金属丝拉拔的原理及条件：
在拉拔力的作用下将盘条或线坯从拉丝模的模孔拉出，以生产小断面的钢丝或有色金属线的金属塑性加工过程。各种金属及合金的不同断面形状和尺寸的金属丝都可以采用拉拔生产。拉出的丝，尺寸精确，表面光洁，且所用拉拔设备和模具简单，制造容易。
在拉拔过程中，作用于出模口处被拉拔金属丝单位横断面积上的拉拔力的拉拔应力σ1。为了使金属在模孔内发生塑性变形，拉拔应力σ1必须大于模孔内变形区中金属的变形抗力σT;而为了防止金属丝出模孔后继续变形被拉细或拉断从而破坏稳定的拉拔过程，拉拔应力σ1必须小于出模孔后的被拉拔金属丝的屈服极限σs，因此实现拉拔过程的条件通常表示为：σT<σ1<σs。把以与们的比值K称为拉拔过程的安全系数。
经受了冷拉拔的金属丝产生明显的变形硬化，它的屈服极限σs值接近其强度极限σb，在生产中常用σb值代替σs，因此实现拉拔过程的条件也可以表示为σT<σ1<σs;拉拔过程的安全系数K也可用σb与σ1的比值表示。
拉拔过程的安全系数K值一般在1.40～2.0间，K<1.40表示拉拔应力σ1过大，出模孔后的金属丝可能继续变形出现拉细或拉断现象，拉拔过程不稳定;K>2.0说明拉拔应力σ1较小，道次拉拔变形量过小，拉拔道次增多。在拉拔丝径小于0.05mm的超细金属丝时，穿模困难，为了提高拉拔过程的稳定性、减少拉断及穿模次数、提高拉拔生产效率，可采用安全系数K 值大于2.0。
金属丝拉拔的分类：
按拉拔时金属的温度分，在再结晶温度以下的拉拔是冷拔，在再结晶温度以上的拉拔是热拔，在高于室温低于再结晶温度的拉拔是温拔。
1.冷拔是金属丝、线生产中应用最普遍的拉拔方式。
2.热拔时，金属丝进入模孔前要加热，主要用于高熔点金属如钨、钼等金属丝的拉拔。
3.温拔时，金属丝也需要通过加热器加热到指定范围的温度才进入模孔进行拉拔，主要用于锌丝、难变形的合金丝如高速钢丝、轴承钢丝的拉拔。
按拉拔过程中金属丝同时通过的模子数分，只通过一个模子的拉拔是单道次拉拔，依次连续通过若干(2～25)个模子的拉拔是多道次连续拉拔。单道次拉拔的线速低，生产力及劳动生产率低，常用于大丝径、低塑性及异形丝、线的拉拔。多道次拉拔的线速高，机械化自动化程度高，生产力及劳动生产率高，是金属丝、线生产的主要方式。它又分非滑动式连续拉拔及滑动式连续拉拔。按拉拔时采用的润滑剂状态分，使用液态润滑剂的是湿拉拔，使用固态润滑剂的是干拉拔。
按拉拔金属丝的断面形状分，有圆形丝拉拔及异形丝拉拔。按作用于被拉拔金属丝上的拉力分，有正拉力拉拔及反拉力拉拔。还有特种拉拔，如辊模拉拔等。
金属丝拉拔工艺特点：
金属丝拉拔的应力状态为二向压应力一向拉应力的三向主应力状态，它与三向都是压缩应力的主应力状态相比，被拉拔的金属丝较易达到塑性变形状态。拉拔的变形状态为二向压缩变形一向拉伸变形的三向主变形状态，该状态对发挥金属材料的塑性不利，较容易产生和暴露表面缺陷。金属丝拉拔过程的道次变形量受其安全系数限制，道次变形量较小则拉拔道次较多，因此在金属丝的生产中常采用多道次连续高速拉拔。
金属丝拉拔过程的变形指数：
金属丝在拉拔过程中横断面减小长度增加，拉拔前、后的金属丝的横断面积和长度分别以F。、F及L。、L表示。
拉拔变形的主要指数计算公式：
金属丝拉拔设备：拔丝机（拉丝机）金属拉丝机属于标准件等金属制品生产预加工设备，目的是为了把由钢材生产厂家生产运输至标准件等金属制品生产企业的线材或棒材经过拉丝机的拉拔处理，使线材或棒材的直径、圆度、内部金相结构、表面光洁度和矫直度都达到标准件等金属制品生产需要的原料处理要求。因此拉丝机对线材或棒材的预处理质量直接关系到标准件、等金属制品生产企业的产品质量。拉丝机属于金属制品设备行业金属线材拉丝机，拉丝机广泛应用于钢丝、制绳丝、预应力钢丝、标准件等金属制品的生产和预加工处理。
拔丝机（拉丝机）的分类：大型连罐拔丝机，大水箱拔丝机，小水箱拔丝机（俗称双胞胎拔丝机）
国的拉丝机形成了以老式滑轮拉丝机为主，兼有双卷筒式、直进式、活套式、调谐辊直线式、组合式及各种水箱拉线机并存的现状。滑轮式拉丝机是一种可积线的无滑动干式连续拉丝机;在拉拔过程中，在卷筒圆周方向钢丝与卷筒表面沿卷筒圆周方向没有相对滑动，两者表面磨损量相对较小，并且当中间某一卷筒临时停车时，其后面的卷筒仍可依靠各自的积线量照常工作一段时间。该机型具有结构简单，操作、维护方便，制造成本低等优点
《金属塑性成形原理》习题（2）答案 一、填空题 1. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示： ，则单元内任一点外的应变可表示为＝。 2. 塑性是指：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 4. 等效应力表达式：。 5.一点的代数值最大的 __ 主应力 __ 的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。 6. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 。 7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。 9．就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性提高。 10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。 11．为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂。 12．材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫超塑性。 13．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。 14．硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。 15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。 16．应力状态中的压应力，能充分发挥材料的塑性。 17．平面应变时，其平均正应力 m 等于中间主应力 2。 18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。
