金屬壓力加工

第三篇金屬壓力加工第一章金屬的塑性變形2024/1/7§1.1金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)●彈性變形在外力作用下，材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力迫使原子離開原來的平衡位置，改變了原子間的距離，使金屬發(fā)生變形。并引起原子位能的增高，但原子有返回低位能的傾向。當(dāng)外力停止作用后，應(yīng)力消失，變形也隨之消失。

圖3-1●塑性變形內(nèi)應(yīng)力超過金屬的屈服點(diǎn)后，外力停止作用后，金屬的變形并不完全消失。●滑移面在切向應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分，沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑移，該面稱為滑移面。2024/1/7●位錯運(yùn)動引起塑性變形近代物理學(xué)證明，晶體不是在滑移面上，原子并不是整體的剛性運(yùn)動而是以位錯引起金屬塑性變形。位錯：沿滑移面舊原子對破壞，新原子對形成

圖3-2●多晶體的塑性變形（晶內(nèi)和晶間變形）晶內(nèi)變形：外力作用下，某一晶粒的塑性變形。晶間變形：晶粒之間的相互位移或轉(zhuǎn)動。在外力作用下，有的晶粒處于利于塑性變形位置，則首先塑性變形。有的處于不利于塑性變形的位置，則暫時不變形。晶粒間會移動、轉(zhuǎn)動，這種利與不利位置在變化，塑性變形不斷進(jìn)行。圖3-32024/1/7§1.2塑性變形對金屬組織和性能影響●金屬在常溫下經(jīng)塑性變形后，內(nèi)部組織將發(fā)生變化。

⑴晶粒沿最大變形的方向伸長；

⑵晶格與晶粒發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；⑶晶粒產(chǎn)生碎晶?！窭渥饔不?/p>

＊現(xiàn)象：強(qiáng)度、硬度上升，而塑性、韌性下降。＊原因：滑移面附近的晶粒碎晶塊，晶格扭曲畸變，增大滑移阻力，使滑移難以進(jìn)行。2024/1/7

●回復(fù)與再結(jié)晶

＊回復(fù)：冷作硬化是一種不穩(wěn)定的現(xiàn)象，具有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。室溫下不易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)提高溫度時，原子獲得熱能，熱運(yùn)動加劇，當(dāng)加熱溫度T回：

T回=（0.25—0.3）T熔使原子回復(fù)到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬化得到部分消除。2024/1/7§1.3金屬的可鍛性一、金屬的本質(zhì)

⒈化學(xué)成分的影響純金屬的可鍛性比合金好，有些元素可使可鍛性顯著下降，鋼的含碳量越低，可鍛性越好?？慑懶缘暮饬浚核苄裕〝嗝媸湛s率ψ，伸長率δ），變形抗力?？慑懶匀Q于：金屬本質(zhì)和加工條件。2024/1/7⒉金屬組織的影響

＊組織不同，可鍛性有差異、純金屬、固溶體可鍛性好；

＊碳化物可鍛性差；＊鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒不如晶粒細(xì)小均勻。二、加工條件⒈變形溫度的影響

＊溫度↑→原子的運(yùn)動能力↑→容易滑移→塑性↑,變形抗力↓.＊鍛造溫度：始鍛溫度終鍛溫度，過低難于鍛造圖3-82024/1/7第二章鍛造一、自由鍛

＊自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩個抵鐵之間變形。從而獲得所需形狀及尺寸的鍛件。

＊沿變形方向可以自由流動。

＊鍛錘：依靠沖擊力使金屬變形，只能鍛造中小鍛件。液壓機(jī)：依靠靜壓力使金屬變形，可加工大型鍛件?！?.1鍛造方法2024/1/7⒈自由鍛工序⑴基本工序鐓粗：適于餅塊類，盤套類拔長：適于軸類、桿類拔長、鐓粗經(jīng)常交替反復(fù)使用。有時一頭鐓粗，另一頭拔長。（通孔、盲孔）沖孔：常用方法：鐓粗—沖孔鐓粗—沖孔—擴(kuò)孔彎曲：工件軸線產(chǎn)生一定曲率。扭轉(zhuǎn)：某一部轉(zhuǎn)一定角度。錯移：例如曲軸。切割：

