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1、第一章绪论§1.1金属塑性成形在国民经济中的作用金属塑性成形是金属加工方法之一。它是利用金属的塑性——金属产生塑性变形的能力,使金属在外力作用下成形的一种加工方法。因而也称为金属塑性加工或金属压力加工。常见的金属压力加工方法,如轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压等,都是利用金属的塑性而进行成形加工的。通常,轧制、拉拔、挤压是生产型材、板材、管材和线材等金属材料的加工方法,属于冶金工业领域,而锻造、冲压则通常是利用金属材料来制造机器零件的加工方法,属于机械制造工业领域。金属塑性成形方法的主要优点有:1.
2、金属材料经过相应的塑性加工后,其组织、性能都能得到改善和提高,特别是对于铸造组织,效果更为显著。例如铸锭必须通过锻造、轧制或挤压,才能使其结构致密、组织改善、性能提高。2.金属塑性成形主要是靠金属在塑性状态下的体积转移,而不需靠部分地切除金属的体积,因而制件的材料利用率高,流线分布合理,从而也提高了制件的强度。3.用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。近年来,应用先进的技术和设备,不少零件已达到少、无切削的要求。例如,精密锻造的伞齿轮,其齿形部分精度可不经切削加工直接使用,精锻叶片的复杂曲
3、面可达到只需磨削的精度。4.塑性成形方法具有很高的生产率。这一点对于金属材料的轧制、拉丝、挤压等工艺尤其明显。随着锻压生产机械化的发展,机械零件的生产情况也是如此。例如,在12000×10kN(1机械压力机上锻造汽车用的六拐曲轴仅需40s;在曲柄压力机上压制一个汽车覆盖件仅需几秒钟。由此可见,利用金属塑性成形方法,不但能获得强度高、性能好、形状复杂和精度高的工件,而且具有生产率高、材料消耗少等优点,因而在国民经济中得到广泛的应用。特别是在汽车、拖拉机、宇航、船舶、军工、电器和日用品等工业部门中,
4、塑性成形更是主要的加工方法。§1.2金属塑性成形方法的分类金属塑性成形方法可分为轧制、拉拔和挤压三大类。每类又包括多种加工方法,形成各自的工艺领域。轧制是使金属锭料或坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间(直线的或异型的,以获得一定截面形状材料的塑性成形方法(见表1-1a。这是由大截面材料变为小截面材____________________________压力机的吨位是12000t,按照我国法定单位的规定,其压力应为12000×l0kN。1料的常用加工过程。利用轧制方法可生产出型材、板材和管材。拉拔是
5、将中等截面的坯料拉过有一定形状的模孔,以获得小截面的坯料的塑性成形方法(表1-1b。利用拉拔方法可以获得棒材、管材、和线材。挤压是将在筒体中的大截面坯料或锭料一端加压,使金属从模孔中挤出,以获得符(1合模孔截面形状的小截面坯料的塑性成形方法(表1-1c、d。因为挤压是在三向受较大的压应力状态下的成形过程,所以更适于生产低塑性材料的型材和管材。表1-1塑性成形方法分类以上几种金属材料的塑性成形方法,一般在加热状态下进行,但有时也可在室温下进行,视具体条件下金属的塑性和具体要求而定。这些方法通常都用
6、于连续生产等截面金属材料,因而有很高的生产率。2机械制造中的塑性成形方法也称锻压加工,包括锻造和冲压两大方面。锻造属体积成形,就是通过金属体积的转移和分配来获得机器零件(毛坯的塑性成形方法。为使金属易于成形和有较好的塑性,锻造多在热态下进行,所以锻造也常称为热锻。锻造通常分自由锻和模锻两大类。自由锻一般是在锤或水压机上,利用简单的工具将金属锭料或块料锻成特定形状和尺寸的加工方法。表l-1中的e—平砧下镦粗即为一例。进行自由锻时不使用专用模具,因而锻件的尺寸精度低,生产率也不高,所以自由锻主要用于
7、单件、小批生产或大锻件的生产。模锻是适于大批量生产的锻造方法,锻件的成形要用适合于每个锻件的模具来进行,表1-1f、g是两种模锻形式。由于模锻时金属的成形由模具控制,因此模锻件就有相当精确的外形和尺寸,也有相当高的生产率。由于生产技术的发展,锻造中也引入了挤、轧等变形方式来生产锻件,例如用辊锻方法生产连杆;用三辊横轧方法生产长轴锻件;用挤压方法生产汽阀、转向节等等。这样就扩展了锻造工艺的领域,促使生产率得到进一步的提高。近年来,随着技术的发展以及锻压设备能力的增加、新模具材料的应用,对于某些中、
8、小型锻件采用了不加热或少加热的锻造方法,即所谓冷锻、冷挤或温锻、温挤等工艺。这样,一方面节约了能源,另方面减少或免除了氧化、脱碳等缺陷,这就为提高锻件的精度创造了条件,是实现少无切削的重要途径。冲压和上述各种体积成形方法不同,它属于板料成形,是利用专门的模具对板料进行塑性加工的方法,故也称板料冲压。同时,由于一般都在室温下进行,故也常称为冷冲压。板料冲压时厚度基本不发生变化。板料冲压的基本方式有冲裁、弯曲、拉延(表l-1h成形等多种工序。各种塑性成形方法,除上述生产上的特点而外,在变形区的应力状
