第一章_金屬的成型及金屬壓力加工基本知識

1、金屬壓力加工概論v教材：金屬壓力加工概論:李生智v課程性質：課程性質：本科選修課v考核方式：考核方式：平時成績20%（出勤10%、課堂作業(yè)10%）+閉卷考試80%。金屬壓力加工概論金屬壓力加工概論v第一章 金屬的成型及金屬壓力加工基本知識v第二章 金屬壓力加工的變形力學基礎v第三章 金屬壓力加工的金屬學基礎v第四章 金屬壓力加工的摩擦學基礎v第五章 軋制理論基礎v第六章 軋鋼生產工藝的基本問題v第七章 鋼坯和型、線材生產v第八章 板帶鋼生產v第九章 鋼管生產v第十章 金屬壓力加工的其他方法v第十一章 有色金屬壓力加工v第十二章 金屬壓力加工產品標準、產品質量檢驗和技術經濟指標v第十三章 金屬壓

2、力加工簡史及其新技術的發(fā)展第一章第一章 金屬的成型及金屬加工基本知識金屬的成型及金屬加工基本知識v第一節(jié) 金屬及金屬元素v第二節(jié) 金屬的成型方法v第三節(jié) 金屬壓力加工過程的實質及主要方法v第四節(jié) 金屬壓力加工在國民經濟中的作用及其發(fā)展金屬金屬v自然界中，金屬以氧化物、硫化物、碳酸鹽等化合物形式出現，也有以金屬狀態(tài)出現。v金屬：在常溫下是原子有規(guī)律排列構成的固態(tài)結晶體。它除了具有一定的形狀外，還有堅硬性、塑性和特殊的光澤，是熱、電的良導體。 例外：水銀不是固態(tài)結晶體，銻不具有良好塑性，鈰、鐠導電性遠不如非金屬石墨。二、金屬元素二、金屬元素v金屬分為黑色金屬（3種）和有色金屬（83種）。v黑色金屬

3、也稱為“鐵類金屬”，呈黑色，習慣上把黑色金屬稱為“鋼鐵”。包括鐵、錳、鉻及其合金。v有色金屬亦稱“非鐵金屬”，具有更多特殊性能，如高強度、高導電性、高耐蝕性、高耐熱性等。包括輕金屬、重金屬、稀有金屬、貴金屬、半金屬等。鐵鐵鐵：通常指含有碳、硅、錳、硫、磷等元素組成的鐵碳合金，有生鐵和純鐵兩種，密度為7.86g/cm3，熔點為1538OC。鑄鐵（生鐵）：含碳量大于2%，大部分用于煉鋼，另一部分用來生產鑄鐵件。純鐵（熟鐵）：含碳量低于0.04%，其鐵含量99.9%，也稱無碳鋼，鐵磁性很好，有更好塑性、耐熱性、耐蝕性和焊接性，用于深沖。鋼鋼v鋼也是鐵碳合金，通常是指碳含量在0.04%2%之間的鐵碳合

4、金，鋼是用生鐵或廢鋼為主要原料，根據不同性能要求，配加一定的合金元素冶煉而成。分為碳素鋼和合金鋼。v碳素鋼：碳含量在0.04%1.35%，并有硅、錳、硫、磷及其他殘余元素的鐵碳合金，其產量占全部鋼產量90%。v合金鋼：在鋼水中特意加入不同化學元素的合金化過程，獲得特殊的工藝性能和使用性能穩(wěn)定、優(yōu)良的鋼。鋼的合金化過程：改變了鋼的組織和結構，改變了鋼的物理和化學性能。輕金屬：密度小于輕金屬：密度小于3.5g/cm3金屬。包括鋁、鎂及其合金屬。包括鋁、鎂及其合金，鈹、鋰等。金，鈹、鋰等。v鋁：密度小，塑性好易加工。耐腐蝕、無低溫脆性、導電導熱性好、表面處理性能好等特點，使用在包裝、交通運輸、建筑工

