金屬壓力加工成形

1、Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 第九章第九章 金屬壓力加工成形金屬壓力加工成形 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的 塑性變形，來(lái)獲得具有一定形狀、尺塑性變形，來(lái)獲得具有一定形狀、尺 寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件 的生產(chǎn)方法，稱為壓力加工。的生產(chǎn)方法，稱為壓力加工。 Materials

2、and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) （1 1）軋制）軋制 是指金屬坯料在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙中是指金屬坯料在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙中 受壓變形，以獲得各種產(chǎn)品的加工方法。受壓變形，以獲得各種產(chǎn)品的加工方法。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) （2 2）擠壓）擠壓 是指金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓是指金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓 被擠出模孔而變形的加工方法。被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?。 Materials and Fo

3、rming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) （3 3）拉拔）拉拔 是指將金屬坯料拉過拉拔模的?？资侵笇⒔饘倥髁侠^拉拔模的模孔 而變形的加工方法而變形的加工方法. .拉拔模?？壮＿x用耐拉拔模?？壮＿x用耐 磨的硬質(zhì)合金或其它耐磨材料來(lái)制造。磨的硬質(zhì)合金或其它耐磨材料來(lái)制造。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) （4 4）自由鍛）自由鍛 自由鍛是指金屬坯料在上下砧鐵間受沖自由鍛是指金屬坯料在上下砧鐵間受沖 擊力或壓力而變形的

4、加工方法。擊力或壓力而變形的加工方法。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) （5 5）模鍛）模鍛 是指金屬坯料在具有一定形狀的鍛模模膛內(nèi)是指金屬坯料在具有一定形狀的鍛模模膛內(nèi) 受沖擊力或壓力而變形的加工方法。受沖擊力或壓力而變形的加工方法。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) （6 6）板料沖壓）板料沖壓 是指金屬板料在沖模之間受壓力產(chǎn)是指金屬板料在沖模之間受壓力產(chǎn) 生分離或變形的

5、加工方法。生分離或變形的加工方法。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 動(dòng)畫動(dòng)畫: :分離工序分類分離工序分類動(dòng)畫動(dòng)畫: :變形工序分類變形工序分類 11 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) （1 1）工件組織致密，力學(xué)性能高。）工件組織致

6、密，力學(xué)性能高。 （2 2）除自由鍛以外，其余鍛壓加工生產(chǎn)除自由鍛以外，其余鍛壓加工生產(chǎn) 率較高率較高。 （3 3）節(jié)約金屬材料。節(jié)約金屬材料。 2 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 壓力加工理論基礎(chǔ)壓力加工理論基礎(chǔ) Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì) 在切向應(yīng)力作用下，晶體的一部分與另一在切向應(yīng)力作用下，晶體的一部分與

7、另一 部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對(duì)滑移（該面稱部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對(duì)滑移（該面稱 滑移面），從而造成晶體的塑性變形?；泼妫瑥亩斐删w的塑性變形。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 多晶體是由許多

8、晶格位向不同的晶粒所組成的，多晶體是由許多晶格位向不同的晶粒所組成的， 其塑性變形可視為各個(gè)單晶體塑性變形的綜合效應(yīng)其塑性變形可視為各個(gè)單晶體塑性變形的綜合效應(yīng)。 7 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 二、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響二、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響 金屬在常溫下經(jīng)過塑性變形后，內(nèi)部組織金屬在常溫下經(jīng)過塑性變形后，內(nèi)部組織 將發(fā)生變化：將發(fā)生變化： （1 1）晶粒沿最大變形的方向伸長(zhǎng)；）晶粒沿最大變形的方向伸長(zhǎng)； （2 2）晶格與晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；）晶格與

9、晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力； （3 3）晶粒間產(chǎn)生碎晶。）晶粒間產(chǎn)生碎晶。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 金屬材料經(jīng)冷塑金屬材料經(jīng)冷塑 性變形后，隨變形度性變形后，隨變形度 的增加，其強(qiáng)度、硬的增加，其強(qiáng)度、硬 度提高，塑性和韌性度提高，塑性和韌性 下降，這種現(xiàn)象稱為下降，這種現(xiàn)象稱為 冷變形強(qiáng)化冷變形強(qiáng)化也叫也叫加工加工 硬化硬化。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) Ma

10、terials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 冷變形金屬隨熱處理溫度的提高，將經(jīng)冷變形金屬隨熱處理溫度的提高，將經(jīng) 歷歷回復(fù)回復(fù)、再結(jié)晶再結(jié)晶及及晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段。三個(gè)階段。金屬金屬 的組織和性能也隨之變化。的組織和性能也隨之變化。 冷變形金屬的冷變形金屬的回復(fù)回復(fù)與與再結(jié)晶再結(jié)晶 13 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 當(dāng)加熱溫度較低時(shí)，冷變形金屬的纖維組織沒當(dāng)加熱溫度較低時(shí)，冷變形

11、金屬的纖維組織沒 有明顯變化，其力學(xué)性能也變化不大，但殘余應(yīng)力有明顯變化，其力學(xué)性能也變化不大，但殘余應(yīng)力 顯著降低，這一階段稱為顯著降低，這一階段稱為回復(fù)回復(fù)，其回復(fù)溫度為，其回復(fù)溫度為T T回 回 （T T回 回=0.25 =0.250.30.3T T熔 熔）。實(shí)際生產(chǎn)中將這種回復(fù)處 ）。實(shí)際生產(chǎn)中將這種回復(fù)處 理稱為理稱為低溫退火（或去應(yīng)力退火）低溫退火（或去應(yīng)力退火）。它能降低或消。它能降低或消 除冷變形金屬的殘余應(yīng)力，同時(shí)又保持了加工硬化除冷變形金屬的殘余應(yīng)力，同時(shí)又保持了加工硬化 性能。性能。 14 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院