19．材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为 1＝０.1，第二次的真实应变为 2＝０.25，则总的真实应变 ＝0.35 。 20．塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。 21．弹性变形机理原子间距的变化；塑性变形机理位错运动为主。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上 1．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响 A 工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2．塑性变形时不产生硬化的材料叫做 A 。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料； 3．用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为 B 。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4．韧性金属材料屈服时， A 准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5．由于屈服原则的限制，物体在塑性变形时，总是要导致最大的 A 散逸，这叫最大散逸功原理。 Ａ、能量；Ｂ、力；Ｃ、应变； 6．硫元素的存在使得碳钢易于产生 A 。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7．应力状态中的 B 应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力； 8．平面应变时，其平均正应力 ｍ B 中间主应力 ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 B 。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 10．多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显著伸长的现象称为 A 。 Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线； 三、判断题 1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。（×） 2．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。（×）
挤压与拉拔新技术 静液挤压简介：挤压方式的一种。通过凸模加压给液体，由液体将压力传给坯料，使金属通过凸模成形。由于坯料侧面无普通挤压时存在的摩擦力所以变形均匀，可提高挤压变形量所需的挤压力也比普通挤压时小。主要用于挤压大变形量的线材、型材或是挤压低塑性材料。 静液挤压所使用的高压介质，一般有粘性液体和粘塑性体。前者如蓖麻油、矿物油等，主要用于冷静液挤压和500～600℃以下的温、热静液挤压；后者如耐热脂、玻璃、玻璃-石墨混合物等，主要用于较高熔点金属的热静液挤压(坯料加热温度在700℃以上的挤压)。 与普通挤压法一样，根据需要，静液挤压可在不同的温度下进行。一般将金属和高压介质均处于室温时的挤压过程，称为冷静液挤压；在室温以上变形金属的再结晶温度以下的挤压过程，称为温静液挤压；而在再结晶温度以上的挤压过程，称为热静液挤压。 类型： 静液挤压的类型按挤压时的温度不同可分为冷静液挤压和高温静液挤压两种。(1)冷静液挤压在常温下进行。布彼克等人研究的一种兼有拉线作用的线材静液连续挤压，就属于冷静液挤压，它的原理如图2所示。被加工的线坯通过起拉伸作用和密封作用的入口模，在拉力和高压液体的共同作用下被挤出，借助于卷筒的不停转动，便可实现连续挤压。采用这种方法生产线材，可使道次变形率大大超过拉伸极限。冷静液挤压的主要缺点是设备结构与操作比较复杂，卷筒的传动部分在高压室外，需采用高密封技术，每次拉线前的准备时间较长。(2)高温静液挤压使用的高压液体的温度超过金属的再结晶温度的静液挤压。高压液体一般是动物油和矿物油，挤压温度可在300℃左右。采用耐热油脂作为高压液体时，挤压温度最高可达到1000℃；但当挤压温度高于500℃时，通常不用耐热油脂，而使用金属氧化物或一些盐类作高压液体。 优点：摩擦小，变形均匀，模磨损小，材料处于高压介质中，有利于提高材料的变形能力，适用于低温大变形加工。 缺点：需要对坯料进行预加工，介质的填充和排泄，效率低，需要解决高压密封
压力加工：借助外力使金属产生塑性变形进而形成各种尺寸、形状和用途的零件和半成品。（不同于机加工）工业中广泛使用的零件一般通过下列方法获得： 铸造，如轧机牌坊；铸造——机加工，如轧辊；铸造——压力加工，如钢轨；铸造——压力加工——机加工，如螺栓等。 重要用途的零件一般均需通过压力加工。压力加工的主要方法有：轧制；挤压与拉拔；锻造与冲压主要产品有： 板、带、条、箔；轧制管、棒、型、线；挤压与拉拔各种零件如车轴、饭盒、洗衣机筒等；锻造与冲压 1）挤压与拉拔产品简介 A 管材 按截面形状分：圆管、型管如方、六角形管等； 按合金种类分：铝管、铜管、钢管等； 按生产方法分：挤制管、拉制管、焊管、铸管、盘管、无缝管等； 按用途分：空调管、压力表管、波导管、锅炉管、输油管、冷凝管、天线管等； 按性能分：M（退火态）、R（热态）、Y（硬态）、Y2（半硬态）、C（淬火态）、CZ（淬火自然时效态）、CS（淬火人工时效态）等； 此外：翅片管、蚊香管等。 B 棒、线材 棒材：D>6mm；分类与管材类似；大多是半成品，进一步加工成各种零件，如弹簧，螺栓、螺母等； 线材：D<6mm；多以盘状供货，广泛应用于仪器仪表、电子电力部门，如电线电缆等。 C 型材 非圆截面材，又称经济断面材（可提高材料的利用率）；铝、钢型材较多； 许多型材只能用压力加工法生产，如 钢轨、变断面型材 2）产品的生产方法 产品的生产一般可分两步; 坯料制取（开坯）：充分利用金属在高温时的塑性对其进行大变形量加工，如热挤、热轧、热锻。 制品的获得：进行目的在于控制形状、尺寸精度、提高综合性能的各种冷加工，如冷轧、拉拔、冲压。 目前研究：近终形成形技术、短流程生产技术 挤压：生产灵活、产品质量好，适用于品种、规格多、产量小（有色金属）的场合，但成本高、成品率低； 斜轧穿孔：生产率、成品率高；成本低；但制品形状尺寸精度差；尺寸规格受限制；多用于产量大的钢坯生产，有色金属厂基本没有； 铸造：产品的尺寸规格少、质量差、性能低；主要用于生产大尺寸、性能要求不高的产品如下水管；
