金屬工藝學(xué)—3金屬塑性加工.ppt

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1、2021/8/301第三篇金屬壓力加工主要內(nèi)容：本篇重點(diǎn)：了解金屬塑性成型的理論基礎(chǔ)；掌握金屬的塑性成型方法及工藝；掌握薄板沖壓成形工藝，包括各種成形模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典形零件的工藝制定。第9章金屬壓力加工基礎(chǔ)第10章常用的鍛造方法第11章板料沖壓第12章特種壓力加工方法簡(jiǎn)介2021/8/3022021/8/303概述一、金屬壓力加工（塑性成形或俗稱(chēng)“打鐵”）金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，也稱(chēng)為壓力加工。二、塑性成形的基本生產(chǎn)方式5．模鍛1．軋制2．?dāng)D壓3．拉拔4．自由鍛造6．板料沖壓20

2、21/8/3041．軋制2021/8/305軋制產(chǎn)品2021/8/3062．?dāng)D壓施加強(qiáng)大壓力作用于模具，迫使放在模具內(nèi)的金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形并從?？字袛D出，從而獲得所需零件或半成品的加工方法。2021/8/307擠壓產(chǎn)品2021/8/3083．拉拔將金屬坯料從拉撥模的?？字欣龆冃蔚募庸し椒?021/8/309拉拔產(chǎn)品2021/8/30104．自由鍛造上砥鐵下砥鐵坯料只用簡(jiǎn)單的通用性工具．或在鍛造設(shè)備的上、下砧間直接使坯料變形而獲得所需鍛件的鍛造方法。2021/8/30115．模鍛利用模具使坯料變形而獲得所需鍛件的鍛造方法。2021/8/30126．板

3、料沖壓利用沖模對(duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形獲得所需零件的工藝方法。2021/8/30134.毛坯或零件的精度較高三、塑性成形（壓力加工）的特點(diǎn)1．力學(xué)性能高1）組織致密；2）晶粒細(xì)化；3）壓合鑄造缺陷；4）正確選用零件的受力方向與纖維組織方向，可以提高零件的抗沖擊性能2．節(jié)約材料3．生產(chǎn)率高金屬塑性成形主要是靠金屬的體積重新分配，而不需要切除金屬。金屬塑性成形加工一般是利用壓力機(jī)和模具進(jìn)行成形加工。第9章塑性成型的理論基礎(chǔ)9.1金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)9.2塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響9.3金屬的可鍛性重點(diǎn)內(nèi)容：1.金屬塑性成型的原理；2.纖維組織的形

4、成及利用；3.金屬可鍛性及其影響因素。主要內(nèi)容2021/8/3014上次課內(nèi)容的回顧常用的壓力加工生產(chǎn)方式：自由鍛、模鍛、板料沖壓、軋制、擠壓、拉拔2021/8/3015型砂應(yīng)具備的性能：強(qiáng)度、透氣性、耐火性、退讓性特種鑄造鑄件壁厚的設(shè)計(jì)：（1）鑄件壁厚應(yīng)均勻、避免厚大截面1．鑄件的結(jié)構(gòu)圓角2．避免銳角連接3．厚壁與薄壁間的聯(lián)接要逐步過(guò)渡4．減緩筋、輻收縮的阻礙（2）鑄件壁的連接：2021/8/3016第一節(jié)金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)1.單晶體的塑性變形1）滑移：?jiǎn)尉w承受切應(yīng)力時(shí)，晶體會(huì)發(fā)生彈性變形，當(dāng)切應(yīng)力的數(shù)值超過(guò)某一臨界值時(shí)，晶體內(nèi)的一部分相對(duì)另一部分沿一定

5、的晶面（稱(chēng)滑移面）和晶向（稱(chēng)滑移方向）發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。ττττ2021/8/3017但實(shí)際金屬的滑移是靠位錯(cuò)的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際晶體內(nèi)部存在大量缺陷。其中，以位錯(cuò)對(duì)金屬塑性變形的影響最為明顯。由于位錯(cuò)的存在，部分原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在比理論值低得多的切應(yīng)力作用下，處于高能位的原子很容易從一個(gè)相對(duì)平衡的位置上移動(dòng)到另一個(gè)位置上，形成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)晶體的塑性變形。2021/8/30182）孿生：晶體的一部分相對(duì)另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.多晶體的塑性變形晶內(nèi)變形晶間變形滑移孿生滑動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)多晶體塑性變形的實(shí)質(zhì)：晶粒內(nèi)部發(fā)生滑移和

6、孿生；同時(shí)晶粒之間發(fā)生滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)。2021/8/3019第二節(jié)塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響1.金屬在常溫下經(jīng)塑性變形后，內(nèi)部組織將發(fā)生變化：①晶粒沿變形最大方向伸長(zhǎng)；②晶格與晶粒均發(fā)生畸變；③晶粒間產(chǎn)生碎晶。2.加工硬化：隨著變形程度的增加，其強(qiáng)度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降。有利：強(qiáng)化金屬材料不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來(lái)困難原因：滑移面附近的晶粒碎晶塊，晶格扭曲畸變，增大滑移阻力，使滑移難以進(jìn)行。2021/8/30203.回復(fù)T回=（0.25~0.3）T熔(K)加工硬化是一種不穩(wěn)定的現(xiàn)象，具有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。對(duì)具有加工硬化現(xiàn)象的金屬加熱，使

7、原子獲得熱能，當(dāng)加熱溫度T回(用K氏溫標(biāo))并使原子恢復(fù)正常排列，消除晶格扭曲，使加工硬化現(xiàn)象得到部分消除。經(jīng)過(guò)回復(fù)處理能使冷變形后的金屬在具備高強(qiáng)度的同時(shí)，減少脆性，適當(dāng)提高其塑性。注：開(kāi)爾文溫度（絕對(duì)溫度）(T)單位:開(kāi)爾文(K)換算關(guān)系:T=t+273℃2021/8/3021對(duì)具有加工硬化現(xiàn)象的金屬加熱，使原子獲得熱能，當(dāng)加熱溫度T再(用K氏溫標(biāo))并使某些碎晶或雜質(zhì)為核心構(gòu)成新晶粒，從而消除了全部加工硬化現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)回復(fù)處理能使冷變形后的金屬恢復(fù)良好的塑性。4.再結(jié)晶T再=0.4T熔(K)2021/8/3022金屬的回復(fù)和再結(jié)晶示意圖5.冷變形及熱變形（1

8、）冷變形：在再結(jié)晶溫度以下的變形；冷變形后金屬?gòu)?qiáng)度、