塑性成形工艺基础316ppt
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金属塑性成形工艺基础培训讲座PPT课件( 38页)
•
4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟
无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!
•
5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。
32
变形速度的影响
一方面由于变形速度的增大， 回复和再结晶不能及时克服加工硬 化现象，金属则表现出塑性下降、 变形抗力增大，可锻性变坏。
另一方面，金属在变形过程中， 消耗于塑性变形的能量有一部分转 化为热能，使金属温度升高(称为 热效应现象)。变形速度越大，热 效应现象越明显，使金属的塑性提
高、变形抗力下降(图中a点以后)，
• 再结晶：当温度进一步提高， 金属原子获得更多热能，则 开始以某些碎晶或杂质为核 心结晶成新的晶粒，加工硬 化全部消除，这一过程为 “再结晶”。
30.05.2019
28
(4) 冷变形及热变形
冷变形
变形温度低于回复温度时，金属在变 形过程中只有加工硬化而无回复与再结晶现 象，变形后的金属只具有加工硬化组织，这 种变形称为冷变形。
可锻性变好。
30.05.2019
33
应力状态的影响
挤压时为三向受压状态。 拉拔时为两向受压一向受拉的状态。 压应力的数量愈多，则其塑性愈好，变形抗力
增大；拉应力的数量愈多，则其塑性愈差。
30.05.2019
34
思考题
1.纤维组织是怎样形成的?它对金属的 力学性能有何影响?
2.试分析用棒料切削加工成形和用棒料 冷镦成形制造六角螺栓的力学性能有何 不同?
工程材料与机械制造基础课件：塑性成形-
晶體發生滑移後，其外表形狀發生變化，體積保持 不變，相對滑移後晶體的兩部分仍保持晶格位向的一致 性。
2）雙晶： 雙晶亦叫孿晶。雙晶是晶體在外力作用下晶格的一部
分相對另一部分發生轉動。 未變形部分和變形部分的交界面稱為雙晶面。在雙晶
面兩側形成鏡面對稱，如圖3-3所示。
3.1.1 塑性成形的實質
雙晶面
在鍛壓生產中，還應注意使鍛造流線盡可能沿著零件的外形 輪廓分佈，並在切削加工過程中保持鍛造流線不被切斷，使材料 的力學性能得到最充分的發揮。
如圖3-8a)為模鍛鉤，流線分佈合理，使用壽命長，且材料 消耗少，而圖3-8b)是用板材直接切削加工出的拖鉤，拖鉤內側流 線組織被切斷，使用時容易沿切斷處斷裂。
塑性成形 概述
常見的塑性加工方法：
P
P
1 1
2
2
3
3
P 1
2
3
4
a) 自由鍛
b) 模鍛
c) 擠壓
1. 錘頭 2. 坯料 3. 下抵鐵 1. 上模 2. 坯料 3. 下模 1. 擠壓筒 2. 沖頭3. 坯料 4. 擠壓凹模
塑性成形 概述
1
1
1
2
2
2
3
4
d) 拉拔
1. 拉拔模 2. 坯料
e) 軋製
1. 軋輥 2. 坯料
一般金屬的某一質點移動時阻力最小的方向是通 過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向，因 為質點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。
3.1.4 塑性成形基本規律
2. 最小阻力定律
塑性變形時金屬各質點首先向阻力最小方向移動， 稱為最小阻力定律。
一般金屬的某一質點移動時阻力最小的方向是通 過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向，因 為質點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。
2）雙晶： 雙晶亦叫孿晶。雙晶是晶體在外力作用下晶格的一部
分相對另一部分發生轉動。 未變形部分和變形部分的交界面稱為雙晶面。在雙晶
面兩側形成鏡面對稱，如圖3-3所示。
3.1.1 塑性成形的實質
雙晶面
在鍛壓生產中，還應注意使鍛造流線盡可能沿著零件的外形 輪廓分佈，並在切削加工過程中保持鍛造流線不被切斷，使材料 的力學性能得到最充分的發揮。
如圖3-8a)為模鍛鉤，流線分佈合理，使用壽命長，且材料 消耗少，而圖3-8b)是用板材直接切削加工出的拖鉤，拖鉤內側流 線組織被切斷，使用時容易沿切斷處斷裂。
塑性成形 概述
常見的塑性加工方法：
P
P
1 1
2
2
3
3
P 1
2
3
4
a) 自由鍛
b) 模鍛
c) 擠壓
1. 錘頭 2. 坯料 3. 下抵鐵 1. 上模 2. 坯料 3. 下模 1. 擠壓筒 2. 沖頭3. 坯料 4. 擠壓凹模
塑性成形 概述
1
1
1
2
2
2
3
4