5、程領域。v鎂：銀白色金屬，其強度比鋁低，塑性差，但有良好的切削加工性能和拋光性能，用于化學工業(yè)、儀器儀表制造及軍事工業(yè)，易于燃燒，用來制作照明彈、燃燒彈和焰火。重金屬：密度大于重金屬：密度大于3.5g/cm3金屬。包括銅、鎳、金屬。包括銅、鎳、鉛、鋅、錫、鎘等金屬及其合金。鉛、鋅、錫、鎘等金屬及其合金。v銅：優(yōu)良導電導熱性能。耐腐蝕，工藝性能好。v鎳：力學性能優(yōu)良，有良好的化學穩(wěn)定性。v鋅：較好的耐蝕性和力學性。v鉛：具有熔點低、塑性好、耐蝕性高，室溫下加工不產生加工硬化。v錫：熔點低、強度硬度低、塑性好。v鎘：塑性好、強度低，易在熱、冷狀態(tài)下壓力加工成板材和型材。稀有金屬：稀缺少有的金屬，稀

6、有輕金屬、高熔點金稀有金屬：稀缺少有的金屬，稀有輕金屬、高熔點金屬、分散金屬、稀土金屬、放射性金屬等。屬、分散金屬、稀土金屬、放射性金屬等。v稀有輕金屬：以鈹為例，鈹具有優(yōu)異性能，由于生產工藝復雜、加工困難、加工昂貴且有毒，則應用數量有限。v高熔點金屬：難溶金屬，其熔點超過1650oC，有鎢、鉬、鈦等。v分散金屬：在自然界中幾乎無單獨礦物存在，在地殼中分散，從冶金和化工的廢料中提取，如銦。v稀土金屬：在開發(fā)初期只能獲得外觀似堿土的稀土金屬氧化物。v放射性金屬：多用于原子能工業(yè)等及其特殊的地方。v貴金屬：金、銀和鉑等金屬都能抗化學變化，不易氧化并保持美麗的金屬光澤，產量少而價格昂貴。v半金屬：指

7、硅、砷、碲、硼，其物理化學性質介于金屬與非金屬之間。 砷是非金屬，但又能傳熱導電； 硅是導電率介于導體與絕緣體之間的半導體主要材料之一。金屬的成型方法金屬的成型方法減少質量的成型方法增加質量的成型方法質量保持不變的成型方法組合的成型方法減少質量的成型方法減少質量的成型方法車、刨、銑、磨、鉆等金屬切削加工；金屬局部去掉的沖裁與剪切、氣割與電切；金屬制品放在酸或堿溶液中蝕刻加工。優(yōu)點：得到尺寸精確，表面光潔，形狀復雜產品缺點：原料消耗多，能量消耗大，成本高、生產效率較低，對金屬結構和性質沒有改善。增加質量的成型方法增加質量的成型方法v由小質量的金屬逐漸積累成大質量的產品，屬于這種方法有鑄造、電解沉

8、積、焊接與鉚接、燒結與膠結等。v優(yōu)點：形狀更為復雜、成型過程中除技術因素外沒有產生廢品的條件，原料消耗少，比較經濟；v缺點：機械性能低、存在難以消除的缺陷。挖砂造型挖砂造型金屬型鑄造金屬型鑄造熔模鑄造熔模鑄造壓力鑄造壓力鑄造離心鑄造離心鑄造質量保持不變的成型方法質量保持不變的成型方法v金屬本身不分離出多余的質量，也不積累增加質量的成型方法。v軋制、沖壓、拉拔、擠壓等金屬壓力加工方法。v優(yōu)點：無削加工；金屬塑性變形使其內部組織以及相關的物理、機械等性能得到改善。產量高、能耗少、成本低、適于大量生產。v缺點：對形狀復雜、尺寸精確、表面光滑加工產品尚不及金屬切削加工。v該法僅能用于生產具有塑性的金屬