有色金属塑性加工趋势 冶金 金属塑性成形工艺有着悠久的历史，4000多年前(青铜器时代)，金属的塑性加工与金属的熔炼与铸造同时出现，可加工铜、铁、银、金、铅、锌、锡等，所采用的工艺包括热锻、冷锻、板材加工、旋压、箔材和丝材拉拨。 近代第一次技术革命开始于18世纪中叶，以蒸汽机的发明和广泛使用为标志，从而实现了手工工具到机械工具的转变。塑性加工也从手工自由锻向机械压力机(蒸汽锤、自由锻锤及蒸汽轧钢机)进步。 近代第二次技术革命以电力技术为主导，电磁理论的建立，为电力取代蒸汽动力的革命奠定了基础。金属塑性加工设备以蒸汽向电力驱动进步。机械制造业的进一步发展，提高了塑性加工设备的制造水平，出现了轧钢机、挤压机、锻造机、拉拨机和压力机。 现代科技革命开始于上世纪40年代，其主要标志为电子技术的发展，电控和电子计算机的应用，塑性加工设备和技术向全流程自动化进步。现在可以做到配料、熔炼、铸造、轧制及随后处理全线自动化。 目前，金属材料在日常生活和高科技中占有相当大的比例，其加工技术是其它加工的基础。材料加工成形工艺通常有液态金属成形、塑性成形、连接成形等。塑性成形主要是利用金属在塑性状态下的体积转移因而材料的利用率高流线分布合理高了制品的强度, 可以达到较高的精度, 具有较高的生产率. 坯料在热变形过程中可能发生了再结晶或部分再结晶，粗大的树枝晶组织被打破，疏松和孔隙被压实、焊合，内部组织和性能得到了较大的改善和提高。有色金属塑性加工的基本方法：轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压等。 近年来，随着科学技术整体的飞速进步，金属塑性加工技术也取得了迅速发展。人们充分认识到随着科学技术整体的飞速进步，金属塑性加工技术也取得了迅速发展。人们充分认识到最终决定材料及产品结构和控制性能的关键是合成与加工。因此，材料科学与材料工程学紧密结合成为开发新材料和提高传统材料性能的必然途径。有色金属材料加工技术向高精度、高性能、低消耗、低成本、优化生产过程和自动化方向发展。最终决定材料及产品结构和控制性能的关键是合成与加工。因此，材料科学与材料工程学紧密结合成为开发新材料和提高传统材料性能的必然途径。有色金属材料加工技术向高精度、高性能、低消耗、低成本、优化生产过程和自动化方向发展。目前金属塑性加工技术现状与总的发展趋势是主要体现在以下一些方面：（1）生产方法、工艺技术向着节能降耗、综合连续、优化精简、高速高效的方向发展。如实行冶炼、铸造与加工的综合一体化，采用连铸连轧，连续铸轧、连续铸挤，半固态加工等新工艺技术；尽量生产最终和接近最终形状产品；利用余热变形、热变形与温变形配合，冷加工与热加工变形量之间的优化匹配，变形与热处理的配合，省略或减少加热与中间退火次数等。（2）工艺装备更新换代加快，设备更趋大型、精密、成套、连续，自动化水平更加提高。生产线更趋大型化、专业化。产品单重大大增加。（3）产品向多品种、高质量、高精度发展，产品结构不断调整，新材料新产品不断被开发。轻型薄壁材料、复合材料、镀层涂层材料等不断发展，产品注重深度加工，有色材料的产品综合性能和使用效能大大提高。（4）工模具结构、材质，加工工艺、热处理工艺和表面处理工艺不断改进和完善。模具的质量和使用效果、寿命得到极大的提高。（5）在加工辅助工序和其他环节，开发新型辅助设备，采取先进技术和多种
五. 拉拔理论基础知识 在外加拉力的作用下，迫使金属通过模孔产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的制品的加工方法，称之为拉拔（或称拉伸），如下图。 拉拔加工按制品种类分为实心材拉拔和空心材拉拔。实心材拉拔主要有棒材、型材、线材的拉拔；空心材拉拔主要包括管材、异型空心材拉拔。其中管材拉拔又有以下几种方法：(1) 空拉；(2) 长芯杆拉拔；(3) 固定芯头拉拔；(4) 游动芯头拉拔；(5) 顶管；(6) 扩径拉拔。 （一）掌握拉拔时常用的变形指数 （二）掌握实现拉拔过程的条件 拉拔过程是借助于在被加工金属的前端施以拉力实现的，如果拉拔应力过大，超过出模口处金属的屈服强度，则可引起制品出现细颈、甚至拉断。因此，必须满足：σl= P l/F l< σs 式中σl——作用在被拉金属出模口断面上的拉拔应力；P l——拉拔力； F l——被拉金属出模口处断面积；σs——金属出模口后的屈服强度。 对于有色金属来说，由于屈服强度不明显，确定困难，加之在加工硬化后与其抗拉强度σb相近，故亦可表示为：σl< σb 被拉金属出模口处的抗拉强度σb与拉拔应力σl之比称为安全系数K，即K=σb / σl 所以，实现拉拔过程的必要条件是K>1。一般K在1.4-2.0之间，即σl=(0.7-0.5)σb 对钢材来说，根据经验σl=(0.8-0.9)σb，安全系数K>1.1-1.25。 （三）熟悉拉拔时的应力状态图 (1) 圆棒拉拔 下图（左）为圆棒拉拔时的应力与变形。当在棒材前端施以拉力P使之通过模孔变形时，受到模壁给予的压力dN，方向垂直于模壁。金属在模孔中运动，将在接触面上产生摩擦力dT，方向与金属运动方向相反，摩擦力dT=f n dN。在上述力的作用下，变形区中的金属绝大部分处于两向压、一向拉应力状态和两向压缩一向延伸变形状态。在拉伸实心圆断面制品时也是轴对称问题，其径向应力σr与周向应力σθ相等。 应力沿轴向的分布规律：轴向应力σl由变形区入口端向出口端逐渐增大，周向应力σθ及径向应力σr则从变形区入口到出口逐渐减小。 应力沿径向的分布规律：径向应力σr与周向应力σθ由表面向中心逐渐减小，而轴向应力σl分布情况则相反，由表层到中心处逐渐增大。 (2) 管材拉拔。 与棒材拉拔最主要的区别是，失去轴对称变形的条件，因此变形不均匀性、附加剪切变形和应力皆有所增加。 下图（右）是管材空拉时的变形力学图。主应力图仍为两向压、一向拉的应力状态；主
