能力提高。
为了充分利用纤维组 织的性能．设计制造 零件应尽量使零件受 最大拉应力方向与纤 维方向一致．受最大 剪切应力方向与纤维 方向垂直，并使纤维 方向与零件的轮廓相 符合而不被切断。
材料成型工艺基础金属塑性成形
金属塑性成形技术不断创新，提高生产效率和产品质量
金属塑性成形技术与其他制造技术的融合，形成智能化制造体系
金属塑性成形技术应用于新领域，如航空航天、新能源等
金属塑性成形技术未来发展需要关注环保、可持续发展等方面
汇报人：
感谢观看
添加标题
分类：根据传动方式的不同，挤压机可分为液压挤压机和气压挤压机；根据用途的不同，可分为铝型材挤压机、铜材挤压机等
添加标题
应用范围：挤压机广泛应用于有色金属、黑色金属的挤压成型，如铝型材、铜管、钢管等
05
金属塑性成形质量控制
原材料控制
金属原材料的种类和规格
原材料的化学成分和物理性能
原材料的采购、检验和存储要求
太阳能领域：太阳能电池板、太阳能热利用等设备的制造
建筑领域
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
建筑装饰：金属塑性成形也可用于制造建筑装饰，如金属幕墙、金属吊顶和金属栏杆等。
建筑结构：金属塑性成形可用于制造建筑结构，如桥梁、高层建筑和塔式建筑等。
建筑门窗：金属塑性成形可用于制造建筑门窗，如推拉门、平开门和旋转门等。
06
金属塑性成形应用领域
汽车制造
汽车车身：金属塑性成形技术用于生产汽车车身的各个部件，如车门、车顶、车底等。
汽车零部件：金属塑性成形技术也用于生产汽车内部的零部件，如座椅框架、控制面板等。
汽车发动机：金属塑性成形技术可用于生产汽车发动机的各个部件，如气缸、曲轴等。
汽车底盘：金属塑性成形技术可用于生产汽车底盘的各个部件，如悬挂系统、刹车系统等。
质量策划：制定详细的质量计划，包括原材料采购、生产过程控制、产品检验等环节。
质量控制：通过各种检测手段和方法，对生产过程中的关键环节进行监控，确保产品质量稳定。
金属塑性成形课件
2023-11-06•金属塑性成形概述•金属塑性成形工艺•金属塑性成形设备•金属塑性成形技术的发展趋势•金属塑性成形过程中的缺陷与质量控制目•金属塑性成形实例分析录01金属塑性成形概述金属塑性成形是一种使金属材料发生塑性变形，以获得所需形状、尺寸和性能的加工方法。
金属塑性成形广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、电子等领域，是一种重要的材料加工技术。
金属塑性成形的定义金属塑性成形可以制造出复杂形状的零件，并且能够获得较高的精度和表面质量。
与切削加工相比，金属塑性成形具有更高的材料利用率和更低的能耗。
金属塑性成形过程中材料的变形是均匀的，因此可以避免应力集中和裂纹等缺陷。
金属塑性成形的特点03金属塑性成形的基本原理包括应力状态、屈服准则、塑性流动规律等。
金属塑性成形的基本原理01金属塑性成形的原理是基于金属的塑性变形规律，即在外力作用下，金属材料会发生形状和尺寸的变化。
02在金属塑性成形过程中，材料的变形受到应力状态、变形温度、变形速度等因素的影响。
02金属塑性成形工艺自由锻工艺自由锻是利用冲击力或静压力使金属坯料变形，并施加外力将其锻造成所需形状和尺寸的锻造方法。
定义特点流程应用自由锻具有较大的灵活性，可以生产形状各异的锻件，但生产效率较低，适用于单件或小批量生产。
自由锻的流程包括坯料准备、加热、变形和锻后冷却。
自由锻主要用于大型锻件和难变形材料的加工，如轴、轮毂、法兰等。
模锻工艺模锻是利用模具使金属坯料变形，并施加外力将其锻造成所需形状和尺寸的锻造方法。
定义模锻具有较高的生产效率，且能获得较为精确的形状和尺寸，但模具制造成本较高。
特点模锻的流程包括坯料准备、加热、放入模具、变形、锻后冷却和修整。
流程模锻广泛应用于中小型锻件的生产，如齿轮、轴套、法兰等。
应用板料冲压工艺板料冲压是利用冲压机将金属板料变形，并施加外力将其冲制成所需形状和尺寸的加工方法。
定义板料冲压具有较高的生产效率，且能获得较为精确的形状和尺寸，但模具对材料的厚度和硬度有一定要求。
金属塑性成形PPT课件
