金属塑性成形方法

第3章金属材料的塑性成形概述3.1金属塑性成形基础3.2 常用的塑性成形方法3.3 少、无切削的塑性成形方法3.4 常用的塑性成形金属材料概述金属塑性成形是利用金属材料所具有的塑性，在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。

由于外力多数情况下是以压力的形式出现的，因此也称为金属压力加工。

塑性成形的产品主要有原材料、毛坯和零件三大类。

金属塑性成形的基本生产方式有：轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压等。

塑性成形的特点及应用：（1）消除缺陷，改善组织，提高力学性能。

（2）材料的利用率高。

（3）较高的生产率。

如利用多工位冷镦工艺加工内角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍。

（4）零件精度较高。

应用先进的技术和设备，可实现少切削或无切削加工。

如精密锻造的伞齿轮可不经切削加工直接使用。

但该方法不能加工脆性材料和形状特别复杂或体积特别大的零件或毛坯。

塑性成形加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业得到了广泛应用。

例如，飞机上的塑性成形零件约占85%；汽车、拖拉机上的锻件占60%～80%。

3.1 金属塑性成形基础3.1.1 单晶体和多晶体的塑性变形3.1.2 金属的塑性变形3.1.3 塑性成形金属在加热时组织和性能的变化3.1.4 金属的塑性成形工艺基础3.1.1单晶体和多晶体的塑性变形1.单晶体的塑性变形金属塑性变形最常见的方式是滑移。

滑移是晶体在切应力的作用下，一部分沿一定的晶面（亦称滑移面）和晶向（也称滑移方向）相对于另一部分产生滑动。

晶体滑移变形示意图滑移的实质:是通过晶体中的位错线沿滑移面的移动来实现的。

位错运动引起的滑移变形原理图2.多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形是以单晶体的塑性变形为基础的，但多晶体中的晶粒取向不同、晶界的存在，对塑性变形的阻力增加。

晶粒之间也要相互滑动和转动。

3.1.2 金属的塑性变形1.形变强化（亦称加工硬化）金属塑性变形时产生的强度和硬度增加,塑性和韧性下降的现象，称形变强化（亦称加工硬化）。

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 反挤压图2—71 复合挤压图2-72 径向挤压2．按照挤压时金属坯料所处的温度不同，可分为热挤压、温挤压和冷挤压三种方式：(１）热挤压变形温度高于金属材料的再结晶温度。

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。

第四章金属塑性成形在工业生产中，金属塑性成形方法是指：金属材料通过压力加工，使其产生塑性变形，从而获得所需要工件的尺寸、形状以及性能的一种工艺方法。

常用的金属塑性成形方法如下：自由锻造：手工自由锻、机器自由锻锻造成形模型锻造：锤上模锻、压力机上模锻金属塑性成形冲压成形、挤压成形、拉拔成形、轧锻成形金属材料经过塑性成形后，其内部组织更加致密、均匀，承受载荷能力及耐冲击能力有所提高。

因此凡承受重载荷及冲击载荷的重要零件，如机床主轴、传动轴、齿轮、曲轴、连杆、起重机吊钩等多以锻件为毛坯。

用于塑性成形的金属必须具有良好的塑性，以便加工时易于产生永久性变形而不断裂。

钢、铜、铝等金属材料具有良好的塑性，可进行锻压加工；铸铁的塑性很差，在外力作用下易裂碎，不用于锻压。

在金属塑性成形方法中，锻造、冲压两种成形方法合称锻压，主要用于生产各种机器零件的毛坯或成品。

挤压、拉拔、轧锻三种成形方法是以生产金属材料为主，如型材、管材、线材、板料等，也用于制造某些零件，如轧锻齿轮、挤压活塞销等。

第一节锻造锻造是金属热加工成形的一种主要加工方法，通常采用中碳钢和低合金钢作锻件材料，锻造加工一般在金属加热后进行，使金属坯料具有良好的可变形性，以保证锻造加工顺利进行。

