17.金属压力加工（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（人民交通版）

金属压力加工 1）锻造 2）冲压 3）挤压 4）轧制 5）拉拔 a) 挤压； b) 轧制； c) 拉拔； 1 金属压力加工方法 金属压力加工 一、基础知识 d) 锻造 e）冲压 （1）改善了金属内部结构组织，提高了金属材料的力学性能。 （2）节省材料。压力加工提高了金属材料的力学性能，因此，相对地缩小了同等载荷下的截面尺寸，减轻了零件的质量。 （3）具有较高的生产效率。 （4）压力加工设备复杂，难以获得形状复杂的制件。 （5）制件的尺寸精度、形状精度和表面质量不够高。 2 金属压力加工的工艺特点 一、基础知识 1）金属的塑性变形 实验证明，晶体在正应力作用下，只能产生弹性变形，只有在切应力作用下才会产生塑性变形。单晶体的塑性变形主要是以滑移的方式进行的，即晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动，如图4-2所示。单晶体的变形方式，有滑移和孪晶两种。 a) 未变形 b) 滑移变形 图 4-2 滑移变形图 3 金属压力加工基本原理 一、基础知识 1）金属的塑性变形 多晶体是由若干微小的单个晶粒杂乱组合而成的，其塑性变形过程可看成是由若干单个晶粒塑性变形的总和。同时，多晶体塑性变形还存在着晶粒与晶粒之间的晶间变形(滑移和转动)，如图4-3所示。 4-3 多晶体塑性变形示意图 3 金属压力加工基本原理 一、基础知识 2）冷变形强化现象 随着金属冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度都有所提高，但塑性有所下降的现象称为冷变形强化。冷变形强化使金属的晶格严重畸变，晶粒被压扁或拉长，形成纤维组织，多晶体晶粒形状变化如图4-4所示。金属的位错密度提高，变形阻力加大。 图 4-4 多晶体晶粒形状变化图 a) 冷轧前退火状态组织 b) 冷轧后的纤维组织 3 金属压力加工基本原理 一、基础知识 2）冷变形强化现象 对于低碳钢塑性变形时的力学性能变化规律，如图4-5所示。强度、硬度都随变形程度的増大而增加，塑性、韧性随变形程度的增大而下降，使金属的可锻性变差。 图 4-4 多晶体晶粒形状变化图 3 金属压力加工基本原理 一、基础知识 3）回复与再结晶 对冷变形强化组织进行加热，变形金属将相继发生回复、再结晶和晶粒长大3个阶段的变化，如图4-6所示。 图4-6 变形金属加热时组织与性能变化示意图 3 金属压力加工基本原理 一、基础知识 3）回复与再结晶 （1）回复 将冷变形后的金属加热至一定的温度，使原子回复到平衡位置，晶粒内残余应力大大减少，但不改变晶粒形状的现象称为回复。 （2）再结晶 当加热温度较高时，塑性变形后的金属被拉长了的晶粒重新生核，变为细小、均匀等轴晶粒的过程称为再结晶。再结晶恢复了变形金属的可锻性。 （3）晶粒长大 已形成纤维组织的金属，通过再结晶一般都能得到细小而均匀的等轴晶粒。 3 金属压力加工基本原理 一、基础知识 1. 自由锻造工艺知识 自由锻是指只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上下砧铁之间直接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。 2. 自由锻造的工序 采用自由锻方法生产的锻件称为自由锻件。自由锻是通过局部锻打逐步成型的，它的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。 二、自由锻造 1）镦粗 a)完全镦粗 b) 一端镦粗 c) 中间镦粗 图4-2 镦粗 二、自由锻造 2）拔长 拔长是指使毛坯横断面积减小、长度增加的锻造工序，如图4-3所示。常用于锻造杆类与轴类锻件。 3）冲孔 冲孔是指在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序，如图4-4所示。常用于锻造齿轮坯和环套类等空心锻件。 图 4-3 拔长 图 4-4 冲孔 二、自由锻造 4）切割 切割是指将坯料分成几部分或部分地割开，或从坯料的外部割掉一部分，或从内部割出一部分的锻造工序，如图4-5所示。 5）弯曲 弯曲是将坯料弯成所规定的外形的锻造工序，如图4-6所示。常用于锻造角尺、弯板和吊钩等轴线弯曲的零件。 a) 单面切割； b) 双面切割； c) 局部切割后再拔长 图4-5 切割 图4-6 弯曲 二、自由锻造 6）锻接 锻接是将两件坯料在炉内加热至高温后用锤快击，使两者在固态结合的锻造工序。锻接的方法有搭接、对接和咬接等，如图4-7所示。锻接后的接缝强度可达被连接材料强度的