《金屬塑性成形》PPT課件

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1、1第二章　塑性成形－壓力加工2概述塑性成形又稱壓力加工。它是利用金屬在外力作用下產(chǎn)生的塑性變形．以獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的原材料(如金屬型材、板材、管材和線材等)、毛坯或零件的生產(chǎn)方法。壓力加工可生產(chǎn)出各種不同截面的型材(加板材、線材、管材等)和各種機器零件的毛坯或成品(如軸、齒輪、汽車大梁、連桿等)。3用于壓力加工的金屬必須具有良好的塑性。各種鋼材與大多數(shù)有色金屬及其合金都具有—定程度的塑性．可以在不同溫度下進行壓力加工。但鑄鐵等脆性材料，以及形狀復雜特別是具有形狀復雜內(nèi)腔的零件或毛坯(如箱體)，難以用壓力加工方法制造。4塑性成形

2、加工的方法有：鍛造加工：自由鍛造和模鍛自由鍛造模鍛上砥鐵下砥鐵坯料5板料沖壓（又稱薄板沖壓和冷沖壓）6軋制、擠壓7拉拔和冷鐓81）零件大小不受限制；2）生產(chǎn)批量不受限制。塑性成形（壓力加工）的特點1．力學性能高1）組織致密；2）晶粒細化；3）壓合鑄造缺陷；4）使纖維組織合理分布。2．節(jié)約材料1）力學性能高，承載能力提高；2）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工相比）。3．生產(chǎn)率高4．適用范圍廣9各種壓力加工方法，都是通過對金屬材料施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形來實現(xiàn)的。單晶體的塑性變形形式主要有滑移和孿生兩種。第一節(jié)金屬塑性成形工藝基礎一、金屬塑

3、性變形的實質(zhì)1.單晶體的塑性變形1）滑移：晶體的一部分相對一部分沿一定的晶面發(fā)生相對滑動。但實際金屬的滑移是靠位錯的移動來實現(xiàn)的。ττττ102）孿生：晶體的一部分相對一部分沿一定的晶面發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。2.多晶體的塑性變形晶內(nèi)變形晶間變形滑移孿生滑動轉(zhuǎn)動多晶體塑性變形的實質(zhì)：晶粒內(nèi)部發(fā)生滑移和孿生；同時晶粒之間發(fā)生滑移和轉(zhuǎn)動。11金屬塑性變形時，在改變其形狀和尺寸的同時，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)以及各種性能均發(fā)生變化。塑性變形時的溫度不同，金屬變形后的組織和性能也有所不同。因此，金屬的塑性變形分為冷變形和熱變形兩種。冷變形是指金屬在再結(jié)晶溫度以下進行的塑

4、性變形；熱變形是指金屬在再結(jié)晶溫度以上進行的塑性變形。二、塑性變形后金屬的組織和性能121.冷變形后金屬的組織和性能1）組織變化的特征：①晶粒沿變形最大方向伸長；②晶格與晶粒均發(fā)生畸變；③晶粒間產(chǎn)生碎晶。2）性能變化的特征：加工硬化：隨著變形程度的增加，其強度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降。單晶體發(fā)生晶內(nèi)滑移，使晶格扭曲，內(nèi)應力增大，即滑移阻力增大；晶粒間有碎晶．使品?；瑒幼枇υ龃螅Y(jié)果使得進一步變形困難，原因加工硬化在工業(yè)生產(chǎn)中很有實用意義。某些不能通過熱處理方法來強化的金屬材料．如低碳鋼、純銅、防銹鋁、鎳鉻不銹鋼等，可以通過冷軋、冷拔

5、、冷擠壓等工藝，使其產(chǎn)生加工硬化．以此來提高其強度和硬度或提高其特殊性能。加工硬化可用于金屬強化，但對壓力加工不利，使金屬變形抗力增加．繼續(xù)變形困難。133）回復處理與再結(jié)晶退火T回=（0.25~0.3）T熔T再=（0.35~0.4）T熔根據(jù)需要對冷變形金屬進行回復處理與再結(jié)晶退火，前者使冷變形金屬保持力學性能(如硬度、強度、塑性等)基本不變，部分地消除殘余應力；后者使冷變形金屬的強度、硬度顯著下降，塑性和韌性顯著提高，內(nèi)應力和加工硬化完全消除，金屬又恢復到冷變形之前的狀態(tài)，再次獲得良好塑性。加工硬化是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，具有自發(fā)地回復到穩(wěn)定狀態(tài)

6、的傾向。加工硬化的消除方法主要有回復和再結(jié)晶。部分原子回復到正常排列位置、減輕了晶格扭曲，消除了部分加工硬化。即強度、碩度略有下降，塑性、韌性略有提高塑性變形后金屬被拉長了的晶粒重新生核、結(jié)品，變?yōu)榈容S品粒，這一過程稱為再結(jié)品。即溫度再增加．金屬原子獲得更多能量，則以碎晶和雜質(zhì)為結(jié)鼎核重新結(jié)品成新的晶粒，從而完全消除加工硬化。142.熱變形后金屬的組織和性能1）不產(chǎn)生加工硬化2）使組織得到改善，提高了力學性能①細化晶粒；②壓合了鑄造缺陷；3）形成纖維組織③組織致密。纖維組織的穩(wěn)定性很高，靠通常的熱處理無法消除。只有經(jīng)過鍛壓使金屬變形，才能變其

7、方向和形狀。因此，在設計和制造零件時，為使零件具有良好的力學性能，應根據(jù)零件的工作條件，正確控制金屬的變形流動和流線在鍛件中的分布。鋼錠是壓力加工中的原始毛坯，其內(nèi)部存在著不溶于基體金屬的非金屬夾雜物。這些夾雜物在熱變形中，將隨金屬品粒的變形方向被拉長或壓扁．呈纖維狀。當金屬再結(jié)品時．被壓碎的晶粒恢復為等軸細晶粒．而纖維狀夾雜物無再結(jié)晶能力．仍然沿被拉長方向保留下來，形成纖維組織。15（1）在平行于纖維組織的方向上：材料的塑性、韌性提高，抗拉強度增加。（2）在垂直于纖維組織的方向上：材料的塑性、韌性下降，抗剪能力提高。纖維組織具有各向異性的特

8、點：為了充分利用纖維組織的性能．設計制造零件應盡量使零件受最大拉應力方向與纖維方向一致．受最大剪切應力方向與纖維方向垂直，并使纖維方向與零件的輪廓相符合而不被切斷。