(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
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3.2塑性成 形机理 滑移
3 金属塑性 成形
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3.2塑性成 形机理 滑
移
3 金属塑性 成形
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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:
《金属塑性成形方法》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
金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形（MPM）是一种成型工艺，它包括冷弯折形、冷拉伸、热弯形、热拉伸、冲压和挤压等，它能够将金属材料塑性变形，从而制造成各种形状和尺寸的部件或零件。
虽然它与铸造有许多相似之处，但具有明显的不同，它更多的是在金属材料弯折或拉伸的基础上进行裁剪和成型。
金属塑性成形的主要原理是材料的塑性变形，当金属或其它金属材料受力时，它会发生塑性变形，例如在冷弯折形时，金属材料会受到压力而不会断裂。
冷拉伸的原理与冷弯折形的原理基本相同，只是它使用的是拉伸力而非压力。
热弯形和热拉伸原理与冷弯折形和冷拉伸的原理大致相同，只是需要加热材料来使其塑性变形。
冲压和挤压是两种机器成型工艺，它们通过对金属材料施加压力而产生细小的型腔，从而制造出不同形状的部件或零件。
金属塑性成形的另一个重要原理是金属温度、应力和应变。
温度变化会影响材料的变形性能，应力和应变是金属材料变形的两个重要参数，它们可以帮助确定材料的力学性能，从而选择合适的成形工艺来完成成型任务。
最后，成形过程中还需要考虑工具的
使用，例如冲床、挤压机、回转机等，这些工具可以应用到金属塑性成形中，使金属材料发挥更好的塑性变形性能。
总之，金属塑性成形技术的主要原理是材料的塑性变形，应力、应变和温度等因素的影响，以及工具的使用。
这些原理可以用来帮助确定正确的成型工艺和工具，从而产生精确度相当高的金属零件。
固态成形课件
5、计算中间工序次数及尺寸 每一次变形受材料抗拉极限限制时，需 分步完成总变形。 拉深系数 m=d/D（d：本次，D：前次）
6、确定模具类型与结构 7、选择冲压设备 根据冲裁力、拉深力确定
余块
自由锻锻件图
金属材料
始锻温度／℃
终锻温度／℃
碳素结构钢
碳素工具钢 合金结构钢 合金工具钢 高速工具钢 弹 簧 钢 轴 承 钢
2、塑性变形对金属组织的影响 A、冷变形强化 由于畸变严重，硬度、强度加大，塑 性明显下降，使得塑变抗力加大，进一步 变形困难
B、残余应力 晶格扭曲、变形不一致引起。
3、冷变形后加热时的组织与性能 A、回复： 加热温度较低，T回=（0.25－0.3）T熔， 原子扩散能力弱，显微组织无本质变化。位 错微量改善，残余应力部分消失，硬化基本 保留。 B、再结晶： 加热温度 T再=（0.4）T熔，原子扩散 能力增强，破碎晶粒重新形核并长大，形成 新的晶粒，消除了原先的畸变，使得机械性 能各指标恢复，内应力、硬化消除。
空心件。 基本过程 受力状态 破坏现象 C、弯曲 板料受压弯曲成所需（模具）形状。 受力状态 回弹 D、翻边、胀形、收口、压筋
2、冲压设备：剪床 冲床 3、常用方法 A、简单：一个冲程完成一个工序。 B、连续：一个冲程在模具不同位置完成 多个工序。 C、复合：一个冲程在模具同一位置上下 完成多个工序。
5、常用金属材料的锻造性能 塑性变形的难易程度，取决于材料性能 与变形条件。通过金属的塑性和变形抗力来 衡量 A、影响因素 材料组织本身（化学组织、元素数量、晶格结
构、晶粒粗细）
变形条件（温度范围、变形速度、变 形形式等） B、常用材料锻造性 碳钢－合金钢 铸铁
二、锻造形式