12、工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 經(jīng)冷加工變形后的金屬重新加熱到再結(jié)晶經(jīng)冷加工變形后的金屬重新加熱到再結(jié)晶 溫度（溫度（T T再 再=0.4 =0.4T T熔 熔）以上，其顯微組織將發(fā)生明 ）以上，其顯微組織將發(fā)生明 顯變化，被拉長(zhǎng)而呈纖維狀的晶粒又變?yōu)榈容S顯變化，被拉長(zhǎng)而呈纖維狀的晶粒又變?yōu)榈容S 狀晶粒，同時(shí)加工硬狀晶粒，同時(shí)加工硬化與化與殘余應(yīng)力完全消除，殘余應(yīng)力完全消除， 這一過程稱為再結(jié)晶。實(shí)際生產(chǎn)中將這種再結(jié)這一過程稱為再結(jié)晶。實(shí)際生產(chǎn)中將這種再結(jié) 晶處理稱為晶處理稱為再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火。它常作為冷變形加工。它常作為冷變形加工 過程中的中間退火，恢復(fù)金屬

13、材料的塑性以便過程中的中間退火，恢復(fù)金屬材料的塑性以便 于繼續(xù)加工。于繼續(xù)加工。 15 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 金屬在金屬在再結(jié)晶溫度以下再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性進(jìn)行的塑性 變形稱為變形稱為冷變形冷變形加工，冷變形加工時(shí)將加工，冷變形加工時(shí)將 產(chǎn)生加工硬化。金屬在產(chǎn)生加工硬化。金屬在再結(jié)晶溫度以上再結(jié)晶溫度以上 進(jìn)行的塑性變形稱為進(jìn)行的塑性變形稱為熱變形熱變形加工。熱變加工。熱變 形加工時(shí)產(chǎn)生的加工硬化將隨時(shí)被再結(jié)形加工時(shí)產(chǎn)生的加工硬化將隨時(shí)被再結(jié) 晶所消除。晶所消除。 Ma

14、terials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 熱變形時(shí)組織和性能的變化：熱變形時(shí)組織和性能的變化： 1) 1) 消除鑄造缺陷，部分消除偏析，高材料的力消除鑄造缺陷，部分消除偏析，高材料的力 學(xué)性能。例如，銅鑄錠的密度為學(xué)性能。例如，銅鑄錠的密度為6.9g/cm-3 6.9g/cm-3 ， 經(jīng)熱軋后可提高到經(jīng)熱軋后可提高到7.85g/cm-3 7.85g/cm-3 。 2) 2) 細(xì)化晶粒，提高材料的力學(xué)性能。細(xì)化晶粒，提高材料的力學(xué)性能。 3) 3) 形成纖維組織（又稱熱加工流線）形成纖維組織（又稱熱

15、加工流線） 金屬材料的熱變形金屬材料的熱變形 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 三、金屬的可鍛性三、金屬的可鍛性 金屬的可鍛性是衡量材料在經(jīng)受壓力加金屬的可鍛性是衡量材料在經(jīng)受壓力加 工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)制品難易程度的工藝性能。工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)制品難易程度的工藝性能。 常用常用塑性塑性和和變形抗力變形抗力來(lái)綜合衡量。來(lái)綜合衡量。 金屬的可鍛性取決于金屬的金

16、屬的可鍛性取決于金屬的本質(zhì)本質(zhì)和和 加工條件加工條件。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 1 1、金屬的本質(zhì)、金屬的本質(zhì) （1 1）化學(xué)成分的影響）化學(xué)成分的影響 純金屬純金屬 合金合金 低碳鋼低碳鋼 高碳鋼高碳鋼 碳鋼碳鋼 合金鋼合金鋼 低合金鋼低合金鋼 高合金鋼高合金鋼 （2 2）金屬組織的影響）金屬組織的影響 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) 2 2、加工條件、加工條件

17、（1 1）變形溫度）變形溫度 鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍 是指始鍛溫度（開是指始鍛溫度（開 始鍛造的溫度）和始鍛造的溫度）和 終鍛溫度（停止鍛終鍛溫度（停止鍛 造的溫度）間的溫造的溫度）間的溫 度區(qū)間。度區(qū)間。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) （2 2）變形速度的影響）變形速度的影響 變形速度是指單位時(shí)間內(nèi)變形速度是指單位時(shí)間內(nèi) 的變形量。的變形量。 a)a) 隨著變形速度的增大，隨著變形速度的增大， 回復(fù)和再結(jié)晶不能及回復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)克服時(shí)克服 硬化現(xiàn)象，金屬的塑性下降，硬化現(xiàn)象，金屬的塑性下降， 變形抗力增加變形抗力增加, ,因此塑性因此塑性較差較差 的材料宜采用較低的變形速的材料宜采用較低的變形速 度（即用液壓機(jī)而不用鍛錘）度（即用液壓機(jī)而不用鍛錘） 成形。成形。 Materials and Forming Technology 吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)吉林大學(xué)珠海學(xué)院工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) b) b) 隨著變形的進(jìn)一步增隨著變形的進(jìn)一步增 加，金屬的溫升（熱效加，金屬的溫升（熱效 應(yīng)）使可鍛性