《塑性成形工艺》PPT课件

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1、第十三章压力加工第一节压力加工基本原理第二节自由锻第三节模锻第四节板料冲压压力加工：使金属坯料在外力作用下产生塑性变形，以获得所需形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯和零件的加工方法。机械性能高特点节省金属易实现机械化和自动化，生产效率高第十三章压力加工第一节压力加工基本原理对金属坯料施加外力使应力超过材料σs，材料会产生塑性变形。按照变形后金属有无硬化现象，塑性变形可分为：冷变形、热变形、温变形。1、冷变形金属在回复温度以下进行的塑性变形，变形后有明显加工硬化现象。(如：冷轧、拉、冲、挤）大多数

2、钢材和多数金属材料，冷变形是在室温下进行，可避免金属加热缺陷，获得较高的精度和表面质量，强度，硬度。限于：低碳钢、有色金属及合金的薄件和小件加工第一节压力加工基本原理第一节压力加工基本原理2、热变形在再结晶温度以上进行，金属在热变形过程中既有加工硬化又有再结晶，但加工硬化会被回复和再结晶完全消除。（如热锻、热轧、热挤压）热变形温度比再结晶温度高得多。材料再结晶温度热锻温度钢材480~6001250~800工业纯铜200~270800~600第一节压力加工基本原理锻造比在塑性成形时，常用锻造比(Y

3、)来表示变形程度。锻造比的计算公式与变形方式有关，通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示：拔长y拔=A0/A1=L1/L0墩粗y墩=A1/A0=H0/H1式中A0、A1毛坯变形前后的截面积；H0、H1毛坯变形前后的高度；L0、L1毛坯变形前后的长度。第一节压力加工基本原理y<2锻件纵向和横向的力学性能均显著提高。y=2~5纤维组织开始形成，纵向性能略微提高，横向性能开始下降。y>5纤维组织已非常明显，纵向性能不再提高，而横向的塑性，韧性却逐渐下降钢材碳素结构钢合金结构钢高速钢不锈钢y2~3

4、3~45~124~6锻造流线锻造时，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，这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性，通常称为锻造流线，也称流纹。第一节压力加工基本原理第一节压力加工基本原理3温变形金属在高于回复温度和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程，温变形过程中有加工硬化及回复现象，但无再结晶，硬化只得到部分消除。第一节压力加工基本原理与热变形相比：其坯料氧化和脱碳较少，利于提高工件的精度与表面质量。与冷变形相比：温变形使

5、变形抗力减小，塑性增加，一般不需要预先退火，表面处理和工序间退火。适合：变形抗力大、加工硬化敏感的高碳钢，中高合金钢，轴承钢，不锈钢等。二、金属的可锻性能(塑性＋变形抗力）衡量材料经受压力加工难易程度的工艺性能。1.金属的本质第一节压力加工基本原理化学成分元素种类↑含量↑可锻性↓组织结构单相比多相可锻性好，多相塑形不同，变形不均引起内应力，导致开裂2、变形的条件变形温度T↑，原子动能↑结合力↓，可锻性↑，δ↑。如右图所示，碳钢的始锻温度比AE线低约150~250℃，终锻温度为800℃左右。碳素钢

6、的锻造温度范围②变形速度的影响变形速度指单位时间的变形程度。当变形速度ω＜ωk时，ω↑δ↓σs↑原因：回复，再结晶不能及时消除加工硬化效果变形速度对金属可锻性的影响当变形速度ω＞ωk时，ω↑δ↑σs↓原因：变形过程中消耗于塑形变形的一部分能量转化为热能使T↑，ω↑,σs↓1—变形抗力曲线2—塑性变化曲线第一节压力加工基本原理③应力状态压应力数目越多，塑形越好，拉应力数目越多，塑形越差。不同变形方法时金属的应力状态第一节压力加工基本原理三、金属的变形规律1、体积不变定律：由于塑性变形时金属密度的变

7、化很小，可认为坯料变形前后的体积相等。应用体积不变定律—计算坯料尺寸，工序尺寸，锻模尺寸第一节压力加工基本原理第一节压力加工基本原理2、最小阻力定律金属受外力作用发生塑性变形时，如果某质点有向各种方向移动的可能性时，则质点将沿着阻力最小的方向移动，故宏观上变形阻力最小的方向上变形量最大。金属镦粗变形不同截面金属的流动情况第二节自由锻自由锻：利用外力使金属在上下两个砧铁之间产生变形，从而得到所需形状及尺寸的锻件。（坯料在砧铁间受力变形时，朝各个方向可以自由流动，不受限制。）自由锻手工锻造机器锻造锻

8、锤空气锤蒸汽空气锤（max50kN可生产1500Kg）压力机→500t（水压机）可锻300t锻件自由锻基本工序→辅助工序→预变形工序如压钳把、倒棱边、压痕精整工序→清除表面凹凸不平及整形、减小锻件表面缺陷。使金属坯料产生一定程度的塑性变形，达到所需形状和尺寸第二节自由锻（一）自由锻工艺规程的制定1.绘制锻件图（1）加工余量自由锻件表面留有供机械加工用的金属层，称为加工余量。（2）锻造公差在实际生产中，由于各种因素的影响，锻件的实际尺寸不可能达到锻件的公称尺寸，允许有一定限度的误差，叫做锻造公差。