第二章 锻压成型(课件)—《金属加工基础》同步教学(北京理工大学出版社）

第二章锻压成型 第一节锻压工艺基础 第二节金属锻压常识 第三节金属锻造工艺 第四节自由锻造工艺过程设计 第五节锻造结构工艺性 第六节冲压工艺基础 第一节锻压工艺基础 在锻造加工中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动;在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成型，其内部不出现较大距离的塑性流动。 锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成型加工方法。 锻造是指在加压设备及工(模)具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件加工方法。 冲压是指使坯料经分离或成型而得到制件的工艺统称。 下一页 返回 第一节锻压工艺基础 挤压是指坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减少，成为所需制品的加工方法。 轧制是指金属材料(或非金属材料)在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性能的方法，按轧辊轴线与轧制线间和轧辊转向的关系不同可分为纵轧、斜轧和横轧三种。 拉拔是指坯料在牵引力作用下通过模孔拉出使之产生塑性变形而得到截面小、长度增加的工艺。 上一页 返回 第二节金属锻压常识 一、塑性变形 金属在外力作用下将产生变形，其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。弹性变形在外力去除后能够恢复原状，不能用于成型加工，只有塑性变形这种永久性的变形，才能用于成型加工。塑性变形会对金属的组织和性能产生很大影响，因此，了解金属的塑性变形对于掌握锻压成型加工的基本原理具有重要意义。 下一页 返回 4 第二节金属锻压常识 二、塑性变形的基本形式 金属塑性变形是金属在外力的作用下金属晶格先产生晶格畸变，外力继续加大时，产生晶格错动，而这种错动通常在晶体中采取滑移和孪动两种形式。 1.滑移 当作用在晶体上的切应力达到一定数值后，晶体一部分沿一定的晶面，向着一定的方与另一部分之间做相对移动，这种现象叫滑移。 上一页 下一页 返回 第二节金属锻压常识 2.孪动 孪动也是在一定的切应力作用下，晶体的一部分相对另一部分，沿着一定的晶面和方向发生转动的结果，已变形部分的晶体位向发生改变，与未变形部分以孪晶面对称。 3.晶间变形 滑移和孪动都是发生在单个晶粒内部的变形，称为晶内变形。 三、金属的冷变形强化 在塑性变形时，随着金属冷变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这种现象称为冷变形强化(或加工硬化)。 上一页 下一页 返回 第二节金属锻压常识 四、回复与再结晶 冷变形强化后的金属组织结构处于不稳定状态，它具有自发地恢复到稳定状态的倾向。 冷变形金属加热时发生的变化过程包括:回复、再结晶和晶粒长大三个阶段，如图2 -6所示。 五、冷加工与热加工的界限 所谓冷加工，通常指金属的切削加工，即用切削工具从金属材料(毛坯)或工件上切除多余的金属层，从而使工件获得具有一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。 上一页 下一页 返回 第二节金属锻压常识 热加工是相对于冷加工而言的，一般是在较高的温度下将金属软化或熔化处理后再冷却至常温的成型技术。对金属进行加热和冷却的过程可人为干预或控制，称为热处理。热加工常见的分类有:凝固成型(铸造)、连接技术(焊接)、塑性成型(锻造和冲压)。热加工成型过程中，模具起着极其重要的作用，从而又衍生出厂模具设计和加工技术。 在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。低于再结晶温度的加工为冷加工，而高于再结晶温度的加工为热加工。 上一页 下一页 返回 第二节金属锻压常识 六、锻造流线与锻造比 1.锻造比 在锻造生产中，金属的变形程度常以锻造比Y来表示，即以变形前后的截面比、长度比或高度比表示。其中拔长时的锻造比 镦粗时的锻造比 2.锻造流线 铸锭内存有不溶于基体金属的非金属化合物，在压力加工过程中，脆性杂质被破碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布，塑性杂质随晶粒伸长方向呈带状分布。这种具有方向性的组织称为锻造流线(也称流纹)，它使金属性能呈各向异性。 上一页 返回 第三节金属锻造工艺 一、坯料加热 金属加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，以改善金属的可锻性和获得良好的锻后组织。 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基本原则，保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。 (1)始锻温度始锻温度是指开始锻造时坯料