金屬塑性成形工藝?yán)碚摶A(chǔ)

1、第二篇第二篇 金屬的塑性成形工藝金屬的塑性成形工藝第六章第六章 金屬塑性成形的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形的理論基礎(chǔ)o目的：目的：掌握金屬塑性成形的掌握金屬塑性成形的基本原基本原理理及及影響塑性變形影響塑性變形的因素。的因素。o要求要求掌握塑性成形的掌握塑性成形的基本工藝基本工藝、基基本變形理論本變形理論；o熟悉熟悉回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶、冷變形與熱變冷變形與熱變形形、纖維組織纖維組織、最小阻力定律最小阻力定律、體積體積不變假設(shè)不變假設(shè)、鍛造比鍛造比、鍛造性鍛造性等概念；等概念；p了解了解影響塑性變形的因素。影響塑性變形的因素。p重點(diǎn)：重點(diǎn)：冷變形、熱變形、纖維冷變形、熱變形、纖維組織利用原則、鍛造

2、性的概念。組織利用原則、鍛造性的概念。p難點(diǎn)：難點(diǎn)：金屬的金屬的回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶。o金屬塑性成形金屬塑性成形（也稱（也稱壓力加工壓力加工）：）： 在外力作用下，金屬產(chǎn)生了塑性變?cè)谕饬ψ饔孟拢饘佼a(chǎn)生了塑性變形，以此獲得具有一定形狀、尺寸形，以此獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件。和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件。o外力：外力：沖擊力沖擊力錘類(lèi)設(shè)備錘類(lèi)設(shè)備 壓壓 力力軋機(jī)、壓力機(jī)軋機(jī)、壓力機(jī)6-1 6-1 金屬塑性成形的金屬塑性成形的基本工藝基本工藝1 1軋制軋制-鋼板、型材、無(wú)縫管材。鋼板、型材、無(wú)縫管材。 2 2擠壓擠壓p應(yīng)用：應(yīng)用：低碳鋼、非鐵金屬及其合金。低碳鋼、

3、非鐵金屬及其合金。3 3拉拔拉拔p應(yīng)用：應(yīng)用：各種細(xì)線材，薄壁管、特殊各種細(xì)線材，薄壁管、特殊 幾何形狀的型材。幾何形狀的型材。4 4自由鍛自由鍛o坯料在上、下坯料在上、下砥鐵間受沖擊砥鐵間受沖擊力或壓力而力或壓力而 變形。變形。5 5模鍛模鍛o坯料在坯料在鍛模鍛模模腔模腔內(nèi)受沖內(nèi)受沖擊力或壓力擊力或壓力而變形。而變形。 6 6板料沖壓板料沖壓o金屬板料在金屬板料在沖沖模模之間受壓產(chǎn)之間受壓產(chǎn)生生分離分離或或變形變形的加工方法。的加工方法。o金屬的原材料，大部通過(guò)金屬的原材料，大部通過(guò)軋制、軋制、擠壓、拉拔擠壓、拉拔等制成等制成。6-2 6-2 金屬的金屬的塑性變形塑性變形6-3 6-3 塑性

4、變形理論及假設(shè)塑性變形理論及假設(shè)一、最小阻力定律一、最小阻力定律o定義：定義：受外力作用，金屬發(fā)生受外力作用，金屬發(fā)生塑性變形塑性變形時(shí)，如果金屬顆粒在時(shí)，如果金屬顆粒在幾幾個(gè)方向個(gè)方向上都可移動(dòng)，那么金屬顆上都可移動(dòng)，那么金屬顆粒就沿著粒就沿著阻力最小阻力最小的方向移動(dòng)。的方向移動(dòng)。p利用此定律，調(diào)整某個(gè)方向流利用此定律，調(diào)整某個(gè)方向流動(dòng)阻力，改變金屬在某些方向的動(dòng)阻力，改變金屬在某些方向的流動(dòng)量流動(dòng)量成形合理成形合理。o最小阻最小阻力定律示力定律示意圖。意圖。o在鐓粗中，在鐓粗中，此定律也稱此定律也稱最小周邊法最小周邊法則。則。二、塑性變形前后體積不變的假設(shè)二、塑性變形前后體積不變的假設(shè)o

5、彈性變形：彈性變形：考慮考慮體積變化體積變化。o塑性變形：塑性變形：假設(shè)假設(shè)體積不變體積不變（由于金屬（由于金屬材料連續(xù)，且致密，體積變化很微小，材料連續(xù)，且致密，體積變化很微小，可忽略）可忽略）o此假設(shè)此假設(shè)+ +最小阻力定律最小阻力定律成形時(shí)成形時(shí)金屬金屬流動(dòng)模型。流動(dòng)模型。三、變形程度的計(jì)算三、變形程度的計(jì)算o變形程度變形程度：用：用“鍛造比鍛造比”表示。表示。o拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)時(shí)鍛造比為：時(shí)鍛造比為： Y Y拔拔= S= S0 0 /S /So鐓粗鐓粗時(shí)鍛造比：時(shí)鍛造比： Y Y鐓鐓= H= H0 0 /H /HH H0 0、S S0 0：坯料：坯料變形前變形前的的高度高度和和橫截面積橫截面積

