材料成形技术课件3金属压力加工.pptx

金属塑性加工原理与技术
粗晶铝晶粒各处变形不均
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金属塑性加工原理与技术
2．晶界的作用及晶粒大小的影响
冷变形情况下： 晶界强度高于晶内强度 晶粒越细、强度硬度越高、变形越均匀，应力集中小，塑性好 与单晶体相比，多晶体受晶界和晶体取向差别的影响， 各晶粒变形先后、大小不同，同一晶粒内变形也不均匀， 易产生残余应力
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金属塑性加工原理与技术
§5. 1 金属的塑性
5. 1. 1 塑性的基本概念 5. 1. 2 塑性指标及其测量方法 5. 1. 3 塑性状态图及其应用
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金属塑性加工原理与技术
5. 1. 1 塑性的基本概念
➢ 什么是塑性 塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破 坏其完整性的能力
➢ 塑性与柔软性的区别是什么？ 塑性反映材料产生永久变形的能力 柔软性反映材料抵抗变形的能力
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§5. 2 金属多晶体塑性变形的主金属要塑性机加制工原理与技术
5. 2. 1 多晶体变形的特点 5. 2. 2 多晶体的塑性变形机构 5. 2. 3 合金的塑性变形 5. 2. 4 变形机构图
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金属塑性加工原理与技术
5. 2. 1 多晶体变形的特点
1．变形不均匀
多晶体塑性变形的竹节现象
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金属塑性加工原理与技术
从塑性图上获取的信息
➢ 慢速加工，温度为350~400℃时,φ值和εM都有最大值，不 论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加工。
➢ 锻锤下加工，在350℃左右有突变，变形温度应选择在 400~450℃。
➢ 工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据αK 曲线来判定。从图中可知，在相变点270℃附近突然降低， 因此，锻造或冲压时的工作温度应在250℃以下进行为佳。

锻造
自由锻
自由锻——利用冲击力或压力使金属胚料在两个抵铁间产生塑性变形，从而获得 利用冲击力或压力使金属胚料在两个抵铁间产生塑性变形， 自由锻 利用冲击力或压力使金属胚料在两个抵铁间产生塑性变形 所需形状和尺寸的锻件。 所需形状和尺寸的锻件。 自由锻的优点 工具简单 灵活性大， 灵活性大，生产周期短 自由锻的缺点：生产效率低，对操作者的技术要求高，劳动强度大， 自由锻的缺点：生产效率低，对操作者的技术要求高，劳动强度大，锻件精度 差， 机械加工量大等。 机械加工量大等。 自由锻的设备：空气锤、蒸汽锤、水压机等。 自由锻的设备：空气锤、蒸汽锤、水压机等。 自由锻的应用：特别适用于单件，小批量生产。 自由锻的应用：特别适用于单件，小批量生产。 自由锻的基本工序：分为基本工序、辅助工序、修整工序三部分。 自由锻的基本工序：分为基本工序、辅助工序、修整工序三部分。 锻造比：是锻造时金属变形程度的一种表示方法，常用变形前后的截面比、 锻造比：是锻造时金属变形程度的一种表示方法，常用变形前后的截面比、长度 比或高度比来表示。一般锻件锻造比取2-4；重要锻件取 比或高度比来表示。一般锻件锻造比取 ；重要锻件取4-8。 。 自由锻工艺过程：绘制锻件图；决定胚料重量和尺寸；确定变形工艺和锻造比； 自由锻工艺过程：绘制锻件图；决定胚料重量和尺寸；确定变形工艺和锻造比； 选择设备；确定锻造温度范围；确定热处理规范；填写工艺卡等。 选择设备；确定锻造温度范围；确定热处理规范；填写工艺卡等。 自由锻的工艺流程：下料——加热 加热——锻打 锻打——锻后热处理 锻后热处理——检验。 检验。 自由锻的工艺流程：下料 加热 锻打 锻后热处理 检验
模锻的概念、特点、 模锻的概念、特点、应用及分类
压力加工
冲压的概念、 冲压的概念、特点和应用

3、铸型填充条件
• （1）铸型导热能力 铸型材料导热系数和比容↑，对合金的激冷
作用越强，合金的充型能力↓。 • （2）铸型温度
铸型温度↑，充型能力↑。 • （3）铸型的阻力
阻力↑，则充型能力↓。 （型腔越狭窄、复杂，铸型材料发气量大）
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二、合金的收缩性
1、合金收缩的概念
• 定义：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程 中
变量与深度。 柔性最好，不受复杂程度的限制。
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第一篇 金属的铸造成形工艺
第一章 铸造成形工艺理论基础
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§1.1 铸造成形工艺的特点和分类
• 定义：将液态金属浇入到具有与零件形状、尺寸 相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，以获得 毛坯、或零件的工艺方法，称为“铸造”。 铸件：通过铸造成形得到的毛坯、零件。
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板料成形
Sheet-Metal Forming Processes
1 应用背景
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焊接 Welding
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铸造
Casting
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非金属材料成形
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锻造 Forging
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3、发展趋势：
（1）精密的材料成形
近无余量成形。
精铸、精密压力加工、精密焊接与切割等。
• 铸件结构复杂↑ ，铸型硬度↑ ，芯骨粗大↑ ，则收
缩阻力↑ ，收缩率↓
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3、铸件中的缩孔与缩松 （1）缩孔与缩松的形成 液态收缩和凝固收缩、容积得不到补足。 ①缩孔的形成
液态金属充满铸型铸件外壳液面下降最后凝固部位

