湖大材料工程基礎(chǔ)課件第三章-材料的固態(tài)成形工藝

2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形1成形或者變形工藝包括由機(jī)械加工及塑性變形改變固體的形狀。該工藝限于具有足夠延展性的材料。金屬適用聚合物適用陶瓷氧化物玻璃在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上容易成形復(fù)合材料一般不適用2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形2§1金屬成形

金屬不僅可在液態(tài)下直接鑄造成形，也可冷凝為固態(tài)錠坯后，通過外力作用發(fā)生塑性變形加工成管、棒、板、帶材、線材及各種形狀的制品。通過鑄造方法得到的金屬坯件大多不能直接使用，還需要進(jìn)一步的加工成形，如軋制、擠壓、拉拔等。本節(jié)主要介紹有關(guān)金屬材料塑性加工的基本理論，軋制、擠壓、拉拔、鍛造及板材成形等加工方法。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形3§1.1概述壓力加工是指在不破壞金屬自身完整性的條件下，利用外力作用使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的加工方法，也稱為塑性成形或塑性加工。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形4一、金屬壓力加工分類(1)冷變形過程（冷加工）

塑性變形溫度低于該金屬的再結(jié)晶溫度（室溫）特征：金屬變形后產(chǎn)生加工硬化。(2)熱變形過程（熱加工）

塑性變形溫度高于該金屬的再結(jié)晶溫度特征：金屬變形后會再結(jié)晶，塑性好，消除內(nèi)部缺陷，產(chǎn)生纖維組織。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形52024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形62024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形7二、金屬壓力加工的特點(diǎn)（1）材料利用率高：一般方法利用率為(60~70)%，先進(jìn)的可達(dá)(85~90)%。（2）生產(chǎn)效率高：線材軋制速度高達(dá)100m/s，在12000kN壓力機(jī)上每小時可生產(chǎn)出汽車、發(fā)動機(jī)曲軸90件。（3）產(chǎn)品質(zhì)量高，性能好，缺陷少：可消除或降低材料內(nèi)部的某些缺陷，改善材料組織和性能。（4）加工精度和成形極限有限：不能制造形狀較復(fù)雜的零件，低塑性材料不能成形。（5）模具、設(shè)備費(fèi)用高2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形8三、發(fā)展1、向更精細(xì)方向發(fā)展，齒輪精鍛可達(dá)IT7級，鋁件變薄，拉深表面粗糙度Ra達(dá)0.05μm，箔鋁沖孔內(nèi)直徑達(dá)0.03mm，軋絲直徑達(dá)0.016～0.023mm。

2、研究與開發(fā)塑性加工過程的計算機(jī)模擬技術(shù)與模具CAD/CAM技術(shù)，復(fù)合成形技術(shù)等。3、研究與開發(fā)柔性成形技術(shù)，增量成形技術(shù)，凈成形技術(shù)，近凈成形技術(shù)，復(fù)合成形技術(shù)等。

4、實(shí)現(xiàn)高速化、連續(xù)化、可控化加工。

5、研究與開發(fā)使環(huán)境凈化，低噪音、小無震動、節(jié)省能源、資源或再利用的加工技術(shù)。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形9§1.2金屬的塑性加工成形性金屬的塑性加工成形性：

衡量金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形而不易產(chǎn)生裂紋的能力，它是金屬重要的工藝性能之一；其優(yōu)劣主要取決于金屬材料的成分、組織、性能以及壓力加工的方法和條件。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形10一、金屬的熱成形性能金屬在熱狀態(tài)下的成形性能通常用金屬的可鍛性(Forgeability)來衡量。金屬的可鍛性是表示金屬在熱狀態(tài)下經(jīng)受壓力加工時塑性變形的難易程度?？慑懶缘膬?yōu)劣一般常用金屬的塑性和變形抗力兩個指標(biāo)來綜合衡量。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形11影響可鍛性的因素(1)金屬的成分：純金屬好于合金，低碳鋼優(yōu)于高碳鋼，低碳低合金鋼優(yōu)于高碳高合金鋼；有害雜質(zhì)元素一般使可鍛性變壞(2)金屬的組織：單相組織好于多相組織；鑄態(tài)下的柱狀組織、粗晶粒組織、晶界上存在偏析、或有共晶萊氏體組織使可鍛性變差(3)加工條件

