五邑大学粉末冶金及陶瓷成型技术2课件

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1、第2章金属的塑性成形金属塑性成形的工艺基础锻造板料冲压特种压力加工方法简介2.1金属塑性成形的工艺基础一、金属塑性成形定义：——利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和机械性能的材料、毛坯或零件的成形工艺方法，称为金属的塑性成形（也称压力加工）。塑性成形过程中作用于金属坯料上的外力性质：——主要有冲击力和压力2.1.1概述二、金属塑性成形的基本生产方式*1.轧制金属坯料在两个回转轧辊孔隙中受压变形，以获得各种产品的加工方法。2.挤压金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。3.拉拔将

2、金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。4.锻造金属坯料在上下抵铁间或锻模模膛内受冲击力而变形的压力加工方法。5.板料冲压金属坯料在冲模之间受压分离或变形的加工方法。三、应用与特点：常用的金属型材、板材、棒材、管材和线材等原材料，大多是通过轧制、拉拔、挤压等方法制成。凡承受冲击或交变载荷作用的重要机器零件，通常采用锻件作毛坯，再经切削加工而制成，如主轴、曲轴、连杆、齿轮等。板料冲压广泛用于加工板材，薄壁零件，如汽车、电器、仪表及日用品制造业等方面。与铸造成形件相比，塑性成形件的力学性能较好，但塑性成形工艺一般不

3、宜用来制造形状复杂的零件。同时塑性成形的设备费用也较高。金属在外力作用下将产生变形，变形过程包括弹性变形和塑性变形。其中，弹性变形是可恢复的变形，不能用于成形加工，只有塑性变形才能用于成形加工。2.1.2金属变形过程中的组织与性能一、金属塑性变形的实质1、单晶体的塑性变形**金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。而滑移是由位错运动产生的。理论上：实际上：2、多晶体的塑性变形包括晶内变形晶间变形两方面：引发组织与性能的变化：(1)晶格沿变形最大的方向被拉长，形成纤维组织，性能趋于各向异性(2)晶粒间产生碎晶，

4、发生扭曲，位错密度增加，产生冷变形强化。(3)晶粒择优取向，形成形变织构。(4)产生残余内应力常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响：——金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这一现象称为冷变形强化，又称加工硬化。——此现象不稳定二、冷变形后金属在加热时组织与性能的变化：回复再结晶消除了全部加工硬化现象消除了晶格扭曲，致使加工硬化得以部分消除回复和再结晶回复温度：T回=(0.25~0.3)T熔再结晶温度:T再=0.4T熔T回、T熔、T再分别是以绝对温度表示的金属回复、熔化、再结晶的温度。塑性变形分为冷变形和热变形冷

5、变形：在再结晶温度以下的变形热变形:在再结晶温度以上的变形绝对温度=摄氏温度+273ºC对纯金属：冷变形热变形热变形有再结晶现象，无加工硬化痕迹塑性变形分特点问题：为什么锻件质量优于铸件？冷变形无再结晶现象，只有加工硬化现象加工硬化再结晶高温锻造时同时存在，硬化现象被消除三、热变形后金属的组织与性能金属的致密度提高，消除了部分铸锭缺陷组织细化，力学性能提高出现锻造流线（亦即纤维组织），金属呈现各向异性原因纤维组织铸锭在压力加工中产生塑性变形时,基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们沿变形方向被

6、拉长，呈纤维形状,其中纤维状杂质不能经再结晶而消失,而在塑性变形后被保留了下来。这种结构称为纤维组织。注意！——热处理不能改变金属的纤维组织1、使金属在性能上具有方向性纤维组织特点2、变形程度越大，纤维组织越明显3、纤维组织只能靠锻压方法改变。零件使用和制造时要充分考虑纤维组织！2.1.3合金的锻造性能及影响因素——是衡量材料在经受压力加工时获得优质零件难易程度的一个工艺性能。*评定指标：塑性，变形抗力*影响因素：一.金属的本质1.化学成份的影响2.金属组织的影响二.加工条件1.变形温度的影响2.变形速度的影响3

7、.应力状态的影响4.坯料表面质量2.2锻造——利用冲击力或压力使金属坯料在上下抵铁间或锻模模膛内发生变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，这种工艺方法称为锻造。锻造方法：自由锻模锻2.2.1锻造方法一、自由锻——是利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从而达到所需形状及尺寸的锻件的工艺方法。分类：手工锻造和机器锻造所用设备分为：锻锤类、机械压力机、水压机三类特点：工具简单。具有较大的通用性，可锻造的锻件质量为1kg~300t。在重型机械中，自由锻是生产大型和特大型锻件的唯一成型方法。包括空气锤、空气-蒸

8、气锤自由锻设备——空气锤锻造设备的规格以锤头的吨位表示。空气锤（或空气-蒸气锤）的吨位是以其落下部分的重量来衡量的。通常在65~1000kg之间。自由锻的工序：1、基本工序使金属坯料产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺过程。2、辅助工序为基本工序操作方便而进行的预先变形工序。3、精整工序是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。生产中常采用的有