第3章 锻压成形.ppt

塑性成形 ——在外力作用下，使金属产生塑性变形获得一定几何形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。 外力有冲击力和压力两种。 压力加工可以消除铸造缺陷（气孔、缩松）、细化晶粒、提高机械性能。 3.1 塑性成型工艺基础 3.1.1 基本生产方式 1、轧制：坯料在两个轧辊的空隙间受压变形。图3-1 2、挤压：坯料在挤压模内被挤出模孔而变形。图3-2 3、拉拔：坯料拉过拉拔模的模孔而变形。 图3-3 4、自由锻：坯料在上下砧铁间受力而变形。图3-4（a） 5、模锻：坯料在锻模模膛内受力而变形。 图3-4（b） 6、板料冲压：板料在冲模之间受压产生分离或变形。图3-4 （c） 3.1.2. 金属塑性变形原理 金属在外力作用下，其内部必将产生应力。 此应力迫使原子离开原来的平衡位置，从而改 变了原子间的距离，使金属发生变形，并引起 原子位能的提高。而处于高位能的原子具有自 发地返回到原来低位能平衡位置的倾向。 1.弹性变形——当外力去除后，应力消 失，变形也随之消失。这种变形称为弹性变形。 2.塑性变形——当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服极限之后，迫使金属的晶粒内部产生滑移，同时晶粒间也产生滑移和转动，此时，即使外力停止作用，金属的这些变形也不会消失。这种变形称为塑性变形。 金属在塑性变形前，都有弹性变形。当外力去除后，弹性变形将恢复，称为“弹复”现象，它对工件的尺寸产生影响，需注意。 图2 3.多晶体塑性变形：多晶体是由多个位向不同的小晶粒组成。其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多个晶粒产生变形（称为晶内变形）与晶间变形（晶粒之间的相对滑动和转动）之和。 如图示，每个晶粒内部都存在许多滑移面，所以整体金属的变形可以比较大。 3.1.3. 塑性变形后金属的组织和性能 1、加工硬化 金属在室温下塑性变形时，由于内部晶粒沿变形最大的方向伸长、压扁；并有晶格与晶粒的扭曲畸变，以及晶内，晶粒间产生碎晶的综合影响，增加了进一步滑移变形的阻力，从而使金属的强度、硬度增加、塑性、韧性下降—加工硬化（冷变形强化、冷作硬化）。 见下图 2、回复 加工硬化是一种内部能量较高的不稳定 状态，具有回复到稳定状态的趋势。 将已产 生加工硬化的金属加热到适当温度： T回=（0.25--0.3）T熔 （K） T 用绝对温度 原子获得热能，将回复到正常排列位置。从而 消除晶格扭曲，降低内应力，金属的强度、硬 度略有下降，而塑性、韧性有所上升。这一现 象称为回复。 3、再结晶 如果加热温度继续升高，原子获得更多热能，开始以某些杂质和碎晶为晶核，并逐渐长大，成为新的细小晶粒，从而完全消除了加工硬化现象，这一过程叫再结晶。 （ 见下页） 用再结晶的方法，消除加工硬化，获得良好塑性的工艺称为再结晶退火。 再结晶温度： T再=0.4 T熔 （K） T 用绝对温度值计算 再结晶 再结晶退火通常安排在多次拉拔、冲压等工序之中，通过再结晶，来消除加工硬化现象，从而使拉拔、冲压得以继续进行。 注：当金属在大大高于再结晶的温度下受力变形时，加工硬化（冷变形强化）和再结晶过程同时存在。此时，变形中的强化和硬化随即被再结晶过程所消除。 4、冷变形和热变形 通常，从金属学的角度定义： 冷变形（冷加工）——在再结晶温度以下的塑性变形； 热变形（热加工）——在再结晶温度以上的塑性变形。 5、变形程度和纤维组织 压力加工过程中，常用锻造比表示金属变形程度的大小。 锻造比： 1）拔长比。 Y拔= F0 / F F0 、F 分别为拔长前和拔长后坯料的横截面积。 Y拔越大，则变形程度越大。钢锭可达Y拔=2-3，合金钢可达Y拔=3-4，高速钢可达Y拔=5-12。 2）墩粗比。 Y墩= H0 / H H0 ，H分别为墩粗前和墩粗后坯料的高度。 金属坯料中的塑性夹杂物沿最大变形方向伸长，而脆性夹杂物被打碎，从而形成了永久的纤维状组织。 因此，在零件的设计和制造中，应该让零件在工作时的最大正应力方向与纤维组织的方向一致（平