贵金属材料的压力加工工艺

由于这样的花纹闪烁如镜，经车花处理的饰 品被称为“闪光”饰品。这种工艺常用于K金 等硬度较高的饰品上, 也用于足金、素银和素 铂金等不镶嵌的饰品的表面处理。
錾花工艺(錾工)
錾花工艺是用锤子击打形状各异的錾刀，在饰品 表面上形成凸凹不一、深浅有致、或光或毛的线 条和纹样的一种金属变形工艺。中国传统的首饰 制作中也经常使用錾花工艺，用于需要表现不同 材质和肌理的工艺品和首饰上。錾花工艺用錾、 抢等方法雕刻图案花纹，图案花纹有深有浅，富 有艺术感染力。錾花工艺需要非常精细准确的刀 法，我国的錾花工匠基本集中在江南一带。我国 目前使用錾花工艺较多的主要集中于少数民族地 区，以云南、西藏、内蒙和新疆最多。
随着温度的上升，原子热运动加剧，晶格扭曲被消除，内 应力明显下降的现象。
a）晶格扭曲消除
b）内应力明显下降
回复只能部分消除加工硬化
3、再结晶
温度上升到金属熔化温度的0.4-0.5倍时，开始以某些碎晶 或杂质为核心生长成新的晶粒，加工硬化完全消除。
（1）再结晶过程
a）原子热振动加剧
b）以某些质点为核心重结晶
焊料的选用原则
（1）选择与母材化学成分相同或相近的焊条 （2）选择与母材等强度的焊条 （3）根据结构的使用条件选择焊条药皮的类
型
硼砂的应用
硼砂为无色半透明晶体或白色结晶粉末，无臭无 味，比重1.73。在60℃时失去8分子结晶水，在 320℃时失去全部结晶水，在空气中风化。
五水物Na2B4O7·5H2O的比重1.815，在120℃时 失去结晶水。无水物的比重2.367，熔点741℃， 沸点1575℃(同时分解)，稍溶于水，较易溶于热 水，微溶于乙醇。水溶液呈碱性反应，熔融时成 无色玻璃状物质。
c）加工硬化全部消除
（2）再结晶温度，是金属经大量塑性变形后开始再结晶的最低温度。
T再=（0.4-0.5）T熔
（3）影响再结晶后晶粒大小的因素：
a）变形程度
很小时不发生再结晶
2-8%晶粒特别粗大——临界变形程度
大于临界变形程度，随变形程度增加，晶粒显著细化
b）再结晶后状态
金属在高温下停留，晶粒长大，力学性能变差
（2）变形速度
金属材料在单位时间内的变形程度
a）变形速度不大时，回复和再结晶来不及消除加工硬 化，可锻性下降
b）变形速度大于一定值后，由于塑性变形的热效应使 材料温度升高，回复和再结晶充分，可锻性提高
贵金属的锤锻工艺及性能
金属的锤锻加工性能与合金的化学成分及 组织存在密切关系， 主要取决于晶体结构、 合金化程度、合金相组成物的性能、形态、 大小及分布，杂质元素的种类和含量，以 及晶粒大小等因素。
1、单晶体的塑性变形
（1）单晶体滑移
晶体的一部分相对另一部分沿一定晶面（滑移面）和这个晶面上的一 定晶向（滑移方向）产生相对移动的现象。
a）坯料在拉伸时受力分析：
正应力——晶粒弹性伸长——拉断
切应力——晶粒扭曲——滑移
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b）一般规律：
滑移面：原子排列最紧密的面
滑移方向：原子排列最紧密的方向
理论上，整体刚性滑移——滑移困难
（2）缺点
a)形状不能太复杂
b)坯料塑性要好
金属的塑性变形
一、金属塑性成型的实质
塑性：金属在外力作用下，产生永久变形而不 破坏的能力。
金属变形过程：
形
a）金属材料在外力作用下发生弹性变
b）当外力超过一定值后产生塑性变形
c）外力继续加大，发生断裂
金属塑性变形的实质：
a）晶粒内部滑移和孪生
b）晶间滑移和晶粒转动
（3）热变形后的组织特征：
a）加工硬化和再结晶同时发生
b）冶金缺陷得到改善或消除
c）最终得到细小的等轴晶
d）组织致密，力学性能显著提高
金属的可锻性
可锻性是金属经受塑性成型的难易程度， 塑性好、变形抗力小，金属的可锻性就好
1、金属的本质
（ 1）化学成分
a）纯金属比合金的可锻性好
b）含合金元素少的合金比多的好
（2）组织
a）单相组织（纯金属或固溶体）比
多相好
b）晶粒细化组织比粗大好
2、变形条件
（ 1）加热温度
a）滑移力减小
b）再结晶过程加速
c）多相状态向单相转变
因此，加热温度高，可锻性好
