什么是压力加工

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金属压力加工

一 什么是压力加工

靠外力使金属材料产生塑性变形而得到预定形状与性能的制件（毛坯或零件）的加工方法。

外力—— 冲击力：锤类 静压力：压力机

各类钢和大多数有色金属及其合金都具有一定的塑性，因此，都能在热态或冷态下进行压力加工。

应用广泛：运输工具96%； 汽车拖拉机95%；

航天、航空90%； 农用机械工业80%。

分类

1 轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产品的加工方法。靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变形。

主要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。

2 挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。

正挤：金属流动方向与凹模运动方向相同。

反挤：金属流动方向与凹模运动方向相反。

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P图7-26

3 拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。

产品尺寸精度、表面光洁度较高，所以，常用于轧制件的再加工，提高产品质量。

坯料：低碳钢、有色金属及合金。

4 自由锻：金属坯料在上、下抵铁间受冲击力或压力而变形。

5 模锻：金属坯料在具有一定形状的模膛内受冲击力或压力而变形

上砧铁

下砧铁 坯料

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6 冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。

第一节 金属压力加工

特点：

1）.可实现无屑加工,节省材料；

2）.产品力学性能好，尺寸精度高；

3）自动化程度高，生产率高;

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4）.材料利用率高，产品范围广泛。

三、金属的塑性变形

单晶体的塑性变形方式：

1.滑移 ——滑移系

2.孪生

单晶体的塑性变形方式：

晶内变形（低温）：滑移和孪生

晶间变形（高温）：晶粒间的相对滑动和转动。

（一）规律：

1、最小阻力定律

金属质点在塑性变形中总是力图向最小阻力的方向移动。

2、加工硬化规律

加工硬化定义：金属在常温下随变形量增加而变形抗力增大、塑性和韧性降低的现象。

3、体积不变规律

塑性变形前后的体积总保持不变。

重要推论：塑性变形只改变形状和尺寸，体积不变。 晶体的孪生示意图

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（二）塑性变形金属加热时组织性能变化

1、回复、再结晶

1）回复 加工硬化使金属处于不稳定状态

将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象，称为回复。

特点：

使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变。

消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、硬度稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。

回复处理:低温退火或去应力退火。 T回=(0.25~0.3)T熔（K）

2）再结晶（不是相变）

塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为再结晶。

再结晶温度一般为0.4T熔(K)以上 （T回=0.4T熔）

3）特点：

再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶粒。

完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶退火。

晶粒长大：

如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性明显下降。

4）冷变形和热变形

冷变形：再结晶温度以下的变形。只有加工硬化现象，可使金属获得

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较高的硬度和精度，提高产品性能，但变形程度不宜过大。

热变形：再结晶温度以上的变形。加工硬化和再结晶过程同时存在，没有加工硬化痕迹。能以较小的功完成较大的变形，同时获得力学性能较高的再结晶组织。

再结晶温度 T再=0.4T熔

（三）金属的可锻性

一、金属的可锻性（塑性加工性能）

定义：衡量金属材料通过塑性加工获得优质零件难易程度的工艺性能。

衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性↑，变形抗力↓，可锻性↑。

二、影响因素

1.金属的本质（内在因素）

a.化学成分： C%↑，塑性↓，可锻性↓。

纯金属>合金；碳化物形成元素使塑性加工性下降。

b.金属组织：

晶体结构：面心＞体心＞密排六方

第二节 锻造

定义：利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁之间产生塑性变形，从而得到所需锻件的锻造方法。

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提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施。

变形温度T↑，材料塑性δ↑，变形抗力P↓，→可锻性↑。

碳素结构钢，加热温度超过A3线，组织为单一A，适宜塑性加工

锻造温度范围的确定：指由始锻温度到终锻温度之间的温度间隔。

始锻温度：固相线以下200℃左右

终锻温度：A1线以上800～750℃之间

注意事项：温度过高将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废。

一 特点：1 工具简单、通用性强。（成型部分）

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2 应用广泛，几克——几百吨，机械性能高。

3 锻件尺寸精度差，材料利用率低。

4 只能用于形状简单的锻件。

5 劳动强度大（尤其手工）。

二 分类：1 手工锻：砧子，大、小锤，炉子等，小型件。

2 机器锻：空气锤、蒸汽—空气锤， 冲击力

液压机、吨位 静压力

（一）自由锻

工序 :镦粗，拔长，冲孔

1、 镦粗：截面增加、高度减小的工序。

2、拔长：毛坯横截面减小，长度增加

3、冲孔： 透孔、不透孔（盲孔二

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（二）模锻

模锻：坯料在模膛内受冲击力或压力产生变形，得到所需形状的锻造方法。

按使用设备的不同，分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、胎模锻等。

与自由锻相比，模锻的特点：

①生产率较高

②锻件尺寸精确，加工余量小

③可锻出形状复杂锻件

④材料利用率高

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锻模结构：包括上、下模，模膛，分模面

第三节 制定锻件图

1） 选分模面：（关系到出模、成型、材料利用率等）

原则：

a、 保证锻件能完整地从模膛中取出

b、 使模膛浅而宽，便于加工、利于金属流动

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c、 应使上、下模膛沿分模面的轮廓一致，便于检查上、下模错移

d、 分模面应使锻件上敷料最少

e、 分模面尽量选平面

f、 有流线要求时，依受载情况确定

2） 确定余量、公差、敷料

机械加工余量：一般1—4mm， 比自由锻小的多。

公差： 一般±0.3—3mm

a、模膛公差

b、防止上、下模没闭合，金属没充满模膛

c、上、下模错移

d、模膛磨损、变形等

敷料：为简化形状，d＜25—30mm，孔不锻出

第四节 模锻零件结构工艺性

设计模锻件时，应根据模锻特点和工艺要求，使零件结构符合下列原则，以便于模锻生产和降低成本。

1 必须具有合理的分模面（锻件易取出，敷料少，锻模易做）。

2 模锻斜度、圆角

3 非加工面尺寸精度要符合模锻生产工艺，加工面留余量。

4 锻件形状尽量简单对称，各截面差不可太大。

5 尽量避免深孔、多孔（简化模具制造提高寿命）

6 若形状复杂，用锻焊结构，减少敷料。

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模锻件为什么要有斜度和圆角

斜度：便于从模膛中取出锻件

圆角：增大锻件强度，使锻造时金属易于充满模膛，避免锻模上的内尖角处产生裂纹，减缓锻模外尖角处的磨损，从而提高锻模的使用寿命。

第五节、板料冲压

板料冲压：利用冲模使板料产生分离或成型的加工方法。

冷冲压用原料

1.对冷冲压用原料的要求:

(1)冲压用的金属板必须具有一定的弹性和塑性.

(2)厚度均匀

(3)材料表面必须光洁平整．无划痕．无锈斑及

其它附着物，断面无分层现象。

2.常用冷冲压的原材料

黑色金属：有普通低碳钢．优质碳素钢和不锈钢

有色金属：紫铜、黄铜、磷铜带材；铝和铝合金板

特点：

1 可冲压出成型复杂的件，废料少。

2 产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度，

3 材料消耗少，强、刚度高。

4 操作简单，便于自动化，生产率高。

5 模具复杂，适于大批量生产。

（一）分离工序

使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序