金属压力加工成形

1、Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 第九章第九章 金属压力加工成形金属压力加工成形 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 利用金属在外力作用下所产生的利用金属在外力作用下所产生的 塑性变形，来获得具有一定形状、尺塑性变形，来获得具有一定形状、尺 寸和力学性能的原材料、毛坯或零件寸和力学性能的原材料、毛坯或零件 的生产方法，称为压力加工。的生产方法，称为压力加工。 Materials

2、and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 （1 1）轧制）轧制 是指金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中是指金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中 受压变形，以获得各种产品的加工方法。受压变形，以获得各种产品的加工方法。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 （2 2）挤压）挤压 是指金属坯料在挤压模内受压是指金属坯料在挤压模内受压 被挤出模孔而变形的加工方法。被挤出模孔而变形的加工方法。 Materials and Fo

3、rming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 （3 3）拉拔）拉拔 是指将金属坯料拉过拉拔模的模孔是指将金属坯料拉过拉拔模的模孔 而变形的加工方法而变形的加工方法. .拉拔模模孔常选用耐拉拔模模孔常选用耐 磨的硬质合金或其它耐磨材料来制造。磨的硬质合金或其它耐磨材料来制造。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 （4 4）自由锻）自由锻 自由锻是指金属坯料在上下砧铁间受冲自由锻是指金属坯料在上下砧铁间受冲 击力或压力而变形的

4、加工方法。击力或压力而变形的加工方法。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 （5 5）模锻）模锻 是指金属坯料在具有一定形状的锻模模膛内是指金属坯料在具有一定形状的锻模模膛内 受冲击力或压力而变形的加工方法。受冲击力或压力而变形的加工方法。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 （6 6）板料冲压）板料冲压 是指金属板料在冲模之间受压力产是指金属板料在冲模之间受压力产 生分离或变形的

5、加工方法。生分离或变形的加工方法。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 动画动画: :分离工序分类分离工序分类动画动画: :变形工序分类变形工序分类 11 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 （1 1）工件组织致密，力学性能高。）工件组织致

6、密，力学性能高。 （2 2）除自由锻以外，其余锻压加工生产除自由锻以外，其余锻压加工生产 率较高率较高。 （3 3）节约金属材料。节约金属材料。 2 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 第一节第一节 压力加工理论基础压力加工理论基础 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质 在切向应力作用下，晶体的一部分与另一在切向应力作用下，晶体的一部分与

7、另一 部分沿着一定的晶面产生相对滑移（该面称部分沿着一定的晶面产生相对滑移（该面称 滑移面），从而造成晶体的塑性变形。滑移面），从而造成晶体的塑性变形。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 多晶体是由许多

8、晶格位向不同的晶粒所组成的，多晶体是由许多晶格位向不同的晶粒所组成的， 其塑性变形可视为各个单晶体塑性变形的综合效应其塑性变形可视为各个单晶体塑性变形的综合效应。 7 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 二、塑性变形对金属组织和性能的影响二、塑性变形对金属组织和性能的影响 金属在常温下经过塑性变形后，内部组织金属在常温下经过塑性变形后，内部组织 将发生变化：将发生变化： （1 1）晶粒沿最大变形的方向伸长；）晶粒沿最大变形的方向伸长； （2 2）晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；）晶格与

9、晶粒均发生扭曲，产生内应力； （3 3）晶粒间产生碎晶。）晶粒间产生碎晶。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 金属材料经冷塑金属材料经冷塑 性变形后，随变形度性变形后，随变形度 的增加，其强度、硬的增加，其强度、硬 度提高，塑性和韧性度提高，塑性和韧性 下降，这种现象称为下降，这种现象称为 冷变形强化冷变形强化也叫也叫加工加工 硬化硬化。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 Ma

10、terials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 冷变形金属随热处理温度的提高，将经冷变形金属随热处理温度的提高，将经 历历回复回复、再结晶再结晶及及晶粒长大晶粒长大三个阶段。三个阶段。金属金属 的组织和性能也随之变化。的组织和性能也随之变化。 冷变形金属的冷变形金属的回复回复与与再结晶再结晶 13 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 当加热温度较低时，冷变形金属的纤维组织没当加热温度较低时，冷变形