d) 拉拔
1. 拉拔模 2. 坯料
e) 軋製
1. 軋輥 2. 坯料
一般金屬的某一質點移動時阻力最小的方向是通 過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向，因 為質點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。
3.1.4 塑性成形基本規律
2. 最小阻力定律
塑性變形時金屬各質點首先向阻力最小方向移動， 稱為最小阻力定律。
一般金屬的某一質點移動時阻力最小的方向是通 過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向，因 為質點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。
《塑性成形工艺基础》课件
模具的构成
模具由上模、下模和导向部件等组成，用于实现金属材料的塑性成形。
模具的工艺要求
模具设计需要考虑材料选择、温度控制、表面处理等多个方面的要求。
模具设计的方法
模具设计需要考虑产品形状、材料流动和成型工艺等因素，采用综合方法进行设计。
塑性成形加工工艺
塑性成形加工的流程 塑性成形加工的工艺参数与选择 塑性成形加工的质量控制
应用范围
塑性成形工艺广泛应用于汽车、航空航天、家电等领域，是现代工业的重要组成部分。
塑性变形的基本原理
1 金属的结构和性质
金属材料由多个晶格组 成，塑性变形是晶格滑 移和晶格形变的结果。
2 冷变形与热变形
冷变形在室温下进行， 热变形在高温下进行， 两者具有不同的变形特 点。
3 塑性变形的分类
塑性变形可分为压力加 工、拉伸加工、弯曲加 工和精密成型等多种类 型。
《塑性成形工艺基础》 PPT课件
本课程将介绍塑性成形工艺的基本原理、过程和模具设计，以及该工艺的发 展趋势。让我们一起探索这个令人着迷的领域！
背景介绍
塑性成形工艺的定义
塑性成形是通过施加压力，使金属材料在保持连续性的情况下发生塑性变形的一种制造工艺。
发展历程
塑性成形工艺自古已有，经历了手工操作、机械压力成形到现代数控技术的发展。
塑性成形的基本过程
1
拉伸加工
2
通过拉伸使金属材料变薄或变长，常
见的工艺有拉延、拉具的精细控制实现复杂零件的 成形，如注塑、挤压等。
压力加工
通过施加压力使金属在模具中变形， 包括冲压、锻造等工艺。
弯曲加工
通过施加力使金属材料弯曲或折弯， 常见的工艺有折弯、卷弯等。
塑性成形模具设计
塑性成形技术基础.ppt
' ij
（2-21）
d 3 dt 2
4）全量理论 （1）基本假设条件 ①理想刚塑性材料的假设； ②塑性变形和弹性变形属同一量级； ③加载过程符合简单加载条件，则应力偏 张量的各个分量与应变偏张量的各个分量
成正比。
（2）伊留申理论
3 式中： 2
1 时， 、 1； 当
0 、 2 / 3。 由 时， 2
2 3
( )/2 2 1 3
1 变化至
3
时，相应的 值变化范围为 1～ 2 / 3。现以 为纵坐标， 为横坐标 ,得 随 变化的几 何图形，如图所示。
图2-14 三向同号和异号应力状态下的屈服准则
根据屈服准则可知，为了使该单元体发 生塑性变形，对于三向压力状态时应满足：
即：
1 3 s
s 1 3
对于而两压一拉应力状态时应满足： 即：
1 3 s s 3 1
显然，第一种情况下 1 的绝对值（即变形抗力） 要比第二种情况下的大。
（2-13）
（3）塑性方程
2 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 6 ( ) 2 x y y z z x x y y z z x s 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 2 1 2 2 3 3 1 s
2
1
2.4 塑性变形时应力应变关系 分析塑性变形问题，需要知道塑性 变形时，应力状态和应变状态之间的关 系。这种关系的数学表达式叫做本构方
程，也称物理方程。
1）塑性变形时应力应变关系的特点 弹性变形时，应力与应变成线性关系。 弹性变形是可逆的，应变由应力状态唯一确 定，和应力状态如何达到的历史无关。应力 应变之间的这种线性关系，可由广义虎克定
（2-21）
d 3 dt 2
4）全量理论 （1）基本假设条件 ①理想刚塑性材料的假设； ②塑性变形和弹性变形属同一量级； ③加载过程符合简单加载条件，则应力偏 张量的各个分量与应变偏张量的各个分量
成正比。
（2）伊留申理论
3 式中： 2
1 时， 、 1； 当
0 、 2 / 3。 由 时， 2
2 3
( )/2 2 1 3
1 变化至
3
时，相应的 值变化范围为 1～ 2 / 3。现以 为纵坐标， 为横坐标 ,得 随 变化的几 何图形，如图所示。