《金属工艺学》名词解释 第二篇铸造 1、铸造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法，称为铸造。 2、充型：液态合金填充铸型的过程，简称充型。 3、液态合金的充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。 4、合金的流动性：液态合金本身的流动能力。 5、逐层凝固：纯金属或共晶成分合金在凝固过程中因不存在液、固并存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界线清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件中心，这种凝固方式称为逐层凝固。 6、糊状凝固：如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并不存在固体层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面。由于这种凝固方式与水泥类似，即先呈糊状而后固化，故称糊状凝固。 7、中间凝固：大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。 8、收缩：合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。 9、缩孔：集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。 10、缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。 11、顺序凝固：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固；然后是靠近冒口部位凝固；最后才是冒口本身的凝固。
第三篇金属塑性加工 1、金属塑性加工：利用金属的塑性，使其改变形状、尺寸和改善性能，获得型材、棒材、板材、线材或锻压件的加工方法。 2、锻造：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。 3、冲压：使板料经分离或成形而得到制品的工艺统称。 4、挤压：坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减小，称为所需制品的加工方法。 5、轧制：金属材料（或非金属材料）在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性能的方法。 6、拉拔：坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，使之产生塑性变形而得到截面小、长度增加制品的工艺。 7、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点后，即使作用在物体上的外力取
概念题： 1、拉拔：在外力作用下，迫使金属坯料通过模孔，以获得相应形状、尺寸的制品的塑性加 工方法。 2、挤压：就是对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔 中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。 3、挤压缩尾：挤压快要结束时，由于金属的径向流动及环流，锭坯表面的氧化物、润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等缺陷进入制品内部，具有一定规律的破坏制品组织连续性、致密性的缺陷。 4、死区：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。 5、粗晶环：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品，经热处理后，经常会形成异常大的晶粒，这种粗大晶粒在制品中的分布通常是不均匀的,多数情况下呈环状分布在制品断面的周边上，故称为粗晶环。 6、残余应力：由于变形不均，在拉拔结束、外力去除后残留在制品中的应力。 7、粗化：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品，经热处理后，经常会形成异常大的晶粒，比临界变形后热处理所形成的再结晶晶粒大得多，晶粒的这种异常长大过程称为粗化。 8、带滑动多模连续拉拔配模的必要条件： 当第n道次以后的总延伸系数λn→k大于收线盘与第n个绞盘圆周线速度之比γk→n，才能保证成品模磨损后不等式un> vn仍然成立，保证拉拔过程的正常进行。 9、带滑动多模连续拉拔配模的充分条件：任一道次的延伸系数应大于相邻两个绞盘的速比。 10、挤压效应： 某些高合金化、并含有过渡族元素的铝合金（如2A11、2A12、6A02、2A14、7A04等）挤压制品，经过同一热处理（淬火与时效）后，其纵向上的抗拉强度比其他加工（轧制、拉拔、锻造）制品的高，而伸长率较低，这种现象称为挤压效应。 简述题： 1、影响管材空拉时的壁厚变化的因素有那些？各是如何影响的？ 2、挤压缩尾有那几种形式，其产生原因各是什么？ 3、锥形拉拔模孔由那几部分构成，各部分的主要作用是什么？ 4、对于存在着偏心的管坯，通过安排适当道次的空拉就可以使其偏心得到纠正。请问：（1）空拉为什么能够纠正管材的偏心？ （2）采用固定短芯棒拉拔时，在一定程度上也能够纠正管材的偏心，这是为什么？ 5、挤压效应产生的主要原因是什么？影响挤压效应的因素有那些方面？ 6、挤压机的主要工具有哪些，各自的主要作用是什么？ 7、什么是残余应力？画图说明圆棒材拉拔制品中残余应力的分布及产生原因。 8、简述在挤压过程中，影响挤压力的主要因素？ 9、在挤压过程中，试详细阐述影响金属流动的因素？ 10、产生粗晶环的主要原因是什么？粗晶环对制品力学性能有何影响？
第五节其它塑性成形方法 随着工业的不断发展，人们对金属塑性成形加工生产提出了越来越高的要求，不仅要求生产各种毛坯，而且要求能直接生产出更多的具有较高精度与质量的成品零件。其它塑性成形方法在生产实践中也得到了迅速发展和广泛的应用，例如挤压、拉拔、辊轧、精密模锻、精密冲裁等。 一、挤压 挤压：指对挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用，使其发生塑性变形从挤压模具的模口中流出，或充满凸、凹模型腔，而获得所需形状与尺寸制品的塑性成形方法。 挤压法的特点： （1）三向压应力状态，能充分提高金属坯料的塑性，不仅有铜、铝等塑性好的非铁金属，而且碳钢、合金结构钢、不锈钢及工业纯铁等也可以采用挤压工艺成形。在一定变形量下，某些高碳钢、轴承钢、甚至高速钢等也可以进行挤压成形。对于要进行轧制或锻造的塑性较差的材料，如钨和钼等，为了改善其组织和性能，也可采用挤压法对锭坯进行开坯。 （2）挤压法可以生产出断面极其复杂的或具有深孔、薄壁以及变断面的零件。 （3）可以实现少、无屑加工，一般尺寸精度为IT8～IT9，表面粗糙度为Ra3.2～0.4μ m，从而 （4）挤压变形后零件内部的纤维组织连续，基本沿零件外形分布而不被切断，从而提高了金属的力学性能。 （5）材料利用率、生产率高；生产方便灵活，易于实现生产过程的自动化。 挤压方法的分类： 1．根据金属流动方向和凸模运动方向的不同可分为以下四种方式：