變形溫度：一般隨變形溫度的升高，可提高金屬的可鍛性；當(dāng)溫度接近熔點(diǎn)時，會引起過燒，使可鍛性急劇降低2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形12不同合金系8種典型金屬的可鍛性Ⅰ—純金屬及單相合金(鉛合金、鉬合金、鎂合金)；Ⅱ—純金屬及單相合金(晶粒長大敏感者)(鈹、鎂合金、鎢合含、

鈦合金)；Ⅲ—具有不溶解組分的合金(高硫鋼，含硒不銹鋼)；Ⅳ—具有可溶組分的合金(含氧化物的鉬合金，含可溶性碳化物和氮化物的不銹鋼)；Ⅴ—加熱時形成有塑性第2相的合金(高鉻不銹鋼)；Ⅵ—加熱時形成低熔點(diǎn)第2相的合金(含硫的鐵、含鋅的鎂合金)；Ⅶ—冷卻時形成有塑性第2相的合金(碳鋼和低合金鋼、

-

鈦合金和

鈦合金)；Ⅷ—冷卻時形成脆性第2相的合金(高溫合金、沉淀硬化不銹鋼)；Tm

—熔化溫度。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形132)變形速度：一方面隨著變形速度的增加，回復(fù)與再結(jié)晶過程來不及進(jìn)行，不能及時消除加工硬化現(xiàn)象，故使塑性降低，變形抗力增大，可鍛性變壞。另一方面隨著變形速度的增高，產(chǎn)生熱效應(yīng)，使金屬的塑性升高，變形抗力降低，又有利于改善可鍛性。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形143)應(yīng)力狀態(tài)：壓應(yīng)力成分?jǐn)?shù)量愈多，塑性愈好；拉應(yīng)力成分?jǐn)?shù)量愈多，塑性愈差。應(yīng)力狀態(tài)條件對可鍛性的影響

(a)—試樣；

(b)—拉拔；(c)—擠壓2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形15降低變形抗力的途徑(1)降低材料自身的變形抗力最有效的措施是適當(dāng)提高熱變形時的溫度。(2)改善變形時的受力狀態(tài)主要是采用合理的變形方案，設(shè)計合理的模膛，減少變形時的摩擦阻力。(3)減少加工過程中的接觸面積這樣可顯著減小總變形力，可用小設(shè)備加工大零件。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形16二、金屬的冷成形性能影響金屬冷成形性的主要力學(xué)性能參量：(1)屈服強(qiáng)度

s

：低而均勻(2)應(yīng)變硬化指數(shù)n：表示材料發(fā)生頸縮前依靠加工硬化使材料發(fā)生均勻變形能力的大小(3)塑性應(yīng)變比

：深沖要求大于1(4)均勻變形量

u和斷裂總應(yīng)變量

f：彎曲、拉拔和冷軋等盡可能高2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形17影響金屬冷成形性力學(xué)性能參量的冶金因素(1)材料的種類和成分：面心立方金屬或合金好于體心立方金屬或合金；純金屬中加入合金元素，一般均降低材料的冷成形性能。(2)材料的組織結(jié)構(gòu)：細(xì)化晶粒不僅可提高材料的屈服強(qiáng)度，而且可改善塑性；球狀P比片狀P具有更低的屈服強(qiáng)度和較高的塑性；晶體結(jié)構(gòu)主要影響塑性應(yīng)變比

。(3)材料的冶金質(zhì)量：例如鋼中夾雜物過多時，必然會導(dǎo)致塑性降低，使冷成形性能變壞。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形18§1.3金屬的塑性加工工藝

金屬壓力加工方法按加工目的可分為兩大類：一類是軋制、擠壓和拉拔，它主要用于生產(chǎn)建筑結(jié)構(gòu)、切削加工和塑性加工用的等截面型材、管材和板材等，在一些情況下也可用于生產(chǎn)毛坯、半成品和成品零件。另一類是自由鍛、模鍛和沖壓，它們主要用于生產(chǎn)各種毛坯、半成品或成品零件。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形19一、軋制

