第2章 金属塑性成形(第4节)20120318

材料成型工艺基础：金属塑性成形1. 引言金属塑性成形是制造业中常见的一种材料成型工艺。

通过对金属材料施加力量，使其在一定的温度和应变条件下发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的制品。

这种成形工艺广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。

本文将介绍金属塑性成形的基本概念、工艺流程以及常见的金属塑性成形方法。

2. 基本概念2.1 金属塑性成形的定义金属塑性成形是指将金属材料通过施加力量，在一定的温度和应变条件下，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的工艺过程。

2.2 塑性变形的基本概念塑性变形是指材料在一定的应力作用下，在超过其屈服点之后发生的可逆性变形。

在这种变形中，金属材料的原子结构会发生改变，从而改变了材料的形状和尺寸。

3. 工艺流程金属塑性成形的工艺流程主要包括以下几个步骤：3.1 原材料准备在金属塑性成形工艺中，首先需要准备好所需的金属原材料。

原材料的选择需要满足产品的要求，包括材料的强度、韧性、耐蚀性等。

3.2 材料加热在金属塑性成形之前，通常需要将金属材料进行加热。

加热可以使金属材料达到一定的塑性状态，更容易发生塑性变形。

加热的温度和时间需要根据不同的金属材料和成形要求进行调整。

3.3 成型工艺金属塑性成形的成型工艺包括以下几种常见方法：3.3.1 锻造锻造是一种利用压力将金属材料塑性变形成形的方法。

在锻造过程中，金属材料会经过压缩、拉伸、冷却等多个步骤，最终得到所需的形状。

3.3.2 拉伸拉伸是将金属材料放在拉伸机上，通过施加力量使其发生塑性变形的方法。

通过拉伸可以改变金属材料的形状和尺寸。

3.3.3 深冲深冲是将金属材料放在冲压机上，通过模具对材料进行冲压，使其发生塑性变形的方法。

通过调整模具的形状和尺寸，可以得到不同形状和尺寸的制品。

3.4 后处理在金属塑性成形完成之后，通常需要进行一些后处理工艺。

包括去除表面的氧化物、清洗、退火等。

后处理的目的是提高产品的表面质量和性能。

4. 常见的金属塑性成形方法4.1 冷镦成形冷镦成形是一种将金属材料通过冷镦机进行挤压、拉伸、弯曲等操作，使其发生塑性变形的方法。

2023-11-06•金属塑性成形概述•金属塑性成形工艺•金属塑性成形设备•金属塑性成形技术的发展趋势•金属塑性成形过程中的缺陷与质量控制目•金属塑性成形实例分析录01金属塑性成形概述金属塑性成形是一种使金属材料发生塑性变形，以获得所需形状、尺寸和性能的加工方法。

金属塑性成形广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、电子等领域，是一种重要的材料加工技术。

金属塑性成形的定义金属塑性成形可以制造出复杂形状的零件，并且能够获得较高的精度和表面质量。

与切削加工相比，金属塑性成形具有更高的材料利用率和更低的能耗。

金属塑性成形过程中材料的变形是均匀的，因此可以避免应力集中和裂纹等缺陷。

金属塑性成形的特点03金属塑性成形的基本原理包括应力状态、屈服准则、塑性流动规律等。

金属塑性成形的基本原理01金属塑性成形的原理是基于金属的塑性变形规律，即在外力作用下，金属材料会发生形状和尺寸的变化。

02在金属塑性成形过程中，材料的变形受到应力状态、变形温度、变形速度等因素的影响。

02金属塑性成形工艺自由锻工艺自由锻是利用冲击力或静压力使金属坯料变形，并施加外力将其锻造成所需形状和尺寸的锻造方法。

定义特点流程应用自由锻具有较大的灵活性，可以生产形状各异的锻件，但生产效率较低，适用于单件或小批量生产。

自由锻的流程包括坯料准备、加热、变形和锻后冷却。

自由锻主要用于大型锻件和难变形材料的加工，如轴、轮毂、法兰等。

模锻工艺模锻是利用模具使金属坯料变形，并施加外力将其锻造成所需形状和尺寸的锻造方法。

定义模锻具有较高的生产效率，且能获得较为精确的形状和尺寸，但模具制造成本较高。

特点模锻的流程包括坯料准备、加热、放入模具、变形、锻后冷却和修整。

流程模锻广泛应用于中小型锻件的生产，如齿轮、轴套、法兰等。

应用板料冲压工艺板料冲压是利用冲压机将金属板料变形，并施加外力将其冲制成所需形状和尺寸的加工方法。

定义板料冲压具有较高的生产效率，且能获得较为精确的形状和尺寸，但模具对材料的厚度和硬度有一定要求。

金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形（MPM）是一种成型工艺，它包括冷弯折形、冷拉伸、热弯形、热拉伸、冲压和挤压等，它能够将金属材料塑性变形，从而制造成各种形状和尺寸的部件或零件。

