金属工艺学 第8章 锻压成形

《金属工艺学 第8章 锻压成形》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、8.1锻压成形工艺基础第八章锻压成形本节重点：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本节难点：塑性成型方法及工艺8.1锻压成形工艺基础锻压生产方式示意图金属塑性成型：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、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。8.1.1金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质：a）晶粒内部滑移b）晶间滑移和晶粒转动1、单晶体的塑性变形（1）单晶体滑移晶体的一部分相对另一部分沿一定晶面（滑移面）和这个晶面上的一定晶向（滑移方向）产生相对移动的

2、现象。a）坯料在拉伸时受力分析：正应力——晶粒弹性伸长——晶粒扭曲——滑移b）一般规律：滑移面：原子排列最紧密的面滑移方向：原子排列最紧密的方向理论上，整体刚性滑移——滑移困难实际上，位错移动——滑移容易位错运动单晶体的滑移是通过晶体内的位错运动来实现的，而不是沿滑移而所有的原子同时作刚性移动的结果，所以滑移所需要的切应力比理论值低得多。位错运动滑移机制的示意图见图8-2所示。8.1.2塑性变形对金属组织和性能的影响1、加工硬化金属经过塑性变形后，强度和硬度上升，而塑性和韧性下降的现象a）晶格扭曲b）晶粒破碎2、回复随着温度的上升，原

3、子热运动加剧，晶格扭曲被消除，内应力明显下降的现象。a）晶格扭曲消除b）内应力明显下降回复只能部分消除加工硬化3、再结晶温度上升到金属熔化温度的0.4-0.5倍时，开始以某些碎晶或杂质为核心生长成新的晶粒，加工硬化完全消除。（1）再结晶过程a）原子热振动加剧b）以某些质点为核心重结晶c）加工硬化全部消除（2）再结晶温度，是金属经大量塑性变形后开始再结晶的最低温度。T再=（0.4-0.5）T熔（3）影响再结晶后晶粒大小的因素：a）变形程度很小时不发生再结晶2-8%晶粒特别粗大——临界变形程度大于临界变形程度，随变形程度增加，晶粒显著细化

4、b）再结晶后状态金属在高温下停留，晶粒长大，力学性能变差8.1.3冷变形及热变形冷变形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，变形后的金属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。热变形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织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。8.1.4锻造流线及锻造比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。2、同时还可以将铸

5、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。3、此外，铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体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。这种结构叫纤维组织。锻造比锻造比：锻件在锻造成形时的变形程度。锻造比过小，达不到性能要求，过大则增大工作量，引起各向异性。只有锻造比选择合适时，则毛坯内部缺陷被压合，树枝晶被打碎，晶粒显著细化，力学性能得到提高。a）锻造比的计算方法:拔长锻造比镦粗锻造比式中F0、L0、H0——变形前坯料的截面积、长度和高度；F、L、H——变形后坯料的

6、截面积、长度和高度。一般情况下，铸锭作为坯料时，锻造比不小于2.5—3；轧制型材作为坯料时，锻造比选择1.3—1.5。纤维组织的性能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，最大切应力与纤维方向垂直。（1）零件最大拉应力方向应与锻造流线平行（2）零件最大剪切应力方向应与锻造流线垂直（3）零件外形轮廓应与锻造流向的分布相符合而不被切断具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能不相同。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，机械性能的方向性也就越显著。实例：当采用棒料直

7、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，受力时产生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(如图示)，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。8.1.5合金的锻造性能可锻性——常用金属材料在经受压力加工产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。塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，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。金属的可锻性取决于材料的性质(内因)和加工条件(外因)。影响塑

8、性变形的因素材料性质的影响(内因)化学成分的影响1、纯金属的可锻性比合金的可锻性好。2、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、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的。金属组织的影响