軋制最早在16世紀(jì)后期發(fā)展起來，目前大約有90%左右的鋼和大部分有色金屬要經(jīng)過軋制。軋制的基本操作是平板軋制，即簡單軋制，軋出來的是平板和薄板。平板軋制薄板平板大鍋爐支撐反應(yīng)容器坦克裝甲波音747蒙皮飲料罐香煙鋁箔300mm150mm100~125mm1.8mm0.1mm0.008mm<6mm>6mm2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形202024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形21

軋制是金屬坯料在旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙中靠摩擦力的作用連續(xù)進(jìn)入軋輥而產(chǎn)生塑性變形的一種壓力加工方法?，F(xiàn)代化的連續(xù)軋制生產(chǎn)線2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形22

軋制分類（按軋制溫度分類）冷軋：室溫；增加位錯密度，改變制品形狀，不改變晶粒平均尺寸，增加強(qiáng)度，減少延展性；產(chǎn)品尺寸精度高，表面光潔；變形抗力大，適于軋制塑性好，尺寸小的線材、薄板材等。熱軋：再結(jié)晶溫度以上；經(jīng)歷再結(jié)晶，明顯改變材料顯微組織；變形抗力小，生產(chǎn)效率高，適合軋制較大斷面尺寸，塑性較差或變形量較大的材料。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形23

熱軋件的組織變化熱軋件的組織變化2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形24

主要工藝類型

根據(jù)軋輥軸線與坯料軸線方向的不同，軋制可分為縱軋、橫軋、斜軋和楔橫軋。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形25縱軋

兩軋輥轉(zhuǎn)向相反，坯料垂直于軋輥軸線方向移動。工字鋼的軋制過程縱軋(1、2)2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形26幾種常見的管材軋制工藝固定芯桿移動芯桿無芯桿芯桿＋凹軋輥幾種常見的管材軋制工藝2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形27

橫軋：兩軋輥轉(zhuǎn)向相同，坯料與軋輥轉(zhuǎn)向相反，坯料軸線平行于軋輥軸線方向。橫軋過程示意圖驅(qū)動輥芯(從動)輥坯料導(dǎo)向輥2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形282024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形29

斜軋：軋輥軸線與坯料軸線方向互成一定的角度，坯料既轉(zhuǎn)動，又沿自身軸線向前移動。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形30

在軋制過程中，金屬棒料在軋輥間螺旋型槽里受到軋制，并被分離成單個的小球，軋輥每旋轉(zhuǎn)一周即可軋制出一個鋼球。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形31楔橫軋：利用兩個外表鑲有凸塊并作同向旋轉(zhuǎn)的平行軋輥對沿軋輥軸向送進(jìn)的坯料進(jìn)行軋制的方法。楔橫軋主要用于加工階梯軸、錐形軸等各種對稱的零件或毛坯。軋制螺紋2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形32連鑄連軋：1857年德國貝士麥申請連鑄連軋專利；20世紀(jì)50年代后用于鋼材；1989年美國紐柯鋼廠投產(chǎn)，目前該技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化；2010年50%熱軋板卷連鑄保溫連軋?zhí)攸c(diǎn)：冷卻速度快，組織致密，力學(xué)性能好，不用造型，不需要澆注系統(tǒng)；與連軋工藝配合，工藝簡化、設(shè)備減少、生產(chǎn)線短，生產(chǎn)周期短；節(jié)約能源并提高成材率應(yīng)用：生產(chǎn)鋼材、鋁材、鑄鐵管，如自來水管、煤氣管、熱軋鋼板、線材2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形33二、鍛造鍛造是一種通過模具和工具利用壓力使工件成型的工藝方法，它是最古老的金屬加工方法之一，可以追溯到公元前4000年、甚至8000年。鍛造最初是通過石制工具錘打的方法來制造珠寶、錢幣和各種器具，再發(fā)展成鐵匠這一古老的職業(yè)。鑄造生產(chǎn)的C5A運(yùn)輸機(jī)著陸齒輪構(gòu)件2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形34

作用

解決零件的成形要求改善內(nèi)部組織與性能

流線組織

鍛件相對鑄件和機(jī)加工零件，有更高的強(qiáng)度和韌性。CastingMachiningForging2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形35

