塑性成型工艺

3.2.2 金属变形过程中的组织与性能
纤维组织的利用原则： 纤维组织的利用原则：
1、将铸锭加热进行压力加工后，由于金属经过塑 、将铸锭加热进行压力加工后， 性变形及再结晶，从而改变了粗大的铸造组织， 性变形及再结晶，从而改变了粗大的铸造组织，获得细 化的再结晶组织 再结晶组织。 化的再结晶组织。 2、同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等结合在一起， 、同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等结合在一起， 使金属更加致密，其机械性能会有很大提高。 使金属更加致密，其机械性能会有很大提高。 3、此外，铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体 、此外，铸锭在压力加工中产生塑性变形时， 金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形， 金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形， 它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。 它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫 纤维组织。 纤维组织。
锻模模膛模膛及其功用 3.3.2 锻模模膛模膛及其功用
3.3.2.1 预锻模膛
预锻模膛的作用是： 预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于 锻件的形状和尺寸，终锻时， 锻件的形状和尺寸，终锻时，金属容易充满终 锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损， 锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长 锻模的使用寿命。 锻模的使用寿命。 预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的 圆角和斜度较大，没有飞边槽。 圆角和斜度较大，没有飞边槽。
轧制示意图
挤压示意图
锻压生产方式示意图
3.2 塑性成型理论的理论基础
3.2.1 塑性变形理论及假设 3.2.2 金属变形过程中的组织与性能 3.2.3 冷变形及热变形 3.2.4 影响塑性变形的因数 本节的重点： 本节的重点： 1. 金属塑性成型的原理； 金属塑性成型的原理； 2. 纤维组织的形成及利用； 纤维组织的形成及利用； 3. 金属可锻性及其影响因素。 金属可锻性及其影响因素。
应力状态的影响
挤压时为三向受压状态。 挤压时为三向受压状态。拉拔时为两向受压一向受拉的状 压应力的数量愈多，则其塑性愈好，变形抗力增大； 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。 的数量愈多，则其塑性愈差。
金属的塑性成型
1.纤维组织是怎样形成的 它对金属的 纤维组织是怎样形成的?它对金属的 纤维组织是怎样形成的 力学性能有何影响? 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 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? 何不同
金属的塑性成型 知识点:
金属塑性变形的实质 金属的塑性变形
塑性变形与组织、性能
金属的可锻性
组织和性能
加工时的塑性变形
性 组 织 能 （ 加 工 硬 化 ） ） 度 温 （ 复 变 形 变 形 回 锻
可 锻 性 的
可 锻 性 的
可 锻 性 的
金属的塑性成型
本章重点： 本章重点： 了解金属塑性成型的理论基础； 1. 了解金属塑性成型的理论基础； 掌握金属的塑性成型方法及工艺 金属的塑性成型方法及工艺； 2. 掌握金属的塑性成型方法及工艺； 掌握薄板冲压成形工艺 薄板冲压成形工艺， 3. 掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形 模具结构、 模具结构、基本工序和典形零件的工艺 制定。 制定。
方形变柱形动画模拟
3.2.1 塑性变形理论及假设
2 塑性变形前后体积不变的假设 3 变形程度的计算
在压力加工过程中，常用锻造比 锻 来表示变形 在压力加工过程中，常用锻造比(Y锻)来表示变形 锻造比的计算公式与变形方式有关。 度。锻造比的计算公式与变形方式有关。 拔长时的锻造比为:Y拔 拔长时的锻造比为 拔＝F0/F, 镦粗时的锻造比为:Y镦 镦粗时的锻造比为 镦＝H0/H. 根据锻造比即可得出坯料的尺寸。 根据锻造比即可得出坯料的尺寸。例如采用拔长锻 造时，坯料所用的截面F坯料的大小应保证满足技术要 造时，坯料所用的截面 坯料的大小应保证满足技术要 求规定的锻造比Y拔 即坯料截面积应为： 坯料 求规定的锻造比 拔，即坯料截面积应为：F坯料 = Y拔 拔 F锻件 锻件
实例： 实例：