（１）正挤压金属流动方向与凸模运动方向相同，如图2-69所示。 （２）反挤压金属流动方向与凸模运动方向相反，如图2-70所示。 （３）复合挤压金属坯料的一部分流动方向与凸模运动方向相同，另一部分流动方向与凸模运动方向相反，如图2-71所示。 （４）径向挤压金属流动方向与凸模运动方向成90°角，如图2-72所示。 图2-69 正挤压 图2-70 反挤压
第一章 1.什么是金属的塑性什么是塑性成形塑性成形有何特点 塑性----在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力； 塑性变形----当作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形；塑性成形----金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能 的加工方法，也称塑性加工或压力加工； 塑性成形的特点：①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高 2.试述塑性成形的一般分类。 Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类 1）块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。可分为一次成型和二次加工。一次加工： ①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。分纵轧、横轧、斜轧；用于生产型材、板材和管材。 ②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力，将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。分正挤压、反挤压和复合挤压；适于(低塑性的)型材、管材和零件。 ③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。生产棒材、管材和线材。 二次加工： ①自由锻----是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形 状和尺寸的加工方法。精度低，生产率不高，用于单件小批量或大锻件。 ②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从 而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。分开式模锻和闭式模锻。 2）板料成型一般称为冲压。分为分离工序和成形工序。 分离工序：用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如冲裁、剪切等工序；
挤压：对放在容器中的钢坯一端施加以压力，使之通过模孔成型的一种压力加工方法。正挤压特征：金属流动方向与挤压杆运动方向相同，钢坯与挤压筒内壁有相对滑动，二者间存在很大外摩擦。正挤压三个阶段：开始，金属承受挤压杆的作用力，首先充满挤压筒和模孔，挤压力急剧上升。基本，一般筒内的锭坯金属不发生中心层与外层的紊乱流动，挤压力随筒内锭坯长度的缩短，表面摩擦总量减少，几乎呈直线下降。终了，管内金属产生剧烈的径向流动，即紊流，易产生缩尾，此时工具对金属的冷却作用，强烈的摩擦作用，使挤压力迅速上升。填充系数：挤压筒内断面积与锭坯的断面积之比，指金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓时的变形指数。挤压比：挤压筒腔的横断面积与挤压制品总横断面积之比，指金属不发生横向流动时的变形指数。粗晶芯：反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心缩尾边缘一直向前延伸，形成一个特殊粗晶区，叫。死区：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。死区产生原因：强烈的三向压应力状态，金属不易达到屈服条件。受工具冷却，σs增大。摩擦阻力大。影响死区因素：模角，摩擦力，挤压比，挤压温度速度，模孔位置。死区的作用：可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析瘤、灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥而流入制品表面，提高制品表面质量。终了挤压三大挤压缩尾及防止措施：挤压缩尾是出现在制品尾部的一种特有缺陷，主要产生在终了挤压阶段。缩尾使制品金属不连续，组织与性能降低，依其出现部位有中心缩尾(当钢坯渐渐被挤出模孔，后端金属容易克服挤压垫上的摩擦力产生径向流动，将钢坯表面上常有的氧化物，偏析瘤，杂质或油污带入制品中心，破坏了制品致密性，使制品低劣)。环行缩尾(出现在制品断面中间，形状为圆环。堆积在靠近挤压垫和挤压筒交界处的金属沿着后端难变形区的界面流向了制品中间层)。皮下缩尾(出现在制品表皮内，存在一层使金属径向上不连续的缺陷)。措施：对锭坯表面进行机械加工~车皮。采用热剥皮挤压。采用脱皮挤压。进行不完全挤压~留余压。保持挤压垫工作面清洁，减少锭坯尾部径向流动可能性。影响金属流动因素：接触摩擦与润滑的影响。工具与锭坯温度(工具的冷却作用，金属导热性，合金相变，摩擦条件)。金属强度特性。工具结构与形状(挤压模，模角越大，越不均匀。挤压筒。挤压垫)。变形程度。挤压力：挤压杆通过挤压垫作用在钢坯上使之依次流出模孔的压力。影响挤压力因素：挤压温度与变形抗力(挤压力大小与金属变形抗力成正比)。变形程度(正比)。挤压速度(开始挤压，力大。继续进行，力降。若缓慢挤压，力可能一直升高)。挤压模角(角大，力先高后小)。制品断面形状。锭坯长度(越长，越大)。挤压方法(反挤小，正大)。粗晶环：合金在热变形处理中形成异常大的晶粒，这种粗大晶粒在制品中分布通常不均匀，呈环状分布在制品断面周围，称粗晶环。粗晶环分布规律：单孔模粗晶环均匀的分布在周边，多~出现在局部周边，呈月牙形。模孔数少，牙形粗晶环较长，~多，短。型材棒材断面上分布不均匀，在型材角部或转角区，粗晶环厚度较大，晶粒较粗。粗晶环形成基理：粗晶环产生部位常常是金属材料承受剧烈附加剪切变形的部位。挤压温度越高，粗晶环越厚。影响粗晶环因素：合金元素。铸锭均匀化。挤压温度。应力状态。挤压方式。变形程度。挤压效应及产生原因：某些工业用铝合金经过同一热处理，淬火与时效后，发现挤压制品纵向上的抗拉强度要比其他压力加工制品的高，而延伸效率较低的情况称挤压效应。原因：内因：凡是含有过渡元素的热处理可强化的铝合金都会产生挤压效应。外因：变形与织构：挤压时，金属处于三向压缩应力状态和二压一拉变形状态，变形区的内部金属流动平稳，网状膜不破，使得制品纵向抗拉强度提高。阻碍角：在型壁较厚和比周长较短处的模孔入口做一个小斜面，斜面与模子轴线间的夹角。促流角：为了促进金属向弯壁部分流动，对阻力大的薄壁部分做一个具有rc角的促流斜面。挤压机分类：传动类型：机械，液压（结构：卧式，立式。）。舌比：对于半空心型材，把型材断面所包围的空心部分的面积A与型材开口宽度的平方W^2之比，R=A/W^2。穿孔针：对实心锭进行穿孔或用实心锭生产管材。挤压垫：防止高温金属与挤压杆直接接触，并防止金属倒流。挤压模：用于生产所需要的形状尺寸的制品。挤压杆：用
