102-机械制造技术第二章.pptx

102-机械制造技术第二章.pptx

《102-机械制造技术第二章.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《102-机械制造技术第二章.pptx（61页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

01/60本章内容本章内容第二章第二章塑性成形塑性成形第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础第二节第二节自由锻自由锻11、金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质22、塑性变形后金属的组织和性能塑性变形后金属的组织和性能33、锻造比锻造比44、金属的锻造性能金属的锻造性能11、自由锻工序自由锻工序22、自由锻工艺规程的制订自由锻工艺规程的制订塑性成形及其种类塑性成形及其种类第第三三节节模锻模锻11、模锻的特点与应用模锻的特点与应用22、锤上模锻、锤上模锻33、胎模锻、胎模锻44、压力机上的模锻、压力机上的模锻第四节第四节板板料冲压料冲压11、板料冲压的特点和应用板料冲压的特点和应用22、板料冲压的基本工序、板料冲压的基本工序11、自由锻件的结构工艺性、自由锻件的结构工艺性22、模锻件的结构工艺性、模锻件的结构工艺性33、板料冲压结构工艺性、板料冲压结构工艺性第五节第五节锻压锻压件结件结构工艺构工艺性性第二章第二章塑性成形（塑性成形（plasticformingofmetal）v塑性成形的定义塑性成形的定义v塑性成形分类：

塑性成形分类：

轧制、挤压、拉拔、轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压等锻造和冲压等利用金属在外力作用下产生的利用金属在外力作用下产生的塑性变形，以获得具有一定形塑性变形，以获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。

毛坯或零件的加工方法。

轧制轧制（rolling）：

金属坯料在两个回转轧辊的金属坯料在两个回转轧辊的间隙中受压变形，以获得各种产品的加工方间隙中受压变形，以获得各种产品的加工方法法轧制产品：

型材板材钢管02/60第二章第二章塑性成形塑性成形v塑性成形的定义塑性成形的定义v塑性成形分类：

塑性成形分类：

轧制、挤压、拉拔、轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压等锻造和冲压等挤压挤压（extrusion）：

金属坯料在挤压金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。

方法。

金属坯料与凸模运动方向一致金属坯料与凸模运动方向一致的，称为的，称为正挤压正挤压（forward），相反，相反的称为的称为反挤压反挤压（backward）。

油泵油嘴液压扳手03/60第二章第二章塑性成形塑性成形v塑性成形的定义塑性成形的定义v塑性成形分类：

塑性成形分类：

轧制、挤压、拉拔、轧制、挤压、拉拔、锻造锻造和和冲压冲压等等利用金属在外力作用下产生的利用金属在外力作用下产生的塑性变形，以获得具有一定形塑性变形，以获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。

毛坯或零件的加工方法。

拉拔拉拔（drawing）：

将金属坯料拉过拉将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法拔模的模孔而变形的加工方法拉拔产品：

棒材管材线材04/60一、一、金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础1）1）弹性变形弹性变形（elasticdeformation）外力产生的应力小于金属的弹性极限外力产生的应力小于金属的弹性极限2）2）塑性变形塑性变形（plasticdeformation）外力产生的应力大于金属的弹性极限外力产生的应力大于金属的弹性极限3）3）塑性变形能力：

塑性变形能力：

常用延伸率常用延伸率（percentageelongation）和和断面收缩率断面收缩率（percentagereductionofarea）表示。

表示。

1、金属的变形金属的变形22、金属塑性变形的实质、金属塑性变形的实质1）1）单晶体塑性变形单晶体塑性变形

（1）

（1）滑移滑移（sliding）AA、在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定、在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定晶面和晶向发生相对运动的结果。

晶面和晶向发生相对运动的结果。

BB、刚性滑移理论与实际不符。

、刚性滑移理论与实际不符。

CC、位错滑移理论很好地解释了塑性变形现象。

、位错滑移理论很好地解释了塑性变形现象。

05/60一、一、金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础22、金属塑性变形的实质、金属塑性变形的实质1）1）单晶体塑性变形单晶体塑性变形