11、金属的纤维组织没 有明显变化，其力学性能也变化不大，但残余应力有明显变化，其力学性能也变化不大，但残余应力 显著降低，这一阶段称为显著降低，这一阶段称为回复回复，其回复温度为，其回复温度为T T回 回 （T T回 回=0.25 =0.250.30.3T T熔 熔）。实际生产中将这种回复处 ）。实际生产中将这种回复处 理称为理称为低温退火（或去应力退火）低温退火（或去应力退火）。它能降低或消。它能降低或消 除冷变形金属的残余应力，同时又保持了加工硬化除冷变形金属的残余应力，同时又保持了加工硬化 性能。性能。 14 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院

12、工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 经冷加工变形后的金属重新加热到再结晶经冷加工变形后的金属重新加热到再结晶 温度（温度（T T再 再=0.4 =0.4T T熔 熔）以上，其显微组织将发生明 ）以上，其显微组织将发生明 显变化，被拉长而呈纤维状的晶粒又变为等轴显变化，被拉长而呈纤维状的晶粒又变为等轴 状晶粒，同时加工硬状晶粒，同时加工硬化与化与残余应力完全消除，残余应力完全消除， 这一过程称为再结晶。实际生产中将这种再结这一过程称为再结晶。实际生产中将这种再结 晶处理称为晶处理称为再结晶退火再结晶退火。它常作为冷变形加工。它常作为冷变形加工 过程中的中间退火，恢复金属

13、材料的塑性以便过程中的中间退火，恢复金属材料的塑性以便 于继续加工。于继续加工。 15 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 金属在金属在再结晶温度以下再结晶温度以下进行的塑性进行的塑性 变形称为变形称为冷变形冷变形加工，冷变形加工时将加工，冷变形加工时将 产生加工硬化。金属在产生加工硬化。金属在再结晶温度以上再结晶温度以上 进行的塑性变形称为进行的塑性变形称为热变形热变形加工。热变加工。热变 形加工时产生的加工硬化将随时被再结形加工时产生的加工硬化将随时被再结 晶所消除。晶所消除。 Ma

14、terials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 热变形时组织和性能的变化：热变形时组织和性能的变化： 1) 1) 消除铸造缺陷，部分消除偏析，高材料的力消除铸造缺陷，部分消除偏析，高材料的力 学性能。例如，铜铸锭的密度为学性能。例如，铜铸锭的密度为6.9g/cm-3 6.9g/cm-3 ， 经热轧后可提高到经热轧后可提高到7.85g/cm-3 7.85g/cm-3 。 2) 2) 细化晶粒，提高材料的力学性能。细化晶粒，提高材料的力学性能。 3) 3) 形成纤维组织（又称热加工流线）形成纤维组织（又称热

15、加工流线） 金属材料的热变形金属材料的热变形 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 三、金属的可锻性三、金属的可锻性 金属的可锻性是衡量材料在经受压力加金属的可锻性是衡量材料在经受压力加 工时获得优质制品难易程度的工艺性能。工时获得优质制品难易程度的工艺性能。 常用常用塑性塑性和和变形抗力变形抗力来综合衡量。来综合衡量。 金属的可锻性取决于金属的金

16、属的可锻性取决于金属的本质本质和和 加工条件加工条件。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 1 1、金属的本质、金属的本质 （1 1）化学成分的影响）化学成分的影响 纯金属纯金属 合金合金 低碳钢低碳钢 高碳钢高碳钢 碳钢碳钢 合金钢合金钢 低合金钢低合金钢 高合金钢高合金钢 （2 2）金属组织的影响）金属组织的影响 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 2 2、加工条件、加工条件

17、（1 1）变形温度）变形温度 锻造温度范围锻造温度范围 是指始锻温度（开是指始锻温度（开 始锻造的温度）和始锻造的温度）和 终锻温度（停止锻终锻温度（停止锻 造的温度）间的温造的温度）间的温 度区间。度区间。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 （2 2）变形速度的影响）变形速度的影响 变形速度是指单位时间内变形速度是指单位时间内 的变形量。的变形量。 a)a) 随着变形速度的增大，随着变形速度的增大， 回复和再结晶不能及回复和再结晶不能及时克服时克服 硬化现象，金属的塑性下降，硬化现象，金属的塑性下降， 变形抗力增加变形抗力增加, ,因此塑性因此塑性较差较差 的材料宜采用较低的变形速的材料宜采用较低的变形速 度（即用液压机而不用锻锤）度（即用液压机而不用锻锤） 成形。成形。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 b) b) 随着变形的进一步增随着变形的进一步增 加，金属的温升（热效加，金属的温升（热效 应）使可锻性