《热加工工艺基础》课件

热加工工艺基础热加工工艺是制造业中的重要环节，涉及金属材料在高温状态下的塑性变形。通过热加工，可以改变材料的形状、尺寸和性能，并赋予其所需的结构和强度。热加工工艺概述定义热加工是指在金属材料的再结晶温度以上进行的塑性加工工艺。热加工工艺是通过加热金属材料，使其处于塑性状态，然后施加外力进行成形加工，从而改变材料的形状和尺寸。特点热加工工艺可以克服金属材料在常温下塑性变形能力低、易断裂的缺点，实现复杂形状的零件加工，提高材料的强度和韧性。应用热加工工艺广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、船舶等领域。分类热加工工艺主要包括锻造、轧制、挤压、拉拔、弯曲等。热加工工艺分类锻造锻造是利用锻锤或压力机对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的工件。轧制轧制是利用轧辊对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的工件。挤压挤压是将金属坯料置于挤压模具中，通过挤压机施加压力，使金属坯料通过模具孔口挤出，形成所需形状和尺寸的工件。拉拔拉拔是将金属坯料通过模具孔口拉伸，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的工件。金属的结构与性能金属的结构决定了它的机械性能，例如强度、硬度、塑性和韧性等。金属的性能在热加工过程中会发生变化，影响最终产品的质量。了解金属结构与性能，有助于选择合适的热加工工艺和参数。金属晶体结构金属晶体结构是指金属原子在空间排列方式。常见的金属晶体结构包括体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构。金属晶体结构对金属的物理和化学性质有很大影响，例如熔点、密度、强度和延展性等。金属的结构缺陷点缺陷点缺陷是金属晶体中最简单的缺陷，包括空位和间隙原子。这些缺陷会影响金属的强度、导电性和扩散率。线缺陷线缺陷也称为位错，是指金属晶格中原子排列的局部错位，包括刃型位错和螺旋位错。它们会影响金属的塑性变形和强度。面缺陷面缺陷是指金属晶格中原子排列的二维缺陷，包括晶界、孪晶界和堆垛层错。它们会影响金属的强度、延展性和断裂韧性。体缺陷体缺陷是指金属晶格中原子排列的三维缺陷，包括空洞、夹杂物和沉淀物。它们会影响金属的强度、韧性和抗腐蚀性。金属的热物理性能热物理性能是金属在热量作用下的物理性质。包括熔点、沸点、比热容、热导率、热膨胀系数等。这些性能对金属的热加工工艺至关重要，影响着金属的加热、冷却和变形过程。这些数值是金属在不同热物理性能方面的表现，可以用来比较不同金属的热加工性能。金属的热机械性能热机械性能是指金属材料在热加工过程中所表现出的力学性能。热加工温度、变形速率和变形程度等因素都会影响金属的热机械性能。热机械性能是热加工工艺的重要依据，影响着产品质量和加工效率。屈服强度金属材料发生塑性变形时的抗力强度金属材料抵抗断裂的能力塑性金属材料发生塑性变形的能力韧性金属材料抵抗冲击和断裂的能力热加工工艺特点变形能力强热加工可实现金属材料的塑性变形，改变材料形状，提高其强度和塑性，可加工难以切削加工的金属材料。温度影响热加工温度对材料的组织结构和性能产生重大影响，需要严格控制温度以获得理想的加工效果。效率高热加工工艺可使用大型设备，提高生产效率，降低生产成本，满足大规模生产需求。材料性能改变热加工改变金属材料的内部结构，改变材料的力学性能，可实现材料的强化和改善其加工性能。热加工工艺流程1原材料准备清洁、切割、预热2成形加工锻造、轧制、挤压3热处理退火、淬火、回火4检验尺寸、性能、外观热加工工艺流程是将原材料通过一系列工序，最终制造成符合要求的产品的完整过程。锻造工艺原理塑性变形金属材料在压力作用下发生永久变形，其内部晶体结构发生重新排列，材料的形状和尺寸发生改变。加热通过加热，降低金属的屈服强度和提高塑性，从而减小变形抗力和降低锻造所需的能量。成形锻造过程中，金属材料在锻锤或压力机的作用下，经过多次变形，最终形成所需要的形状和尺寸。冷却锻造完成后，金属材料需要冷却，使其恢复到室温，以保持其形状和尺寸稳定。锻造工艺特点11.材料塑性变形锻造利用金属在高温下的塑性变形来改变材料形状。22.提高金属强度锻造过程中，金属内部组织结构得到改善，强度和韧性得到提高。33.良好尺寸精度锻造产品尺寸精度较高，可以满足精密机械零件的加工要求。44.优异表面质量锻造表面光洁度高，可以减少后续加工环节，提高生产效率。