1、自由锻 使在上下砧铁（平面）中的金属受压力 或冲力后（局部）变形。 尺寸精度低、形状简单、效率低，尺寸 大小范围宽。 设备常用空气锤、蒸汽－空气锤 常用工序：拔长、镦粗、冲孔
金属塑性成形原理教案资料
金属塑性成形原理金属塑性成形原理1：试述塑性成型的一般分类。
1按成形特点分;块料和板料成形。
其中块料成形分为一次加工和2次加工。
一次加工包括轧制、挤压、拉拔等加工方法。
二次加工包括自由锻、模锻等加工方法。
2按成形时工件的温度分为热成形，冷成形，温成形。
2：在冷态下塑性变形的主要形式是什么？为什么？1在冷态条件下，多晶体的塑性变形是晶内变形，而晶内变形的主要方式是滑移。
2这是因为晶界存在各种缺陷，能量较高，在外力作用下不易变形，在冷态下条件下，晶界强度高于晶内，其变形比晶内困难，还由于晶粒在生成过程中，各晶粒相互接触，形成犬牙交错状态，造成对晶界滑移机械的阻碍作用，如果晶界变形，容易引起晶界结构的破坏，和裂纹产生，因此晶间变形只能很小。
3：多晶体金属塑性变形的特点是什么？1各晶粒变形的不同时性，2，各晶粒变形具有相互协调性。
3晶粒与晶粒之间，晶粒内部与晶界附近区域之间的变形具有不均匀性。
4：细晶对变形抗力的影响？1，滑移是由一个晶粒转移到另一个晶粒，主要取决于晶粒、晶界附近位错塞积群产生的产力场是否能够激发相晶粒中的位错源开动起来，以进行协调性的次滑移，而位错塞积群应力场的强弱与塞积位错数目n有关，n越大，应力场就越大，位错源开动的时间就越长，位错数也就越大，因此，粗晶金属的变形比较容易，而细晶粒则需要更大的外力作用才能使相邻晶粒发生塑性变形，即晶粒越细小，金属的变形抗力越大。
5：细晶对金属塑性的影响？1，在一定的体积内，细晶粒的数目多于粗晶粒的数目，因而塑性变形是位向有利的晶粒也较多，变形能均匀地分散到各个晶粒上。
2从每个晶粒的应变分布来看，细晶粒时，晶界的影响区域相对加大，使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异性减小，细晶粒金属的变形不均匀性也较小，因此引起的应力集中必然减小，内应力较均匀，因而金属断裂前可以承受塑性变形量更大。
6：冷塑性变形对金属组织的影响？1，晶粒形状的变化，金属经冷变形加工后，晶粒形状变化趋势与金属宏观变形一致，2，晶粒内部产生亚结构，3晶粒位向改变，产生变形织构。
固态金属材料塑性成形过程-
第一讲固态金属材料塑性成形过程金属固态塑性成形过程简称金属成形过程(又叫金属压力加工或锻压加工)，它是指在外力作用下，使金属材料产生预期的塑性变形，以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。
金属成形过程的成形原理属质量不变的“固态成形”。
任何固态材料本身都具有一定的形状和大小，固态成形就是要改变固体原来的形状和大小，获得预期要求的形状和尺寸。
因此，要实现金属材料的固态成形，必须要有两个基本成形条件，即(1)被成形的金属材料具备一定的塑性。
(2)要有外力作用于固态金属材料上。
可见，金属的固态成形受到内外两方面因素的制约。
内在因素即金属本身能否进行固态形变和可形变的能力大小，外在因素即需要多大的外力。
另外，外界条件(如温度等)对内外因素有相当大的影响，且成形过程中两因素也相互影响。
由上述可知，所有在外力下产生塑性变形而不破坏的材料，都有可能进行质量不变的固态变形。
低、中碳钢及大多数有色金属的塑性较好，故都可进行塑性成形加工，而铸铁、铸铝合金等脆性材料，塑性很差，一般不能或不宜进行塑性成形。
一、金属固态塑性成形方法工业中实现质量不变的金属固态成形的方式多种多样，主要的金属塑性成形方法有：(1)轧制将金属通过轧机上两个相对回转轧辊之间的空隙，进行压延变形成为型材(如钢板、圆钢、角钢、槽钢等)的加工方法，如图1a所示。
轧制生产所用坯料主要是金属锭，坯料在轧制过程中靠摩擦力得以连续通过而受压变形，结果坯料的截面减小，轧出的产品截面与孔隙形状和大小相同，长度增加。
(2)挤压是将金属置于一封闭的挤压模内，用强大的挤压力将金属从模孔中挤出成形的方法，如图2a所示。
挤压过程中金属坯料的截面依照模孔的形状减小，长度增加。
挤压可以获得各种复杂截面的型材或零件。