基本生产工艺过程如下：下料→坯料加热→锻造成形→冷却→热处理→清理→检验。

一、锻坯的加热和锻件的冷却1．加热的目的锻坯加热是为了提高其塑性和降低变形抗力，以便锻造时省力，同时在产生较大的塑性变形时不致破裂。

一般地说，金属随着加热温度的升高，塑性增加，变形抗力降低，可锻性得以提高。

但是加热温度过高又容易产生一些缺陷，因此，锻坯的加热温度应控制在一定的温度范围之内。

2．锻造温度范围各种金属材料在锻造时允许的最高加热温度，称为该材料的始锻温度。

加热温度过高会产生组织晶粒粗大和晶间低熔点物质熔化，导致过热和过烧现象。

碳钢的始锻温度一般应低于其熔点100～200︒C，合金钢的始锻温度较碳钢低。

材料的塑性成形工艺引言塑性成形是一种常见的材料加工工艺，通过施加力量使材料发生形变，以获得所需的形状和尺寸。

塑性成形工艺包括冷拔、冷加工、锻造、挤压、拉伸等多种方法。

本文将介绍几种常见的材料塑性成形工艺及其特点。

一、冷拔1.1 工艺流程冷拔是一种拉伸加工的方法，主要用于金属材料。

其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行冷拔加工。

2.加热：将材料加热至适当的温度，以提高其塑性。

3.均质化处理：通过变形和退火等处理方法，使材料组织更加均匀。

4.拉拔：将材料拉伸至所需的形状和尺寸。

5.精整：通过切割、修整等方法，使成品达到要求的尺寸。

1.2 特点冷拔工艺具有以下特点：•成品尺寸精度高，表面质量好。

•可加工各种材料，包括金属和非金属材料。

•可以提高材料的强度和硬度。

二、冷加工2.1 工艺流程冷加工是一种在常温下进行的成形加工方法，常用于金属材料。

其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行冷加工。

2.切削：通过刀具对材料进行切削加工。

3.成型：通过冷加工设备对材料进行压制、弯曲、卷曲等成型操作。

4.精整：通过修整、研磨等方法，使成品达到要求的尺寸和表面质量。

2.2 特点冷加工具有以下特点：•成品尺寸精度高，表面质量好。

•可以加工多种材料，包括金属和非金属材料。

•部件形状复杂度高，适用于精密加工要求较高的产品。

三、锻造3.1 工艺流程锻造是一种通过施加压力将材料压制成所需形状的工艺方法。

其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行锻造。

2.加热：将材料加热至适当的温度，以提高其塑性。

3.锻造：通过锻造设备施加压力，将材料压制成所需形状。

4.精整：通过修整、热处理等方法，使成品达到要求的尺寸和性能。

3.2 特点锻造具有以下特点：•可以加工各种金属材料，包括高温合金和非金属材料。

•成品强度高，韧性好。

•高生产效率，适用于大批量生产。

四、挤压4.1 工艺流程挤压是一种将材料挤压成所需截面形状的塑性成形工艺。

金属塑性成形的概念金属塑性成形是指通过在金属材料中施加外力、应用热力或化学反应等手段，使金属材料发生塑性变形的一种金属加工工艺。

与传统的金属加工方式相比，金属塑性成形具有高效性、精确性和经济性的特点。

它广泛应用于汽车、航空航天、冶金等行业。

金属塑性成形的基本原理是利用金属材料的塑性变形特性，通过施加外力使金属材料由原有的形态发生塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。

金属塑性成形可以分为几种不同的形式，主要包括锤击成形、挤压成形、拉伸成形、压力成形和转轧成形等。

锤击成形是一种传统的金属塑性成形方法，它通常通过将金属材料置于锻造设备中，然后利用锤击力量使金属材料发生塑性变形。

锤击成形具有成本低、生产周期短的优点，但是需要大量的人力和物力投入。

挤压成形是指将金属材料置于挤压机中，通过挤压头施加压力使金属材料发生塑性变形。

挤压成形可以分为直接挤压和间接挤压两种形式。

直接挤压是指将金属材料直接放入挤压腔内，然后施加压力使金属材料发生压缩变形。

间接挤压是指将金属材料包裹在特殊形状的模具中，然后施加压力使金属材料逐渐挤出模具，从而达到所需的形状和尺寸。

拉伸成形是通过在金属材料表面施加拉力，使其发生塑性变形。

拉伸成形通常用于制备薄壁结构，如汽车车身、空调管道等。

拉伸成形由于受到法向拉力和剪切力的作用，易造成材料表面的应力集中和变形不均匀，因此在拉伸成形过程中需要注意控制应力分布和变形。

压力成形是一种利用液压或气压对金属材料施加压力的金属塑性成形方法。

压力成形通常具有成形精度高、产品质量好的优点，并且可以实现批量生产。

压力成形主要包括冲压成形、压铸成形和锻压成形等。

转轧成形是一种将金属材料置于转轧机中进行塑性变形的金属加工方法。

转轧成形通常用于制备薄板材料，如钢板、铝板等。

转轧成形具有高效、节省原材料和简便的优点，且可以保证成形件的尺寸精度和表面质量。

总之，金属塑性成形是一种广泛应用于金属加工领域的重要技术，通过施加力量和热力等手段，对金属材料进行塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。

