金属压力加工工艺基础知识.ppt

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1、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。塑性成形加工的特点：优点：改善金属的组织，提高金属的力学性能；节约金属材料和切削加工工时，提高金属材料的利用率和经济效益；具有较高的劳动生产率适应性广缺点：锻件的结构工艺性要求较高，内腔复杂零件难以锻造；锻造毛坯的尺寸精度不高，一般需切削加工；需重型机器设备和较复杂模具，设备费用与周期长；生产现场劳动条件较差。第一节

2、锻压工艺基础一、金属的塑性变形金属在外力作用下产生变形，若外力消除后，变形随之消失，这类变形称为弹性变形。当外力（达到或超过材料的屈服点）消除后，金属保持了变形后的成型效果，这类变形称为塑性变形。塑性指标反映金属材料的塑性变形能力，数值越大，金属材料的塑性越好1.单晶体的塑性变形-滑移、孪生滑移：晶体两部分间沿一定晶面上的一定方向发生的相对滑动实质：切应力作用下，位错沿滑移面的运动孪生：切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分以一定的晶面及晶向产生的剪切变形孪生后晶体转至新位向，产生有利于滑移位向的新滑移系，提高晶体的塑性变形能力a)未变形d)塑性

3、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理想晶体结构：锌单晶理论计算：σs=350MPa实σs=0.1MPa塑性变形的实质是金属在切应力作用下，金属晶体内部产生大量位错运动的宏观表现。依靠各晶粒内的滑移实现金属塑性变形2.多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形分为晶内变形和晶间变形。晶粒内部的塑性变形称为晶内变形；晶粒之间相互移动或转动称为晶间变形。多晶体金属的塑性变形抗力与组成晶体的晶粒大小有关，金属晶粒越细小，金属的塑性变形抗力越大，金属的强度越高二、塑性变形

4、后金属的组织和性能（一）冷塑性变形与热塑性变形冷塑性变形（冷变形加工）：金属的塑性变形在低于再结晶温度状态下进行热塑性变形（热变形加工）：再结晶温度以上进行的塑性变形（二）冷塑性变形对金属组织、性能的影响1.产生加工硬化加工硬化：金属经冷塑性变形后，强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象决定作用：位错密度增加，变形量增大，金属的塑性变形抗力增大，加工硬化现象明显变形20%纯铁中的位错未变形纯铁图3.15冷变形强化原因：在塑性变形过程中，滑移面上产生许多晶格方向混乱的微小碎晶，滑移面附近的晶格也产生畸变，增加继续滑移阻力，继续变形困难。有利：强化材料的

5、一种重要手段（自行车链条链片；喷丸；滚压）；许多工艺利用它。不利：使金属塑性降低，继续变形困难，增大加工能量消耗，通过中间热处理消除。2.引起晶体的各向异性金属发生塑性变形时，随外形的改变，内部晶粒形状沿变形方向被拉长、变扁甚至成细条，金属中的夹杂物也沿变形方向伸长，形成所谓纤维组织，该组织使金属在不同方向上表现不同性能，产生一定程度各向异性铝板的“制耳”形变织构3.产生残余应力残余应力：金属塑性变形中，由于内部变形不均匀，变形后内部仍残有的应力弹性应力，金属中处于自相平衡状态宏观内应力原因：金属表层和心部变形不均匀，或两部分间变形不均匀微观残余内

6、应力多晶体中各晶粒位向不同，使各晶粒间变形不均匀，产生金属晶粒间相互平衡的残余应力由于位错等缺陷的增加，造成晶格畸变应力，是使变形金属强化的重要原因（三）塑性变形金属加热时组织性能变化1、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）2、再结晶（不是相

7、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）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。（四）热塑性变形对金属组织、性能的影响热塑性变形，不会引起加工硬化，易发生表面氧化，产品表面质量和尺寸精度较冷塑性变形低1.形成热变形纤维组织热变形加工时，金属中粗大枝晶偏析和夹杂物沿金属流动方向伸长和破碎，形成纤维状，再结

8、晶过程中，不会改变其纤维状分布，宏观上表现为沿变形方向出现一条条细线，为热变形纤维组织，称为流线，沿流线方向强度、塑性和韧