(3)拉拔将金属坯料拉过拉拔模模孔，而使金属拔长、断面与模孔相同的加工方法。
它主要生产各种细线材、薄壁管和一些特殊截面形状的型材，如图3所示。
(4)自由锻造将加热后的金属坯料置于上下砧铁间受冲击力或压力而变形的加工方法，如图4a所示。
金属塑性成形课件
要点二
高强度材料加工
挤压和拉拔适用于高强度材料的加工，如高强度钢、钛合金等，可以获得高精度、高质量的制品。
模具成本高
挤压和拉拔使用的模具制造较为复杂，成本较高，同时生产效率较低。
要点三
连续变形加工
锻造和轧制是两种连续变形加工的方法，锻造是通过冲击、静压等手段将金属坯料变形，而轧制则是将金属坯料放入轧辊中，通过旋转轧辊使金属变形并获得所需形状和尺寸的制品。
确定合理的变形程度，以充分利用材料的塑性潜力，同时避免材料开裂和变形过大。
合理控制应变速率，以实现材料的均匀变形和避免局部过快变形。
03
工艺参数的选择和控制
02
01
成形过程的模拟和仿真
模拟软件选用
选择适合的数值模拟软件，如有限元法或有限差分法等，对成形过程进行仿真和分析。
模拟精度控制
根据实际需要，提高模拟精度，以更准确地预测成形过程中的各种问题和缺陷。
成形方案优化
通过模拟和仿真，优化成形方案，提高生产效率和产品质量。
01
03
02
根据产品的特点和成形工艺的要求，选择适合的检测方法，如力学性能测试、金相分析、X射线检测等。
产品质量的检测和分析
检测方法选择
对检测结果进行误差分析，找出影响检测结果的主要因素，提出相应的控制措施。
误差分析和控制
根据产品质量检测结果，对产品结构进行优化，提高产品质量和使用性能。
产品结构优化
设备升级改造
针对成形过程中的设备和工艺装备进行升级改造，提高设备的自动化程度和生产效率。
工艺流程优化
通过对成形过程的各阶段进行全面分析，找出瓶颈和不足之处，提出相应的优化措施。
节能减排措施
采取节能减排措施，降低成形过程中的能源消耗和环境污染，实现绿色生产。
固态成形技术PPT课件
典型锻件的锻造比
计算 锻造比 部位
锻件 名称
碳素钢轴类 最大
零件
截面
合金钢轴类 最大
零件
截面
热轧辊
辊身
2.0~2.5 2.5~3.0 2.5~3.0
冷轧辊
辊身 3.5~5.0
锤头
水轮机主 轴 水轮机立 柱 模块
计算 部位
锻造比
最大截面 ≥2.5
轴身
≥2.5
最大截面 ≥3.0 最大截面 ≥3.0
齿轮轴
3.2 金属塑性成形过程的理论基础
⑶应力状态：
三个方向中的压应力数目越多，塑性越好，变形抗力 增大；拉应力数目多，则金属的塑性就差，变形抗力降低。
3.2.2 塑性变形基本规律
⑴体积不变规律
金属固态成形加工中金 属变形后的体积等于变形前 的体积（又叫质量恒定定理 ）
⑵最小阻力定律
金属在塑性变形过程中 ，其质点都将沿着阻力最小 的方向移动。(最小周边法则 ）
3.1 概述
金属塑性成形的主要方法
金属固态塑性成形优缺点
优点： ⑴组织细化致密、力学性能提高； ⑵体积不变的材料转移成形，材料利用率高; ⑶生产率高，易机械化、自动化等。 ⑷可获得精度较高的零件或毛坯，可实现少无切削加工。
缺点： ⑴不能加工脆性材料； ⑵难以加工形状特别复杂（特别是内腔）、体积特别大的制品； ⑶设备、模具投资费用大。
3.2 金属塑性成形过程的理论基础 塑性成形性能（可锻性）
衡量因素——塑性指标和变形抗力； 塑性越高，变形抗力越低，可锻性越好。
3.2 金属塑性成形过程的理论基础
影响金属塑性成形性能的因素：
内在因素、加工条件、应力状态等。
⑴内在因素： ①化学成分—钢的含碳量越大，塑性成形性越差;
金属塑性成形方法ppt课件
3〕排样：
即冲裁件在板料或带料上的布置方法。
排样原那么：合理。
目的：简化模具构造，提高资料利用率。
4〕提高冲裁质量的冲压工艺：
当冲裁件剪断面用做任务外表或配合外表时， 常采用整修、挤光、精细冲裁等冲压工艺以提 高冲裁质量。
⑵弯曲： 即将板料、型材或管材在弯矩的作用下弯成 具有一定曲率和角度的制件的成形方法。
拉深次数＜4~5次，且要求m1＜m2＜…＜ mn
