塑性成形工艺基础

表1-1 塑性成形方法分类表1-2 五大基本加工方法的分类第 一 章 绪 论一、金属塑性成形的特点与地位金属塑性成形是金属加工的重要方法之一。

它是指金属工件在工具外力（主要是压力）的作用下，产生塑性变形，从而达到要求的形状、尺寸和性能的加工过程。

因此，也把塑性成形称为塑性加工或压力加工。

金属塑性成形与其它加工方法相比，主要具有如下优点：1. 能改善组织性能。

如减轻偏析、致密结构、细化晶粒等，从而提高材料的综合力学性能。

2. 金属废屑少。

因塑性成形主要靠金属塑性状态下的体积转移，故不需切除大量的多余金属，所以金属收得率较高。

3. 生产率高。

这体现在塑性成形可采用高的加工速度，以及可采用连续式（非周期式）的生产方式。

因此特别适用于大批量生产。

由于上述优点，占产钢总量90%以上的钢制品都要经过塑性成形加工过程，其产品广泛应用于各种行业、部门，并随着塑性成形技术的发展，能生产的产品品种及规格也越来越多，因此金属塑性成形在国民经济中占有重要地位。

二、 金属塑性成形方法分类按金属塑性成形的加工方式，即综合考虑工具的特征及工件的变形方式，可将塑性成形方法分为五大类（见表1-1）。

类 别 工具特征 工件变形方式 锻 造直线运动的锻锤或锻模在锻模间体积变形挤 压 直线运动的挤压板及带挤压模的挤压缸 在挤压模孔中挤出拉 拔 直线运动的夹头及拉拔模架 在拉拔模孔中拉出冲 压 直线运动的冲模 在冲模间板料成形轧 制旋转运动的轧辊在轧辊间压缩成形上述五大基本加工方法又可分别进一步细分为若干种如表1-2所例举的加工方法。

基本方法 类 别 锻 造 自 由 锻 模 锻 挤 压 正 挤 反 挤 拉 拔 实心材拉拔 空心材拉拔 冲 压冲 裁 弯 曲表1-3 塑性理论发展概览拉 深轧 制纵 轧横 轧斜 轧三、金属塑性成形理论的发展概况金属塑性成形理论是一门基于金属塑性变形的物理学、物理-化学、金属学与力学基础上的应用技术理论。

发现金属材料的塑性并利用其加工金属制品可追溯至2000 多年前的青铜器时代，但是对金属材料的塑性变形的微观机理的认识，则是与本世纪30年代位错概念的提出分不开的。

《材料成形技术基础》总复习思考题一、基本概念加工硬化、轧制成形、热塑性成形、冷塑性成形、变形速度、塑性变形能力（可锻性）、自由锻造、模型锻造、敷料（余块）、锻造比、镦粗、拔长、冲孔、落料、拉深、拉深系数、反挤压成形、正挤压。

二、是非判断1、塑性是金属固有的一种属性，它不随变形方式或变形条件的变化而变化。

（）2、对于塑性较低的合金材料进行塑性加工时拟采用挤压变形方式效果最好。

（）3、自由锻是生产单件小批量锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的惟一方法。

（）4、锻件图上的敷料或余块和加工余量都是在零件图上增加的部分，但两者作用不同。

（）5、模膛深度越深，其拔模斜度就越大。

（）6、对正方体毛坯进行完全镦粗变形时，可得到近似于圆形截面的毛坯。

（）7、对长方体毛坯进行整体镦粗时，金属沿长度方向流动的速度大于横向流动的速度。

（）8、塑性变形过程中一定伴随着弹性变形。

（）9、金属在塑性变形时，压应力数目越多，则表现出的塑性就越好。

（）10、金属变形程度越大，纤维组织越明显，导致其各向异性也就越明显。

（）11、金属变形后的纤维组织稳定性极强，其分布状况一般不能通过热处理消除，只能通过在不同方向上的塑性成形后才能改变。

（）12、材料的变形程度在塑性加工中常用锻造比来表示。

（）13、材料的锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之间的温度。

（）14、加热是提高金属塑性的常用措施。

（）15、将碳钢加热到250℃后进行的塑性变形称为热塑性变性。

（）16、自由锻造成形时，金属在两砧块间受力变形，在其它方向自由流动。

（）17、镦粗、拔长、冲孔工序属于自由锻的基本工序。

（）18、模锻件的通孔可以直接锻造出来。

（）19、可锻铸铁可以进行锻造加工。

（）20、始锻温度过高会导致锻件出现过热和过烧缺陷。

（）21、热模锻成形时，终锻模膛的形状与尺寸与冷锻件相同。

（）22、金属的锻造性与材料的性能有关，而与变形的方式无关。

（）23、模锻件的精度取决于终锻模膛的精度。

金属液态成型加工工艺第一篇：金属液态成型加工工艺第一篇:金属液态成型加工工艺第一章液态成型理论基础一、铸件的凝固方式金属的凝固过程是一个结晶过程，包括形核和晶体长大两个基本过程。

