金属塑性成型工艺

金属塑性成形工艺介绍

第二篇 金属的塑性成形工艺

金属塑性成形——在外力作用下，金属产生了塑性变形，以此获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件。

此生产方法称金属塑性成形（也称压力加工）

外力 冲击力——锤类设备

压力——轧机、压力机

有一定塑性的金属——压力加工（热态、冷态）

基本生产方法：

1．轧制——钢板、型材、无缝管材（图6-1）（图6-2）

2．挤压——低碳钢、非铁金属及其合金（图6-3）（图6-4）

3．拉拔——各种细线材，薄壁管、特殊几何形状的型材（图6-5）（图6-6）

4．自由锻——坯料在上、下砥铁间受冲击力或压力而变形（图6-7a）

5．模锻——坯料在锻模模腔内受冲击力或压力而变形（图6-7b）

6．板料冲压——金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的加工方法（图6-7c）

金属的原材料，大部通过轧制、挤压、拉拔等制成。

第六章 金属塑性成形的工艺理论基础

压力加工——对金属施加外力→塑性变形

金属在外力作用下，使其内部产生应力——发生弹性变形 外力>屈服应力 塑性变形

塑性变形过程中一定有弹性变形存在，外力去除后，弹性变形将恢复→“弹复”现象，它对有些压力加工件的变形和工件质量有很大影响，须采取工艺措施的保证产品质量。

§6-1 塑性变形理论及假设

一、最小阻力定律

金属塑性成形 问题 实质，金属塑性流动，影响金属流动的因素十分复杂（定量很困难）。应用最小阻力定律——定性分析（质点流动方向）

最小阻力定律——受外力作用，金属发生塑性变形时，如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。

利用此定律，调整某个方向流动阻力，改变金属在某些方向的流动量→成形

金属塑性成形工艺介绍

合理。

最小阻力定律示意图

在镦粗中，此定律也称——最小周边法则

二、塑性变形前后体积不变的假设

弹性变形——考虑体积变化

塑性变形——假设体积不变（由于金属材料连续，且致密，体积变化很微小，可忽略）

此假设+最小阻力定律——成形时金属流动模型

三、变形程度的计算

变形程度——用“锻造比”表示

拔长时锻造比为： T拔=Fo/F

镦粗时锻造比： Y镦=Ho/H

式中：H0、F0——坯料变形前的高度和横截面积

H、F——坯料变形后的高度和横截面积

T锻=2~2.5 （要求横向力学性能）纵向Y锻↑

由Y锻可得坯料的尺寸。

如：拔长时，F坯料=Y拔 F锻件 （F锻件——锻件的最大截面积）

L钢坯=V坯料F钢坯 （体积 / 横截面积）

§6-2 冷变形及热变形

金属的塑性变形 冷变形——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

一、冷变形

变形过程中无回复与再结晶现象，变形后的金属只具有加工硬化现象——故变形过程中变形程度不宜过大，避免产生破裂。

冷变形可获得较高硬度和低粗糙度，可提高产品的表面质量和性能。

如：常温下进行的冷镦、冷挤、冷轧、冷冲压

二、热变形

变形后，金属具有再结晶组织，而无加工硬化痕迹。金属只有在热变形情况下，才能以较小的功达到较大的变形，同时能获得具有高力学性能的再结晶组织。

故，金属压力加工多采用热变形来进行。

如：自由锻、热模锻、热轧、热挤压等。

§6-3 纤维组织的利用原则

金属塑性成形工艺介绍

压力加工最原始坯料—铸锭（钢锭）

内部组织很不均匀、晶粒较粗大，并存在气孔、缩松、非金属夹杂物等缺陷。 加热压力加工后→塑性变形、再结晶→改变粗大铸造组织→获得细化再结晶组织，并使气孔、缩松、压合→致密、力学性能↑

铸锭在压力加工产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生变形→沿着变形方向被拉长，呈纤维形状→这种结构叫纤维组织。

它使金属性能上具有方向性，对变形后的质量也有影响。

顺纤维方向的力学性能优于横纤维方向；金属的变形程序越大，纤维组织越明显，力学性能的方向性也越显著。

[注]纤维组织的化学稳定性强，不能用热处理方法加以消除，只有经过锻压，使金属变形，才能改变其方向和形状。

因此，为获得具有最好力学性能的零件，设计、制造时，应充分利用纤维组织方向性。

①使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断。

②使零件所受最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。 切削加工与局部镦粗。

§6-4 影响塑性变形的因素

金属的可锻性——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。

可锻性好——适合于压力加工成形

可锻性差——不宜于选用压力加工

可锻性常用 金属的塑性

变形抗力 综合衡量

塑性越大、变形抗力越小——可锻性好

金属的塑性，用截面收缩率ψ、延伸率δ、冲击韧性αk表示，

ψ、δ、αk↑→塑性↑，

变形抗力——金属对变形的抵抗力。

变形抗力↓→变形中所 …… 此处隐藏：5695字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……