3〕拉深缺陷：拉裂、起皱 拉裂---筒壁与底部的过渡处破裂。 防止措施： ①采用多次拉深，运用光滑剂； ②合理规定间隙及加大模具圆角半径。 起皱---由于切向压应力过大使毛坯失稳而
呵斥变形区折皱。 防止措施：①采用压边圈压紧坯料； ②间隙不能过大，m不能过小。
5.液态模锻 即将定量的熔化金属倒入凹模模腔内，在金属即将
凝固或未凝固形状下用冲头加压，使其凝固以得 到所需外形短见的加工方法。锻造设备可采用通 用液压机或公用液压机。
6.超塑成形
即利用金属在特定条件〔一定的温度条件、一定的变 速速度条件、一定的组织条件〕下具有的超塑〔高 的塑性和低的变形拉力〕来进展塑性加工的方法。
适于小型锻件的成批大量消费。 如飞机、机车、军工、轴承等制造业中的 齿轮、轴、连杆等零件。
〔3〕模锻方法
1〕锤上模锻： 即在锻锤上进展的模锻。 按所用设备和模具不同， 可分为锤模锻和胎模锻。
①锤模锻：即在各种模锻锤上进展的模锻。
★ 锻模模膛：→根据锻件外形和模锻工艺而 开设的凹腔。
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模膛 种类
锤锻模具由带有燕尾的
2.摆动辗压
即上模的轴线与被辗压工件〔放在模下〕的轴线倾 斜一个角度，模具一面绕轴心旋转，一面、对坯 料进展紧缩的加工方法。
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在物理特征上，任何固体自身都具有一定的几何形状和尺寸， 固态成形就是改变固体原有的形状和尺寸，从而获得所需（预
期）的形状和尺寸的过程。 金属材料固态塑性成形原理即在外力作用下金属材料通过塑 性变形，以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或者零
件。 可见，金属材料的固态塑性成形受到内外两方面因素的制约， 内在因素即金属本身能否进行固态塑性变形和可形变的能力大 小，外在因素即需要多大的外力，且成形过程中两因素相互影 响；另外，外界条件（如温度，变形速度等）对内外因素也有
板料冲压则广泛用于汽车制造、船舶、电器、仪表、标准件、日用品等工业中。
部分塑性成形产品
2、金属（固态）塑性变形理论基础 要对金属材料进行固态塑性成形，则须对金属在工业上实现这
类过程的可能性和局限性作出正确的评价，以便于掌握和运用。 有关金属材料塑性变形的知识在工程材料学的第3章已有详细
的叙述，这里不再重复。 （1）金属的可锻性及影响因素 金属的可锻性决定于金属本身的塑性(δ、Ψ)和变形抗力，金
属的塑性越好，变形抗力越小，则可锻性越好。 金属的可锻性除与金属的本质有关外，还决定于变形（加工）
条件，其中最重要的因素是温度。应选择适当的始锻、终锻温度。 变形速度的影响有双重性，一般而言，提高变形速度，金属的再结 晶来不及消除加工硬化，使金属的塑性下降，变形抗力增加，从而 使可锻性降低；
但当变形速度达到某一临界值后，由于塑性变形的热效应，而导致温 度升高，从而又使可锻性提高，高速锤锻造就是利用这个原理；常用 的各种锻造方法，变形速度都低于临界速度，对塑性差的材料，宜采 用减慢变形速度的工艺，以防断裂。应力状态对可锻性也有影响，出 现拉应力会引起金属内部缺陷的扩展，因而在各向受拉时，金属呈现 较小的塑形，而各向受压时，则呈现较大的塑性。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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• 坯料计算、下料
模具工装准备 确定工序、设备、温度等
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坯料处理、压力加工
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后续处理
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检验