（2）

（2）孪生孪生（twinning）AA、在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一、在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定晶面和晶向产生一定角度的均匀切变过程。

定晶面和晶向产生一定角度的均匀切变过程。

BB、孪生引起的塑性变形较小，但可激发滑移变形的进行、孪生引起的塑性变形较小，但可激发滑移变形的进行2）2）多晶体塑性变形多晶体塑性变形

（1）

（1）实际使用的金属材料大多为多晶体，其变形复杂得多。

实际使用的金属材料大多为多晶体，其变形复杂得多。

（2）

（2）（许多单晶体变形的综合效果）（许多单晶体变形的综合效果）+（晶间的滑动和转动）（晶间的滑动和转动）33、“弹复弹复”现象现象v塑性变形过程中，当外力去除后弹性塑性变形过程中，当外力去除后弹性变形恢复的现象称弹复变形恢复的现象称弹复（springback）06/602）2）性能的变化：

性能的变化：

加工硬化加工硬化（work-hardening）现象现象二、塑性变形后金属的组织和性能二、塑性变形后金属的组织和性能第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础11、冷变形后金属的组织和性能、冷变形后金属的组织和性能1）1）组织的变化组织的变化

（1）

（1）纤维组织：

晶粒及夹杂物沿变形最大方向伸长纤维组织：

晶粒及夹杂物沿变形最大方向伸长

（2）

（2）亚结构：

使晶粒分化为许多位向略有不同的小晶粒亚结构：

使晶粒分化为许多位向略有不同的小晶粒（3）（3）形变织构：

当塑性变形很大时，晶粒的位向趋于一致，形变织构：

当塑性变形很大时，晶粒的位向趋于一致，（4）（4）内应力、变形和开裂。

内应力、变形和开裂。

3）3）冷变形金属加热时组织和性能的变化冷变形金属加热时组织和性能的变化

（1）

（1）常温下加工硬化后的状态不易回复到稳定状态常温下加工硬化后的状态不易回复到稳定状态。

（2）

（2）当温度上升到（当温度上升到（0.250.250.30.3）TT熔熔时，产生时，产生回复回复现象现象（3）（3）当温度上升到当温度上升到0.4T0.4T熔熔时，产生时，产生再结晶再结晶，加工硬化消除，加工硬化消除07/60二、塑性变形后金属的组织和性能二、塑性变形后金属的组织和性能第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础22、热变形后金属的组织和性能、热变形后金属的组织和性能1）1）改善组织，力学性能提高改善组织，力学性能提高

（1）

（1）气孔、缩松、微裂纹被压合；气孔、缩松、微裂纹被压合；

（2）

（2）粗大的晶粒、夹杂物、树枝晶被击碎、细化；粗大的晶粒、夹杂物、树枝晶被击碎、细化；（3）（3）成分偏析在温度与压力下通过扩散得到均匀化。

成分偏析在温度与压力下通过扩散得到均匀化。

2）2）形成纤维组织形成纤维组织

（1）

（1）热变形后的纤维组织又称热变形后的纤维组织又称“流线流线（grainflow）”组织。

组织。

（2）

（2）纤维组织不能用热处理消除，只能经锻压等方法消除纤维组织不能用热处理消除，只能经锻压等方法消除（3）（3）设计与制造零件时，应正确控制与使用流线设计与制造零件时，应正确控制与使用流线。

08/60Withproperdesign,thegrainflowcanbeorientedinthedirectionofprincipalstressesencounteredinactualuse.三、锻造比三、锻造比（forgingratio）第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础11、锻造比（、锻造比（YY锻锻）拔长时：

拔长时：

YY拔拔=A=A00/A/A；AA00、AA变形前、后的横截面积变形前、后的横截面积镦粗时：

镦粗时：

YY镦镦=H=H00/H/H；HH00、HH变形前、后的高度变形前、后的高度22、锻造比对力学性能的影响、锻造比对力学性能的影响YY拔拔255时，横向性能显著下降，纵向性能基本变。

