金属塑性成形课件.ppt

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1、第二章  金属压力加工概述一、什么是压力加工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、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属塑性加工。外力:冲击力：锤类静压力：压力机轧制力：轧机各类钢和大多数有色金属及其合金都具有一定的塑性，因此，都能在热态或冷态下进行压力加工。应用广泛：运输工具96%；汽车拖拉机95%；航天、航空90%；农用机械工业80%。二分类1轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产品加工方法。靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变形。主要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。2挤压：金属坯料在挤压模内

2、受压被挤出模孔而变形加工方法。3拉拔：将金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。4自由锻：金属坯料在上、下砧铁间受冲击力或压力而变形。5模锻：金属坯料在具有一定形状的模膛内受冲击力或压力而变形的加工方法。6冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。三 特点（与铸造比）1优点：（1）结构致密，组织改善，性能提高，强、硬、韧↑（2）少、无切削加工，材料利用率高。（3）可以获得合理的流线分布（金属塑变是固体体积转移过程）。（4）生产效率高。2缺点：（1）一般工艺表面质量差（氧化）。（2）不能成型形状复杂件（相对）（3）设备庞大、价格昂贵。（4）劳动条件差（强度↑、噪音↑）2.

3、1  金属塑性变形2.1.1金属塑性变形一晶体晶体：物质中的原子按一定规律在三维空间周期重复排列。单晶体：具有一个晶粒的晶体（由一个晶核生长而成晶体）。多晶体：大量晶粒组成的晶体。二变形弹性变形金属在外力作用下将产生应力，应力迫使原子离开原来的平衡位置，使金属发生变形，当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失，称为弹性变形。塑性变形当外力增大到超过该金属的屈服点之后，即使外力停止作用，金属的变形也并不消失，称为塑性变形。三滑移1单晶体在切应力作用下，晶体的一部分与另一部分沿着一定的晶面产生相对滑动，叫滑移。这个晶面-滑移面。与滑移面垂直的应力不引起滑移，只会弹性变形，大到一

4、定程度引起脆断。实际晶体内部存在缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷。理想晶体2多晶体塑性变形先在晶面方向有利于滑移的晶粒内开始，然后不利于滑移的晶粒向有利变形的方向转动，协调变形，使滑移继续进行。2.1.2塑性变形后金属的组织和性能一、组织：1、晶粒沿最大变形的方向伸长；2、晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；3、晶粒间产生碎晶。二、性能：强度，硬度↑，塑性、韧性↓原因：（微观）碎晶，晶格扭曲，增大滑移阻力。三、加工硬化1、塑变程度增大，金属强度、硬度升高；塑性、韧性下降。有利：强化金属，形变强化有害：变形抗力↑，继续压力加工困难，对模具不利，设备吨位↑。加工硬化的结果使金属的晶体构

5、造处于不稳定的应力状态，具有自发恢复稳定状态的趋势。2、消除方法：回复、再结晶1）回复金属冷变形后，加热到一定温度，原子获得能量，震动加剧，原子恢复正常排列，消除了晶格扭曲，加工硬化部分消除。T回＝（0.25～0.3）T熔2）再结晶温度再升高，金属原子获得更多能量，则以碎晶和杂质为核结晶成新的晶粒。实质：无畸变组织代替畸变组织，完全消除加工硬化。T再＝0.4T熔；T再—金属绝对再结晶温度。四、冷变形、热变形冷变形－T再以下发生的变形。热变形－T再以上发生的变形。金属压力加工主要采用热变形来进行。五、锻造和纤维组织1、锻造镦粗：横截面积变大：Y镦＝F/F0＝H0/H＞1拨长：横

6、截面积变小：Y镦＝F0/F＞1Y，锻造比，F0—变形前横截面面积，  F—变形后横截面面积Y＜2    组织细化，性能↑Y＝2～5 方向性↑Y＞5  组织紧密程度，晶粒细化，均达极限。性能方向性↑↑出现性能方向性的组织已是纤维组织。2、纤维组织：金属发生塑性变形时，金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生变化，它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构称为纤维组织。1）影响：使金属材料的机械性能出现方向性平行纤维方向：塑、韧性↑垂直纤维方向：塑、韧性↓2）利用：因流线稳定性很高，不能用热处理方法消除，只有经过锻压使金属变形，才能改变方向和形状。因此，为提高零件机械性能，

7、尽量做到：a) 使纤维方向于零件的轮廓相符合，而不被切断。b) 使零件受σmax拉应力与纤维方向一致，τmax与纤维垂直。2.1.3金属的可锻性可锻性：是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难度程度的一个工艺性能。在力作用下稳定改变自己形态或尺寸，而其各质点间联系不破坏的能力。包括：1、塑性↑，变形时金属不易开裂。δ、ψ、αk↑2、变形抗力↓，省力，不易磨损模具，小设备，消耗能量小。一、金属本质的影响1、化学成分：1）纯金属可锻性良好（合金晶格畸变）。2）含有形成碳化物的元素，则可锻性↓。如：W、Ti、