凝固组织对铸件的力学性能影响很大，一般情况下晶粒越细小均匀，铸件的强度、硬度越高，塑性和韧性越好。

铸件的凝固方式: 1)逐层凝固(流动性最好) 2)糊状凝固3)中间凝固，影响凝固方式的因素:1)合金的结晶温度范围2)铸件断面的温度梯度(温度梯度? 凝固区宽度?)二、液态金属的工艺性能液态金属的工艺性能称铸造性能，具体包括流动性、收缩性、吸气性、偏析等。

充型能力:金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。

流动性越好，充型能力越强。

影响流动性的因素:1)合金成分2)合金种类3)浇注条件4)铸型的填充条件铸型的填充条件包括:(1)铸型的蓄热能力(蓄热系数)(2)铸型形状(3)铸型温度(4) 铸型中气体浇注条件:浇注温度和充型能力合金成分越远离共晶成分，结晶温度范围越宽，流动性越差。

三、合金的收缩1)液态收缩:液面下降2)凝固收缩:液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的根本原因3)固态收缩:铸件的外形尺寸减小;用线收缩率:产生铸造应力，变形、裂纹等的原因叙述缩孔的形成,缩松的形成,(书上有)4)缩孔和缩松的防止其产生使铸件的机械性能下降，甚至渗漏2缩松的防止1缩孔的防止: ?加压补缩 ?采用顺序凝固原则使铸件在压力下凝固，可显著减少经冒口充型、向冒口和内浇道方向凝固、最终将缩孔转移到冒缩口中、可获得致密的铸件，但使铸件各部分 ?再热节处安放冷铁活在局部砂温差大，易产生内应力。

冒口增加成本型表面涂敷激冷涂料，加大冷却速用于收缩大，凝固温度范围窄的合金度。

?合理确定浇注系统和浇注工艺 ?加大结晶压力，破坏树枝状晶浇注系统的位置影响铸型的温度分布，体，减少其对金属液流动的阻力进而影响其凝固顺序 ?合理应用冒口、冷铁、补贴，目的为使铸件顺序凝固3铸造应力铸造应力有热应力、收缩应力和相变应力。

材料成型力学原理部分第十四章金属塑性变形的物理基础1、塑形成形：利用金属的塑性，使金属在外力作用下成形的一种加工方法，亦称金属塑性加工或金属压力加工。

2、金属塑性成形的优点：生产效率高、材料利用率高、组织性能亦改变、尺寸精度高。

3、塑性成形工艺：锻造、轧制、拉拔、挤压、冲裁、成型4、金属冷塑形变形的形式：1、晶内变形：滑移和孪生2、晶间变形：晶粒间发生相互滑动和转动5、加工硬化：在常温状态下，金属的流动应力随变形程度的增加而上升，为了使变形继续下去，就需要增加变形外力或变形功。

（指应变对时间的变化率）6、热塑性变形时金属组织和性能的变化1、改善晶粒组织2、锻合内部缺陷3、破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布4、形成纤维组织5、改善偏析7、织构的理解：多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的取向分布结构。

8、细化晶粒：1、晶粒越细小，利于变形方向的晶粒越多2、滑移从晶粒内发生止于晶界处，晶界越多变形抗力越大9、热塑性变形机理：晶内滑移、晶界滑移和扩散蠕变10、塑性：不可逆变形，表征金属的形变能力11、塑性指标：金属在破坏前产生的最大变形程度12、影响塑性的因素：1、化学成分和合金成分对金属塑性的影响2、组织状态对金属塑性的影响3、变形温度4、应变速率5、应力状态13、单位流动压力P：接触面上平均单位面积上的变形力14、碳和杂质元素的影响碳：其含量越高，塑性越差；磷：冷脆；硫：热脆性；氧：热脆性；氮：时效脆性、蓝脆、气孔；氢：氢脆、白点、气孔和冷裂纹等15、合金元素的影响：塑性降低硬度升高16、金属组织的影响（1）晶格类型（2）晶粒度（3）相组成(4)铸造组织17、变形温度对金属塑性的影响：对大多少金属而言，总的趋势是随着温度升高，塑性增加。

但是这种增加并不是线性的，在加热的某些温度区间，由于相态或晶界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。

（蓝脆区和热脆区）18、变形抗力：指金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力一般用接触面上平均单位面积变形力来表示，又称单位面积上的流动压力19、质点的应力状态：变形体内某点任意截面上应力的大小和方向20、对变形抗力的影响因素：①化学成分：纯金属和合金②组织结构：组织状态、晶粒大小和相变③变形温度④变形程度：加工硬化⑤变形速度⑥应力状态21、金属的超塑性：细晶超塑性、相变超塑性第十五章应力分析1、研究塑性力学时的四个假设：①连续性假设：变形体不存在气孔等缺陷②匀质性假设:质点的组织、化学成分等相同③各向同性假设④体积不变假设2、质点：有质量但不存在体积或形状的点3、内力：在外力作用下，物体内各质点之间就会产生相互作用的力。