图2-14 三向同号和异号应力状态下的屈服准则
根据屈服准则可知，为了使该单元体发 生塑性变形，对于三向压力状态时应满足：
即：
1 3 s
s 1 3
对于而两压一拉应力状态时应满足： 即：
1 3 s s 3 1
显然，第一种情况下 1 的绝对值（即变形抗力） 要比第二种情况下的大。
（2-13）
（3）塑性方程
2 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 6 ( ) 2 x y y z z x x y y z z x s 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 2 1 2 2 3 3 1 s
2
1
2.4 塑性变形时应力应变关系 分析塑性变形问题，需要知道塑性 变形时，应力状态和应变状态之间的关 系。这种关系的数学表达式叫做本构方
程，也称物理方程。
1）塑性变形时应力应变关系的特点 弹性变形时，应力与应变成线性关系。 弹性变形是可逆的，应变由应力状态唯一确 定，和应力状态如何达到的历史无关。应力 应变之间的这种线性关系，可由广义虎克定
《塑性成形工艺》PPT课件
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
塑性成形工艺基础
b
ac
ac
d
d
b
2)确定加工余量、公差和敷料
加工余量：1~4mm 公差：0.3~3mm
3）设计模锻斜度
（3 ° 、5 ° 、7 ° 、10 ° 、12 ° ）
外壁斜度： 5°、7 ° 内壁斜度：大一级
4）设计模锻圆角
外圆角：r = 1.5~12mm 内圆角：R=（2~3）r
5）确定冲孔连皮
2. 确定模锻工序
τ
τ
τ
τ
但实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。
2）孪晶：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 多晶体塑性变形的实质：
晶内变形 滑移 孪晶 滑动
晶间变形 转动
晶粒内部发生滑移和孪晶（为主）； 同时晶粒之间发生滑移和转动（少量）。
二、塑性变形后金属的组织和性能
1.冷变形及其影响
2）变形条件
①变形温度： T温越高，材料的可锻性越好。（锻造温度范围）
②变形速度： V变越小，材料的可锻性越好。
③应力状态：
塑
三向压应力—
性、
变形抗力
变
塑性最好、变形抗力最大。
形
抗
力
三向拉应力— 塑性最差、变形抗力最小。
塑性
vc v
二、锻造温度范围
始锻温度： 过热、过烧 缺陷 终锻温度： 加工硬化
原材料：低碳钢、高塑性合金钢、铝合金、铜合金、镁合金等。
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、冲压基本工序及变形特点
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凡承受重载的机器零件，如机器的主轴、重要 齿轮、连杆、炮管和枪管等，通常需采用锻件作毛 坯，再经切削加工而制成。
实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
第页
13
二、金属的塑性成形性能及影响因素
1.金属的塑性及变形规律
塑性：金属材料在外力作用下，发生永久变形而不 开裂的能力。
不同材料塑性不同，而同一材料变形条件不同塑性 也不相同。
锻合内部孔隙和缩松
强度和抗疲劳性能得以提高，特别是塑性、韧性提 高较大。
第页
17
变形程度的表示方法
• 锻造比：拔长时，S前/S后； 镦粗时：H前/H后
• 相对弯曲半径 • 拉深系数 • 翻边系数
第页
18
（2)纤维组织的影响
在塑性变形过程中，晶粒和晶间杂质都沿着变
形最大方向伸长；再结晶后，晶粒恢复成等轴晶，而
• 轴类：最大拉应力方向与纤维方向一致，最大剪 应力方向与纤维组织垂直。
• 容易疲劳剥损的零件：工作表面避免纤维露头， 使纤维的分布与零件的外形轮廓相符合。
• 受力复杂件：不希望明显的纤维组织，减少各向 异性。
第页
21
（3）冷变形与热变形的影响
1）在冷变形（在再结晶温度以下的变形）条件下： 组织：加工硬化组织（晶粒沿变形最大的方向伸长； 晶格歪扭；产生碎晶）
使金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的方
法。
坯料
凸模
凹模
第页
10
2. 塑性成形工艺的特点：
1)用压力加工方式制造的产品，具有较高的机械性能
例
抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延伸率（%）
ZG45
580
320
12
轧制45 610
360
