第10章_锻造成形分解.ppt

第十章 锻压成形 塑性成形(Plasticity Forming)（锻压成形）是金属材料成形方法之一。它是指对金属材料施加外力作用，利用金属的塑性使其产生塑性变形，从而获得具有一定的形状、尺寸、组织和性能的工件或毛坯的加工方法，也称为塑性加工或压力加工。常见的塑性成形方法有：锻造、冲压、挤压(3)、轧制、拉拔等(图5-1)。 第一节 塑性成形理论基础 一、塑性变形机理 多晶体金属的塑性变形由晶内变形和晶间变形所组成。 晶内变形是指晶粒内部的变形，主要方式为滑移和孪生。滑移变形容易进行，是主要的变形方式；孪生变形比较困难，是次要的变形方式。 晶间变形是指晶粒间的相对位移，包括晶粒间的相对滑动和转动，如图5-2所示。 二、加工硬化、回复和再结晶 1.加工硬化(Process Induration) 金属在冷变形（低于再结晶温度）加工时，随着变形量的增加，金属材料的强度、硬度提高，但塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。如图5-3所示。 2.回复(Revert)和再结晶(Recrystal) (1)回复 将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象，称为回复，如图5-4c所示。回复温度约为(0.25-0.3)T熔（K）。 (2)再结晶 塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为再结晶，如图5-4d所示。再结晶温度一般为0.4T熔(K)以上。 三、冷变形、热变形、温变形 1.冷变形 金属在回复温度以下进行的塑性变形称为冷变形。变形过程中会出现加工硬化。 2.热变形 在再结晶温度以上进行的塑性变形称为热变形。金属在热变形过程中既有加工硬化又有再结晶，但加工硬化会被回复和再结晶完全消除 3.温变形 即金属在高于回复温度和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程，温变形过程中有加工硬化及回复现象，但无再结晶，硬化只得到部分消除。 四、锻造比与锻造流线 1.锻造比 在塑性成形时，常用锻造比(Y)来表示变形程度。锻造比的计算公式与变形方式有关，通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示： 拔长时的锻造比：Y拔=F0／F （5-1） 镦粗时的锻造比：Y镦=H0／H （5-2） 式中 F0、F--毛坯变形前后的截面积； H0、H--毛坯变形前后的高度。 2.锻造流线 锻造时，金属的脆性杂质被打碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性，通常称为锻造流线，也称流纹。 如图5-5所示。 图5－6为两种加工方法加工的曲轴的流线分布比较。 五、塑性成形基本定律 1.最小阻力定律 金属受外力作用发生塑性变形时，如果某质点有向各种方向移动的可能性时，则质点将沿着阻力最小的方向移动，故宏观上变形阻力最小的方向上变形量最大，这就叫做最小阻力定律。 图5-7中的a)、b)、c)分别为圆形、方形、矩形截面上各质点在镦粗时的流动方向，d) 是矩形截面镦粗后的截面形状。 2.体积不变条件 由于塑性变形时金属密度的变化很小，物体主要发生形状的改变，虽然体积也有微量的变化，但与塑性变形相比是很小的，可以忽略不计，可认为变形前后的体积相等，这就是塑性变形时的体积不变条件。 六、材料的塑性成形性 材料的塑性成形性是指材料经过塑性变形而不产生裂纹和破裂以获得所需形状的性能。 1.材料性质的影响 (1)化学成分的影响 (2)金属组织的影响 2.变形条件的影响 (1)变形温度的影响 (2)变形速度的影响 变形速度即单位时间内的变形程度。它对金属的塑性成形性的影响是矛盾的，如图5-8所示。 (3)应力状态的影响 ，图5－9为挤压变形时的受力状态。 第二节 金属塑性成形方法 一、自由锻（Free Forging） 锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，通过金属体积的转移和分配，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。自由锻是在自由锻设备上利用简单的通用性工具（如砧子、型砧、胎模等）使坯料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。 自由锻的工序包括基本工序、辅助工序和修整工序。工序简图见表5-1。 常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽—空气自由锻锤、液压机等。 （一）自由锻基本工序 1.镦粗 使坯料高度减小而横截面积增大的锻造工序称