第三章固态塑性成形.ppt

3. 固态材料塑性 成形过程 3.1 概 述 金属固态塑性成形：在外力作用下，使金属材料产生预期的塑性变形，以获得所需的形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。 固态塑性成形的基本条件： 1）被变形的金属材料应具备一定的塑性； （内因） 2）有外力作用于固态金属。 （外因） 主要塑性成形方法 1）扎制 2）挤压 3）拉拔 4）自由锻造 5）模型锻造 6）板料冲压 自由锻、模锻和板料冲压 成形分类及其特点 1）冷变形过程（冷成形）：成形温度低于金属的再结晶温度，变形后具有加工硬化现象。 特点： 强度、硬度↑，塑性、韧性↓； 尺寸精度高，表面质量好； 对非热处理强化材料可采用冷变形提高强度和硬度； 要求设备功率大； 坯料表面要求高； 电阻率↑，耐腐蚀性能↓。 2）热变形过程（热成形）：变形在再结晶温度以上进行，变形硬化被再结晶消除。 特点： 金属始终保持良好的塑性，可进行大量变形；高温金属屈服强度低，易于变形； 显著改善和提高力学性能，内部缩松被压实，细化材料组织； 形成纤维组织，使金属的力学性能具有方向性； 表面氧化严重，工件精度和表面质量不高； 设备维修工作量大。 综上所述，利用固态塑性成形能得到高强度高性能产品，生产率高，材料损耗少；但构件形状和大小受限，投资大，能耗高 3.2 金属塑性成形过程理论基础 （２）变形的加工条件 1）变形温度的影响 提高金属塑性变形时的温度，金属的塑性指标(伸长系数δ和断面收缩率ψ)增加，变形抗力降低，是改善或提高金属可锻性的有效措施，故热变形中，都要将金属预先加热到一定的温度。　　金属在加热过程中，随着温度的升高，其性能变化很大。 对金属加热应不产生微裂纹、过热、过烧和严重氧化；加热应避免在脆性温度区间。 塑性成形应避免在脆性区（蓝脆区与热脆区）加热 2）变形速度 变形速度↑，使金属晶体的临界剪应力升高，断裂强度过早达到，塑性降低；再结晶来不及克服加工硬化，可锻性↓； 变形速度↑，变形产生的热效应提高温度，可锻性↑。 3）应力状态 塑性变形时，三各方向的压应力的数目越多，则金属表现的塑性越好；拉应力的数目越多，则塑性越差。且同号应力状态下引起的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力。 应力状态对变形抗力的影响 综上所述，金属的可锻性取决于金属的性质和变形条件。力求创造最有利的变形加工条件，提高塑性降低变形抗力，达到塑性加工的目的。另外，应使能耗低、耗材少、生产率高、品质好 塑性变形的实质：是在切应力的作用下，金属内部晶体沿某一平面产生滑移，实现了晶体的塑性变形。　 最小阻力定律 金属在塑性变形中，其质点都将沿着阻力最小的方向移动。 一般质点移动的最小阻力方向是通过该质点向金属变形部分的周边所作的最短法线方向。 通过该定律可判定金属截面变化，提高效率。 3.3 锻造方法 3.3.1 自由锻造 自由锻造（自由锻）：利用冲击力或压力使金属材料在上下砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，而获得所需形状、尺寸和力学性能锻件的成形过程。 （1）自由锻成形的过程特征 成形过程中坯料的整体或局部发生塑性成形，金属坯料在水平方向可自由流动，不受限制。 自由锻要求被成形材料在成形温度下具有良好的塑性。锻件的形状取决于操作者的技术水平。 工具简单，操作方便，锻件质量不受限制， 自由锻存在生产率低、金属损耗大和劳动条件较差等缺点。锻件精度和表面品质差。 自由锻设备 自由锻可使用多种锻压设备，如空气锤、蒸气锤、电液锤、机械压力机和液压机等。 自由锻适用于形状简单的单件或小批量毛坯成形，特别是重、大型锻件的生产。 （2）自由锻成形过程 自由锻成形过程流程： 1）根据零件图绘制锻件图； 2）确定坯料的质量和尺寸； 3）选择锻造工序，决定变形工艺过程； 4）选择锻造设备，确定设备能力； 5）确定锻造温度范围、冷却方式和热处理规范；? 6）规定锻件的技术要求和检验要求； 7）编制劳动组织和确定锻造工时定额。 1）绘制锻件图 锻件图是以零件图为基础结合自由锻过程特征绘制的技术资料。 锻件图是组织生产过程、制定操作规范、控制和检查产品品质的依据。 2）坯料尺寸计算 坯料质量可按下式计算：　　　　G坯料=G锻件+G烧损+G料头式中　　G烧损——加热时坯料表面氧化烧损的质量(通常第一次加热取被加热金属的2%～3%，以后各次加热取1.5%～2%)