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第11章 锻压 压力加工是利用金属的塑性变形，改变坯料的尺寸和形状，并改善其内部组织和力学性能，获得所需毛坯或零件的成形加工方法。 压力加工方法： 1.轧制 2.挤压 3.拉拔 锻造：一般是将轧制圆钢、方钢（中、小锻件）或钢锭（大锻件）加热到高温状态后进行加工。 板料冲压：是在冲床上用冲模使金属或非金属板料产生分离或变形而获得制件的加工方法。板料冲压通常在室温下进行，所以又叫冷冲压。（用于冲压的材料必须具有良好的塑性，常用的有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金、铜和铜合金等金属材料以及皮革、塑料、胶木等非金属材料。） 4.自由锻 5.模锻 6.板料冲压 锻压加工的基本知识 一、金属的塑性变形 单晶体受力后，只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。 性变形的形式：滑移和孪晶 金属常以滑移方式发生塑性变形 (二) 金属的加工硬化（冷变形强化） 金属在低温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，金属的硬度和强度升高，而塑性、韧性下降，这种现象称为金属的冷变形强化或加工硬化。 冷变形强化是强化金属的重要途径之一，尤其是对一些不能用热处理强化的金属材料显得特别重要，如低碳钢、纯铜、防锈铝、镍铬不锈钢等，可通过冷轧、冷挤、冷拔、冷冲压等方法来提高金属强度、硬度。 二、回复与再结晶 （一）回复 冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。 在生产中利用回复处理来保持金属有较高强度和硬度的同时，还适当提高其韧性，降低内应力。如冷拔钢丝卷制成弹簧后，进行 一次250～300 ℃的低温退火。 （二）再结晶 冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程。 金属经过再结晶后：晶粒得到了细化；消除了金属由于塑性变形而产生的冷变形强化现象；使金属的强度、硬度下降；塑性、韧性升高；金属的性能基本恢复到塑性变形前的状态。 回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化； 再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒。 晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺寸。 三、冷加工和热加工的界限 从金属学的观点划分冷、热加工的界限是再结晶温度。 四、 锻造流线及锻造比 1.锻造流线（纤维组织） 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，塑性杂质随金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，热锻后的金属组织就具有一定的方向性，通常称为锻造流线或纤维组织。 纤维组织的明显程度和锻造比有关。 设计制造零件时，应充分发挥其纵向性能高的优势，限制横向性能差的劣势。 设计原则：使零件工作时承受最大正应力方向与纤维方向一致，最大切应力方向与其垂直，并尽可能使纤维方向沿零件轮廓分布。 不同加工方法制成齿轮坯的纤维组织 五、影响金属可锻性的因素 金属的锻造性能又称可锻性，是衡量材料压力加工难易程度的工艺性能。 金属的可锻性包括塑性和变形抗力。塑性高，变形抗力小，可锻性好。 影响金属可锻性的因素主要有： 1.材料性质（化学成分、组织结构）； 2.变形条件（变形温度，变形速度，应力状态）。 1.材料性质的影响 1)化学成分的影响 一般来说，纯金属的可锻性都优于合金。 合金中合金元素的质量分数越高，化学成分越复杂，可锻性越差。 非合金钢中碳的质量分数越高，可锻性越差。 2.变形条件 1）变形温度 一般而言，随着温度的升高，塑性提高、变形抗力减小，改善了可锻性。 综上所述，金属的锻造性不仅取决于金属的本质，还取决于变形的工艺条件。 因此，进行压力加工时，要力求创造最有利的变形条件,充分发挥金属的塑性，降低变形抗力，使能量消耗最少,用最经济的方法达到加工的目的。 金属锻造工艺 一、坯料的加热 二、锻造成形 坯料的加热 加热的目的：提高金属的塑性和降低变形抗力，以改善其可锻性和获得良好的锻后组织。 加热后锻造可以用较小的锻打力量使柸料产生较大的变形而不破裂。 锻造温度范围 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。 确定锻造温度的基本原则是，就能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。 1．始锻温度 ?始锻温度应理解为钢或合金在加热炉内允许的最高加热温度。从加热炉内取出毛坯送到锻压设备上开妈锻造之前，根据毛坯的大小、运送毛坯的方法以及加热炉与锻压设备之间距离的远近，毛坯有几度到几十度的温降。因此，真正开始锻、造的温度稍低，在始锻之前，应尽量减小毛坯的温降。 2