锻压设备锻压机锻压机是用于对金属进行锻压加工的专用设备。液压压力机液压压力机是一种利用液压系统产生巨大力量的机械。锤头锻造机锤头锻造机主要用于对金属进行锻造，以改变金属的形状和尺寸。锻压加工类型1自由锻锻件形状不规则，加工精度低。2模锻锻件形状复杂，加工精度高。3冷镦生产螺钉、螺母等紧固件。4冲压生产薄壁零件，如汽车外壳。轧制工艺原理1变形金属材料在轧辊压力下发生塑性变形2挤压轧辊间隙逐渐减小，金属材料被挤压成型3塑性流动金属材料在轧辊压力下发生塑性流动，形成所需的形状和尺寸轧制工艺是利用轧辊对金属材料施加压力，使其发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的金属制品。轧制工艺是金属加工中最常用的工艺之一，其应用范围非常广泛。轧制工艺特点塑性变形轧制过程中，金属材料在轧辊的压力下发生塑性变形，改变其形状和尺寸。高效生产轧制工艺可实现大批量生产，生产效率高，成本低。尺寸精度轧制工艺可以控制金属材料的尺寸精度，满足不同产品的需求。表面质量轧制工艺可以改善金属材料的表面质量，提高其使用性能。轧机及轧制设备轧机是轧制生产中必不可少的设备，其种类繁多，根据轧制产品的形状、尺寸和生产规模进行选择。常见的轧机包括：冷轧机、热轧机、板带轧机、型材轧机等。除了轧机，还有一些辅助设备，例如：卷取机、剪切机、矫直机等。轧制加工类型冷轧冷轧加工在室温下进行，可以获得更高的精度和表面光洁度。冷轧加工主要用于薄板、带材、箔材等产品。热轧热轧加工在高温下进行，可以获得较高的强度和韧性。热轧加工主要用于型材、管材、板材等产品。挤压工艺原理1挤压过程金属材料通过模具孔被压缩，从而获得特定形状和尺寸的产品，并提高强度和性能。2材料流动挤压过程中，金属材料在模具内流动，沿着模具孔方向发生塑性变形，形成所需形状。3挤压压力挤压压力的大小取决于材料的性质，产品形状和尺寸，以及模具的形状和尺寸等因素。挤压工艺特点塑性变形金属在压力下发生塑性变形，改变形状。尺寸精度高挤压件尺寸精度高，表面光洁度好。材料利用率高挤压成形过程中，材料利用率高，废料少。适用范围广适用于各种金属材料，包括有色金属和黑色金属。挤压设备及加工类型挤压设备主要包括挤压机和模具。挤压机按驱动方式可分为液压挤压机、机械式挤压机、螺旋挤压机等。挤压加工类型根据挤压方向、模具形状及金属材料等因素可分为多种。常见的挤压加工类型包括：正向挤压反向挤压等径挤压变径挤压穿孔挤压环形挤压冷挤压热挤压拉拔工艺原理拉拔力通过拉拔力将金属材料从模具孔中拉出，从而改变金属材料的横截面积和形状。模具模具孔的形状决定了拉拔后金属材料的形状。摩擦力拉拔过程中，金属材料与模具之间存在摩擦力，会影响拉拔力的大小。塑性变形拉拔过程中，金属材料发生塑性变形，从而实现形状和尺寸的改变。拉拔工艺特点塑性变形拉拔工艺通过拉伸金属材料产生塑性变形，改变其形状。高精度拉拔工艺可以获得高精度、光滑的表面，适合加工细长零件。高效率拉拔工艺效率高，可以连续生产，适合大批量生产。拉拔设备及加工类型拉拔设备主要包括拉拔机、模具、牵引装置等。拉拔机根据材料性质和加工工艺需求，可分为单线拉拔机、多线拉拔机、连续拉拔机等。拉拔加工类型主要包括圆线拉拔、方线拉拔、异形线拉拔、管材拉拔、钢丝拉拔等。弯曲工艺原理弯曲工艺是指利用外力使金属材料发生塑性变形，从而改变其形状的加工方法。1外力作用施加力使材料产生塑性变形2弯曲中心材料发生弯曲的中心点3弯曲半径弯曲中心到材料表面的距离4弯曲角度材料弯曲的程度弯曲工艺特点改变形状弯曲工艺通过施加外力，改变工件的形状，制造出弯曲的零件。精度控制弯曲工艺可以实现对弯曲角度、半径和形状的精确控制。生产效率高弯曲工艺流程简化，速度快，生产效率较高，适合大批量生产。加工灵活弯曲工艺可以加工各种形状和尺寸的工件，应用范围广。弯曲设备及加工类型弯曲加工设备主要分为机械式和液压式两类。机械式弯曲设备主要用于简单形状的弯曲加工，液压式弯曲设备则适用于复杂形状的弯曲加工。弯曲加工类型主要分为冷弯和热弯两种，冷弯加工适合于强度较高的材料，而热弯加工则适合于强度较低的材料。热加工工艺选择材料特性考虑材料的塑性、强度、熔点等特性，选择合适的热加工工艺。零件形状不同形状的零件需要不同的热加工工艺，例如弯曲、拉伸、锻造等。尺寸精度对尺寸精度要求高的零件，应选择精度较高的热加工工艺。生产批量批量大的零件，可选择自动化程度高的热加工工艺。热加工工艺缺陷及防治1表面缺陷氧化、脱碳、裂纹、表面粗糙度、尺寸误差等。2内部缺陷气孔、夹杂、疏松、裂纹等。3变形缺陷弯曲、扭曲、尺寸不均匀等。4组织缺陷晶粒粗大、组织不均匀、残余应力等。热加工工艺发展趋势智能化采用人