当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时， 当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头 部与杆部的纤维被切断，不能连贯起来， 部与杆部的纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生 切应力顺着纤维方向，故螺钉的承载能力较弱(如图 的切应力顺着纤维方向，故螺钉的承载能力较弱 如图 示 )。 。 当采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉时(如图 当采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉时 如图 示)，纤维不被切断且连贯性好，纤维方向也较为有利， ，纤维不被切断且连贯性好，纤维方向也较为有利， 故螺钉质量较好。 故螺钉质量较好。
3.2.1 塑性变形理论及假设
1 最小阻力定律
如果金属颗粒在几个方 向上都可移动， 向上都可移动，那么金属颗 粒就沿着阻力最小的方向移 这就叫做最小阻力定律 最小阻力定律。 动，这就叫做最小阻力定律。 圆形、方形、矩形截面上各 圆形、方形、矩形截面上各 质点在镦粗时的流动方向， 质点在镦粗时的流动方向， 方形截面镦粗后的截面形状。 方形截面镦粗后的截面形状。
扣 模
百度文库
套 筒 模
3.3 塑性成型方法及工艺
3.3.1 模膛锻造成型工艺 3.3.2 锻模模膛及其功用 3.3.3 制坯模膛 3.3.4 锤上模锻成型工艺设计 3.3.5 压力机上模膛成型工艺 3.3.6 模锻件的缺陷
3.3.1 模膛锻造成型工艺
3.3.1.1 胎模锻造成型工艺及应用
是在自由锻设备上， 胎模锻造成型是在自由锻设备上 胎模锻造成型是在自由锻设备上，使用可移动的胎模具生产锻 件的锻造方法。 件的锻造方法。 胎模成型与自由成型相比，具有较高的生产率，锻件质量好，节 胎模成型与自由成型相比，具有较高的生产率，锻件质量好， 省金属材料，降低锻件成本。 省金属材料，降低锻件成本。 与固定模膛成型相比，不需要专用锻造设备，模具简单，容易制造。 与固定模膛成型相比，不需要专用锻造设备，模具简单，容易制造。 锻件质量不如固定模膛成型的锻件高，工人劳动强度大， 锻件质量不如固定模膛成型的锻件高，工人劳动强度大，胎模寿 命短，生产率低。 命短，生产率低。 胎模成型只适用于小批量生产，多用在没有模锻设备的中小型工 胎模成型只适用于小批量生产， 厂中。 厂中。
3.2.3 冷变形及热变形
冷变形
变形温度低于回复温度时， 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， 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， 变形后的金属只具有加工硬化组织，这种变 形称为冷变形。 形称为冷变形。
热变形
变形温度在再结晶温度以上时， 变形温度在再结晶温度以上时，变形 产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵 消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组 而无任何加工硬化痕迹， 织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称 为热变形。 为热变形。
3.2.2 金属变形过程中的组织与性能
4、具有纤维组织的金属，各个方向上的机械 、具有纤维组织的金属， 性能不相同。 性能不相同。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向 的好。金属的变形程度越大，纤维组织就越明显， 的好。金属的变形程度越大，纤维组织就越明显， 机械性能的方向性也就越显著。 机械性能的方向性也就越显著。 使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断； 使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断； 使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致， 使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大 切应力与纤维方向垂直。 切应力与纤维方向垂直。
3.3 塑性成型方法及工艺
知识点:
自 由 锻 模 锻 自由锻和模锻
胎 模 锻
自 由 锻 工 序
自 由 锻 工 艺 规 程 的 制 定
自 由 锻 件 的 结 构 工 艺 性
高 合 金 钢 锻 造 特 点
其 他 设 备 上 的 模 锻 合 模 曲 柄 压 力 机 上 模 锻 摩 擦
概 念
锤 上 模 锻
加工条件的影响(外因) 加工条件的影响(外因)
变形温度的影响