6、H H、S S：坯料坯料變形后變形后的的高度高度和和橫截面積橫截面積 o要求橫向力學(xué)性能時(shí)：要求橫向力學(xué)性能時(shí)： Y Y鍛鍛=2=22.52.5。o要求縱向力學(xué)性能時(shí)：要求縱向力學(xué)性能時(shí)：Y Y鍛鍛適當(dāng)增加。適當(dāng)增加。o由由Y Y鍛鍛可得坯料的尺寸：可得坯料的尺寸：如：拔長(zhǎng)時(shí)，如：拔長(zhǎng)時(shí)，S S坯料坯料=Y=Y拔拔S S鍛件鍛件 式中，式中，S S鍛件鍛件為鍛件的最大截面積；為鍛件的最大截面積；VLF坯料鋼坯鋼坯6-4 6-4 影響塑性變形的因素影響塑性變形的因素 p金屬的金屬的可鍛性可鍛性：衡量材料在經(jīng)：衡量材料在經(jīng)受壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件難易受壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度的一個(gè)程度的一個(gè)

7、工藝性能工藝性能。p可鍛性好可鍛性好適合于壓力加工成形；適合于壓力加工成形；p可鍛性差可鍛性差不宜于選用壓力加工。不宜于選用壓力加工。o可鍛性衡量指標(biāo)：可鍛性衡量指標(biāo)：金屬的塑性金屬的塑性和和變形抗力變形抗力綜合衡量。塑性越大、變形綜合衡量。塑性越大、變形抗力越小，可鍛性好。抗力越小，可鍛性好。o金屬的塑性：金屬的塑性： 用截面收縮率用截面收縮率、延伸率、延伸率、沖、沖擊韌性擊韌性k k表示；表示； 、k k塑性塑性。o變形抗力：變形抗力：金屬對(duì)變形的抵抗力。金屬對(duì)變形的抵抗力。o變形抗力變形抗力變形中所消耗的能量變形中所消耗的能量。o金屬的可鍛性取決于金屬的可鍛性取決于材質(zhì)和加工材質(zhì)和加工條

8、件條件。一、材料性質(zhì)的影響一、材料性質(zhì)的影響1 1化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響（錄像錄像）o純金屬純金屬的可鍛性比合金要的可鍛性比合金要好好；o純鐵純鐵 低碳鋼低碳鋼 合金鋼。合金鋼。o雜質(zhì)雜質(zhì)可鍛性可鍛性。2 2金屬組織的影響金屬組織的影響o內(nèi)部的組織內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)不同，可鍛性，可鍛性差別差別很大；很大；o純金屬、固溶體純金屬、固溶體的可鍛性好；的可鍛性好；o碳化物碳化物（如滲碳體）的（如滲碳體）的可鍛性差；可鍛性差；o鑄態(tài)柱狀組織鑄態(tài)柱狀組織和和粗晶粒結(jié)構(gòu)粗晶粒結(jié)構(gòu)不如晶不如晶粒細(xì)小而又均勻的組織的可鍛性好。粒細(xì)小而又均勻的組織的可鍛性好。二、加工條件的影響二、加工條件的影響1 1

9、變形溫度的影響變形溫度的影響o提高變形時(shí)的溫度提高變形時(shí)的溫度 改善可改善可鍛性鍛性，并對(duì)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量及，并對(duì)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量及金屬的有效利用均影響大。金屬的有效利用均影響大。o但溫度過(guò)高但溫度過(guò)高過(guò)熱、過(guò)燒、脫碳過(guò)熱、過(guò)燒、脫碳和和嚴(yán)重氧化嚴(yán)重氧化等缺陷等缺陷鍛件報(bào)廢。鍛件報(bào)廢。o應(yīng)嚴(yán)格控制應(yīng)嚴(yán)格控制鍛造溫度鍛造溫度始鍛溫始鍛溫度度和和終鍛溫度終鍛溫度間的溫度范圍（以間的溫度范圍（以合金狀態(tài)圖為依據(jù)）。合金狀態(tài)圖為依據(jù)）。p塑性成形應(yīng)避免塑性成形應(yīng)避免脆性區(qū)脆性區(qū)：2 2變形速度的影響變形速度的影響（錄像錄像）o變形速度：變形速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的變形程度。單位時(shí)間內(nèi)的變形程度。o對(duì)可鍛性的

10、影響是矛盾的：對(duì)可鍛性的影響是矛盾的：o一方面，由于一方面，由于變形速度的增大變形速度的增大，回，回復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)克服加工硬化復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)克服加工硬化現(xiàn)象現(xiàn)象金屬塑性金屬塑性、抗力、抗力可鍛性可鍛性變壞；變壞； o另一方面，金屬在變形過(guò)程中，另一方面，金屬在變形過(guò)程中，消耗于塑性變形的能量有一部消耗于塑性變形的能量有一部分轉(zhuǎn)化為分轉(zhuǎn)化為熱能熱能，使溫度升高，使溫度升高（熱效應(yīng)現(xiàn)象熱效應(yīng)現(xiàn)象），使），使塑性塑性變變形抗力形抗力可鍛性好可鍛性好，o但但熱效應(yīng)現(xiàn)象熱效應(yīng)現(xiàn)象一般壓力加工一般壓力加工的變形過(guò)程的變形過(guò)程不明顯不明顯；o故采用故采用較小的變形速度較小的變形速度為宜。為宜。3 3應(yīng)力狀態(tài)的影響應(yīng)力狀態(tài)的影響o壓應(yīng)力數(shù)量壓應(yīng)力數(shù)量塑性好；塑性好；o拉應(yīng)力數(shù)量拉應(yīng)力數(shù)