16
提高百分率 5%
12% 30%
ZG45与轧制45的性能比较
1.塑性成形工艺方法及分类
塑性成形
一次塑性加工
二次塑性加工
轧制 挤压 拉拔 自由锻造 模型锻造 冲压
第页
3
二次塑性加工
板料成形
体积成形
冷冲压或板料冲压 锻造 挤压
冲压基本工序有：分离工序和成形工序 热成形、温成形、冷成形
第页
4
1）轧制（rolling） 用轧辊来轧压金属材料。轧辊上开有一定形状和
使金属坯料在锻锤或压力机的上下抵铁（上砧、 下砧）间受冲击力或压力而变形的方法。
坯料
上砧
下砧
自由锻造录像
第页
8
5)模锻（die forging) 利用装在锻造机器上的锻模，在锤的打击或压力 机的压力下，使金属在一定形状和尺寸的模膛内变形 的方法。
上模
坯料
下模
曲轴锻模
第页
9
6)冲压（pressing)
组织；
ψ
σb
δ
A
A+F
A+L
E
A+Fe3CII
P+F
P+Fe3CII
400
第 温度 °C 页
26
锻造温度范围
始锻温度和终锻温度间的温度范围
始锻温度过高，容易产生氧化、脱碳、过热、
第页
22
性能： 随变形程度增加，强度、硬度提高，塑性、韧
性下降。（此现象称为加工硬化）
第页
23
2）在热变形（在再结晶温度以上的变形）条件下： 组织：再结晶组织（均匀、细小的晶粒） 性能：具有较高的综合机械性能。
第页
24
3.影响金属塑性变形的因素
(1)金属的本质
A
1） 化学成分 如纯铜和纯铁
2） 组织 如钢中 A与Fe3C
第页
6
3)拉拔（drawing) 将较大剖面的金属材料强行拉过拉拔模（它中间有
一尺寸较材料稍小的模孔，一端为喇叭口），以获得所
要求的剖面形状和尺寸的方法。通常在室温下进行。经
过拉拔可得到尺寸精确、表面光洁并具有较好机械性能
的线材、型材、管材等。 拉拔模
坯料
第页
7
4)自由锻造（free forging)
580 610
320 360
ZG45 轧制45
性能
12 16
1
2
3
第页
11
塑性成形工艺特点
（2）材料利用率高；
仅依靠形状变化和体积转移来实现。
（3）生产效率高；
生产自动化、机械化
（4）尺寸精度高。
少、无切削加工，向近净成形发展
第页
12
塑性成形工艺不足
产品的形状（特别是内腔）不能太复杂。
用途： 一般用于受力较大的重要零件。
第二章 金属的塑性成形
第一节 金属塑性成形的工艺基础 第二节 金属热锻成形工艺 第三节 板料冲压成形工艺 第四节 特种塑性成形技术简介
第页
1
第一节 金属塑性成形的工艺基础
一、金属塑性成形概述 二、金属的塑性成形性能及影响因素
第页
2
一、金属塑性成形概述
利用金属的塑性，用工具对金属材料所进行的加 工工艺的总称。目的: 在外力的作用下改变材料的形 状和尺寸而不产生切屑，使成为半成品或成品。
杂质仍然保持线状分布。此即纤维组织。 动画
特点：性能出现方向性
图例 图例
顺纤维方向，强度、塑性、韧性较高；
垂直纤维方向，强度、塑性、韧性较低，但抗剪 切能力强。
图例
第页
19
锻造流线的化学稳定性很高，用热处理或其 它方法都不能消除，只能通过重新锻压才能改变 其流线方向和分布状况。
第页
20
如何纤维组织的利用
A
问题： 在室温下受力时，含碳量
0.1％的钢与含碳量1.0％的钢相 比，哪个容易产生塑性变形？为 什么？
A+F
A+L
E
A+Fe3CII
P+F
P+Fe3CII
第页
25
(2)加工条件
1） 变形温度 变形温度提高，可锻性提高 A
原因：温度提高，原子动能提
高，有利于滑移变形；
温度提高，有可能改变金
属组织，如钢，1000℃ 单一 A
尺寸的轧槽，材料通过两轧辊之间的轧槽，就形成各 种形状和尺寸的横剖面，如各种型式的钢材（圆钢、 工字钢、槽钢等）
轧辊
坯料
钢管轧制.swf 录像1 录像2 示例1 示例2
第页
5
2）挤压（extruding） 使金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而成形的方法。
凸模
坯料
凸模
坯料
挤压筒
挤压模
正挤压
挤压筒 挤压模 反挤压
实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松被压 合；氧化及耗损等。
运用此定律，便于估算坯料体积、质量及坯料 在各工序中的尺寸；
第页
16
2. 塑性变形对金属组织和性能的影响
（1）变形程度的影响
随着变形程度的增加，可以消除铸态粗大树枝晶组 织，获得均匀细小的等轴晶组织；
破碎并分散碳化物和非金属夹杂物的分布；
第页
14
金属塑性成形的基本规律
（1）最小阻力定律：
即如果物体在变形过程中某质点有向各种方向移 动的可能性时，则物体各质点将向阻力最小的方向 移动。 故宏观上变形阻力最小的方向上变形量大。 依据该定律： 镦粗矩形截面坯料，最终会成为圆形截面。图例
