金屬工藝學 第3版 課件 19 金屬壓力加工

金屬工藝學單元七

金屬壓力加工模塊一

金屬壓力加工概述金屬壓力加工是利用壓力使金屬產(chǎn)生塑性變形，使其改變形狀、尺寸和改善性能，獲得型材、棒材、板材、線材和鍛壓件的加工方法。金屬壓力加工包括鍛造（自由鍛、模鍛、胎模鍛等）、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等加工工藝方法。一、金屬壓力加工的基本概念●鍛造是指在加壓設備及工(模)具的作用下，使坯料、鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。●沖壓是指使坯料經(jīng)分離或成形而得到制件的工藝統(tǒng)稱?！駭D壓是指坯料在封閉模腔內(nèi)受三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出，使之橫截面積減少，成為所需制品的加工方法?！褴堉剖侵附饘俨牧?或非金屬材料)在旋轉軋輥的壓力作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，獲得所要求的截面形狀并改變其性能的方法，按軋輥軸線與軋制線間和軋輥轉向的關系不同，可分為縱軋、斜軋和橫軋三種?！窭问侵概髁显跔恳ψ饔孟峦ㄟ^?？桌鍪怪a(chǎn)生塑性變形而得到截面小、長度增加的工藝。二、金屬壓力加工的特點（1）改善金屬的內(nèi)部組織，提高金屬的力學性能。（2）節(jié)省金屬材料。（3）具有較高的生產(chǎn)率。（4）生產(chǎn)范圍廣。三、金屬壓力加工基礎知識

金屬的可鍛性是指金屬在鍛造過程中經(jīng)受塑性變形而不開裂的能力?？慑懶耘c金屬的塑性和變形抗力有關，塑性愈好，變形抗力愈小，則金屬的可鍛性愈好，反之，則金屬的可鍛性愈差。1．金屬的塑性變形金屬在外力作用下將產(chǎn)生塑性變形，其變形過程包括彈性變形和塑性變形兩個階段。（1）金屬塑性變形的實質(zhì)。金屬單晶體的變形方式主要有滑移和孿晶兩種，在大多數(shù)情況下滑移是金屬塑性變形的主要方式。金屬在滑移變形過程中，一部分舊的位錯消失，又大量產(chǎn)生新的位錯，總的位錯數(shù)量是增加的，大量位錯運動的宏觀表現(xiàn)就是金屬的塑性變形過程。位錯運動觀點認為：晶體缺陷及位錯相互糾纏會阻礙位錯運動，導致金屬的強化，即產(chǎn)生冷變形強化現(xiàn)象。（2）金屬的冷變形強化。隨著金屬冷變形程度的增加，金屬的強度指標和硬度都有所提高，但塑性有所下降，這種現(xiàn)象稱為冷變形強化。當加熱溫度較高時，塑性變形后的金屬中被拉長了的晶粒重新生核、結晶，變?yōu)榈容S晶粒的過程稱為再結晶.開始產(chǎn)生再結晶現(xiàn)象的最低溫度稱為再結晶溫度。純金屬的再結晶溫度是：T再≈0.4T熔(K)

式中T熔──是純金屬的開氏溫度熔點。3．冷加工與熱加工的界限從金屬學的觀點來講，劃分冷加工與熱加工的界限是再結晶溫度。在再結晶溫度以上進行的塑性變形屬于熱加工；而在再結晶溫度以下進行的塑性變形稱為冷加工。4．鍛造流線與鍛造比熱鍛后的金屬組織具有一定的方向性，通常將這種組織稱為鍛造流線。鍛造流線使金屬的性能呈各向異性，即沿著流線方向（縱向）的抗拉強度較高，而垂直于流線方向（橫向）的抗拉強度較低。金屬的變形程度常以鍛造比Y來表示，即以變形前后的截面比、長度比或高度比表示。5．影響金屬可鍛性的因素影響金屬可鍛性的因素主要有：金屬化學成分、組織結構以及變形條件。模塊二

金屬鍛造工藝一、坯料的加熱

1．加熱目的加熱的目的是提高金屬的塑性和降低變形抗力，以改善其可鍛性和獲得良好的鍛后組織。

非合金鋼、低合金鋼和合金鋼鍛造時應在單相奧氏體區(qū)進行，因為奧氏體組織具有良好的塑性和均勻一致的組織。2．鍛造溫度范圍●鍛造溫度范圍是指由始鍛溫度到終鍛溫度之間的溫度間隔。●始鍛溫度是指開始鍛造時坯料的溫度，也是鍛造允許的最高加熱溫度。確定始鍛溫度的原則是在不出現(xiàn)過熱和過燒的前提下，應盡量提高始鍛溫度，以增加金屬的塑性，降低變形抗力，有利于鍛造成形加工?！窠K鍛溫度是指坯料經(jīng)過鍛造成形，在停止鍛造時鍛件的瞬時溫度。確定終鍛溫度的原則是在保證鍛造結束前金屬還具有足夠的塑性，以及鍛造后能獲得再結晶組織的前提下，終鍛溫度應稍低一些。

表7-2各類金屬材料的鍛造溫度范圍金屬材料類型始鍛溫度（℃）始鍛溫度（℃）金屬材料類型始鍛溫度（℃）始鍛溫度（℃）碳素結構鋼1280700耐熱鋼1100～1150850優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼1200800高速鋼1100～1150900～950碳素工具鋼1100770銅及銅合金850～900650～700機械結構用合金鋼1150～1200800～850鋁合金