文献综述 题目金属塑性成形 学院航空制造工程学院专业机械制造及其自动化姓名段盼光 学号140308020101 2015年6月10日
金属塑性成形 （） 【摘要】金属塑性成形技术是机械冶金、汽车拖拉机、电工仪表、宇航军工、五金日用品等制造业最基本，最古老，亦是极重要的加工手段之一，包括锻、冲、挤、轧，拉、辊、旋、辗等工艺技术。结合近代科技，金属成形技术正向精密、高效、节能、节材，清洁化生产方向发展，是国家工业发展的最基础工艺技术之一。文章主要对塑性成形的基本原理、方法以及应用做了综合介绍。文章还列举了塑性成形在工业生产中的具体应用实例，收集了国内外关于塑性成形的一些最新研究进展。最后针对塑性成形技术的发展提出了一些建议和对该技术在以后的生产中的展望。 【关键词】塑性成形原理应用展望 【abstract】Metal plastic forming technology is the most basic,oldest and important processing means in machinery, metallurgy, automobile tractor, electrician instruments, the space industry, including forging, blunt, extrusion, rolling, pull, roller, spin and rolling process technology. With modern technology, metal forming technology of positive precision, high efficiency, energy saving, section, the clean production direction development, is the national industrial development of one of the most basic technology. The thesis mainly introduced the principle、method and application of plastic forming.In addition,the thesis also listed some specific application examples about plastic forming in industrial production and collected some latest research progress about plastic forming. Finally, in allusion to the development of plastic forming ,I have given some personal opinions and made a good expectation for the technology . 【key words】plastic forming principle application expectation 引言 金属塑性成形就是利用金属的塑性，在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。由于工艺本身的特点，它虽然有很长的发展历史却又在不断的研究和创新之中，新工艺、新方法层出不穷。这些研究和创新的基本目的不外乎增加材料塑性、提高成形零件的精度及性能、降低变形力、增加模具使用寿命和节约能源等。而“塑性成形原理”正是实现这些目的的基础理论知识。金属塑性成形技术是机械冶金、汽车拖拉机、电工仪表、宇航军工、五金日用品等制造业最基本，最古老，亦是极重要的加工手段之一。除了这些传统的应用外金属成形技术正向精密、高效、节能、节材，清洁化生产方向发展，是国家工业发展的最基础工艺技术之一。 一、金属塑性成形机理 1、冷态下的塑性成形 塑性成形所用的金属材料绝大部分是多晶体，其变形过程较单晶体的复杂得多，这主要是与多晶体的结构特点有关。多晶体是由许多结晶方向不同的晶粒组成。每个晶粒可看成是一个单晶体。晶粒之间存在厚度相当小的晶界。
《材料成形技术基础》 —影响金属塑性成形的因素及条件 一、影响金属塑性变形的内在因素 （一）化学成分 纯金属的塑性成形性较合金的好。钢的含碳量对钢的塑性成形性影响很大，对于碳质量分数小于0.15%的低碳钢，主要以铁素体为主（含珠光体量很少），其塑性较好。随着碳质量分数的增加，钢中的珠光体量也逐渐增多，甚至出现硬而脆的网状渗碳体，使钢的塑性下降，塑性成形性也越来越差。 合金元素会形成合金碳化物，形成硬化相，使钢的塑性变形抗力增大，塑性下降，通常合金元素含量越高，钢的塑性成形性能也越差。 杂质元素磷会使钢出现冷脆性，硫使钢出现热脆性，降低钢的塑性成形性能。 （二）金属组织 纯金属及单相固溶体的合金塑性成形性能较好；钢中有碳化物和多相组织时，塑性成形性能变差；具有均匀细小等轴晶粒的金属，其塑性成形性能比晶粒粗大的柱状晶粒好；网状二次渗碳体，钢的塑性将大大下降。 二、影响金属塑性变形的加工条件 （一）变形温度 温度升高，塑性提高，塑性成形性能得到改善。变形温度升高到再结晶温度以上时，加工硬化不断被再结晶软化消除，金属的塑性成形性能进一步提高。
