压力加工课件.ppt

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1、第九章金属塑性成形第九章金属塑性成形概述第一节金属塑性成形基础第二节常用的金属塑性成形方法第三节金属塑性成形的工艺与结构设计第四节金属塑性成形技术的发展概述概念：金属塑性成形是利用金属材料所具有的塑性，在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。由于外力多数情况下是以压力的形式出现的，因此也称为金属压力加工。特点：优点：（1）消除缺陷，细化晶粒，提高金属的力学性能。（2）材料利用率高。（3）具有较高的生产率。例如，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍以上。（4）零件的精度较高，可实现少、无切削加工。缺点：不能加工脆性材料和形

2、状特别复杂或体积特别大的零件或毛坯，且一次性投资较高。应用：金属的塑性成形是生产金属型材、板材、线材等的主要方法。此外，承受较大或复杂负荷的机械零件，如机床主轴、内燃机曲轴、连杆以及工具、模具等通常需采用此成形方法。如飞机上的压力加工成形零件约占85%；汽车、拖拉机上的锻件占60%－80%。第一节金属塑性成形基础一、金属塑性变形的实质二、塑性变形对金属组织和性能的影响三、金属的锻造性能一、金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原子某晶面两侧受切应力作用产生相对滑移，或晶体的部分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变，即滑移理论和孪生理论。单晶体塑性变形：滑移。多晶体塑性变形：滑

3、移+晶粒转动。二、塑性变形对金属组织和性能的影响1.冷塑性变形对组织的影响：1）晶粒沿变形最大的方向伸长。2）晶格晶粒均发生扭曲，产生内应力。3）晶粒间产生碎晶。2.冷塑性变形对组织的影响－－形变强化、加工硬化、冷作硬化。强度，硬度↑；塑性，韧性↓原因：（微观）碎晶，晶格扭曲，增大滑移阻力。晶粒变形加工硬化塑变程度增大，金属强度，硬度升高；塑性，韧性下降的现象。1）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造处于不稳定的应力状态，具有自发恢复稳定状态的趋势（室温不行）2）消除方法：加热 －回复和再结晶3.回复与再结晶：1）回复

4、：金属冷变形后，加热到一定温度，原子恢复正常排列，消除了晶格扭曲，应力大大降低。加工硬化部分消除（晶粒形状、大小及金属的性能变化不大），原子获得能量。震动加剧，回复正常排列。T回＝（0.25～0.3）T熔    （室温＋273）T回、T熔分别为金属回复、熔化的绝对温度。2）再结晶：温度再增加，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：无畸变组织代替变形组织，完全消除加工硬化。T再＝0.4T熔T再—金属绝对再结晶温度。再结晶退火：经冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使变形晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒，以消除变形强化和残余应力的工艺。高温下受力塑性变形—硬化与再

5、结晶同时存在。4.冷变形和热变形1）冷变形冷变形—T再以下发生的变形。冷变形后具有加工硬化组织，能获得较高的表面光洁度及硬度，但变形程度不宜过大，避免破裂。冷变形的特点：制作精度好、表面粗糙度小、劳动条件好，可提高材料的强度和硬度，但变形抗力大，对工模具要求高，且易产生应力、塑性下降。冷变形常常需要中间退火。冷变形后的件若继续加工，要再结晶退火。2）热变形热变形—T再以上发生的变形。热变形可得到再结晶组织，变形程度大，无加工硬化，获得良好的机械性的组织。热加工的特点：塑性良好，变形抗力小，容易加工变形；但易氧化，制件的尺寸精度差，表面粗糙，劳动条件差，需专门加热设备。5.锻造流线及锻造比1）锻

6、造流线：锻造时，金属的脆性杂质被打碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，这种热锻后具有一定方向性的金属组织，通常称为锻造流线，又叫纤维组织。2）锻造比锻造比是锻造时变形程度的一种表示方法。通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。锻造比对锻件的锻透程度和力学性能有很大影响。锻造比越大，热变形程度越大，金属的组织、性能的改善越明显。但当锻造比达到一定值时，锻件的力学性能不再上升，而且增加各向异性。一般，碳素结构钢取2-3，合金结构钢取3-4。对于某些高合金工具钢和特殊性能的合金钢，为促进合金碳化物分布的均匀化，击碎钢中的碳化物，常采用较大的

7、锻造比，如高速钢取5-12，不绣钢取4-6。锻造比越大，锻造流线越明显；锻造流线的稳定性很高，不能用热处理方法消除，只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。锻造流线使金属的力学性能呈各向异性，当分别沿着流线方向和垂直流线方向拉伸时，前者有较高的抗拉强度；当分别沿着流线方向和垂直流线方向剪切时，后者有较高的抗剪强度。故为了提高零件机械性能，应尽量做到：a)使纤维方向于零件的轮廓相符合，而不被切