但是，温度过高，会引起过烧或过热。过烧会破坏晶粒间 的连接，过热会使晶粒过分长大
始锻温度：锻造温度的上限
终锻温度：锻造温度的下限
焊接使用的金属材料包括金、银、铂族金属、铜、 锌、镉、锡、铅、镍等贵金属和非贵金属材料。
焊接材料（也称为焊药）通常属于合金，要求与 被焊接材料色泽相同（相近），具备与被焊材料 相近的强度和塑性，在熔融状态下具有充分的亲 和性、流动性和浸润性，在熔化状态下不会产生 过多的氧化物和沉渣，冷却后没有过多的气孔、 缩孔和变色现象，在焊接过程中不会产生过多的 有毒物质。
第2节 贵金属材料的塑性加工工艺及性能
一、金属塑性成形的实质及方式 1、概念 在外力作用下使金属产生塑性变形，从而获得具
有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加 工方法。 大多数有色金属及其合金都具有一定塑性，可以 在热态或冷态下进行塑性成形。
2、主要方式
轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压 （1）轧制 使金属坯料通过两个旋转轧辊之间的间隙而产
首饰的模具冲压
首饰的体积较小，形状复杂，使用模冲的方法加 工，可节约大量时间，提高产出率，降低单件模 具的综合成本。不仅如此，贵金属材料良好的延 展性使得模冲在首饰制造中的应用面日渐增加。
由于变形应力的作用，模冲还使本来偏软的贵金 属材料变得坚硬，强度、亮度和耐磨性大大提高， 首饰的使用寿命明显延长。
轧花工艺
轧花工艺常用于首饰的批量生产中。由于饰品的 花纹有一定的规律性，因此可以在钢模板上用手 工或机械加工出所需的花纹，再利用冲压机再金 属上冲压出花纹，剪下后与其它部件焊接在一起， 成为完整的首饰。
由于轧花工艺属于对金属表面的塑性加工，因此 加工出来的首饰表面经过塑性变形，表面坚硬耐 磨，光亮持久，不易倒光；但是由于钢模的复杂 程度和花色变化需要较高的成本，因此轧花工艺 适应市场多种消费风格的能力有待提高。
生塑性变形，生产各种型材、管材、板材等 （2）挤压 使金属坯料从挤压模孔挤出而成型位各种型材、
管材、 零件等 挤压的方法有： a）正挤压 b）反挤压 c）复合挤压 d）径向挤压
（3）锻造
将金属坯料置于上下砧或锻模内，用冲击力或压力 使金属成型为各种型材和锻件等
锻造的种类有：
a）自由锻
抢花（雕金）工艺
抢花工艺与錾花工艺的原理相同，区别在 于抢花是用不同形状刀头的雕刀，通过手 掌的推动在金属表面雕刻出各种线条和花 纹，表面被铲掉的金属部分光芒闪烁，所 雕线条自由流畅，常见于国外的高档首饰， 国内的这类饰品较为少见。
抢花（雕金）工艺由于需要高超的手工技 术，所以用这种方法制作的首饰更显手工 技艺的珍贵。
贵金属材料的化学成分、组织、杂质含量以 及处理工艺对贵金属板材的制作工艺和性 能有很大影响。
随着变形度的增加，横向性能由于纤维组 织的形成而急剧下降，容易在后期的处理 中出现裂纹。
因此要避免单次大于75～80％的大变形拉 拔或轧制加工过程
➢ 轧件的组织变化：
贵金属合金材料的切削工艺及性能
喷砂、拉丝工艺
喷砂是在高压气体的作用下用石英砂在饰 品表面形成亚光效果的一种工艺。
拉丝则是用金刚砂压在饰品表面、或利用 高速旋转的硬钢丝刷沿饰品表面作定向运 动，从而形成细微的金属条纹的一种工艺 （注：这里的拉丝工艺和“压力加工工艺” 中讲述的“拉丝”、“压片”是不同的）。
贵金属材料的焊接材料及性能
两相合金比单相固溶体合金的塑性变形能 力差，
模锻
模锻是利用模具使毛坯变形而获得锻件的 锻造方法。按所用设备不同可分为锤上模 锻、压力机上模锻、平锻机上模锻和旋转 压力机上模锻等。
1、模锻的特点
（1）优点 a）锻件形状复杂，尺寸精确，表面光洁； b）加工余量小，节约材料和工时； c）锻造流线分布符合外形结构，力学性能高； d）生产效率高。 （2）缺点 a）模具费用高，生产周期长； b）锻件重量小，
实际上，位错移动——滑移容易
（2）孪生
晶体在外体作用下，一部分沿着一定晶面（孪生面）产生一定角 度的切变。
当滑移困难时(位错塞积），出现孪生变形
塑性变形过程：滑移 ——孪生——滑移——孪生…….
