金属的塑性成形.ppt

第三篇塑性成形§1.1金属塑性变形的实质●塑性变形
内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的
变形并不完全消失。
●滑移面
在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿
着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。
●位错运动引起塑性变形
近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体
的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。
位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成，图3-2
●多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形）
晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。
晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。
在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形
位置，则首先塑性变形。有的处于不利于塑
性变形的位置，则暂时不变形。晶粒间会移
动、转动，这种利与不利位置在变化，
塑性变形不断进行。图3-3§1.2塑性变形对金属组织和性能影响●回复与再结晶
＊回复：
冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定
状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子
获得热能，热运动加剧，当加热温度T回(用K氏温标)
T回=（0.25—0.3）T熔
使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬
化得到部分消除。＊再结晶：
当加热温度T再：
T再=0.4T熔
原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核心构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行的，故称再结晶。
再结晶后清除了全部加工硬化。
再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。
●加工硬化的利用、消除
＊利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉
钢，不能热处理强化的金属材料。
＊消除：再结晶退火（P29）650—750℃●冷变形和热变形
＊冷变形
在再结晶温度以下的变形；
冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但
变形程度不宜过大，否则易裂。
＊热变形
再结晶温度以上变形。
变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变
形时无加工硬化痕迹。
金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。
热加工后组织性能变化：
⒈粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。
⒉铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。
⒊晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界
分布，形成纤维组织（流线）。变形程度越大，纤维组织越明显。
压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。
拔长时锻造比y拔=A0/A
镦粗时锻造比y镦=H0/H
纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法来消除。只有经过锻压来改变其方向、形状。
在设计和制造零件时，应使最大正应力的方向于纤维方向重合，最大切应力的方向于纤维方向垂直。尽量使纤维组织不被切断。
§1.3金属的可锻性二、加工条件
⒈变形温度的影响
＊温度↑→原子的运动能力↑→容易滑移→塑性↑,变形抗力↓，
可锻性改善.
过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓，
机械性能↓。
已过热工件可通过锻造，控制冷却速度，热处理，
使晶粒细化。

过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔化，
且晶界上形成氧化层。金属失去锻造性能，一击
便碎，无法挽回。
＊锻造温度：
始锻温度：碳钢比AE线低200C°左右
终锻温度：800C°过低难于锻造，若强行锻造，将导致锻
件破裂报废。图3-8⒉变形速度的影响
＊变形速度u=dε/dtε—变形程度

＊变形速度u

⒊应力状态影响
三向应力中，压力应力数目愈多，则塑性越好。第二章锻造⒈自由锻工序
⑴基本工序
镦粗：适于饼块类，盘套类
拔长：适于轴类、杆类
拔长、镦粗经常交替反复使用。
有时一头镦粗，另一头拔长。
（通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗—冲孔
镦粗—冲孔—扩孔
弯曲：工件轴线产生一定曲率。
扭转：某一部分相对于另一部分转一定角度。
错移：坯料的一部分相对于另一部分平移
错开的工序，例如曲轴。
切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。
⑵辅助工序：
在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。
⑶精整工序：
完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸和形状精度的工序。
⒉锻件分类及基本工序方案（表3-1锻件分类及所需锻造工序）二、模锻
＊在压力或冲击力作用下，金属坯料在锻模模膛内
变形，从而获得锻件的工艺方法。
此法生产的锻件尺寸精确、加工余量较小，结构
也可较复杂，生产率高。
＊按使用设备不同分为：锤上模锻、胎模锻等。(见下页图)
⒈锤上模锻
＊锤上模锻所用设备为模锻锤。通常为蒸气-空气锤。
对形状复杂锻件，先在制坯模膛内初步成形，然后在模锻模膛内锻造。
⑴模锻模膛
i)终锻模膛
—作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形状、尺寸。
—尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%。
—四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出阻力，促使金属
充满模膛，容纳多余的金属。
—冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。
ii)预锻模膛
—作用：使坯料变形到接近于锻