机械制造基础 第三章 锻压工艺及应用ppt课件.ppt

《机械制造基础 第三章 锻压工艺及应用ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、概述锻压工艺基础自由锻模锻板料冲压锻压件结构设计第三章锻压工艺及应用锻压：一种借助工具或模具在冲击或压力作用下，对金属坯料施加外力，使其产生塑形变形，改变尺寸、形状及性能，用以制造机械零件或零件毛坯的成形加工方法，锻压又称作锻造或冲压。3.1.1锻压生产的特点优点：锻件的韧性好、纤维组织合理、尺寸稳定性好、锻件间性能变化小。图3.1三种金属加工方法所得零件低倍宏观流线缺点：不能直接锻制成形状复杂的零件；锻件的尺寸精度不够高；锻压生产所需的重型的机器设备和复杂的工具，对于厂房基础要求较高，初次投资费用大。3.1.2锻

2、压生产的实用范围类型：自由锻、模锻、特种锻造。锻件的适用范围很广，几乎所有运动的重大受力构件都是由锻压成形的。3.1.3锻压生产的发展趋势与当代的科学技术有很大的关系：首先：材料科学的发展对锻压技术有着最直接的影响。其次：新型科学的出现，缩短了锻件的生产周期，提高锻模设计和生产水平。第三：机械零件性能的要求使得研究和开发新的锻压件是必然的出路。3.2.1金属的塑形变形塑形：是金属的重要特性。具有一定塑性的金属坯料在外力作用下，当内应力达到一定的条件，就会发生塑性变形；由于金属材料都是晶体，故要说明塑性变形的实质，必

3、须从其晶体结构来说明。单晶体的塑性变形滑移变形：晶体内的一部分相对另一部分，沿原子排列紧密的晶面作相对滑动。其变形过程如图3-2所示。晶体在晶面上的滑移，是通过位错的不断运动来实现的。如图3-3所示。当很多晶面同时滑移积累起来就形成滑移带，如图3-4所示，形成可见的变形。2.多晶体的塑性变形（如图3-5所示）多晶体的晶内变形方式和单晶体一样，也是滑移和双晶，但各个晶粒所处的塑性变形条件不同，即晶粒内晶格排列的方向性决定了其变形的难易，与外力成45度的滑移面最易变形。因为其产生的切应力最大。如图3-6反映了晶粒位向与

4、受力变形的关系。3.2锻压工艺基础3.2.2变形后金属的组织和性能1.加工硬化、回复和再结晶1）加工硬化指金属在低温下进行塑性变形时，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象，如图3-7所示；变形程度越大，冷变形强化现象越严重。2）回复指当温度升高时，金属原子获得热能，使冷变形时处于高位能的原子回复到正常排列，消除由于变形而产生的晶格扭曲的过程，可使内应力减少。3）再结晶指当温度升高到一定程度时，金属原子获得更高的热能，通过金属原子的扩散，使冷变形强化的结晶构造进行改变，成长出许多正常晶格的新晶粒，新晶粒代替原变

5、形晶粒的过程即为再结晶。利用金属再结晶过程消除低温变形后的冷变形强化，恢复金属的良好塑性，以利于后继的冷变形加工3.2.2变形后金属的组织和性能2.塑形变形的分类和对金属组织和性能的影响根据变形的温度，金属的塑形变形分为冷变形和热变形。冷变形：指金属在其再结晶温度以下进行塑性变形。如冷冲压、冷弯、冷挤、冷镦、冷轧和冷拔，能获得较高的硬度及表面质量。热变形：指金属在其再结晶温度以上进行塑性变形。如锻造、热挤和轧制等，能消除冷变形强化的痕迹，保持较低的塑性变形抗力和良好的塑性。金属热变形时组织和性能的变化主要表现在以下

6、几个方面：（1）变形加工时，在金属铸锭中含有的夹杂物多分布在晶界上，在金属塑性变形时，晶粒沿变形方向伸长，塑性夹杂物也随着变形一起被拉长，呈带状分布；脆性夹杂物被打碎呈碎粒状或链状分布；通过再结晶过程，晶粒细化，而夹杂物却依然呈条状和链状被保留下来，形成锻造流线。动画演示（2）热变形加工可以使铸造毛坯中的组织缺陷得到明显改善。3.2.3金属的锻造性能金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度，是金属的工艺性能指标之一。常用金属的塑性和变形抗力两个因素来综合衡量。塑性越好，变形抗力越小，则锻造性能

7、越好。影响金属锻造性能的因素有：金属的本质和金属的变形条件。1.金属本质的影响1）金属的化学成分：化学成分不同，塑性不同，锻造性能不同。2）金属的组织状态：组织结构不同，锻造性能不同；单一固溶体组成的合金，塑性好，锻造性能好；铸态柱状组织和粗晶结构不如细小均匀的晶粒结构；金属内部有缺陷也不一样。2.金属的变形条件1）变形温度：温度升高，塑性上升，降低变形抗力，易于锻造；但温度过高也会产生相应的缺陷，如氧化，脱碳、过热和过烧等。故要严格控制锻造温度范围。2）变形速度：指金属在锻压加工过程中单位时间内的相对变形量。变形

8、速度的影响较复杂：一方面变形速度增大，冷变形强化现象严重，变形抗力增大，锻造性能变坏；另一方面变形速度很大时产生的热能使金属温度升高，提高塑性，降低变形抗力，锻造性能变好。如图3-8所示。3）变形时的应力状态：不同压力加工方法，金属内部的应力状态是不同的，如图3-9所示。在金属塑性变形时，压应力数目越多，其塑性变形越好，因为压应力使滑移面紧密结合，防止产生裂