哈工程材料成型课件--金属塑性成形技术.ppt

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1、2金属塑性成形技术2.1金属塑性成形物理基础2.6特种塑性成形方法2.7锻造工艺设计2.9锻件及冲压件结构工艺性分析2.2金属塑性成形力学基础2.3金属塑性变形评价指标及影响因素2.4体积塑性成形方法2.5板料塑性成形方法2.8冲压工艺设计为何采用塑性成形技术2金属塑性成形技术金属经过塑性成形后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过热塑性变形后由于金属的变形和再结晶，会使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、缩松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。因此

2、铸件的力学性能低于同材质的锻件的力学性能。塑性成形能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命。利用金属材料在外力作用下所产生的塑性变形，获得所需产品的加工方法称为塑性成形，由于这种外力多数情况下是以压力的形式出现的，因此也称为压力加工。金属塑性成形的概念2金属塑性成形技术适用的材料各种钢材和大多数非铁金属及其合金都具有一定的塑性，都可在热态或冷态下进行压力加工。铸铁是脆性材料，不能进行压力加工。世界上最大的钛合金锻件——中机身隔框锻造铝合金轮毂世界最大船用曲轴

3、——打造中国芯，突破技术垄断2金属塑性成形技术2金属塑性成形技术金属塑性成形的特点金属塑性成形是保持金属整体性的前提下，依靠塑性变形发生物质转移来实现工件形状和尺寸变化的，不会产生切屑，因而材料的利用率高得多。塑性成形过程中，除尺寸和形状发生改变外，金属的组织、性能也能得到改善和提高，尤其对于铸造坯，经过塑性加工将使其结构致密、粗晶破碎细化和均匀化，从而使性能提高。此外，塑性流动所产生的流线也能使其性能得到改善。塑性成形过程便于实现生产过程的连续化、自动化，适于大批量生产，因而劳动生产率高。塑性成形产品的尺寸精度和表面质量高。很多精密的

4、塑性加工方法，可以不经过切削加工直接生产出零件，实现无屑加工，大量节省材料。设备较庞大，能耗较高。2金属塑性成形技术中国古代锻造分为冷锻和热锻两种。冷锻工艺齐家文化时期(约公元前2000多年)冷锻工艺已应用于制造工具。1978年以前在甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址出土的红铜器如刀、凿、锥和一些饰物均经过冷锻，锤击痕迹非常明显。在秦魏家出土的青铜锥也是经过冷锻的。1953年和70年代在河南安阳殷墟出土的殷代(公元前14～前11世纪)冷锤打的金箔碎片厚仅0.01毫米,厚度差不超过±0.001毫米。我国塑性加工的历史青铜锥2金属塑性成形技术热锻

5、工艺商代中期（公元前14世纪）用陨铁制造武器，采用了加热锻造工艺。1972年河北藁城和1977年北京市平谷县出土的商代铁刃铜钺，经研究分析确定铁刃是用陨铁加热锻造成形（厚2毫米）,再与青铜钺身铸成一体的。我国塑性加工的历史2金属塑性成形技术为了减轻重量，铁甲多为薄片，大都经过加热锻造。1960年呼和浩特二十家子古城出土的西汉（公元前2～前1世纪）铁铠甲，其铁片厚度仅1～2毫米，为热锻铁件。我国塑性加工的历史西汉铁铠甲还原模型2金属塑性成形技术金属塑性成形方法类型常用塑性成形加工方法有：锻造、冲压、轧制、拉拔、挤压等几种类型。轧制挤压拉拔

6、锻造冲压2.1金属塑性成形物理基础单晶体和多晶体如果一块晶体内部的晶格位向完全一致，则称为单晶体;由许多位向不同的微小晶体组成的晶体称为多晶体。(a)单晶体(b)多晶体2.1.1单晶体的塑性变形单晶体滑移变形示意图(a)未变形(b)弹性变形(c)弹塑性变形(d)塑性变形单晶体的塑性变形机制主要有两种形式：滑移变形和孪生变形.滑移：滑移是金属塑性变形最常见的一种方式，即在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分产生滑动。滑移的距离是滑移方向上原子间距的整数倍。使大量原子从一个平衡位置滑移到另一个平衡位置，产生宏观的塑性

7、变形。2.1.1单晶体的塑性变形2.1金属塑性成形物理基础滑移变形单晶体滑移照片2.1.1金属的塑性变形及变形后的性能滑移的位错机制：晶体的滑移变形实际上不是晶体内两部分彼此以刚性的整体相对滑动，而是在切应力的作用下通过滑移面上的位错运动进行的。当一位错移到晶体表面时，便形成了一个原子间距的滑移量。2.1金属塑性成形物理基础(a)位错(b)位错移动(c)产生滑移刃型位错运动造成滑移的示意图2.1.1单晶体的塑性变形滑移的位错机制2.1金属塑性成形物理基础螺型位错移动造成滑移的示意图2.1.1单晶体的塑性变形滑移的位错机制螺型位错2.1金

8、属塑性成形物理基础2.1.1单晶体的塑性变形2.1金属塑性成形物理基础孪生变形：晶体的一部分相对一定的晶面（孪晶面）沿一定方向产生相对移动，已变形部分的晶体位向发生了变化，并以孪晶面为对称面与未变形部分相互