第页
15
（2）体积不变规律
由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可 以认为变形前后的体积相等．
实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
第页
13
二、金属的塑性成形性能及影响因素
1.金属的塑性及变形规律
塑性：金属材料在外力作用下，发生永久变形而不 开裂的能力。
不同材料塑性不同，而同一材料变形条件不同塑性 也不相同。
锻合内部孔隙和缩松
强度和抗疲劳性能得以提高，特别是塑性、韧性提 高较大。
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变形程度的表示方法
• 锻造比：拔长时，S前/S后； 镦粗时：H前/H后
• 相对弯曲半径 • 拉深系数 • 翻边系数
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（2)纤维组织的影响
在塑性变形过程中，晶粒和晶间杂质都沿着变
形最大方向伸长；再结晶后，晶粒恢复成等轴晶，而
• 轴类：最大拉应力方向与纤维方向一致，最大剪 应力方向与纤维组织垂直。
• 容易疲劳剥损的零件：工作表面避免纤维露头， 使纤维的分布与零件的外形轮廓相符合。
• 受力复杂件：不希望明显的纤维组织，减少各向 异性。
第页
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（3）冷变形与热变形的影响
1）在冷变形（在再结晶温度以下的变形）条件下： 组织：加工硬化组织（晶粒沿变形最大的方向伸长； 晶格歪扭；产生碎晶）
使金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的方
法。
坯料
凸模
凹模
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2. 塑性成形工艺的特点：
1)用压力加工方式制造的产品，具有较高的机械性能
例
抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延伸率（%）
ZG45
580
320
12
轧制45 610
360
16
提高百分率 5%
12% 30%
ZG45与轧制45的性能比较
1.塑性成形工艺方法及分类
塑性成形
一次塑性加工
二次塑性加工
轧制 挤压 拉拔 自由锻造 模型锻造 冲压
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3
二次塑性加工
板料成形
体积成形
冷冲压或板料冲压 锻造 挤压
冲压基本工序有：分离工序和成形工序 热成形、温成形、冷成形
第页
4
1）轧制（rolling） 用轧辊来轧压金属材料。轧辊上开有一定形状和
使金属坯料在锻锤或压力机的上下抵铁（上砧、 下砧）间受冲击力或压力而变形的方法。
坯料
上砧
下砧
自由锻造录像
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5)模锻（die forging) 利用装在锻造机器上的锻模，在锤的打击或压力 机的压力下，使金属在一定形状和尺寸的模膛内变形 的方法。
上模
坯料
下模
曲轴锻模
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6)冲压（pressing)
组织；
ψ
σb
δ
A
A+F
A+L
E
A+Fe3CII
P+F
P+Fe3CII
400
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锻造温度范围
始锻温度和终锻温度间的温度范围
始锻温度过高，容易产生氧化、脱碳、过热、
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性能： 随变形程度增加，强度、硬度提高，塑性、韧
性下降。（此现象称为加工硬化）
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2）在热变形（在再结晶温度以上的变形）条件下： 组织：再结晶组织（均匀、细小的晶粒） 性能：具有较高的综合机械性能。
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3.影响金属塑性变形的因素
(1)金属的本质
A
1） 化学成分 如纯铜和纯铁
2） 组织 如钢中 A与Fe3C
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3)拉拔（drawing) 将较大剖面的金属材料强行拉过拉拔模（它中间有
