挤压工艺及模具 教学课件 贾俐俐 主编 第二章　挤压基本原理

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1、14681DA主编第二章　挤压基本原理第二章　挤压基本原理第一节　挤压变形的金属流动分析第二节　挤压变形的应力与应变第三节　挤压变形的附加应力与残余应力第四节　挤压件的常见缺陷第五节　挤压对金属组织和力学性能的影响第一节　挤压变形的金属流动分析一、正挤压实心件黑色金属流动分析二、正挤压空心件变形的流动分析三、反挤压变形的流动分析四、复合挤压变形的流动分析一、正挤压实心件黑色金属流动分析图2-1　正挤压变形的网格示意a)变形前　b)理想变形　c)理想润滑时的变形　d)实际变形一、正挤压实心件黑色金属流动分析图2-2　正挤压变形分区a)变形分区　b)变形区应力应变状态1─待变形区　2─

2、变形区　3─死区　4─已变形区二、正挤压空心件变形的流动分析图2-3　正挤压空心件的金属流动情况a)挤压前的初始状态　b)挤压时的网格变化情况三、反挤压变形的流动分析图2-4　反挤压变形的网格图a)变形前　b)稳定变形　c)非稳定变形三、反挤压变形的流动分析图2-5　反挤压变形分区a)变形分区　b)变形区应力应变1─已变形区　2─死区　3─变形区　4─过渡区　5─待变形区四、复合挤压变形的流动分析图2-6　复合挤压变形的网格图a)杆-杆　b)杯-杯　c)杯-杆1—凸模　2—工件　3—凹模　4—下凸模　D—死区第二节　挤压变形的应力与应变一、挤压变形的应力与应变状态二、挤压变形程度三

3、、应力状态对挤压变形的影响一、挤压变形的应力与应变状态正挤压与反挤压主要变形区的应力应变关系见图2-2b和图2-5b的单元体所示。挤压时变形区的应力状态是三向受压，变形是两向压缩、一向向外挤出伸长的应变状态。二、挤压变形程度1.断面减缩率εA2.挤压比G3.对数变形程度ϵ1.断面减缩率εA2.挤压比G3.对数变形程度ϵ3.对数变形程度ϵ三、应力状态对挤压变形的影响1.对塑性的影响　挤压变形区中的基本应力状态是三向压应力。2.对变形抗力的影响　应力状态对变形抗力的影响是很大的，例如，用冷挤压和冷拉拔方法加工同种材料(退火纯铜)、同样尺寸的零件，见图2-8。1.对塑性的影响　挤压变形区

4、中的基本应力状态是三向压应力。1)三向压应力状态能遏止晶间相对移动，阻止晶间变形，从而提高了塑性；而拉应力会促进晶间变形，加速晶界的破坏。2)三向压应力状态有利于消除由于塑性变形所引起的各种破坏，能促使被破坏了的晶内和晶间的联系得到恢复。3)三向压应力状态能使金属内某些夹杂物的危害程度大为降低。4)三向压应力状态可以抵消或减小由于不均匀变形而引起的附加拉应力，从而减轻了附加拉应力所造成的破坏作用。4)三向压应力状态可以抵消或减小由于不均匀变形而引起的附加拉应力，从而减轻了附加拉应力所造成的破坏作用。图2-7　提高塑性的挤压方法a)施加反向推力的挤压法　b)包套挤压法2.对变形抗力的

5、影响图2-8　不同加工方法对变形抗力的影响a)冷拉拔　b)冷挤压第三节　挤压变形的附加应力与残余应力一、挤压变形的附加应力二、附加应力产生的原因三、残余应力四、附加应力和残余应力的危害性五、防止和消除附加应力和残余应力的方法一、挤压变形的附加应力图2-9　正挤压时产生的附加应力二、附加应力产生的原因(1)变形金属与模具之间存在着摩擦力　由此引起内外层金属流动不均匀，从而产生附加应力。(2)各部分金属流动阻力不一致　例如反挤杯形件时，由于模具对中不好，会造成凸、凹模之间间隙不均匀。(3)变形金属的组织结构不均匀　变形金属的组织结构往往是不均匀的，例如晶粒有大有小，方位也不相同，从而引

6、起不均匀变形，会导致附加应力的产生。(4)模具工作部分的形状与尺寸不合理(4)模具工作部分的形状与尺寸不合理图2-10　凹模工作带高度尺寸不一致所引起的附加应力三、残余应力当外力取消以后，附加应力并不消失而残留在变形体内部，称为残余应力。四、附加应力和残余应力的危害性(1)缩短挤压件的使用寿命　若使具有残余应力的挤压件承受载荷，则其内部作用的应力为外力引起的基本应力与残余应力之和，因此易于产生变形或开裂，从而缩短使用寿命。(2)引起挤压件尺寸及形状的变化　在挤压件内部作用着相互平衡的残余应力，表明各部分存在符号不同的弹性变形和晶格畸变。(3)降低金属的耐蚀性　当挤压件表层具有残余应

7、力时，会降低其耐蚀性。五、防止和消除附加应力和残余应力的方法(1)减少摩擦阻力的影响　在挤压加工中，为了减少摩擦阻力，应采用合适的润滑剂，研磨凸、凹模的工作表面，降低表面粗糙度，减少真实接触面积。(2)合理设计模具工作部分的结构和尺寸　以保证挤压件的变形与应力分布较为均匀。(3)尽可能采用组织均匀的金属变形　挤压前对坯料进行均匀化处理，使其尽可能在晶粒大小均匀的状态下变形，以减小附加应力。五、防止和消除附加应力和残余应力的方法(4)挤压后采用有效的热处理方法以消除残余