过热：加热温度过高，会使晶粒急剧长大，导致金属塑性减小，塑性成形性能下降，这种现象称为“过热”。 过烧：如果加热温度接近熔点，会使晶界氧化甚至熔化，导致金属的塑性变形能力完全消失，这种现象称为“过烧”，坯料如果过烧将报废。 （二）变形速度 变形速度：单位时间内变形程度的大小。变形速度的增大，金属在冷变形时的冷变形强化趋于严重；当变形速度很大时，热能来不及散发，会使变形金属的温度升高，这种现象称为“热效应”，它有利于金属的塑性提高，变形抗力下降，塑性变形能力变好。 图2-5所示是变形速度与塑性的关系。 问题：在锻压加工塑性较差的合金钢或大截面锻件时，都应采用较小的变形速度，若变形速度过快会出现变形不均匀，造成局部变形过大而产生裂纹。 图2-5 变形速度与塑性的关系 （三）应力状态 实践证明，在三向应力状态下，压应力的数目越多，则其塑性越好；拉应力的数目越多，则其塑性越差。 选择塑性成形加工方法时，应考虑应力状态对金属塑性变形的影响。
一.名词解释 1.强度：金属材料在力的作用下，抵抗塑性形变和断裂的能力。 2.塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久形变的能力。 3.硬度： 金属材料表面抵抗局部形变，特别是塑性形变，压痕，划痕的能力。4.冲击韧性：金属材料断裂前吸收的形变能量的能力。5.疲劳强度：承受循环应力的零件在工作一段时间后，有时突然发生断裂，而其所承受的应力往往低于该金属材料的屈服点的断裂。6. 同素异构转变：随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象。7.铁素体：碳溶解于X-Fe中形成的固溶体8.奥氏体：碳溶入r-Fe中形成的固溶体。9.珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。10.莱氏体：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物为高温莱氏体；高温莱氏体冷却到727C以下时，将转变为珠光体和渗碳体的机械混合物为低温莱氏体。11.退火：将钢加热，保温，然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。12.正火：将钢加热到30-50C或Ac cm以上30-50C，保温后在空气中冷却的热处理工艺。13.淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50C，保温在淬火介质中快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。14.回火：将淬火的钢重新加热到Ac1以下某温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。15.铸造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定形状，尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法。16.铸造性能：指金属在铸造成型时获得外形准确，内部健全铸件的能力。 17.铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。18.铸件的浇注位置：指浇注时铸件在型内所处的 空间位置。19.铸件的分型面：指铸型组元间的结合面。20.压力加工：也叫金属塑性加工，金属在外压力的作用下使其变形而获得的所需零件的方法，其包括锻造，冲压，挤压，轧制，拉拔等21.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上，下砧间直接使坯料变形而获得所需的集合形状及内部质量锻件的方法。22.模锻：利用锻模使坯料形变而获得锻件的锻造方法。23.板料冲压：使板料经分离或成形而获得制件的工艺。24.26.焊接：通过加热或加压(或两者并用),使工件产生原子间结合的一种连接方法。27. 以连续送进的焊丝作为电极进行焊接的焊接方法。29.钎焊：利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，加热时钎料熔化而将工件连接起来的焊接方法。 二. 牌号含义说明 1.Q235:钢种厚度小于16mm时的最低屈服点为235Mpa的碳素结构钢。 2.Q215：钢材厚度小于16mm时最低屈服点为215Mpa的碳素钢。 3.20钢：表示平均含碳量为0.20%的优质碳素结构钢。 4.45钢：表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 5.T10A：表示平均含碳量为1.0%的高级优质碳素工具钢。 6.T8：表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。 7.40Cr:含碳量0.004%的Cr合金结构钢。 8.9SiCr：含碳量为0.009%的硫镉合金工具钢。 9.HT250:表示直径30MM单铸试棒最低抗拉强度值为250Mpa的普通灰铸铁。10.KTH300-06:抗拉强度为300Mpa伸长率为6的黑心可锻铸铁。11.KTZ450-06: 抗拉强度为450Mpa伸长率为6的灰铸铁。12.QT800-2:抗拉强度为800Mpa 伸长率为2的球墨铸铁。13.J422焊条:抗拉强度为22钛钙型结构钢焊条。14.J507焊条：抗拉强度为50的低氢钠型结构钢焊条。 三.简答题 1.简述液态金属的结晶过程：开始时，也液态中先出现的一些极小晶体，称为晶核。在这些晶核中，有些是依靠原子自发的聚集在一起，按金属晶体有规律排列而成，这些晶核称为自发晶核。金属的冷却速度越快自发晶核越多。另外，液态中有时有些高熔点杂质形成微小的固体质点，其中某些质点也可以起晶核作用，这些晶核称为外来晶核或非自发晶核。在晶核出现后，液态金属的原子就以他为中心，按一定几何形状不断的排列起来形成晶体。晶体沿着个方向发展的速度是不均匀的，通常按照一次晶轴、二次晶轴……呈树枝状长大。在原有晶体长大的同时，在剩余液态中有陆续出现新晶核，这些晶核也同样长大成晶体，就这样液体越来越少。当晶体长大到与相邻的晶体相互抵触时，这个方向的长大便停止了。当晶体都彼此相遇、液态耗尽时结晶过程结束。 2.简述晶粒大小对力学性能的影响：一般来说，同一成分的金属，晶粒越细起强度、硬度越高，而其塑性和韧性也越好。 3.试分析含碳量为0.45%的钢从高温到低温过程中的组织转变，并用铁碳状态图加以说明：液态----液态奥氏体----奥氏体----奥氏体+铁素体------珠光体+铁素体。 4.试分析含碳量为1.0%的钢从高温到低温过程的组织转变，并用铁碳合金状态图加以说明。液态----液态奥氏体----奥氏体----奥氏体+铁素体------珠光体+铁素体。 5.简述退火和正火的目的：完全退火能降低硬度，改善切削加工性；正火将钢进行重结晶，从而解决铸钢件、锻件的粗大晶粒和组织不均问题。 6.简述淬火和回火的目的：淬火时为了获得马氏体组织；回火的目的是消除淬火内应力以降低钢的脆性，防止产生裂纹同时也使钢获得所需的力学性能。 7.简要分析铸造生产的特点：1.可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯。2.适应范围广。3.铸造可以直接利用成本低廉的费机件和切削，设备费用较低。 8.试举出5种特种铸造方法：熔模铸造，消失模铸造，金属型铸造，压力铸造和离心铸造。 9.合金的流动性不良容易在铸件中形成什么缺陷：合金的流动性越不好，充型能力越弱，越不便于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。同时不利于非金属夹杂物和气体的上浮和排出，还不利于对合金冷凝过程所产生的收缩进行补缩。