沖鍛時，鍛件可能留下貫穿組織的流線，這些晶界直接暴露在外，容易被環(huán)境腐蝕，產(chǎn)生粗糙表面，應(yīng)力集中。445MN（50000t）水壓機(jī)2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形36

鍛造缺陷2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形37

工藝流程

鍛前加熱

氧化：縮短高溫加熱時間，減少空氣過剩脫碳：碳與O2、CO2、H2O、H2反應(yīng)，降低硬度和強(qiáng)度過燒：晶粒之間熔化或晶界氧化，不可挽救的缺陷過熱：晶粒過分長大，鍛后組織粗大坯料準(zhǔn)備鍛造加熱后處理（冷卻、熱處理、清理）2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形38

鍛造溫度

始鍛溫度：保證鋼無過燒現(xiàn)象，避免鍛后晶粒粗大，考慮坯料組織、鍛造方式和變形工藝等終鍛溫度：略高于再結(jié)晶溫度；過高、晶粒粗大，過低、加工硬化、開裂鍛后冷卻冷卻速度；空冷、坑冷、爐冷根據(jù)材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、鍛件的斷面尺寸等確定2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形39

分類自由鍛（FreeForging）模鍛（Dieforging）胎模鍛造特種鍛造：精密模鍛、超塑性模鍛2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形40

自由鍛定義：是指借助鍛壓設(shè)備上下砧塊的壓力使坯料成形的壓力加工方法，在鍛造過程中，金屬沿垂直于作用力的方向上自由變形；包括手工鍛、錘上自由鍛、液壓機(jī)上自由鍛等基本工藝過程錘上自由鍛2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形41

主要工序基本工序：為了達(dá)到工件要求的尺寸和形狀而必須進(jìn)行的坯料塑性變形的工藝過程主要有鐓粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔、錯移、扭轉(zhuǎn)等。輔助工序：預(yù)變形鋼錠倒棱、預(yù)鍛鉗柄和分段壓痕等，其變形不受圖紙的約束。修整工序：減少鍛件表面缺陷精整鍛件外形尺寸、修整鍛件表面不平、歪扭、鼓形滾圓、彎曲校直等。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形42鐓粗：坯料高度減小、橫截面增大拔長：橫截面減小而長度增加；長軸桿類零件沖孔：用沖頭將坯料沖出透孔或不透孔擴(kuò)孔

：減小空心坯料壁厚而增加其內(nèi)、外徑彎曲：將坯料彎成規(guī)定外形，錯移：將坯料的一部分相對另一部分相互平移扭轉(zhuǎn)：將坯料的一部分相對另一部分繞其同一軸線扭轉(zhuǎn)一定角度鐓粗拔長錯移沖孔彎曲扭轉(zhuǎn)擴(kuò)孔多角彎曲2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形431、實(shí)心圓截面光軸

及階梯軸2、實(shí)心圓截面光桿及階梯桿拔長（鐓粗及拔長）鍛臺階切割拔長（鐓粗及拔長）鍛臺階切割沖孔2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形443、單拐及多拐曲軸4、空心光環(huán)及階梯環(huán)拔長（鐓粗及拔長）鍛臺階錯移切割扭轉(zhuǎn)拔長（鐓粗及拔長）擴(kuò)孔沖孔2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形455、空心筒6、彎曲件拔長（鐓粗及拔長）拔長拔長彎曲2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形46特點(diǎn)和應(yīng)用

1、鍛件的質(zhì)量范圍寬，操作工具簡單；

2、生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，金屬損耗大；

3、鍛件尺寸精度低，形狀不太復(fù)雜；

4、適于單件小批量生產(chǎn)和鍛造大型零件毛坯。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形47

模鍛（DieForging）定義：把金屬坯料放在鍛模的模膛內(nèi)，在模鍛錘或壓力機(jī)上利用沖擊力或壓力使坯料在模膛內(nèi)產(chǎn)生變形，從而獲得形狀與模膛內(nèi)輪廓相一致的鍛件的加工方法。有錘上模鍛(攝像

)、壓力機(jī)上模鍛(攝像

)和平鍛機(jī)上模鍛（攝像）之分。攝像攝像攝像2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形48

