固态材料塑性成形材料成型技术基础ppt培训课件

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1、3.固态材料塑性成形过程3.1概述金属固态塑性成形：在外力作用下，使金属材料产生预期的塑性变形，以获得所需的形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。固态塑性成形的基本条件：1）被变形的金属材料应具备一定的塑性；（内因）2）有外力作用于固态金属。（外因）主要塑性成形方法1）扎制2）挤压3）拉拔4）自由锻造5）模型锻造6）板料冲压扎制挤压拉拔自由锻、模锻和板料冲压成形分类及其特点1）冷变形过程（冷成形）：成形温度低于金属的再结晶温度，变形后具有加工硬化现象。特点：强度、硬度↑，塑性、韧性↓；尺寸精度高，表面质量好；对非热处理强化材料可采用冷变形提高强度和硬度；要求设备功率大；坯料表面

2、要求高；电阻率↑，耐腐蚀性能↓。2）热变形过程（热成形）：变形在再结晶温度以上进行，变形硬化被再结晶消除。特点：金属始终保持良好的塑性，可进行大量变形；高温金属屈服强度低，易于变形；显著改善和提高力学性能，内部缩松被压实，细化材料组织；形成纤维组织，使金属的力学性能具有方向性；表面氧化严重，工件精度和表面质量不高；设备维修工作量大。锻造与铸造组织力学性能比较综上所述，利用固态塑性成形能得到高强度高性能产品，生产率高，材料损耗少；但构件形状和大小受限，投资大，能耗高3.2金属塑性成形过程理论基础金属塑性变形的能力又称为金属的可锻性，它指金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度

3、。衡量可锻性常用塑性指标（）和变形抗力（）3.2.1金属塑性变形能力（1）金属性质1）化学成分不同金属，因原子间相互作用不同，变形抗力也不同；金属纯度愈高，变形抗力愈小。2）内部组织单相组织塑性优于多相组织；细晶粒组织有利于提高塑性。影响可锻性的因素（２）变形的加工条件1）变形温度的影响提高金属塑性变形时的温度，金属的塑性指标(伸长系数δ和断面收缩率ψ)增加，变形抗力降低，是改善或提高金属可锻性的有效措施，故热变形中，都要将金属预先加热到一定的温度。　　金属在加热过程中，随着温度的升高，其性能变化很大。在300℃以上，随着温度的升高，低碳钢的塑性指标δ和ψ上升，变形抗力下降。原因：①

4、金属原子在热能作用下，处于极活跃的状态，很容易进行滑移变形；②低碳钢在加热温度位于AESG区（奥氏体区），组织为单一奥氏体，塑性很好，故很适宜于进行塑性成形加工。对金属加热应不产生微裂纹、过热、过烧和严重氧化；加热应避免在脆性温度区间。塑性成形应避免在脆性区（蓝脆区与热脆区）加热2）变形速度变形速度↑，使金属晶体的临界剪应力升高，断裂强度过早达到，塑性降低；再结晶来不及克服加工硬化，可锻性↓；变形速度↑，变形产生的热效应提高温度，可锻性↑。3）应力状态塑性变形时，三各方向的压应力的数目越多，则金属表现的塑性越好；拉应力的数目越多，则塑性越差。且同号应力状态下引起的变形抗力大于异号应力状

5、态下的变形抗力。应力状态对变形抗力的影响综上所述，金属的可锻性取决于金属的性质和变形条件。力求创造最有利的变形加工条件，提高塑性降低变形抗力，达到塑性加工的目的。另外，应使能耗低、耗材少、生产率高、品质好塑性变形的实质：是在切应力的作用下，金属内部晶体沿某一平面产生滑移，实现了晶体的塑性变形。3.2.2金属塑性变形的基本规律塑性变形前后的体积不变。因此变形中，一个方向的尺寸减少，必然导致其它方向的尺寸有所增加。一个方向压缩，另外两个方向都伸长，如镦粗。两个方向压缩，第三个方向伸长，如挤压或拔长。一个方向长度不变，其余两个方向一为伸长、另一个为压缩，如平面变形。体积不变定理最小阻力定律金

6、属在塑性变形中，其质点都将沿着阻力最小的方向移动。一般质点移动的最小阻力方向是通过该质点向金属变形部分的周边所作的最短法线方向。通过该定律可判定金属截面变化，提高效率。3.3锻造方法3.3.1自由锻造自由锻造（自由锻）：利用冲击力或压力使金属材料在上下砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，而获得所需形状、尺寸和力学性能锻件的成形过程。（1）自由锻成形的过程特征成形过程中坯料的整体或局部发生塑性成形，金属坯料在水平方向可自由流动，不受限制。自由锻要求被成形材料在成形温度下具有良好的塑性。锻件的形状取决于操作者的技术水平。工具简单，操作方便，锻件质量不受限制，自由锻存在生产率低、金属损耗大和劳

7、动条件较差等缺点。锻件精度和表面品质差。自由锻设备自由锻可使用多种锻压设备，如空气锤、蒸气锤、电液锤、机械压力机和液压机等。蒸汽蒸汽—空气锤空气锤用来自空压站的0.5~0.7MPa压缩空气或0.7~0.9MPa蒸汽为驱动源空气锤用来自压缩缸的压缩空气作为工作介质机械锤用电动机来拖动，电动机与锤头之间用机械方式传递动力（螺旋压力机、夹板锤、摩擦压力机、弹簧锤以及钢丝绳锤等）蒸汽—空气对击锤没有砧座，上下锤头联动液气锤上锤头用气体控制，下锤头用液体