第10章_锻造成形分析

第一节 塑性成形理论基础
第一节 塑性成形理论基础
一、塑性变形机理
多晶体金属的塑性变形由晶内变形和晶间变形 所组成。 晶内变形是指晶粒内部的变形，主要方式为滑移和 孪生。滑移变形容易进行，是主要的变形方式；孪 生变形比较困难，是次要的变形方式。 晶间变形是指晶粒间的相对位移，包括晶粒间 的相对滑动和转动，如图5-2所示。
第三章 锻压成形
自由锻锤
压力机（液压，水压）
第二节 金属塑性成形方法
（一）自由锻基本工序
1. 镦粗 使坯料高度减小而横截面积增大的锻造工序称为镦粗， 如图5-10所示。图5－11为圆柱坯料镦粗变形分布。 2. 拔长 使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序叫拔长，如图 5 －12所示。 （1）拔长变形的特点 （2）拔长方法矩形断面拔长如图5-12所示。圆形断面拔长如图5-13 所示。 （3）影响拔长质量的工艺因素 1）送进量的影响 。 2）压下量的影响 。 3）砧子形状的影响 ，图5－14为拔长砧子形状及其对变形区分 布的影响。 3.冲孔 将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序称为冲孔。 实心冲子冲孔过程如图5-15所示。
第二节 金属塑性成形方法
第二节 金属塑性成形方法
一、自由锻（Free Forging）
锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，通过 金属体积的转移和分配，使坯料、铸锭产生局部或全 部的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质 量的锻件的加工方法。自由锻是在自由锻设备上利用 简单的通用性工具（如砧子、型砧、胎模等）使坯料 变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工 方法。 自由锻的工序包括基本工序、辅助工序和修整工 序。工序简图见表5-1。 常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽 —空气自由锻 锤、液压机等。
第二节 金属塑性成形方法
（一）自由锻基本工序 4 错移 错移是指将坯料的一部分相对于另一部分平移错开， 但仍保持轴线平行的锻造工序。
5 锻接
锻接是指将坯料在炉内加热至高温后用锤快击，使两 坯料在固相状态下结合的方法。
6 弯曲 弯曲是指采用一定的工模具将坯料弯成规定外形的锻 造工序。
第二节 金属塑性成形方法
第一节 塑性成形理论基础
二、加工硬化、回复和再结晶
1.加工硬化(Process Induration) 金属在冷变形（低于再结晶温度）加工时，随 着变形量的增加，金属材料的强度、硬度提高，但 塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。如图53所示。 2.回复(Revert)和再结晶(Recrystal) (1) 回复 将冷成形后的金属加热至一定温度 后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减 小的现象，称为回复，如图5-4c所示。回复温度约 为(0.25-0.3)T熔（K）。 (2) 再结晶 塑性变形后金属被拉长了的晶粒 出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为 再结晶，如图5-4d所示。再结晶温度一般为0.4T熔 (K)以上。
第一节 塑性成形理论基础
六、材料的塑性成形性
材料的塑性成形性是指材料经过塑性变形而 不产生裂纹和破裂以获得所需形状的性能。 1.材料性质的影响 (1)化学成分的影响 (2)金属组织的影响 2.变形条件的影响 (1)变形温度的影响 (2)变形速度的影响 变形速度即单位时间内 的变形程度。它对金属的塑性成形性的影响是矛 盾的，如图5-8所示。 (3) 应力状态的影响 ，图 5 － 9 为挤压变形时 的受力状态。
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五、塑性成形基本定律
1.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，这就叫做最小阻力定律。 图 5-7 中的 a) 、 b) 、 c) 分别为圆形、方形、矩形 截面上各质点在镦粗时的流动方向， d) 是矩形截面 镦粗后的截面形状。 2.体积不变条件 由于塑性变形时金属密度的变化很小，物体主要 发生形状的改变，虽然体积也有微量的变化，但与塑 性变形相比是很小的，可以忽略不计，可认为变形前 后的体积相等，这就是塑性变形时的体积不变条件。
第五章 塑性成形工艺
第十章 锻压成形
塑性成形 (Plasticity Forming) （锻压成形）是 金属材料成形方法之一。它是指对金属材料施加外力 作用，利用金属的塑性使其产生塑性变形，从而获得 具有一定的形状、尺寸、组织和性能的工件或毛坯的 加工方法，也称为塑性加工或压力加工。常见的塑性 成形方法有：锻造、冲压、挤压 (3) 、轧制、拉拔等 ( 图5-1)。
（二）自由锻工艺规程的制定
1.绘制锻件图 典型的锻件图如图5-16所示。 （ 1 ）加工余量 自由锻件Fra Baidu bibliotek面留有供机械加工 用的金属层，称为加工余量。 （ 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。 2.确定锻造成形工艺方案
第一节 塑性成形理论基础
三、冷变形、热变形、温变形
1.冷变形 金属在回复温度以下进行的塑性 变形称为冷变形。变形过程中会出现加工硬化。 2.热变形 在再结晶温度以上进行的塑性变 形称为热变形。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 3.温变形 即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。
第一节 塑性成形理论基础
四、锻造比与锻造流线
1.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： 拔长时的锻造比：Y拔=F0／F （5-1） 镦粗时的锻造比：Y镦=H0／H （5-2） 式中 F0、F--毛坯变形前后的截面积； H0、H--毛坯 变形前后的高度。 2.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。 如图5-5所示 。 图5－6为两种加工方法加工的曲轴的流线分布比较。