金属工艺学 第3版 课件 19 金属压力加工

金属工艺学单元七

金属压力加工模块一

金属压力加工概述金属压力加工是利用压力使金属产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，获得型材、棒材、板材、线材和锻压件的加工方法。金属压力加工包括锻造（自由锻、模锻、胎模锻等）、冲压、挤压、轧制、拉拔等加工工艺方法。一、金属压力加工的基本概念●锻造是指在加压设备及工(模)具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。●冲压是指使坯料经分离或成形而得到制件的工艺统称。●挤压是指坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减少，成为所需制品的加工方法。●轧制是指金属材料(或非金属材料)在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性能的方法，按轧辊轴线与轧制线间和轧辊转向的关系不同，可分为纵轧、斜轧和横轧三种。●拉拔是指坯料在牵引力作用下通过模孔拉出使之产生塑性变形而得到截面小、长度增加的工艺。二、金属压力加工的特点（1）改善金属的内部组织，提高金属的力学性能。（2）节省金属材料。（3）具有较高的生产率。（4）生产范围广。三、金属压力加工基础知识

金属的可锻性是指金属在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。可锻性与金属的塑性和变形抗力有关，塑性愈好，变形抗力愈小，则金属的可锻性愈好，反之，则金属的可锻性愈差。1．金属的塑性变形金属在外力作用下将产生塑性变形，其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。（1）金属塑性变形的实质。金属单晶体的变形方式主要有滑移和孪晶两种，在大多数情况下滑移是金属塑性变形的主要方式。金属在滑移变形过程中，一部分旧的位错消失，又大量产生新的位错，总的位错数量是增加的，大量位错运动的宏观表现就是金属的塑性变形过程。位错运动观点认为：晶体缺陷及位错相互纠缠会阻碍位错运动，导致金属的强化，即产生冷变形强化现象。（2）金属的冷变形强化。随着金属冷变形程度的增加，金属的强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这种现象称为冷变形强化。当加热温度较高时，塑性变形后的金属中被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的过程称为再结晶.开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶温度。纯金属的再结晶温度是：T再≈0.4T熔(K)

式中T熔──是纯金属的开氏温度熔点。3．冷加工与热加工的界限从金属学的观点来讲，划分冷加工与热加工的界限是再结晶温度。在再结晶温度以上进行的塑性变形属于热加工；而在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷加工。4．锻造流线与锻造比热锻后的金属组织具有一定的方向性，通常将这种组织称为锻造流线。锻造流线使金属的性能呈各向异性，即沿着流线方向（纵向）的抗拉强度较高，而垂直于流线方向（横向）的抗拉强度较低。金属的变形程度常以锻造比Y来表示，即以变形前后的截面比、长度比或高度比表示。5．影响金属可锻性的因素影响金属可锻性的因素主要有：金属化学成分、组织结构以及变形条件。模块二

金属锻造工艺一、坯料的加热

1．加热目的加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，以改善其可锻性和获得良好的锻后组织。

非合金钢、低合金钢和合金钢锻造时应在单相奥氏体区进行，因为奥氏体组织具有良好的塑性和均匀一致的组织。2．锻造温度范围●锻造温度范围是指由始锻温度到终锻温度之间的温度间隔。●始锻温度是指开始锻造时坯料的温度，也是锻造允许的最高加热温度。确定始锻温度的原则是在不出现过热和过烧的前提下，应尽量提高始锻温度，以增加金属的塑性，降低变形抗力，有利于锻造成形加工。●终锻温度是指坯料经过锻造成形，在停止锻造时锻件的瞬时温度。确定终锻温度的原则是在保证锻造结束前金属还具有足够的塑性，以及锻造后能获得再结晶组织的前提下，终锻温度应稍低一些。

表7-2各类金属材料的锻造温度范围金属材料类型始锻温度（℃）始锻温度（℃）金属材料类型始锻温度（℃）始锻温度（℃）碳素结构钢1280700耐热钢1100～1150850优质碳素结构钢1200800高速钢1100～1150900～950碳素工具钢1100770铜及铜合金850～900650～700机械结构用合金钢1150～1200800～850铝合金