基本工藝過程1、普通模鍛飛（毛）邊槽的作用有兩個：一是容納多余金屬；二是利用金屬流過毛邊槽時降溫和硬化快、對金屬流動阻力增加快的特點(diǎn)，迫使金屬充滿模膛。模具模具毛坯飛邊2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形492、模鍛＋切邊2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形503、一模多鍛制坯模膛切斷模膛等預(yù)鍛模膛模鍛模膛終鍛模膛鐓粗模膛拔長模膛彎曲模膛2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形51

基本工序1、盤狀鍛件2、直軸類鍛件鐓粗終鍛（預(yù)鍛）拔長終鍛滾壓（預(yù)鍛）2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形523、彎軸類鍛件4、叉類鍛件拔長終鍛滾壓（預(yù)鍛）彎曲拔長終鍛滾壓預(yù)鍛2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形535、枝芽類鍛件拔長終鍛滾壓（預(yù)鍛）成形2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形54汽車發(fā)動機(jī)連桿的模鍛工序2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形55

特點(diǎn)和應(yīng)用

1、生產(chǎn)效率高；

2、鍛件尺寸精確，表面光潔、加工余量小，節(jié)約材料；

3、成形依靠模膛控制，可鍛造復(fù)雜形狀的零件；

4、適于中小型復(fù)雜鍛件的大批量生產(chǎn)。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形56

胎模鍛造定義：在自由鍛設(shè)備上利用自由鍛的方法進(jìn)行坯料變形，最后在未固定的錘頭或砧座上的簡單模具（胎模）內(nèi)成形的壓力加工方法。基本工藝過程：常見的有扣模、套筒模及合模三大類。（a）扣模（b）套筒模（c）合模工藝過程2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形57特點(diǎn)和應(yīng)用

1、生產(chǎn)效率較自由鍛高，但比模鍛低；

2、鍛件尺寸精確較自由鍛高，但比模鍛低；

3、與模鍛相比，設(shè)備簡單，鍛模易加工；

4、適于批量鍛造中小型零件。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形58

特種鍛造

輥鍛（攝像）、精密鍛造、超塑性鍛造。

攝像2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形59三、板料沖壓（Stamping）板料沖壓(動畫)是利用壓力設(shè)備和模具使板材產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得成形件或制品的成形方法。通常用于加工表面積與厚度之比很大的工件，與體積成形工藝（如鍛造）不同，通常板料成形時材料的厚度不會減少，目的是避免縮頸和撕裂。金屬板料的厚度一般都在6mm以下，且通常是在常溫下進(jìn)行，故板料成形又常稱冷沖壓(20mm以上常用熱沖壓)。坯料要求具有較高的塑性；低碳鋼、塑性較好的低合金鋼、不銹鋼、銅、鋁、鎂、鈦及其合金等板材動畫2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形60手動沖床雙柱沖床數(shù)控沖床2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形61主要工序根據(jù)板料在加工過程中其整體性是否破壞，板料沖壓可以分為分離工序和變形工序兩大類。分離工序：1、剪切用剪刀或沖模切斷板材2、落料用沖模沿封閉輪廓沖切板料，沖下來的部分為制件剪切剪刀沖模落料2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形623、沖孔用沖模沿封閉輪廓沖切板料，沖下來的部分為廢料2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形634、切口

在坯料上沿不封閉輪廓沖出缺口，切口部分發(fā)生彎曲，如通風(fēng)板。5、切邊

將制件的邊緣部分切掉6、剖切

把半成品切成兩個或多個制件，常用于成雙沖壓。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形64沖裁（視頻）利用模具使板料產(chǎn)生分離，包括落料、沖孔、切邊、切口等作用：為成形工序準(zhǔn)備坯料；直接生產(chǎn)出成品零件質(zhì)量：由斷面質(zhì)量和尺寸精度控制斷面組成：圓角帶；光亮帶；斷裂（剪裂）帶。沖裁件切斷面動畫2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形65控制沖裁模的間隙來增加光亮帶高度間隙對沖裁斷面的影響2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形66變形工序：1、彎曲

使用模具或其它工具，將坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定的角度或弧度的沖壓過程。彎曲2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形67裂紋出現(xiàn)時所對應(yīng)的臨界彎曲半徑稱為薄板的最小彎曲半徑。彈性后效（回彈現(xiàn)象）是指彎曲后的零件在去除外力后，其彎曲角度出現(xiàn)增大或減小的現(xiàn)象。

