金属材料成型压力加工

2）变形条件 ①变形温度： T温越高，材料的可锻性越好。
②变形速度： V变越小，材料的可锻性越好。
③应力状态：
塑
性、
三向压应力—
变
形
塑性最好、变形抗力最大。 抗
力
三向拉应力—
塑性最差、变形抗力最大。
变形抗力 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
45: 1200℃~800℃
蒸汽—空气模锻捶
（二）锻模结构
模膛 — 形成锻件基本形状和尺寸的空腔。
锻模
桥部 — 增加金属流动的阻力，促使金属充满模膛。
飞边槽
仓部 — 容纳多余的金属。
（三）模膛的分类
终锻模膛 模锻模膛
预锻模膛
模膛
延伸模膛
制坯模膛
滚压模膛 弯曲模膛
切断模膛
（四）锻模工艺规程的制定 1. 绘制锻件图 1）分模面的选择 ①分模面应选在锻件的最大截面处；
2. 坯料重量和尺寸的计算 G坯 = （1+k）G锻
K — 消耗系数
G坯 = G锻+G料头+G芯料+G烧
拔长： Y=F坯/F锻 镦粗： Y=H坯/H锻
1.25≤H0/D0≤2.5
圆截面坯料：V坯
4
D坯
H
2.5
4
D坯
所以： D坯 0.83 V坯
长轴类锻件：F坯 YF锻max
3 . 锻造工序的选择
有利：强化金属材料 不利：进一步的塑性变形带来困难
2. 回复
T回 = 0.3T熔
(K)
3. 再结晶
T再 = 0.4T熔
(K)
热变形 以上 T再 以下 冷变形 4 . 热变形及其影响 1）不产生加工硬化 2）使组织得到改善，提高了力学性能
① 细化晶粒； ② 压合了铸造缺陷；
③ 组织致密。 3）形成纤维组织
②分模面的选择应使模膛浅而对称； ③分模面的选择应使锻件上所加敷料最少； ④分模面应最好是平直面。
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 外壁斜度：5~7 0 内壁斜度：7~12 0
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
拉拔
上砥铁 坯料 下砥铁
自由锻造
模型锻造
板料冲压
三、压力加工（塑性成形）的特点
1．力学性能高 1）组织致密； 2）晶粒细化； 3）压合铸造缺陷.
2．节约材料 1）力学性能高，承载能力提高； 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。
3．生产率高 4．适用范围广
1）零件大小不受限制；2）生产批量不受限制。
基本工序 — 完成锻件基本变形和成形的工序。
1. 礅粗： H ， S
2. 拔长： L ，S 3. 冲孔： 4. 弯曲：
完全礅粗 局部礅粗
1.25≤H0/D0≤2.5
芯轴拔长 芯轴扩孔
5. 扭转：
6. 错移：
三、自由锻工艺规程的制定
1. 锻件图的绘制 1）机械加工余量 2）公差 （1/3~1/4）余量 3）敷料
三、金属的变形规律
1. 体积不变定律 2. 最小阻力定律
第二章 金属的压力加工方法
§2-1 自由锻造
一、自由锻设备
空气锤
65~750Kg
锻锤
蒸汽—空气锤 630Kg~5T
水压机 压力机
油压机 锻锤吨位 = 落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆
百度文库
压力机吨位 = 滑块运动到下始点时所产生的最大压力
二、自由锻基本工序
三、 纤维组织与锻造比
在热变形过程中，材料内部的夹杂物及其它非基体物质。沿 塑性变形方向所形成的流线组织，称为纤维（流线）组织。
（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度提高 （2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的抗剪强度提高
锻造比：
拔长： Y=F坯/F锻
镦粗： Y=H坯/H锻
一般，Y=2~5 时，在变形金属 中开始形成纤维组织，纵向的强 度、塑性和韧性提高；横向（垂 直纤维方向）同类性能下降，力 学性能出现各向异性。Y>5 时， 力学性能不再提高，各向异性则 进一步增加。
§2-2 模型锻造
模型锻造 — 将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛 内受压、变形，获得锻件的方法。
特点：1）生产率高； 2）锻件的尺寸精度和表面质量高；
3）材料利用率高； 4）可锻造形状较复杂的零件； 5）模具成本高、设备昂贵； 6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg。
一、锤上模锻
（一）锤上模锻设备
§2 压力加工工艺基础
一、金属的可锻性
是金属材料在压力加工时成形的难易程度。 1 . 可锻性的衡量指标
1）塑性： 材料的塑性越好，其可锻性越好。 2）变形抗力：材料的变形抗力越小，其可锻性越好。
2 . 影响可锻性的因素 1）金属的本质
①化学成分：Me越低，材料的可锻性越好。 ②组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。
晶内变形
滑移 孪晶
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晶；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
二、塑性变形后金属的组织和性能
1.冷变形及其影响 1）组织变化的特征： ①晶粒沿变形最大方向伸长； ②晶格发生畸变，产生内应力； ③晶粒间产生碎晶。
2）性能变化的特征：
加工硬化： 随着变形程度的增加，其强度和硬度 不断提高，塑性和韧性不断下降。
D坯 Y D锻max
轴、杆类零件：镦粗、拔长
筒类零件：镦粗、冲孔、在芯轴上拔长
盘类、环类零件：镦粗（拔长及镦粗）、
冲孔（芯轴上扩孔）
4 . 锻造温度范围及加热火次的确定 5 . 锻造设备的选择 6 . 确定工时 7 . 填写工艺卡
四、自由锻件结构工艺性
1. 避免斜面和锥度 2. 避免曲面相交 3. 避免加强筋和凸台 4. 采用组合工艺
第一章 压力加工工艺基础
§1 金属的塑性变形与再结晶
一、金属塑性变形的实质
1.单晶体的塑性变形
1）滑移：
晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对滑动。
τ
τ
τ
τ
单晶体滑移变形示意图
但实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。
2）孪晶： 晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对转动。
2. 多晶体的塑性变形
第三篇 压力加工（金属塑性成形）
概述
一、压力加工（金属塑性成形）
金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形 状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。
二、压力加工的基本生产方式
1．轧制
2．挤压
3．拉拔
4．自由锻造 5．模型锻造 6．板料冲压
轧辊
坯料
轧制
凸模 模筒 坯料 模孔
挤压
拉拔模
坯料