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第三章 锻压成形 第三章 锻压成形 §3.1 金属塑性变形基础 §3.2 自由锻 §3.3 模锻 §3.1 金属塑性变形基础 §3.1.1 概述 §3.1.2 金属塑性变形的实质 §3.1.3 金属的冷变形与再结晶 §3.1.4 金属的冷、热变形对组织与性能的影响 §3.1.5 金属的可锻性 §3.1.1 概述 一、金属塑性成形（压力加工）的概念 金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。 二、塑性成形（压力加工）的特点 1．力学性能高 1）组织致密； 2）晶粒细化； 3）压合铸造缺陷； 4）使纤维组织合理分布。 2．节约材料 1）力学性能高，承载能力提高； 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。 3．生产率高 4．适用范围广 1）零件大小不受限制； 2）生产批量不受限制。 §3.1.1 概述 三、金属压力加工的方法 §3.1.2 金属塑性变形的实质 1、单晶体的塑性变形 滑移和孪生两种方式进行 （1）滑移 弹性变形 弹塑性变形 塑性变形 单晶体的变形过程 位错运动引起塑性变形的示意图 （2）孪生 孪生变形是在切应力作用下，晶体的一部分对应用于一定的晶面（孪晶面）沿一定方向进行的相对移动。 §3.1.2 金属塑性变形的实质 2、多晶体的塑性变形： 多晶体是由大量的大小、形状、晶格排列位向各不相同的晶粒所组成，故它的塑性变形很复杂，可分为晶内变形和晶间变形。晶粒内部的塑性变形称为晶内变形；晶粒之间相互移动或转动称为晶间变形。 多晶体的晶内变形方式和单晶体一样，也是滑移和双晶，但各个晶粒所处的塑性变形条件不同，即晶粒内晶格排列的方向性决定了其变形的难易，与外力成45度的滑移面最易变形。因为其产生的切应力最大。 §3.1.3 金属的冷变形强化与再结晶 冷变形后组织变化 晶粒沿变形最大的方向伸长 晶粒与晶粒均发生扭曲，产生内应力 晶粒间产生破碎 冷变形强化的原因是：在塑性变形过程中，在滑移面上产生了许多晶格方向混乱的微小碎晶，滑移面附近的晶格也产生了畸变，增加了继续滑移的阻力，使继续变形困难。 对某些不能通过热处理来强化的金属，可用低温变形来提高金属强度指标，如用冷轧、冷拔和冷挤来提高低碳钢、纯铜、防锈铝等所制型材和锻压件的强度和硬度。 但在塑性加工中，冷变形强化使塑性变形困难，故采用加热的方法使金属再结晶，而获得好的塑性。 §3.1.3金属的冷变形强化与再结晶 常温下塑性变形对低碳钢力性能的影响 §3.1.3金属的冷变形强化与再结晶 2、金属的回复与再结晶 加工硬化是一种不稳定现象 §3.1.3金属的冷变形强化与再结晶 加热温度给冷变形金属组织与性能的影响 §3.1.4 金属的冷、热塑性变形对组织和性能的影响 冷变形——金属在再结晶温度以下进行的塑性变形。如冷冲压、冷弯、冷挤、冷镦、冷轧和冷拔，能获得较高的硬度及表面质量。 热变形——金属在再结晶温度以上进行的塑性变形。如锻造、热挤和轧制等，能消除冷变形强化的痕迹，保持较低的塑性变形抗力和良好的塑性。 1、冷变形后的组织与性能 组织：晶格畸变、位错增加、形成纤维组织。 性能：强度、硬度增加，塑性、韧性降低 §3.1.4 金属的冷热塑性变形对组织和性能的影响 2、热变形后的组织与性能 组织:晶粒细化、缺陷消失、组织致密， 产生锻造流线 性能：强度提高、韧性提高；纵向性能优 于横向 锻压（热变形）的应用 受力复杂件、承受冲击件、负荷较大件，各种工 具、模具 §3.1.4 塑性变形对组织和性能的影响 利用锻造流线实例 螺钉的锻造流线 不同加工方法制造 组织比较图 齿轮的锻造流线组织 3、锻造比：锻造前后金属坯料的横截面积之比[或长度（高度）之比]。分为拔长比和镦粗比。一般用拔长比来表示。 拔长比 Y拔=F0/F Y拔=L0/L 镦粗比 Y镦=F/ F0 Y镦=H0/ H 锻造比的选择 1、坯料：轧材或锻坯；选择较小锻造比 锻造比大于等于1.5 2、坯料：钢锭； 碳钢：拔长比大于等于3 镦粗比大于等于2.5 合金钢：Y=3~4 高合金钢