金属压力加工.ppt

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1、第三篇金属的压力加工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；掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具结构、基本工序和典形零件的工艺制定。本章重点：第三篇金属压力加工塑性成形（plasticityforming）——在外力作用下，金属发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸、组织和力学性能的工件的生产方法，又叫塑性加工或压力加工。常见的塑性成形方法：锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。上砧铁下砧铁坯料自由锻模锻冲压轧制拉拔1.可实现无屑加工；2.产品力学性能好，尺寸精度高；3.自动化程度高，生产率高;4.材料利用率高，产品范围广泛。塑性

2、加工特点:塑性成形广泛应用于机械制造、汽拖、容器、造船、建筑、包装、航空航天工业部门。大多数金属和合金均有一定的塑性，可进行各种塑性加工。金属的塑性变形是进行金属压力加工的理论依据。第一节金属塑性变形机理单晶体的塑性变形方式：1.滑移——滑移系2.孪生第一章金属的塑性变形a)未变形d)塑性变形单晶体滑移变形示意图b)弹性变形ττc)弹塑性变形ττ位错引起滑移变形示意图d)塑性变形c)弹塑性变形b)弹性变形a)未变形ττ晶体的孪生示意图多晶体的变形是不均匀的单晶体的塑性变形方式：晶内变形（低温）：滑移和孪生晶间变形（高温）：晶粒间的相对滑动和转动。

3、多晶体金属塑性变形以单晶体的塑性变形为基础，受晶粒取向和晶界的影响，又有其自身的特点。一、金属的形变强化（加工硬化、冷作硬化)形变强化：冷变形金属，随着形变量增加，强度、硬度提高而塑性降低的现象，称为形变强化。原因：金属晶体组织发生了变化（见下页）。形变强化的实际意义：1.形变强化可提高金属强度（纯金属和不能热处理的合金）2.电阻有所增大，抗蚀性降低缺点：加工硬化使金属塑性下降，需增加中间退火工序。第二节塑性变形对金属性能和组织的影响二、塑性变形后金属组织结构变化1.晶粒拉长纤维组织2.晶格畸变、晶粒碎化、位错密度增加加工硬化三、塑性变形金属加热

4、时组织性能变化回复、再结晶一、回复加工硬化使金属处于不稳定状态将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象，称为回复。特点：使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变。消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、硬度稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。回复处理:低温退火或去应力退火。T回=(0.25~0.3)T熔（K）回复和再结晶过程二、再结晶（不是相变）塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为再结晶。再结晶温度一般为0.4T熔(K)以上（T回=0.4T熔）

5、特点：再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶粒。完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶退火。晶粒长大：如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性明显下降。a)c)b)晶粒长大示意图冷变形：再结晶温度以下的变形。只有加工硬化现象，可使金属获得较高的硬度和精度，提高产品性能，但变形程度不宜过大。热变形：再结晶温度以上的变形。加工硬化和再结晶过程同时存在，没有加工硬化痕迹。能以较小的功完成较大的变形，同时获得力学性能较高的再结晶组织。再结晶温度T再=0.4T熔四、冷变形和热变形纤维组织（热加工流线）：塑性加工中，金属

6、的晶粒形状和晶界分布的杂质沿变形方向被拉长，呈纤维状。纤维组织不能热处理消除，只能通过锻压改变其形状和方向。应用纤维组织使金属在纵向上的强度，特别是塑性和韧性比横向高。因此，在设计零件时，应使最大正应力方向与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。工业生产中广泛采用模锻方法制造齿轮及中小型曲轴，用局部镦粗法制造螺栓。五、纤维组织及其利用纤维组织沿工件外形轮廓连续分布，有利于工件受力。第三节金属的可锻性一、金属的可锻性（塑性加工性能）定义：衡量金属材料通过塑性加工获得优质零件难易程度的工艺性能。衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性↑，变形抗力↓，可

7、锻性↑。二、影响因素1.金属的本质（内在因素）a.化学成分：C%↑，塑性↓，可锻性↓。纯金属>合金；碳化物形成元素使塑性加工性下降。第三节金属的可锻性b.金属组织：晶体结构：面心＞体心＞密排六方组织状态：铸态组织↓，晶粒粗大↓，碳化物↓，纯金属及固溶体↑。2.加工条件（外部因素）a.变形温度①提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施。变形温度T↑，材料塑性δ↑，变形抗力P↓，→可锻性↑。碳素结构钢，加热温度超过A3线，组织为单一A，适宜塑性加工锻造温度范围的确定（图5-17）：始锻温度：固相线以下200℃左右终锻温度：A1线以上800～7

8、50℃之间注意事项：温度过高将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废。b.变形速度应变对时间的导数，量纲1/s时：↑，变形