1.挤压的定义 所谓挤压，就是对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。 2.正向挤压法 定义：金属的流动方向与挤压杆（挤压轴）的运动方向相同的挤压生产方法. 特征：变形金属与挤压筒壁之间有相对运动，二者之间有很大的滑动摩擦。引起挤压力增大；使金属变形流动不均匀，导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具的磨损。 3.反向挤压法 定义：金属的流动方向与挤压杆（或模子轴）的相对运动方向相反的挤压生产方法。特征：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动，二者之间无外摩擦。 特点：挤压力小；金属变形流动均匀；挤压速度快。但制品表面较正挤压差；外接圆尺寸较小；设备造价较高；辅助时间较长。 4.粗晶环与粗晶芯 反挤压棒材横截面边缘只有较轻微的粗晶环，深度较正向挤压的浅得多，晶粒尺寸也小得多。 反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心缩尾边缘一直向前延伸，有一个特殊的粗晶区—粗晶芯，这是正挤压所没有的组织特征。 在挤压后期，在中心金属补充困难的情况下，模孔侧面金属夹持着沿堵头表面径向流动的金属进入棒材尾部中心，这部分金属受表面摩擦作用，在淬火后形成粗大晶粒。 5.正向挤压时金属的变形流动 根据金属变形流动特征和挤压力的变化规律，可将挤压过程分为开始(填充) 、基本（平流）和终了（紊流）挤压三个阶段。 6.开始挤压金属变形流动特点
金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形。其变形指数——用填充系数λc 来表示：λc =F0 / F p 挤压力的变化规律：随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直线上升 7.基本挤压金属变形流动特点 不发生横向流动。其变形指数——用挤压比λ来表示：λ = F0 / F1 8.终了挤压阶段特点： （1）金属的横向流动剧烈增加，并产生环流； （2）挤压力增加； （3）产生挤压缩尾。 9.挤压变形区：分别连接各条线的两个拐点，形成两个曲面。把这两个曲面与模孔锥面或死区界面间包围的体积称为挤压变形区或变形区压缩锥。 10.前端难变形区——死区 (1)死区概念：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。 死区的的大小和形状并非绝对不变化，如图2-7所示，挤压过程中，死区界面上的金属随流动区金属会逐层流出模孔而形成制品表面，死区界面外移，高度减小，体积变小。 (2)死区产生原因： a、强烈的三向压应力状态，金属不容易达到屈服条件； b、受工具冷却，σs增大； c、摩擦阻力大。 (3)影响死区大小的因素： a、模角α模角大，死区大； b、摩擦系数f 摩擦系数大，死区大； c、挤压比λ挤压比大，死区高度大，但总体积减小；
第四篇 固态金属塑性塑性成形工艺 第一章 模锻工艺及模锻设计 §1-1毛坯加热与锻件冷却 加热的目的 提高金属的塑性，降低变形抗力，使其易于流动成形并获得良好的锻后组织。 一、毛坯的加热方法 加热方法分为两类：一是火焰加热；二是电加热。 1、火焰加热 利用燃料燃烧时所产生的热量，通过对流、辐射把热能传给坯料表面。 2、电加热 主要用电能转换为热能来加热坯料的方法。主要分为电阻加热和感应加热。 电加热的优点：加热速度快，炉温控制准确，加热质量好，工件氧化少，易于实现自动化。 感应加热：主要是通过金属电阻引起的涡流发热和磁滞损失发热，使毛坯得到加热，由于感应加热的集肤效应，加热时热量主要产生于毛坯表层，电流的透入的深度δ为： f μρδ5030= 式中：ρ为电阻率；μ为相对磁导率；f 为电流频率。 二、金属加热时产生的缺陷 1、氧化 钢料加热到高温时，其表层的铁离子与炉气中的氧化性气体发生化学反应，使金属表层形成氧化皮的现象称为氧化或烧损。 2、脱碳 钢料在加热时，其表层的碳和炉气中的氧化性气体机某些还原性气体发生化学反应，造成了钢料表面含碳量的降低，这种现象称为脱碳。 3、过热 当坯料加热温度超过始锻温度，或坯料在高温下停留时间过长而引起晶粒粗大的现象称为过热。 4、过烧 当金属加热到接近其熔化温度，并在此温度下停留时间过长时，不仅晶粒粗大，而且由于晶界发生局部熔化，氧化性气体进一步侵入晶界，使晶间物质氧化，
形成易熔共晶氧化物使晶粒间结合完全破坏。 5、裂纹：由温度应力和组织应力造成。 三、锻造温度范围的确定 1、始锻温度的确定 对于碳钢来说，始锻温度应在平衡相图固相线以下150~250℃。 2、终锻温度的确定 对于碳钢，终锻温度应在平衡相图A1以上25~75℃。 四、锻件的锻后冷却 冷却方法：空气中冷却、在砂中冷却、在炉中冷却。 1、空气中冷却 空气中冷却速度快，适用于合金化程度低的锻件。 2、在砂中冷却 砂坑中冷却速度较慢，适用于导热性及塑性较差的合金和合金化程度较高的合金钢。 3、炉中冷却 炉中冷却速度最慢，因此适用于特殊性能的合金钢或大型锻件的锻后冷却，或高合金钢及导热性、塑性差的钢。 §1-2锻件分类及锻件图的设计 一、锻件的分类 1、按照锻件的外形和模锻时毛坯的轴线方向，把锻件分为短轴类和长轴类两种。 1) 短轴类锻件 锻件平面呈圆形、方形或近似圆形和方形。终锻前，通常需要进行镦粗和压扁制坯。 2) 长轴类锻件 锻件分成直长轴线、弯曲轴线和枝叉类轴线，毛坯的轴线与打击方向垂直。在成形过程中首先需要拔长。 二、锻件复杂程度参数 影响因素： 1）锻件重量和轮廓尺寸； 2）锻件形状复杂系数S，即： 锻件复杂性：通常用锻件的体积与其外廓包容体的体积之比来表示。即