在一定的变形温度范围内，随着温度升高， 在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动 能升高，从而塑性提高，变形抗力减小， 能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可 锻性。 锻性。 若加热温度过高，晶粒急剧长大， 若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降 这种现象称为“过热” 若加热温度更高接近熔点， 低，这种现象称为“过热”。若加热温度更高接近熔点， 晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性， 晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料 报废，这一现象称为“过烧” 报废，这一现象称为“过烧”。 金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。 金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。 不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂， 不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造 的温度称终锻温度。 的温度称终锻温度。
变形速度的影响
一方面由于变形速度的增大， 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 金属则表现出塑性下降、 象，金属则表现出塑性下降、变形抗 力增大，可锻性变坏。 力增大，可锻性变坏。 另一方面，金属在变形过程中， 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 为热能，使金属温度升高 称为热效应 现象)。变形速度越大， 现象 。变形速度越大，热效应现象越 明显，使金属的塑性提高、 明显，使金属的塑性提高、变形抗力 下降(图中 点以后)，可锻性变好。 图中a点以后 下降 图中 点以后 ，可锻性变好。
3.3.1.2 胎固定模膛成型工艺的分类及设备
固定模膛成型工艺主要分为锤上模膛成型工艺 和压力机上模膛成型工艺。 和压力机上模膛成型工艺。 锤上模锻成型用于大批量锻件生产。 锤上模锻成型用于大批量锻件生产。所用设备 有蒸汽-空气锤 无砧座锤、高速锤等。 空气锤、 有蒸汽 空气锤、无砧座锤、高速锤等。 压力机上模膛成型常用的设备有曲柄压力机、 压力机上模膛成型常用的设备有曲柄压力机、 摩擦压力机和平锻机、模锻水压机等。 摩擦压力机和平锻机、模锻水压机等。
钢丝变形模拟
加工硬化与再结晶
3.2.4 影响塑性变形的因素 .2.4
可锻性——常用金属材料在经受压力加工产 常用金属材料在经受压力加工产 可锻性 生塑性变形的工艺性能来表示。 生塑性变形的工艺性能来表示 。 可锻性的优劣是 以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。 以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。 塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变 塑性 是指金属材料在外力作用下产生永久变 而不破坏其完整性的能力。 形，而不破坏其完整性的能力。 变形抗力是指金属对变形的抵抗力 是指金属对变形的抵抗力。 变形抗力是指金属对变形的抵抗力。 金属的可锻性取决于材料的性质(内因 内因)和加工 金属的可锻性取决于材料的性质 内因 和加工 条件(外因 外因)。 条件 外因 。
材料性质的影响(内因) 材料性质的影响(内因)
化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金的可锻性好。 钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂， 钢中合金元素含量越多 ， 合金成分越复杂 ， 其 塑性越差，变形抗力越大。例如纯铁、 塑性越差 ， 变形抗力越大 。 例如纯铁 、 低碳钢 和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的。 和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的。 金属组织的影响 纯金属及固溶体(如奥氏体 的可锻性好 纯金属及固溶体 如奥氏体)的可锻性好。碳 如奥氏体 的可锻性好。 化物(如渗碳体 的可锻性差。 如渗碳体)的可锻性差 化物 如渗碳体 的可锻性差 。 铸态柱状组织和 粗晶粒结构不如晶粒细小而又均匀的组织的可 锻性好
3.金属的塑性成型 3.1 概述 3.2 塑性成型的理论基础 3.3 塑性成型方法及工艺 3.4 薄板的冲压成型 3.5 塑性成型新工艺
3.1 概述
金属塑性成型： 金属塑性成型：由利用金属在外力作用下所产生的塑 性变形，来获得具有一定形状、 性变形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原 材料、毛坯或零件的生产方法，也称为压力加工。 材料、毛坯或零件的生产方法，也称为压力加工。 金属塑性成型的基本生产方法