时，横向性能显著下降，纵向性能基本变。

33、常见钢材锻造比的使用范围、常见钢材锻造比的使用范围种类种类锻造比锻造比轧制钢材轧制钢材1.11.3碳钢碳钢23合金钢合金钢34不锈钢不锈钢26高速钢高速钢512中碳钢中碳钢09/60四、金属的锻造性能四、金属的锻造性能第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础金属的金属的可锻性可锻性（forgeability）是衡量是衡量材料在经受压力加工时材料在经受压力加工时获得优质零件难易程度获得优质零件难易程度的一个工艺性能。

的一个工艺性能。

可锻性常用金属的可锻性常用金属的塑性塑性变形变形和和变形抗力变形抗力来综合来综合衡量。

衡量。

金属的锻造性能取决于金属的锻造性能取决于金属的本质金属的本质和和加工条件加工条件11、金属的本质、金属的本质1）1）化学成分化学成分v不同化学成分的金属具有不不同化学成分的金属具有不同的锻造性能：

同的锻造性能：

纯金属纯金属合金；合金；低碳钢低碳钢高碳钢；高碳钢；低合金钢低合金钢高合金钢高合金钢2）2）金属组织金属组织v成分相同但组织不同的金属具有不同的锻造性能；成分相同但组织不同的金属具有不同的锻造性能；v纯金属与固溶体的可锻性能好，碳化物的可锻性能差；纯金属与固溶体的可锻性能好，碳化物的可锻性能差；v铸态柱状晶组织及粗晶粒的可锻性差，均匀细小晶粒的好铸态柱状晶组织及粗晶粒的可锻性差，均匀细小晶粒的好10/6011/60四、金属的锻造性能四、金属的锻造性能第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础22、工艺条件、工艺条件1）1）变形温度变形温度v温度越高，塑性越大，变形抗力越小。

温度越高，塑性越大，变形抗力越小。

v始锻温度：

高但不能太高，以防止出现过热、过烧现象。

始锻温度：

高但不能太高，以防止出现过热、过烧现象。

v终锻温度：

高但不能太高，以防止再结晶使晶粒粗大。

终锻温度：

高但不能太高，以防止再结晶使晶粒粗大。

2）2）变形速度：

变形速度：

单位时间内的变形量称为变形速度。

单位时间内的变形量称为变形速度。

v变形速度对金属锻造性能的影响是矛盾的：

变形速度对金属锻造性能的影响是矛盾的：

变形速度变形速度加工硬化加工硬化来不及克服来不及克服变形抗力变形抗力，塑性，塑性变形速度变形速度热效应热效应占主导地位占主导地位变形抗力变形抗力，塑性，塑性除除高速锤高速锤锻之外，常用锻压设备加工时，加工硬化占主导地位。

锻之外，常用锻压设备加工时，加工硬化占主导地位。

200200800800用颜色辨别温度用颜色辨别温度加热时，当锻件呈加热时，当锻件呈橘黄色橘黄色，并伴有火星飞出，说明锻件并伴有火星飞出，说明锻件开始脱碳，超过始锻温度。

开始脱碳，超过始锻温度。

在锻造过程中，当锻件变为在锻造过程中，当锻件变为暗红色暗红色，锤击反弹明显，此，锤击反弹明显，此时变形抗力太大，温度已低时变形抗力太大，温度已低于终锻温度。

于终锻温度。

四、金属的锻造性能四、金属的锻造性能第一节第一节塑性成形基础塑性成形基础22、工艺条件、工艺条件3）3）应力状态应力状态

（1）

（1）不同变形方法的应力大小和性质（拉、压）是不同的。

不同变形方法的应力大小和性质（拉、压）是不同的。

（2）

（2）三个方向中，压应力的数目越多，则金属的塑性越好；三个方向中，压应力的数目越多，则金属的塑性越好；拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。

拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。

（3）（3）同号应力状态下比异号应力状态下的变形抗力大。

同号应力状态下比异号应力状态下的变形抗力大。

12/60一、自由锻工序一、自由锻工序第二节第二节自由锻自由锻（opendieforging）11、基本工序、基本工序22、辅助工序、辅助工序v为基本工序操作方便而进行的预先变形为基本工序操作方便而进行的预先变形工序。

如压肩工序。

如压肩（ne