《锻压成型》PPT课件

自由锻 模锻 板料冲压 轧制 挤压 拉拔
主要用于生产重要零 件毛坯 将金属坯料置于挤压筒中加压，使其从 主要生产薄壁件 挤压模的模孔中挤出，横截面积减小，
获得所需制品的加工方法。
主要生产截面形状不同 的型材
压力加工件的特点
能改善金属组织,提高金属的力学性能 可提高材料的利用率 生产效率比较高 可获得精度比较高的毛坯(甚至零件) 不能加工脆性材料
测得的性能，显示出同样的数值。所有的气体、液体（液晶除外）以及非晶质物质都 显示各向同性。例如，金属和岩石虽然没有规则的几何外形，各方向的物理性质也都 相同。 【各向异性】亦称非均质性。物理性质随量度的方向而变化的通性，称为各向异性。 各向异性是晶体的重要特征之一。即在各个不同的方向上具有不同的物理性质，如力 学、热学、电学、光学性质等。
金属在加热时，其组织和性能的变化分为 三个阶段：
当加热温度不高时，原子扩散能力不强，只能通过晶体错位消除晶格扭曲，产生塑性变形。
这种现象称为回复。此时的变形称为冷变形。
冷变形使加工硬化现象得到部分消除。 ＊冷变形时因存在加工硬化，因此，变形程度不宜过大，以免工件开裂。 ＊回复温度：T回 =( 0.25～0.3 )T熔 ( K )
金属塑性变形的实质
单晶体的塑性变形
单晶体塑性变形的特征:滑移
滑移 : 单晶体承 受切应力时，晶 体会发生弹性变 形，当切应力的 数值超过某一临 界值时，晶体内的一部分相对于另一部分将沿着一定的晶面和晶 向(称为滑移面)产生相对位移。
多晶体Байду номын сангаас塑性变形
多晶体塑性变形的特征: 扭转 + 滑移
＊滑移面是晶体中原子排列最紧密的排面。
加热到较高温度时，原子继续获得热能，扩散能力加强，并以冷变形时破碎的某些晶体（碎晶）或杂质为新的结晶 核心，原子在金属内部重新排序，形成新的晶粒。这种现象称为再结晶。再结晶消除了全部加工硬化现象。此时的 变形称为温变形。
＊温变形时，变形抗力比冷变形小得多，塑性好得多，而工件表面氧化现象没有热变形严重，因此，工件表面质量比 热变形时好。
3.应力状态
金属采用
不同的变形方
式，各个方向
上承受的应力情况不同，所呈现的塑性和变形抗
力也不同。 压应力不容易使晶体的滑移面分离，且气孔、缩孔、缩松等缺 陷的影响也会减小，因此，压应力的数目越多，金属的塑性越 好。反之，拉应力容易使晶体的滑移面分离，容易导致缺陷处 应力集中，因此，拉应力的数目越多，金属的塑性越差。
金属塑性变形过程有两个阶段
弹性变形阶段：金属在某一程度的外力作用下，其内部产生应力，使原子离开原来的平衡位置，原子间的相 互距离发生改变使得金属变形。外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。
塑性变形阶段：当外力增大到使金属内部产生的应力超过该金属的屈服点，使其内部原子排列的相对位置发 生不可逆转的变化而导致金属变形。外力停止作用后，变形也不消失。
§3.1 金属的塑性变形与锻造性
一.金属的塑性变形
1.基本概念
变形：固态金属在外力作用下所引起的形状和尺寸的改变。 金属的塑性：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。 变形抗力：金属材料抵抗变形的能力。 金属的塑性成型性能（可锻性）：衡量金属压力加工工艺性优劣 的主要指标（包括塑性和变形抗力两个方面）。
不同方法制造的曲轴的纤维组织分布
§3.2 自由锻造
自由锻造 自由锻是使坯料在外力作用下，部分金属塑性 变形受限制，其余金属可自由流动而获得所需几何形状、尺寸及内部质量的锻件的一种工艺方法。
自由锻的生产特点 ＊所用设备及工具简单。 ＊工艺适应性强，特别适合生产单件或大型锻件。对于大型锻件，
自由锻是唯一的方法。 ＊加工余量大，锻件的精度和表面粗糙度较差，且工件质量不稳定。 ＊金属的损耗大，劳动强度大，生产率较低。
四.金属塑性变形对其组织和性能的影响 1.细化晶体组织
在金属塑性变形的过程中，坯料内部（坯 料为钢锭）的气孔、缩孔、缩松等缺陷得到焊 合，金属的致密性提高，粗大的铸态组织转变 为细化的再结晶组织，力学性能得以提高。
钢锭变形前后 组织的示意图
2.形成纤维组织
在金属塑性变形的过程中，晶粒除了被细化 外，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形 状都将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状分布。 使金属材料的机械性能出现各向异性：沿纤维方 向 【各比向垂同直性】于亦纤称维均质方性向。的物理强性度质、不随塑量性度和方向韧变性化要的特高性。。即沿物体不同方向所
2.变形速度（指单位时间内的变形量）
当变形速度低于临界值时，随着抗力 变形速度的提高，已变形金属产塑性 生的加工硬化来不及由再结晶消 除，此时，加工硬化起主要作用， 使金属
变形抗力 塑性变形
临界点
塑性降低，变形抗力增大，进一步变形困难。
变形速度
当变形速度高于临界值时，随着变形速度的提高，消耗于金属 塑像变形的能量转化为热能，明显提高了金属的温度，可加速 再结晶，从而使金属塑性提高，变形抗力降低，进一步变形相 对容易。
＊再结晶温度： T再 = 0.4 T熔 ( K )
温度继续升高，金属继续变形。在这个阶段，同时存在着加工硬化和再结晶两种现象，称为动态再结晶。在这个 阶段，金属的塑性好，变形抗力低。此时的变形称为热变形。
＊热变形时，变形抗力小，塑性好，但工件表面氧化现象严重，因此，工件表面质量比较差。
金属的回复和再结晶示意图
二.影响金属塑性变形的内在因素 1. 化学成分
不同化学成分的金属，其内部晶体结构不 同，塑性就不同。
纯金属的塑性比合金好 低碳钢的塑性比高碳钢好 合金元素的含量越高，塑性越差
2. 金属组织
同一种金属，其内部组织结构不同，塑性也就不同，如：单 相固溶体的塑性比多相固溶体好。
三.影响金属塑性变形的外部条件 1.变形温度
第三章 锻压成型
固态金属在外力作用下，发生塑性流动，通过这种塑性变形，获得具有一定几何形状、尺寸和性能的毛坯（或零件 ）的成型方法，即：锻造（在工业生产中也称为金属压力加工）。
使金属坯料在旋转轧辊的压力作用下， 产生连续塑性变形，改变其性能，获得 所要求的截面形状的加工方法。
压力加工方式
坯料在牵引力作用下通过拉拔模的模孔 拉出，产生塑性变形，得到截面细小、 长度增加的制品的加工方法，拉拔一般 是在冷态下进行。