二、多晶体的塑性变形
工业中实际使用的金属大多是多晶体。
1、多晶体的特征：
a）晶体形状和大小不等
首饰的冲压适应于某些结构复杂但外型比较对称 或没有曲面相交盲区的款式。
模冲自然离不开模具，所以模具的设计十分重要， 需要考虑贵金属板材的塑性、拉伸--压缩极限以 及模具组合和工作方式等因素，此外，模具本身 的材质、制作和热处理等需要较高的技术知识和 技巧，也需要较高的制造条件（如数控机床等）。
贵金属材料的拉拔、轧制工艺及性能
b）模锻
c）胎模锻
（4）冲压 利用冲模将金属板料切离或变形为各种冲压件 锻造及冲压示意图
（5）拉拔 将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成型为各种线材、
薄壁管材、特殊截面型材等
二、金属压力加工的特点及应用
1、特点
与铸造相比
（1）优点
a）力学性能高
内部缺陷被压合
晶粒显著细化
ｂ)生产率高
b）相邻晶粒的位向不同
c）多晶体内存在大量晶界
2、实际塑性变形：
a）各个晶粒内部滑移和孪生的总和，
构成整体塑性变形。
b）各个晶粒间的变形，是产生内应力
和开裂的原因。
三、塑性变形后金属的组织和性能
1、加工硬化
金属经过塑性变形后，强度和硬度上升，而塑性和韧性下 降的现象
a）晶格扭曲
b）晶粒破碎
2、回复
3、钎焊
钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热温度 高于钎料低于母材熔点的情况下，利用液态钎料润湿母材， 填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。 它包括硬钎焊、软钎焊等。
三、焊接的特点
1、节约金属材料，产品密封性好 2、以小拼大，化复杂为简单 3、便于制造双金属结构 缺点是焊缝处的力学性能有所降低，个别
第一节 焊接基础 一、焊接的实质 焊接是指两个或两个以上的零件（同种或异种材料），通过
局部加热或加压达到原子间的结合，造成永久性连接的工艺 过程。 具体措施： （1）加压——用以破坏结合面上的氧化模或其它吸附层， 并是接触面发生塑性变形，以扩大接触面。在变形足够时， 也可直接形成原子间结合，得到牢固接头。 （2）加热——对连接处进行局部加热，使之达到塑性或熔 化状态，激励并加强原子的能量，从而通过扩散、结晶和再 结晶的形成与发展，以获得牢固接头。
四、冷变形和热变形
1、冷变形
变形温度低于再结晶温度
（1）生产方法：冷冲压、冷挤压、冷轧、冷拔等
（2）特点：
a）位错密度上升——显著加工硬化
强度、硬度上升
韧、塑性下降
b）尺寸精度高、表面质量好
2、热变形
变形温度高于再结晶温度
（1）生产方式：热锻、热轧、热挤压
（2）坯料原始组织特征：晶粒粗大、组织不均匀、有气孔、缩松、 微裂纹、非金属夹杂物等缺陷
二、焊接方法分类
一般都根据热源的性质、形成接头的状态及是否采用加压 来划分。
1、熔化焊
熔化焊是将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接 的方法。它包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊、电子束 焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊等。
2、压焊
压焊是通过对焊件施加压力（加热或不加热）来完成焊接 的方法。它包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散焊、超声 波焊、高频焊和电阻焊等。
使用车床、铣床或其它刀具、刃具对贵金 属材料或合金进行铲、切、削等称为切削 加工。贵金属材料切削加工的难易程度称 为该材料的切削加工性能。
从合金的组织来说，纯金属及单相合金故 溶体的切削性能不如多相合金好，因为单 相合金塑性、韧性好，不易断屑，对刀具 磨损大。
车花（铣花）工艺
车花是利用不同花样刀口的金刚石或合金铣 刀，在高速旋转时在饰品表面铣出闪亮的条 痕并组成各种花纹的一种首饰机械加工工艺。
焊接方法的焊接质量检验仍有困难。
激光點焊
激光点焊是利用高能量的 激光脉冲对材料进行微小 区域内的局部加热，激光 辐射的能量通过热传导向 材料的内部扩散，将材料 熔化后形成特定的熔池。 激光点焊可以将相同或不 同的材料焊接在一起。激 光点焊的优点是： 热影响 区小，焊接深度大，工件 变形小。
首饰焊接材料