一尺寸较材料稍小的模孔，一端为喇叭口），以获得所
要求的剖面形状和尺寸的方法。通常在室温下进行。经
过拉拔可得到尺寸精确、表面光洁并具有较好机械性能
的线材、型材、管材等。 拉拔模
坯料
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4)自由锻造（free forging)
580 610
320 360
ZG45 轧制45
性能
12 16
1
2
3
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塑性成形工艺特点
（2）材料利用率高；
仅依靠形状变化和体积转移来实现。
（3）生产效率高；
生产自动化、机械化
（4）尺寸精度高。
少、无切削加工，向近净成形发展
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塑性成形工艺不足
产品的形状（特别是内腔）不能太复杂。
用途： 一般用于受力较大的重要零件。
第二章 金属的塑性成形
第一节 金属塑性成形的工艺基础 第二节 金属热锻成形工艺 第三节 板料冲压成形工艺 第四节 特种塑性成形技术简介
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第一节 金属塑性成形的工艺基础
一、金属塑性成形概述 二、金属的塑性成形性能及影响因素
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一、金属塑性成形概述
利用金属的塑性，用工具对金属材料所进行的加 工工艺的总称。目的: 在外力的作用下改变材料的形 状和尺寸而不产生切屑，使成为半成品或成品。
杂质仍然保持线状分布。此即纤维组织。 动画
特点：性能出现方向性
图例 图例
顺纤维方向，强度、塑性、韧性较高；
垂直纤维方向，强度、塑性、韧性较低，但抗剪 切能力强。
图例
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锻造流线的化学稳定性很高，用热处理或其 它方法都不能消除，只能通过重新锻压才能改变 其流线方向和分布状况。
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如何纤维组织的利用
A
问题： 在室温下受力时，含碳量
0.1％的钢与含碳量1.0％的钢相 比，哪个容易产生塑性变形？为 什么？
A+F
A+L
E
A+Fe3CII
P+F
P+Fe3CII
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(2)加工条件
1） 变形温度 变形温度提高，可锻性提高 A
原因：温度提高，原子动能提
高，有利于滑移变形；
温度提高，有可能改变金
属组织，如钢，1000℃ 单一 A
尺寸的轧槽，材料通过两轧辊之间的轧槽，就形成各 种形状和尺寸的横剖面，如各种型式的钢材（圆钢、 工字钢、槽钢等）
轧辊
坯料
钢管轧制.swf 录像1 录像2 示例1 示例2
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2）挤压（extruding） 使金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而成形的方法。
凸模
坯料
凸模
坯料
挤压筒
挤压模
正挤压
挤压筒 挤压模 反挤压
实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松被压 合；氧化及耗损等。
运用此定律，便于估算坯料体积、质量及坯料 在各工序中的尺寸；
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2. 塑性变形对金属组织和性能的影响
（1）变形程度的影响
随着变形程度的增加，可以消除铸态粗大树枝晶组 织，获得均匀细小的等轴晶组织；
破碎并分散碳化物和非金属夹杂物的分布；
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金属塑性成形的基本规律
（1）最小阻力定律：
即如果物体在变形过程中某质点有向各种方向移 动的可能性时，则物体各质点将向阻力最小的方向 移动。 故宏观上变形阻力最小的方向上变形量大。 依据该定律： 镦粗矩形截面坯料，最终会成为圆形截面。图例
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（2）体积不变规律
由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可 以认为变形前后的体积相等．