压力加工

• 锻造温度范围系指始锻温度(开始锻造的温度)和终锻温度 (停止锻造的温度)间的温度区间。始锻温度和终锻温度的 确定以合金状态图为依据．碳钢的始锻温度和终锻温度如
图10-9所示。
• 2．变形速度的影响
• 变形速度是指金属在锻压加工过程中单位时间内的相对变形量．它对 金属可
• 锻性的影响是矛盾的，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象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大 (图10-10)，可锻性变坏．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(称为热效应现 象)．变形速度越大，热效应现象越明显，使金属的塑性提高、变形 抗力下降(图10-10中a点以后)，可锻性变好．但热效应现象除高速锤 锻造外，在一般压力加工的变形过程中，因速度低故不甚明显。
体。其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个晶粒 产生变形(称为晶内变形)的综合效果。同时，晶粒之间也 有滑动和转动(称为晶间变形)，如图10-3所示．
由此可知，金属内部有应力就会发生弹性变形．应力增大到一定程度后使 金属产生塑性变形。因此，塑性变形过程中一定有弹性变形存在．当外力去除后， 弹性变形将恢复，称“弹复”现象。这种现象对有些压力加工件的变形和工件质 量有很大影响，必须采取工艺措施来保证产品的质量．
• 图10-8所示为低碳钢在不同温度时的机械性能变化曲线。 从图中可看到，在300℃以上随温度升高，金属的塑性上 升，变形抗力下降。即金属的可锻性增加。
• 但温度过高必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺 陷，甚至使锻件报废．所以应该严格控制 图10-8 低碳钢 的机械性能与温度变化的关系锻造温度．
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• 塑性变形：当外力增大到使金属的内应力超过该 金属的屈服极限之后，即使外力停止作用，金属 的变形并不消失，这种变形称为塑性变形．
• 一、单晶体的塑性变形 • 单晶体内的滑移变形如图10-1所示。 • 图10-2是由位错运动引起的塑型示意图
• 二、多晶体的塑性变形 • 工业中实际使用的金属大多是由许多微小晶粒组成的多晶
• 冷变形：金属在再结晶温度以下的变形叫冷变形．变形 过程中无再结晶现象，变形后的金属具有加工硬化现象．
• 热变形：金属在再结晶温度以上的变形叫热变形．变形后， 金属具有再结晶组织，而无加工硬化痕迹．金属只有在热 变形情况下，才能以较小的功达到较大的变形。
• 图10-6是铸锭热变形前后的组织
• 压力加工过程中，常用锻造比(y)来表示变形程度．
• 2.自由锻的设备
• 一、自由锻工序
• 自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大 类。
• 1．基本工序 它是使金属坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工艺过程。如镦粗、 拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等。实际生产中常 采用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。
• 2．辅助工序 是指进行基本工序之前的预变形工序。如 压钳口、倒棱、压肩等．
• 拔长时的锻造比为 Y拔=A0/A
• 镦粗时的锻造比为 Y镦=H0/H
• 式中：H0、A0 --分别为坏料变形前的高度和横截面积；
•
H、A --分别为坯料变形后的高度和横截面积。
• 纤维组织的利用如图10-7
•
第三节 金属的可锻性
• 金属的可锻性是衡量金属材料在经受压力加工 时获得优质零件难易程度的一个工艺性能．金属
•
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
• 金属在常温下经过塑性变形后，其内部组织将发生变化：
• ① 晶粒沿最大变形的方向伸长；
• ② 晶粒与晶格均发生扭曲并产生内应力；
• ③ 晶粒间产生碎晶．
• 金属的力学性能随其内部组织的改变而发生明显变化．变 形程度增大时，金属的强度及硬度升高，而塑性和韧性下
第三篇 金属塑性加工
第一章 金属的塑性变形
•
第一节 金属塑性变形的实质
• 弹性变形：金属在外力作用下，其内部必将产生 应力．此应力迫使原子离开原来的平衡位置，从 而改变了原子间的距离，使金属发生变形，并引 起原子位能的增高．但处于高位能的原子具有返 回到低位能平衡位置的倾向．因而当外力停止作 用后，应力消失，变形也随之消失．金属的这种 变形称为弹性变形．
• 3．整理工序 它是在完成基本工序之后，用以提高锻件 尺寸及位置精度的工序。
• 二、自由锻工艺规程的制订 • 制订自由锻的工艺规程包括绘制锻件图，确定变形工步，
计算坯料的重量和尺寸，选定设备和工具，确定锻造温度 范围和加热、冷却及热处理的方法和规范等。
• 1．绘制锻件图 • 绘制锻件图应考虑以下几个因素． • (1) 敷料 如图11-1(a)所示
• 再结晶：当温度继续升高到该金属熔点绝对温度的0.4倍 时，金属原子获得更多的热能，开始以某些碎晶或杂质为
核心，按变形前的晶格结构结晶成新的晶粒，从而消除了 全部冷变形强化现象．这个过程称为再结晶如图105(c)．这时的温度称为再结晶温度，即
•
T再=0.4 T熔
• 式中： ——以绝对温度表示的金属再结晶温度。
• 3．应力状态的影响
• 图10-11是不同变形方法的金属应力状态。
• 同号应力状态下的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗 力，可用图10-12进行示意说明：
第二章 锻造
•
第一节 自由锻
• 自由锻是利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产 生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。
• 1.自由锻的优缺点
降(图10-4)．
• 术语介绍：
• 加工硬化：随变形程度增大，强度和硬度上升而塑性下降 的现象称为冷变形强化，又称加工硬化。
• 回复：随着温度的提高，原子因获得热能，热运动加剧， 使原子得到回复正常排列，晶格扭曲被消除，内应力明显
下降，加工硬化也得到部分消除．这一过程称为“回复” 如图10-5（b）。
的可锻性好，表明该金属适合于经受压力加工成
形．可锻性差，说明该金属不宜于选用压力加工 方法成形．
• 金属的塑性用金属的断面收缩率 ψ、伸长率δ 等来表示。
• 金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
• 一、金属的本质
• 1．化学成分的影响
• 2．金属组织的影响
• 二、加工条件
• 1.变形温度的影响