40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
金属材料的成型加工工艺
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
ie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳

多晶体金属的塑性变形抗力总是高于单晶体。 晶粒越细小，变形抗力越大，但能提高金属的 塑性。
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3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 ； ③产生内应力 。
金属发生冷塑性变形时，随着 变形量的增加，强度和硬度提 高，塑性和韧性下降的现象称为 加工硬化，又称冷变形强化。
拔长时的锻造比为:Y拔＝ A0/A =L/L0 镦粗时的锻造比为:Y镦＝ A/A0 =H0/H
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理的方法消除，只有经过压力 加工使金属变形，才能改变其方向和形状。
为了获得具有最好力学性能的零件，在设计和制造零件时，都应使 零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向 与纤维方向垂直。并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
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3．避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面 4．合理采用组合结构
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3.3 模锻
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的 模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的 限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。
与自由锻相比，模锻的优点是：操作简便，生产率高；可 以锻造形状较复杂的锻件；锻件的尺寸精确、表面较光洁，因 而机械加工余量小，材料利用率高，成本较低；而且可使锻件 的金属纤维组织分布更加合理，进一步提高了零件的使用寿 命。
1）长轴类模锻件 常用的工步 有拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等。
2）盘类模锻件 常用镦粗、终 锻等工序。 （4）确定修整工序
包括切边、冲孔、热处理、清 理、校正等。
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3. 模锻件的结构工艺性

1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
金属材ห้องสมุดไป่ตู้成型 压力加工详解
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿

削或无切削精密铸件。
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3、压力铸造 ➢ 定义：压力铸造简称压铸，是指将液态或半液态
合金浇入压铸机的压室内，使之在高压和高速下 充填型腔，并在高压下成形和结晶而获得铸件的 一种铸造方法。 ➢ 工艺过程 ：
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视频5：压力铸造
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➢ 特点和应用：
浇注时间短，易于机械化、自 动化作业；
铸型散热快，晶粒细化，耐磨、 耐蚀性好；
是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、 压力、离心力、电磁力等外力场的作用下充满铸 型，凝固后获得一定形状与性能铸件的生产过程， 是生产金属零件和毛坯的主要形式之一。
2、铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
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3、特点：
➢ 液态成型，可铸造任何形状的铸件； ➢ 铸件的形状、尺寸与零件接近，可节省金属材
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▪ 设计原则： ① 冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩 部分的凝固时间； ② 冒口应具有足够大的体积，以保证有足够的 金属液补充铸件内部的体收缩。 ③ 在铸件凝固时，冒口与被补缩部位之间应有 通畅的补缩通道。
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冷铁 作用：是为了加速铸件厚壁部分的冷却， 使其与邻近部位同时凝固，避免出现缩孔、 缩松等缺陷。 分类：内冷铁和外冷铁
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➢ 楔横轧：利用两个外表镶有凸块并作同向旋转的平行
轧辊对沿轧辊轴向送进的坯料进行轧制的方法。主要用 于加工阶梯轴、锥形轴等各种对称的零件或毛坯。
金属变形过程
轧制时坯料径向尺寸减小，长度增加
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视频8：轧制
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三、锻造 ➢ 定义：锻造是将固态金属
加热到再结晶温度以上， 在压力作用下产生塑性变 形，把坯料的某一部分体 积转移到另一部分，从而 获得一定形状、尺寸和内 部质量的锻件的工艺方法。 ➢ 分类：自由锻造、模型锻 造

二、再结晶 1. 再结晶过程及其对金属组织、性能的影 响 变形后的金属在较高温度加热时，由于原 子扩散能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的 晶粒通过重新生核、长大变成新的均匀、细小 的等轴晶。这个过程称为再结晶。变形金属进 行再结晶后，金属的强度和硬度明显降低，而 塑性和韧性大大提高，加工硬化现象被消除， 此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上 恢复到变形以前的水平。再结晶生成的新的晶 粒的晶格类型与变形前、变形后的晶格类型均 一样。
二、再结晶 1. 再结晶过程及其对金属组织、性能的影 响 变形后的金属在较高温度加热时，由于原 子扩散能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的 晶粒通过重新生核、长大变成新的均匀、细小 的等轴晶。这个过程称为再结晶。变形金属进 行再结晶后，金属的强度和硬度明显降低，而 塑性和韧性大大提高，加工硬化现象被消除， 此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上 恢复到变形以前的水平。再结晶生成的新的晶 粒的晶格类型与变形前、变形后的晶格类型均 一样。
3.3 塑性变形后的金属在加热时组织和性能的 变化 金属经塑性变形后，组织结构和性能发生 很大的变化。如果对变形后的金属进行加热， 金属的组织结构和性能又会发生变化。随着加 热温度的提高，变形金属将相继发生回复、再 结晶和晶粒长大过程。
一、回复 变形后的金属在较低温度进行加热，会发生回复 过程。 产生回复的温度T回复为： T回复=(0.25～0.3)T熔点 式中T熔点表示该金属的熔点, 单位为绝对温度 (K)。 由于加热温度不高, 原子扩散能力不很大, 只是 晶粒内部位错、空位、间隙原子等缺陷通过移动、复 合消失而大大减少，而晶粒仍保持变形后的形态， 变 形金属的显微组织不发生明显的变化。此时材料的强 度和硬度只略有降低，塑性有增高，但残余应力则大 大降低。工业上常利用回复过程对变形金属进行去应 力退火、以降低残余内应力，保留加工硬化效果。