列举一种塑性成形的方法
塑性成形是一种常见的加工方法，用于将金属材料加工成所需形状。

以下是一种常见的塑性成形方法：
1. 锻造（Forging）：通过施加压力使金属材料在高温或常温下改变形状。

这种方法适用于各种金属，包括钢铁、铝、铜等。

2. 拉伸（Stretching）：将金属板材或棒材拉伸到所需的形状。

这种方法常用于制造汽车车身、金属罐体等。

3. 冲压（Stamping）：使用模具将金属板材冲压成特定形状。

这是大规模生产金属零件的常见方法，例如汽车零件、电器外壳等。

4. 深冲（Deep Drawing）：将金属板材通过冲压方法深度拉伸，形成较深的形状，例如制造锅具、洗衣机筒等。

5. 滚压（Rolling）：通过使金属材料通过一对辊子，使其在压力下改变形状。

这种方法常用于制造金属板材、棒材等。

这只是几种常见的塑性成形方法之一，实际上还有许多其他方法，根据不同的材料和形状需求选择适合的方法。

一、金属塑性成型特点：1.能改善金属的组织，提高金属力学性能2.提高材料的利用率3.塑性成型加工具有较高的生产率4.可获得精度较高的毛坯或零件。

二、金属塑性成型方法分类：1.锻造2.轧制3.挤压4.拉拔5.冲裁。

三、金属的塑性：金属材料在一定的外力作用下发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。

四、塑性指标：断面收缩率、延伸率、冲击韧性、最大压缩率、扭转角、弯曲次数五、冷塑性变形机理：晶内变形：晶内变形主要为滑移和孪生。

其中滑移变形为主要；孪生为此要。

滑移：指晶体在力作用下，晶体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滑移或切变。

这些晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向。

滑移系多的金属比滑移系少的金属变形协调好，塑性高。

例如面心立方金属比密排六方金属的属性好。

至于体心立方金属与面心立方金属，滑移方向的作用大于滑移面的作用，体心立方金属每个晶粒沿滑移面上的滑移方向只有两个，面心立方金属却为三个，因此面心立方金属的塑性变形能力更好。

孪生：（晶体在切应力作用下，晶体的一部分养着一定晶面（孪生面）和一定的晶向（孪生方向发生均匀切变成为孪生）体心立方：金在常温下大多数的属滑移的临界切应力小于孪生的临界切应力，所以滑移是优先于孪生。

在很低的温度下，孪生的临界切应力低于滑移的临界切应力，所以发生孪生。

面心立方晶：孪生的临界切应力比滑移大，只有在极低的温度或高速冲击载荷下才能发生。

再者当金属滑移变形剧烈进行并受到阻碍时，在高度应力集中处会产生孪生变形。

密排六方金属:由于滑移系少，滑移变形难以进行，所以靠孪生方式变形六、热塑性变形软化过程按性质分：动态回复动态再结晶静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶七、动态回复如何实现：动态回复是通过位错的攀移、交滑移等来实现的。

八、热塑性变形机理：金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移、晶内孪生、晶界滑移和扩散蠕变等。

一般地说，晶内滑移是最主要和最常见的；孪生多在高温高速时发生，但对于密排六方晶系金属，这种机理也起重要作用；晶界滑移和扩散蠕变只在高温变形时才发挥作用。

金属塑性成形原理课后答案金属塑性成形原理是金属加工领域中的重要理论，对于理解金属加工过程和提高生产效率具有重要意义。

在学习了金属塑性成形原理课程后，我们需要对所学知识进行巩固和深化，以便更好地应用于实际生产中。

下面是一些金属塑性成形原理课后答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一重要知识。

1. 金属塑性成形的基本原理是什么？金属塑性成形是利用金属材料在一定温度和应力条件下的塑性变形特性，通过施加外力使金属材料产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。

其基本原理是利用金属材料的塑性变形特性，通过施加外力使金属材料发生塑性变形，从而实现加工目的。

2. 金属材料的塑性变形特性有哪些？金属材料的塑性变形特性包括屈服点、流动应变、硬化指数等。

其中，屈服点是金属材料在受到一定应力作用下开始产生塑性变形的临界点，流动应变是金属材料在屈服点之后产生塑性变形的应变量，硬化指数则是描述金属材料在塑性变形过程中硬化速率的参数。

3. 金属塑性成形的主要方法有哪些？金属塑性成形的主要方法包括锻造、拉伸、挤压、冲压等。

其中，锻造是利用冲击力或压力使金属材料产生塑性变形，拉伸是利用拉力使金属材料产生塑性变形，挤压是利用挤压力使金属材料产生塑性变形，冲压则是利用冲击力使金属材料产生塑性变形。

4. 金属塑性成形的影响因素有哪些？金属塑性成形的影响因素包括温度、应力、变形速率等。

其中，温度是影响金属材料塑性变形特性的重要因素，应力是施加在金属材料上的力，变形速率则是金属材料在塑性变形过程中的变形速度。

5. 金属塑性成形的应用范围有哪些？金属塑性成形广泛应用于汽车制造、航空航天、机械制造等领域。

通过金属塑性成形，可以获得各种形状和尺寸的零部件，满足不同行业的需求，提高生产效率，降低生产成本。

通过对金属塑性成形原理的学习和理解，我们可以更好地掌握金属加工的基本原理和方法，为实际生产提供理论支持和指导。

希望大家在学习金属塑性成形原理的过程中能够加深对相关知识的理解，提高金属加工的技术水平，为行业发展做出贡献。