《金属塑性成形》PPT课件

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1、1第二章　塑性成形－压力加工2概述塑性成形又称压力加工。它是利用金属在外力作用下产生的塑性变形．以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料(如金属型材、板材、管材和线材等)、毛坯或零件的生产方法。压力加工可生产出各种不同截面的型材(加板材、线材、管材等)和各种机器零件的毛坯或成品(如轴、齿轮、汽车大梁、连杆等)。3用于压力加工的金属必须具有良好的塑性。各种钢材与大多数有色金属及其合金都具有—定程度的塑性．可以在不同温度下进行压力加工。但铸铁等脆性材料，以及形状复杂特别是具有形状复杂内腔的零件或毛坯(如箱体)，难以用压力加工方法制造。4塑性成形

2、加工的方法有：锻造加工：自由锻造和模锻自由锻造模锻上砥铁下砥铁坯料5板料冲压（又称薄板冲压和冷冲压）6轧制、挤压7拉拔和冷镦81）零件大小不受限制；2）生产批量不受限制。塑性成形（压力加工）的特点1．力学性能高1）组织致密；2）晶粒细化；3）压合铸造缺陷；4）使纤维组织合理分布。2．节约材料1）力学性能高，承载能力提高；2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。3．生产率高4．适用范围广9各种压力加工方法，都是通过对金属材料施加外力，使之产生塑性变形来实现的。单晶体的塑性变形形式主要有滑移和孪生两种。第一节金属塑性成形工艺基础一、金属塑

3、性变形的实质1.单晶体的塑性变形1）滑移：晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。但实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。ττττ102）孪生：晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。2.多晶体的塑性变形晶内变形晶间变形滑移孪生滑动转动多晶体塑性变形的实质：晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶粒之间发生滑移和转动。11金属塑性变形时，在改变其形状和尺寸的同时，其内部组织结构以及各种性能均发生变化。塑性变形时的温度不同，金属变形后的组织和性能也有所不同。因此，金属的塑性变形分为冷变形和热变形两种。冷变形是指金属在再结晶温度以下进行的塑

4、性变形；热变形是指金属在再结晶温度以上进行的塑性变形。二、塑性变形后金属的组织和性能121.冷变形后金属的组织和性能1）组织变化的特征：①晶粒沿变形最大方向伸长；②晶格与晶粒均发生畸变；③晶粒间产生碎晶。2）性能变化的特征：加工硬化：随着变形程度的增加，其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降。单晶体发生晶内滑移，使晶格扭曲，内应力增大，即滑移阻力增大；晶粒间有碎晶．使品粒滑动阻力增大．结果使得进一步变形困难，原因加工硬化在工业生产中很有实用意义。某些不能通过热处理方法来强化的金属材料．如低碳钢、纯铜、防锈铝、镍铬不锈钢等，可以通过冷轧、冷拔

5、、冷挤压等工艺，使其产生加工硬化．以此来提高其强度和硬度或提高其特殊性能。加工硬化可用于金属强化，但对压力加工不利，使金属变形抗力增加．继续变形困难。133）回复处理与再结晶退火T回=（0.25~0.3）T熔T再=（0.35~0.4）T熔根据需要对冷变形金属进行回复处理与再结晶退火，前者使冷变形金属保持力学性能(如硬度、强度、塑性等)基本不变，部分地消除残余应力；后者使冷变形金属的强度、硬度显著下降，塑性和韧性显著提高，内应力和加工硬化完全消除，金属又恢复到冷变形之前的状态，再次获得良好塑性。加工硬化是一种不稳定现象，具有自发地回复到稳定状态

6、的倾向。加工硬化的消除方法主要有回复和再结晶。部分原子回复到正常排列位置、减轻了晶格扭曲，消除了部分加工硬化。即强度、硕度略有下降，塑性、韧性略有提高塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结品，变为等轴品粒，这一过程称为再结品。即温度再增加．金属原子获得更多能量，则以碎晶和杂质为结鼎核重新结品成新的晶粒，从而完全消除加工硬化。142.热变形后金属的组织和性能1）不产生加工硬化2）使组织得到改善，提高了力学性能①细化晶粒；②压合了铸造缺陷；3）形成纤维组织③组织致密。纤维组织的稳定性很高，靠通常的热处理无法消除。只有经过锻压使金属变形，才能变其

7、方向和形状。因此，在设计和制造零件时，为使零件具有良好的力学性能，应根据零件的工作条件，正确控制金属的变形流动和流线在锻件中的分布。钢锭是压力加工中的原始毛坯，其内部存在着不溶于基体金属的非金属夹杂物。这些夹杂物在热变形中，将随金属品粒的变形方向被拉长或压扁．呈纤维状。当金属再结品时．被压碎的晶粒恢复为等轴细晶粒．而纤维状夹杂物无再结晶能力．仍然沿被拉长方向保留下来，形成纤维组织。15（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的塑性、韧性提高，抗拉强度增加。（2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的塑性、韧性下降，抗剪能力提高。纤维组织具有各向异性的特

8、点：为了充分利用纤维组织的性能．设计制造零件应尽量使零件受最大拉应力方向与纤维方向一致．受最大剪切应力方向与纤维方向垂直，并使纤维方向与零件的轮廓相符合而不被切断。