查看金属流线方法“使用1：1盐酸水溶液加热到60~80度之间煮15分钟分钟”是热酸蚀，还可以用冷酸蚀的办法硝酸1份，盐酸3份或硫酸铜100g，盐酸和水各500ml想取得明显的金属流线一般主要在锻造过程中取得，让金属沿着一个方向变形就是了，跟锻造温度，含碳量，杂质量的关系不大．不过锻造温度，含碳量，杂质量对产品的最终产品性能影响较大．一般就是看锻造零件的金属流线，把零件切开后进行腐蚀，然后看纹路是否有金属流线了。

没有相应的国家标准，因为流线与锻件的外形有关，只要和外形一致就好了。

锻件一般不检查流线，模锻件才检查。

一般用热酸洗，就能观察到金属的流线金属的流线是金属在变形加工中较软的杂质被拉长形成的线，可已经热酸洗后观察。

流线是金属中的低熔点成分和带状组织偏析在轧制或挤压时伸展而形成的。

同时，铸锭的晶粒在轧制过程中也被拉长成条状。

经过再结晶加热过程能使长条形晶粒恢复成等轴晶粒，但是由于低熔点成分和带状组织伸长所形成的条纹分布仍然存在。

在钢材的纵向截面上经抛光和酸浸后，用肉眼可以看到这种条纹状的线条。

这种宏观组织称为纤维组织，又称为流线。

不能认为合理分布的流线是一种缺陷。

因为几乎所有经过轧制、挤压或锻造的金属型材、制件中都存在着流线。

但是应认识到由于这种流线的分布，会引起在性能上各向异性反映。

试验也表明：在钢中顺纤维方向切取的试样机械性能要比横纤维方向试样的高。

因此，控制流线的合理分布；了解应力与流线分布及机械性能间的关系是至为重要的。

金属流线又叫——锻造流线。

是热模锻件在型腔中流动情况的一种检查方法，如果流线是不正常的、乱流、回流、窝流等未按设计者的要求进行流动，就属于不正常。

金属塑性成型基础塑性成形金属在加热时组织和性能的变化1.加热时的组织和性能变化要消除形变强化而产生的残余应力，必须对冷态下的塑性变形金属加热，因为金属塑性变形后晶体的晶格畸变，处于不稳定状态，它虽有自发地恢复到原来稳定状态的趋势，但在室温下，原子活动能量小，不可能自行恢复到未变形前的稳定状态。

第二篇材料成形力学原理第十三章金属塑性成形的物理基础基本要求：1．掌握金属塑性、抗力及其影响因素；2．了解金属变形机理和变形特征。

第一节 概述一、金属塑性成形的特点定义——塑性是指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力。

人们利用金属的这种特性，使其在外力作用下改变形状，并获得一定力学性能。

这种加工方法，称为金属塑性加工或塑性成形。

用途——金属塑性加工在汽车、拖拉机、船舶、兵器、航空和家用电器等行业都有广泛的应用。

如汽车的大梁和覆盖件是冲压出来的，曲轴、连杆和齿轮的毛坯是锻造出来的。

优点：１．生产效率高，适用于大批量生产２．改善了金属的组织和结构３．材料利用率高４．尺寸精度高二、塑性成形工艺的分类（一）体积成形体积成形是在塑性成形过程中靠体积的转移和重新分配来实现的。

1．锻造 锻造可分为自由锻和模锻。

自由锻是在空气锤或水压机上将毛坯锻成一定的形状和尺寸。

自由锻不使用专用的模具，它的形状和尺寸主要靠工人的熟练技巧来保证。

锻件的尺寸精度较低，生产效率不高，主要适用于单件、小批量生产，以及大型锻件的生产。

模锻是在锻压机器的压力作用下，使金属在模具的孔型中产生塑性变形，获得与模腔形状、尺寸相同的零件，保证相当高的尺寸精度，且生产效率高，适合于大批量生产。

模锻可分开式模锻和闭式模锻。

2．轧制 轧制是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定孔型，使其形成一定截面形状的成形方法。

利用轧制方法可获得型材、板材和管材。

轧制可分为纵轧、横轧和斜轧。

3．拉拔 拉拔是将金属坯料的前端施以一定的拉力，使它通过锥型的凹模型腔、改变其截面的形状和尺寸的一种加工方法。

拉拔是生产棒材、线材和管材的主要方法，它的生产效率很高。

4．挤压 挤压是使大截面的毛坯在凸模的强大压力作用下产生塑性流动，迫使金属从模具型腔中挤出，从而获得一定形状和较小截面尺寸的工件。

由于金属在挤压模具中受三向压应力作用，挤压成形零件的力学性能极佳。

这种加工方式也特别适用于塑性较差的材料成形。