2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形68

減小彈性后效的措施：1、工藝設(shè)計時，使零件彎曲角度相差一個回彈角度；2、彎曲后進(jìn)行必要的校正（如模具校正和熱校正等）。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形69彎曲的主要工藝類型：

自由彎曲模彎雙模卷繞單模卷繞四模彎曲2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形702、拉深

利用拉深模使平板坯料產(chǎn)生塑性變形，制成各種形狀的開口空心零件的一種沖壓工藝，也稱拉延/深沖。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形71制耳：當(dāng)用有織構(gòu)的軋制板材來拉深成型零件時，將會因織構(gòu)的各向異性造成板材各方向變形量不同，使拉深出來的工件邊緣不齊，壁厚不均，這種現(xiàn)象稱為“制耳”。處理措施：

1）嚴(yán)格控制軋制板材的壓下量。

2）拉深前對軋制板材適當(dāng)退火。

3）對有制耳的產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)加工。2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形72拉深起皺拉深裂開起皺的拉深件正常拉深、拉深起皺、拉深裂開三種現(xiàn)象對比正常拉深拉深起皺拉深裂開2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形73

圓形毛坯深沖成杯狀物的工藝過程極限沖壓比（LDR）：毛坯直徑與不沖裂的最小杯的直徑的比值；影響因素：板材制備過程中的軋制參數(shù)，晶粒取向與尺寸2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形74例題：湯罐是由深沖工藝制備的。罐的最終直徑為50mm，高度為150mm。板的厚度為0.3mm。假定LDR=2.0，估算制備此容器所需要的毛坯直徑與所需要的最低沖壓次數(shù)。解：設(shè)D0為毛坯的直徑，Df為湯罐的直徑，h為湯罐的高度。假設(shè)薄板的厚度變化可以忽略。利用面積相等可得：2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形753、成形

利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序常用于形成剛性筋條或增大半成品內(nèi)徑（脹形）模壓成形脹形2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形76液體脹形軟膠模脹形2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形774、翻邊將工件外緣或內(nèi)孔翻起一定的高度

外緣翻邊與拉深過程相似；

內(nèi)孔翻邊是使工件上預(yù)制孔的孔徑擴(kuò)大并同時彎出筒形邊的沖壓工藝。

外緣翻邊內(nèi)孔翻邊2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形78擴(kuò)口：把空心制件的口部擴(kuò)大縮口：把空心制件的口部縮小擴(kuò)口縮口2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形79§3.2聚合物的成形熱固性聚合物：壓鑄、注射（成形＋固化）等熱塑性聚合物：擠壓、真空成形、吹塑成形等2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形80一、聚合物擠壓(動畫)聚合物擠壓是一項(xiàng)古老的技術(shù)，可以回溯到19世紀(jì)60年代的天然橡膠成形。將聚合物原料在料筒中加熱至流動狀態(tài)，借助于螺桿的推進(jìn)力將其擠壓經(jīng)過各種類型的口模，制得截面形狀不同的型材，如管、棒、板、薄膜和各種異型材。擠出成形的生產(chǎn)效率高，可自動化連續(xù)生產(chǎn)，一般使用熱塑性聚合物作原料。動畫2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形81

2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形822024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形83

二、真空成形（吸塑成形）

將熱塑性聚合物板（片）材置于模具上，四周加緊并加熱；待坯料進(jìn)入高彈態(tài)后，對模腔抽真空，使板材在大氣壓作用下緊貼模腔內(nèi)壁，冷卻后硬化成形。主要用來制造盤、罩、蓋、殼體等敞口制品。抽真空前抽真空后2024/11/9材料工程基礎(chǔ)—材料的固態(tài)成形84三、壓延成形

壓延成形是將加熱塑化的熱塑性塑料通過一組以上兩個相向旋轉(zhuǎn)的輥筒間隙，而使其成為規(guī)定尺寸的連續(xù)片材的成形方法。壓延也是橡膠加工中重要的基本過程之一。主要生產(chǎn)：膠片、膠布等產(chǎn)品。

(1)膠片壓延膠片壓延是得用