金属塑性加工技术.ppt

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1、金属塑性加工技术李慧中⑤第一篇绪论及金属材料加工方法一、材料加工的内涵1.材料合成：是指通过一定的途径，从气态、液态或固态的各种不同原材料中得到化学上不同于原材料的新材料。2.材料加工：是指通过一定的工艺手段使新材料在物理上处于和原材料不同的状态(化学上完全相同)。3.材料加工所涉及的内容：(1)液态金属的凝固；(2)金属塑性加工；(3)粉末冶金加工；(4)无机非金属材料加工；(5)复合材料和高分子材料加工；(6)材料连接加工；(7)材料切割加工。目前，金属材料在日常生活和高科技中占有相当大的比例，其加工技术是其

2、它加工的基础，因此，本门课程主要讲述金属塑性加工技术。4.材料的可加工性：材料对各种加工工艺手段所表现出来的特性，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。5.材料加工的基本原则：材料加工必须统筹考虑材料构件的使用性能、工艺性能、环保性能及经济性，经过对比分析、系统考虑后，找出解决实际工程要求的方法和途径。可塑性加工性使金属很容易塑性成形的材料性质，常与成形性能互换，包括变形阻尼（强度及流动应力）和破裂前的可能变形程度（延性）。其中着重强调的是破裂前材料的变形极限（板料）。更一般的意义：塑性加

3、工性是在特定金属成形工艺中材料在不出现不希望有的状况条件下所能达到的最大变形程度。二、金属塑性加工1.定义：利用金属材料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有一定几何形状、尺寸和力学性能及物理化学性能的材料、毛坯或零件的加工方法。2.适用范围：钢、有色金属及其合金。3.类别：冷加工、热加工、温加工、半固态加工等；4.主要生产方式（基本）：(1)轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积减小，长度增加的过程。纵轧、横轧、斜轧；平辊、型辊。产品：板带箔，如：电冰箱外壳、洗衣机外壳管棒型线。其它：连续轧制、多辊轧制(2

4、4辊)、孔型轧制等。(2)挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出而制取各种断面金属材料的加工方法。正挤、反挤产品：管棒型线，如：铝合金门窗其它：连续挤压。(3)拉拔：使用拉力，将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。产品：管棒型线，如：灯丝、冷凝管其它：连续拉拔、多模拉拔(4)锻造：A.自由锻：金属在上下抵铁间受到冲击力或压力而变形的加工。B.模锻：金属在具有一定形状的锻模膛内受冲击力或压力而变形的加工。产品：各种锻件，如：机器的立柱、弯曲连杆(5)冲压：金属坯料在冲模记之间受压产生分离或变形的加工方法。

5、产品：各种冲压件，如：易拉罐、弹壳4.特点：(1)质量比铸件好；a.热变形，细化晶粒；b.消除铸造缺陷。(2)少切削，节省金属；（3）产量大、生产率高。(4)难以形成复杂件。5.特种塑性成形（1）超塑性成形金属或合金在特定条件下，即低的形变速率（10-2/10-4/s)、一定的变形温度T≥0.5Tm和均匀的细晶粒度（0.2~0.5um），其延伸率超过100%以上的特性。如:铝合金、钛合金及高温合金。（2）旋压成形利用旋压机使坯料和模具以一定的速度共同旋转，并在滚轮的作用下使坯料在与滚轮接触的部位上产生局部变形，获

6、得空心回转体的加工方法。（3）粉末冶金锻造是粉末冶金与锻造工艺的结合。可显著提高粉末冶金件的机械性能，同时又保证粉末冶金的优点。是制取高强高韧粉末冶金件提供一种新的加工方法。（4）液态模锻将一定量的液态金属直接注入金属模膛，随后在压力的作用下，是处于熔融或半熔融状态的金属液发生流动并凝固成形，同时伴有少量塑性变形，从而获得毛坯或零件的加工方法。其它：高能率成形、充液拉深等。三、金属塑性变形理论1.金属塑性变形的基本理论：单晶体塑性变形：滑移和孪生，多晶体塑性变形：(1)晶粒内的滑移、孪生和转移(2)晶粒间的滑动、

7、转动及转移2.塑性变形对金属组织的影响：(1)显微组织的变化：形成“纤维组织”；(2)亚结构的细化：位错缠结、晶粒破碎；(3)织构现象的产生：织构：在塑性变形过程中，晶粒转动，当变形量达到一定程度(70~90%以上)时，会使绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋于一致。a.缺陷：制耳；b.优点：使硅钢片的特定晶界、晶向平行于磁力线方向，提高导磁率，减小磁滞耗损。3.塑性变形对金属性能的影响：(1)对力学性能的影响：强度、硬度↗，塑性、韧性↘(2)残余应力：a.材料经塑性变形后残存在内部的应力。b.是一种弹性应力，在金

8、属中处于自相平衡的状态；可分为三种：a.宏观残余应力(第一类内应力)b.微观残余应力(第二类内应力)c.晶格畸变应力(第三类内应力)(3)对理化性能的影响：a.电阻率↗；b.电阻温度系数↘；c.导磁率↘；d.导热率↘；e.腐蚀↗。4.变形金属在加热时组织与性能的变化：(1)回复、再结晶和晶粒长大：a.回复：把经过冷变形的金属加热时，在显微组织发生变化前所发生的一些亚结构的