9、。成本上和形狀復雜程度方面遠不如鑄造方法。加工設備龐大。組合的成型方法組合的成型方法v上述幾種成型方法的聯合使用。如無錠軋制亦稱液態(tài)鑄軋方法，是鑄造與軋制方法的聯合。輥鍛加工是軋制和鍛造方法的聯合。金屬壓力加工過程的實質及主要方法金屬壓力加工過程的實質及主要方法v金屬壓力加工過程：實質是金屬塑性加工過程。v金屬壓力加工：對具有塑性的金屬施加外力作用使其產生塑性變形，改變金屬的形狀、尺寸和性能而獲得所要求的產品的一種加工方法。v金屬壓力加工的主要方法：軋制、鍛造、沖壓、拉拔和擠壓等。一、軋制一、軋制v軋制：借助于旋轉的軋輥與金屬接觸摩擦，將金屬咬入軋輥縫隙間，再在軋輥的壓力作用下，使金屬在廠、高

10、、寬三個方向上完成塑性變形的過程。v軋制的方式大致分為三種： 縱軋、斜軋和橫軋?？v軋縱軋v金屬在相互平行且旋轉方向相反的軋輥縫隙間進行塑性變形，而金屬的行進方向與軋輥軸線垂直，結果使金屬厚度減小，而長度、寬度增大，其中長度增大最為顯著。 適用于各種型材、板帶材。斜軋斜軋v指金屬在同向旋轉且中心線相互成一定角度的軋輥縫隙間進行塑性變形。 金屬沿軋輥交角的中心線方向進入軋輥，金屬在變形過程中除了繞其軸線旋轉運動外門還有沿其軸線的前進運動。適用于軋制管材及變斷面型材。橫軋橫軋v金屬在同向旋轉且中心線相互平行的軋輥縫隙間進行塑性變形。 金屬軸線與軋輥軸線平行，金屬只有繞其自身軸線旋轉的運動，僅在橫向受

11、到加工。適用于生產齒輪、車輪和各種軸等回轉體。二、鍛造二、鍛造v鍛造：用鍛錘的往復沖擊力或壓力機的壓力使金屬進行塑性變形的過程。 鍛造分自由鍛造和模型鍛造兩種。自由鍛造自由鍛造v金屬在鍛造過程的流動受工具限制不嚴格的一種工藝方法。它是上下往復運動的平錘頭沖擊下使金屬發(fā)生塑性變形，而下錘頭通常是固定不動的。 其特點是金屬受壓縮時，造成金屬向四周自由流動。(1)基本工序基本工序 （2）輔助工序）輔助工序（壓鉗口、壓痕）；（壓鉗口、壓痕）； （3）精整工序精整工序（整形、校正等）。（整形、校正等）。模型鍛造模型鍛造v鍛造過程中的金屬流動受模具內腔輪廓或模具內壁的嚴格限制的一種工藝方法。沖壓沖壓v用薄

12、的板料沖壓成所需形狀的零件v如子彈殼、各種儀表器件、器皿及日常生活用品。拉拔拉拔拉拔：金屬通過固定的具有一定形狀的?？字欣纬鰜?，而使金屬斷面縮小、長度增加的一種加工方法。拉拔包括拉絲和拔管過程。拉絲過程：使外力作用于被加工金屬的前端，金屬通過一定的?？?，其斷面縮小、。長度增加的過程。拔管過程：將中空坯通過?？自谄淝岸耸┘永?，使管徑減小、管壁變?。ɑ蚣雍瘢┑倪^程。擠壓擠壓v擠壓的實質：將金屬放入擠壓機的擠壓筒內，以一端施加壓力迫使金屬從?？字袛D出，而得到所需形狀的制品的加工方法。 多用于有色金屬的加工，也應用于鋼及其合金（黑色金屬）的加工，特別是耐熱合金及低塑性金屬的加工方面，其產品多為型材、管材等。第四節(jié)第四節(jié) 金屬壓力加工在國民經濟中的作用及其發(fā)展金屬壓力加工在國民經濟中的作用及其發(fā)展v金屬壓力加工產品在國民經濟中應用極為廣泛：鐵路、汽車。拖拉機、農業(yè)機械、航空和航天、機械制造等領域。v冶煉出來的鋼，除少量的鋼是用鑄造的方法制成零件外，絕大多數是經過壓力加工制成產品。v除軋制、鍛造、沖壓、拉拔、擠壓等幾種普遍應用的壓力加工方法，還有爆炸成型、液態(tài)鑄軋、粉末加工、液態(tài)沖壓以及引拔、