2024/1/7§2.2鍛造工藝規(guī)程的制訂一、繪制鍛件圖

⒈敷料、余量及公差＊敷料：為簡化零件的形狀和結(jié)構(gòu)，便于鍛造而增加的一部分金屬為敷料。＊余量：零件表面為切削加工而增加的尺寸稱余量。

＊鍛件公差：查表而定。＊自由鍛鍛件圖：圖2-35

2024/1/7⒉分模面

＊分模面：上下模鍛在模鍛件上的分界面。

＊選分模面原則：

i)應(yīng)保證模鍛件能從模腔中取出來。圖3-26a-aii)應(yīng)使上、下兩模沿分模面的模腔輪廓一致。

圖3-26b-biii)分模面應(yīng)選在能使模腔深度最淺的位置上。

圖3-26b-biv）使敷料最少。

v）分模面最好是一個平面。2024/1/7§2.3鍛件結(jié)構(gòu)的工藝性一、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

圖3-33圖3-34二、模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性＊模鍛件有一合理分模面，使工件容易取出，敷料少。鍛模容易制造。＊零件上與其它零件配合時要機(jī)加工，其他面均應(yīng)設(shè)計(jì)成非加工面。因此，要注意模鍛斜度，模鍛圓角。＊鍛件外形應(yīng)力求簡單、平直、對稱，避免直徑相差過大或具有薄壁、高筋、高臺、深孔、多孔等。2024/1/7第三章板料沖壓

＊板料沖壓又叫冷沖，但δ>8～10mm時用熱沖＊特點(diǎn)：

(1)可沖形狀復(fù)雜的零件，且廢料少。 (2)高精度，低粗糙度，零件互換性好。

(3)重量輕，耗材少，強(qiáng)度剛度較好。(4)操作簡單，生產(chǎn)率高。

＊常用的材料：低碳鋼、銅合金、鋁合金等塑性好的材料。＊常用設(shè)備：剪床和沖床。＊基本工序：1、分離工序

2、變形工序。

2024/1/7一、落料及沖孔（統(tǒng)稱沖裁）＊落料——落下部分為成品。＊沖孔——落下部分為廢品。1、沖裁變形過程

(1)彈性變形階段

§3.1分離工序

2024/1/7(2)塑性變形階段板料中的應(yīng)力值達(dá)到屈服極限，板料金屬產(chǎn)生塑性變形，產(chǎn)生硬化，凹凸模刃口處硬化加劇，出現(xiàn)裂紋。(3)斷裂分離階段上下裂縫重合，板料分離。分離面的質(zhì)量主要和下列有關(guān)：a.間隙有關(guān)b.刃口鋒利c.模具有關(guān)d.材料有關(guān)e.板厚有關(guān)……2024/1/7一、拉深1、拉深過程底部金屬一般不變性，只起傳遞拉力作用，厚度基本不變，坯料外徑D與內(nèi)徑d之間的環(huán)形部分金屬切向受壓應(yīng)力的作用,形成拉深件的直壁，直壁的厚度有所減少。

§3.2變形工序

2024/1/72．拉深中的廢品拉深件主要受拉應(yīng)力，應(yīng)力超過強(qiáng)度極限時出現(xiàn)廢品，最危險處是直壁和園角的過渡處。拉穿現(xiàn)象與下列現(xiàn)象有關(guān)：(1)凸凹模的園角半徑有關(guān)，對鋼件取r凹=10δ，r凸=（0.6～1）r凹。(2)凹凸模的間隙:拉深的間隙較大，一般取單邊間隙

C=(1.1～1.2)δ。間隙過?。耗Σ亮Υ螅桌┕ぜ?、擦傷表面模具壽命低。間隙過大：易使工件起皺。2024/1/7§3.3沖模簡介(P120)一、沖壓件的形狀及尺寸1、對落料件和沖壓件的要求

(1)落料件的外形和沖孔件的孔形應(yīng)簡單、對稱盡量用圓形、矩形避免長槽或細(xì)長懸臂結(jié)構(gòu)。注意排樣，提高利用率?！?.4沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性