工程材料及成形工艺 第3版 课件 10章 金属塑性成形.ppt

10.5.1冲压工艺概述10.5板料冲压板料冲压是指利用冲模使板料产生分离或变形，从而获得制件的加工方法。板料冲压的特点：生产率高，操作简单，易于实现机械化、自动化；冲压件质量好，尺寸精度高，互换性好；可冲制形状复杂的零件，材料利用率高，废品率低；冲模结构复杂，成本高，仅适用于大。10.5.2板料冲压的基本工序基本工序分为：分离工序和成形工序两大类。1．冲裁落料和冲孔统称为冲裁。所示为冲裁时金属的变形过程。当冲头压向板料时，板料首先产生弯曲，然后在与切口接触处开始出现微裂纹，并逐渐扩展连在一起，使板料与工件相分离。为顺利完成冲裁过程，保证成品的断面质量，要求凸模、凹模具有锋利的刃口、均匀适当的模具间隙z。间隙过大或过小，均影响成品断面质量，而且影响模具的寿命。2．弯曲弯曲是将坯料的一部分相对于另一部分弯成一定角度或圆弧的工序。坯料弯曲时，内侧金属受压缩，外侧金属受拉伸，产生伸长变形。当外侧拉应力超过材料的抗拉强度时，会造成金属破裂。因此，弯曲有一定限度，必须控制最小弯曲半径rmin，通常取rmin≥(0.25～1)t。弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直，在双向弯曲时，应使弯曲线与纤维方向呈45o。在外力去除后，由于弹性变形的影响会使工件的弯曲程度有所减小，体现在弯曲后结构的角度有所增大，此现象称为回弹现象，增大的角度称为回弹角。在设计弯曲件时，应增大弯曲程度，或在弯曲部位设置加强肋（如图示），来减轻回弹的影响。3.拉深拉深过程如下图所示。在凸模作用下，板料被拉入凸模和凹模的间隙中，形成空心零件。拉深时，零件凸缘部位（图中6处）变形最大，承受的拉应力最大，该处材料变薄，容易在此处拉裂。如筒深h1较大时，难以一次拉深成形，应进行多次拉深，并在每次拉深中间进行再结晶退火处理，以消除加工硬化。拉深是将板料变形为空心零件的工序，可以生产筒形、锥形、球形、方盒形以及其它非规则形状的空心零件。assasssaassas第10章金属塑性成形10.1塑性变形基本理论10.2金属塑性成形的基本生产方式10.3自由锻10.4锤上模锻10.5板料冲压金属材料在外力作用下要经历二个变形阶段——弹性变形阶段和塑性变形阶段。在外力不超过弹性极限时，金属材料只发生弹性变形，一旦外力去除，由它引起的变形也即告消失。这是由于金属在弹性变形状态下，其内部原子间的距离会有所改变，但在外力去掉以后其距离即恢复原状；而当外力继续增大，使金属的内部应力超过了该金属的屈服极限以后，引起的变形即使外力去除也不会自行消失，这就是塑性变形。其实质是内部应力迫使晶粒内部和晶粒间产生滑移和转动，从而产生了塑性变形。10.1.1金属塑性变形的实质10.1塑性变形基本理论10.1.2塑性变形机理1滑移滑移是金属中最常见的一种塑性变形机理。它是指晶体的一部分沿一定的晶面（原子密排晶面）和晶向（原子密排晶向）相对于另一部分产生相对位移。单晶体以滑移方式进行塑性变形是通过位错运动实现的。整体滑移模型位错运动引起滑移模型2孪生滑移和孪生均是晶体在切应力作用下的变形方式。但孪生移动的原子较多，变形条件更苛刻一些，只在滑移变形难以进行时候才能够发生。晶界在塑性变形时也起重要的作用，主要体现在：①晶界阻碍位错运动，②晶界对变形起协调作用。10.1.3金属的回复与再结晶1．形变强化塑性变形前塑性变形后金属发生塑性变形后，晶粒形状改变，原本等轴状的晶粒沿变形方向相应地被拉长或被压扁。随着变形量的增加，晶内位错密度急剧增高，位错间交互作用增强，相互缠结，造成位错运动阻力增大，使材料的强度硬度升高。金属冷塑性变形时，出现强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象，称为形变强化。形变强化可用来提高金属的强度和硬度。对那些不产生相变，不能通过热处理强化的金属材料，形变强化非常重要。但形变强化同时造成材料塑性、韧性降低，除不利于材料的使用外，也使材料失去了进一步进行塑性变形的能力，不能继续进行塑性加工了。如还需要进行塑性加工，可对变形过的材料进行退火处理，消除加工变形组织晶粒内的大量位错，材料能恢复继续变形的能力。2．回复与再结晶变形后的组织经加热温度升高时，由于热运动加剧，材料内应力明显下降，晶粒内位错密度降低，材料的各种性能将有不同程度的恢复，但此时显微组织仍保持被拉长或被压扁的组织形态，此过程即称为“回复”。塑性变形后的组织回复后的组织再结晶组织当变形组织