虽然它与铸造有许多相似之处，但具有明显的不同，它更多的是在金属材料弯折或拉伸的基础上进行裁剪和成型。

金属塑性成形的主要原理是材料的塑性变形，当金属或其它金属材料受力时，它会发生塑性变形，例如在冷弯折形时，金属材料会受到压力而不会断裂。

冷拉伸的原理与冷弯折形的原理基本相同，只是它使用的是拉伸力而非压力。

热弯形和热拉伸原理与冷弯折形和冷拉伸的原理大致相同，只是需要加热材料来使其塑性变形。

冲压和挤压是两种机器成型工艺，它们通过对金属材料施加压力而产生细小的型腔，从而制造出不同形状的部件或零件。

金属塑性成形的另一个重要原理是金属温度、应力和应变。

温度变化会影响材料的变形性能，应力和应变是金属材料变形的两个重要参数，它们可以帮助确定材料的力学性能，从而选择合适的成形工艺来完成成型任务。

最后，成形过程中还需要考虑工具的
使用，例如冲床、挤压机、回转机等，这些工具可以应用到金属塑性成形中，使金属材料发挥更好的塑性变形性能。

总之，金属塑性成形技术的主要原理是材料的塑性变形，应力、应变和温度等因素的影响，以及工具的使用。

这些原理可以用来帮助确定正确的成型工艺和工具，从而产生精确度相当高的金属零件。

§2.1金属冷态下的塑性变形一、塑性变形机理多晶体的塑性变形包括晶粒内部变形（晶内变形）、晶外变形（晶间变形）。

（一）晶内变形变形方式：滑移（主要）、孪生（次要）1、滑移晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。

滑移矢量与柏氏矢量平行。

滑移发生的地方：原子密度最大的晶面和晶向，例如面心立方的{110}和<111>，体心立方的{111}和<110>等。

原因：原子密度最大的晶面，原子间距小，原子间的结合力强；而其晶面间的距离则较大，晶面与晶面之间的结合力较小，滑移阻力便小。

结论：滑移系多的金属要比滑移系少的金属变形协调性好、塑性高；而其发生滑移的条件需沿滑移面施加一定大小的切应力。

设拉力P引起的拉伸应力σ，切应力分量为τ=σcosφcosλ ;令u=cosφcosλ，称为取向因子;当u=0.5或接近0.5，称为软取向;当u=0或接近0，称为硬取向金属多晶体中，各晶粒的位向不同，使得塑性变形必然不可能在所有晶粒内同时进行，构成多晶体塑性变形不同于单晶体。

2、孪生（形变孪晶）晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面（称为孪生面）和一定的晶向（称为孪生方向）发生均匀切变。

金属在塑性变形时以何种方式变形，取决于哪种变形所需的切应力为低。

常温下，滑移优先；低温下，孪生优先。

（二）晶间变形主要方式是晶粒之间相互滑动和转动。

在冷态变形条件下，多晶体的塑性变形主要是晶内变形，晶间变形只是次要作用。

二、塑性变形的特点1）各晶粒变形的不同性（方式不同）2）各晶粒变形的相互协调性（目的一致）3）晶粒之间、晶体内部和晶界附近区域之间变形的不均匀性。

（尺寸不一致）由于晶粒变形的特点，使得晶粒大小对金属的塑性和变形抗力有一定的影响。

设晶粒平均直径d，材料屈服强度σs，根据实验结果获得两者之间的关系表达式为σs=σ0+Kd-1/2σ0：常数，变形抗力，约为单晶体临界切应力2～3倍Ky：常数，变形影响因此，晶粒细化，单位体积的晶界越多，削弱了晶粒内部的应力场，无法达到变形发生的程度，故需外加更大的力；而且晶粒细化，金属的塑性越好。