工业生产中锻压工艺多种多样，主要的有自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、 拉拔等。通常，轧制、挤压、拉拔主要是用来生产各类型材、板材、管材、线材 等工业上作为二次加工的原(材)料，也可用来直接生产毛坯或零件如热轧钻头、齿 轮、齿圈，冷轧丝杆，叶片的挤压等等；机械制造业中用锻造(自由锻和模锻)来生 产高强度、高韧度的机械零件毛坯，如重要的轴类，齿轮、连杆类，枪炮管等；
铁接触的金属部分受到约束外，金属坯料在水平方向能自 由变形流动，不受限制，故自由锻锻件的形状和尺寸取决 于操作者的技术水平，但锻件质量不受限制。
形状改变了，但定向伸长的杂质并不因再结晶的作用 而消除，形成了纤维组织，使金属材料的力学性能具 有方向性，且纤维组织形成后，不能用热处理方法消 除，只能通过锻造方法使金属在不同方向变形，才能 改变纤维的方向和分布。
热变形广泛应用于大变形量的热轧、热挤以及高 强度高韧度毛坯的锻造生产等；但热变形中，金属表 面氧化较严重，工件精度和表面品质较冷变形的低； 另外，设备维修工作量大，劳动强度也较大。
§2、常用金属固态塑性成形技术及应用
金属塑性成形技术的选择和实施，与材料、成形件的几何形状和尺寸、生产 纲领、工艺过程的实施条件(压力、温度、速度等)等有着密切关系。机械制造业 中人们充分利用冷、热塑性变形及其相应工艺的优点，生产出各类毛坯或零件。
1、自由锻造（简称自由锻） 1）自由锻工艺特点及应用： ①成形过程中坯料整体或局部塑性成形，除与上、下砧
冷挤型材、冷卷弹簧、冷拉线材、冷镦螺栓等等，故冷变形 加工在各行各业中应用广泛。
由于冷变形过程中的加工硬化现象，使金属材料的塑性 变差，给进一步塑性变形带来困难，故冷变形需重型和大功 率设备；对加工坯料要求其表面干净、无氧化皮、平整等； 另外，加工硬化使金属变形处电阻升高，耐蚀性降低等。
b.热变形(又叫热成形)过程及其影响 金属在热变形中始终保持着良好的塑性，可使工件进行 大量的塑性变形，又因高温下金属的屈服强度较低，故变形 抗力低，易于变形；热变形使金属材料内部的缩松、气孔或 空隙被压实，粗大(树枝状)的晶粒组织结构被再结晶细化， 从而使金属内部组织结构致密细小，力学性能(特别是韧度) 明显改善和提高；热变形使金属材料内部晶粒间的杂质和偏 析元素沿金属流动的方向呈线条状分布，再结晶后，晶粒的
相当的影响。 工业上实现金属材料的“固态塑变”的方法或技术叫金属压力
加工（又简称锻压）
§1、金属固态塑性成形技术理论基础
1、金属固态塑性成形原理及工艺流程等 锻压的原理：金属固态塑变成形； 实质：在外力作用下金属材料通过塑性变形，以获得具有一定形
状、尺寸和力学性能的毛坯或者零件。 工艺流程：锻压的工艺方法有许多，但其基本工序及流程相同。 特点与应用： ①能改善金属的内部组织，提高或改善其力学性能等； ②材料的利用率高； ③较高的生产率； ④多数工艺方法生产的产品精度较高。 缺点是不能压力加工脆性材料（如铸铁，铸铝合金等）和形状特
别复杂（尤其是内腔形状复杂）或体积特别大的毛坯或零件，另外， 多数压力加工工艺的投资较大等。
塑性加工方法
锻造成形
自由锻 模锻
板料冲压成形
分离工序
变形工序
挤压成形
轧制成形
特种塑性加工方法
拉拔成形
各种锻压工艺过程的基本作业模块（工艺流程）
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锻压工艺设计（零件图→锻压工艺图、技术文件等）
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（2）金属塑性变形的基本规律 金属的塑性变形属固态成形，其遵循的基本规律主要有体积不变 规律、最小阻力定律和加工硬化等。掌握和应用这些基本规律，以便 优质高效的生产出锻（压）件。 （3）金属塑性变形对组织和性能的影响 a.冷变形(又叫冷成形)过程及其影响 冷变形的特征是金属塑性变形后具有加工硬化现象，即金属的强 度、硬度升高，塑性和韧度下降；冷变形制成的产品尺寸精度高、表 面质量好；对于那些不能或不易用热处理方法提高强度、硬度的金属 构件(特别是薄壁细长件)，利用金属在冷成形过程中的加工硬化来提 高构件的强度和硬度不但有效，而且经济。例如各类冷冲压件、冷轧