金属工艺第三章压力加工讲述.ppt

上次课内容的回顾 砂型铸造工艺对铸件结构的要求 铸件的外形设计 铸件的内腔设计 原则：外形设计应便于起模,简化造型工艺 铸件的外形应力求简化，造型时便于起模 铸件的外形应尽可能使铸件的分型面数目最少。 在铸件上设计结构斜度 合金铸造性能对铸件结构工艺性的要求 壁厚的设计 铸件壁与壁连接的设计 铸件的结构圆角； 避免铸件壁的锐角连接；厚壁与薄壁 间的连接要逐步过渡； 合理设计铸件壁厚 1.对于较长易挠曲的梁形铸件，应将其截面设计成对称截面。 2.铸件上易产生变形或裂纹的部位，设计加强筋结构，防止变形。 其它 第三章 压力加工 主要内容： 3.1金属的塑性变形 3.2自由锻 3.3模锻 3.4板料冲压 3.5近净成形压力加工 3.6快速模具制造技术 本章重点： 1.了解金属塑性成型的理论基础 2.掌握金属的塑性成型方法及工艺 3.掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具结构、基本工序和典型零件的工艺制定。 概述 金属塑性成型：利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，也称为压力加工。 常见的塑性成形方法： 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。 轧板 轧棒 挤压 挤压产品 拉拔 拉拔产品 锻造 特点： 改善金属组织，提高力学性能 材料的利用率高 较高的生产率 毛坯或零件的精度高 压力加工所用的金属材料应具有良好的塑性 不适合成形复杂的零件 金属塑性变形的规律 （1）塑性变形前后体积不变的假设 变形前物体的体积等于变形变形后的体积 （2）最小阻力定律 如果金属颗粒在几个方向上都可移 动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动，这就叫做最小阻力定律。 圆形、方形、矩形截面上各质点在镦粗时的流动方向。 3.1金属的塑性变形 金属的塑性变形是进行金属压力加工的理论依据。 3.1.1金属塑性变形机理 外力作用 弹性变形 塑性变性 金属塑性变形的实质是： 晶体内部产生滑移的结果 一.单晶体的塑性变形方式： 单晶体塑性变形的实质是： 晶体内部产生滑移的结果 滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面产生相对滑动。 二.多晶体的塑性变形 多晶体塑性变形的特征:扭转+滑移 多晶体塑性变形示意图 1.晶界对塑性变形的影响 变形主要在晶内进行,而在晶界受阻。 2.晶粒位向对塑性变形的影响 多晶体不同位向的晶粒按不同的先后顺序变形,多晶粒变形的大小也不相同。多晶体的塑性变形中，除晶粒内部的滑移和转动外，晶粒之间也产生滑移和转动，即晶间变形。 3.多晶体塑性变形的特点： 1）变形的不均匀 多晶体的各晶粒间有不同的位向并受晶界的牵制，先后不一，变形大小不同，这种变形的不均匀性导致晶粒内和晶粒单产生内应力。 2）变形抗力比单晶体大 由于各晶粒位向不同，晶界对变形的牵制，多晶体的塑性变形阻力较大。 3）纤维组织和各向异性 多晶体塑性变形后，晶粒沿变形方向拉长并向外力方向转动，当变形程度很大（≥75%），多晶体晶粒将显著地沿同一方向拉长，形成纤维组织。此时，金属的性能出现各向异性。 3.1.2塑性变形对组织和性能的影响 金属在常温下经塑性变形，内部组织和性能将发生一系列重大变化：①晶粒沿变形方向伸长，性能趋向各向异性；②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化；③产生内应力。 ①产生纤维组织 形成纤维状组织：晶粒沿变形方向拉长或成纤维状。纤维组织的出现是金属材料由原来的各向同性变形成各向异性。沿着纤维方向的强度大于垂直纤维方向。 纯铁在塑性变形后的组织变化 a)正火态b) 变形40%c)变形80% 金属发生冷塑性变形时，随变形程度增加，强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化，又称冷变形强化。?????????? 产生原因：随变形量↑→位错密度↑→位错在运动中相遇、缠结→位错运动阻力↑→变形抗力↑→强度、硬度↑。?? ②加工硬化 ??? 作用： a. 难以继续变形，需退火软化????????? b. 强化手段之一。（如形变铝合金）??????????c. 抵抗局部过载 ??????????d. 许多冷成型加工的保证。（如冷拉、冷轧） ③产生内应力 ? 定义：外力去处后，残留且平衡于金属内部的应力。???? 产生原因：各部分及各晶粒之间变形不均匀和晶格畸变所产生的。???????????? ?? 另外，内应力的存在还会降低材料的抗腐蚀性等，即应力腐蚀。主要表面在处于应力状态的金属腐蚀速度快。变形的钢丝易生锈就是此理 内应力分为三类： 第一类指由于金属表面与心部变形量不同而形成的平衡于表面与心部之间的宏观内应力（通常0.1%） 第二类指晶粒之间或晶内不同区域的变形不均匀而形成的微观内应力（1~2%之间）； 第三类指由晶格缺陷引起的晶格畸变内