[从业资格考试]第3篇 金属压力加工.doc

金属压力加工概述 一什么是压力加工 外力—— 冲击力：锤类静压力：压力机 应用广泛：运输工具96%；汽车拖拉机95% 90%；农用机械工业80%。 二分类a 1、轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产品的加工方法。靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变形。 ??主要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。2、挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。 正挤：金属流动方向与凹模运动方向相同。 反挤：金属流动方向与凹模运动方向相反。 3拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 坯料：低碳钢、有色金属及合金。 外力：拉力。 4、自由锻：金属坯料在上、下抵铁间受冲击力或压力而变形。 外力：压力。 5模锻：金属坯料在具有一定形状的模膛内受冲击力或压力而变形的加工方法。 6冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。15 立体变形（三维）；6? 平面变形（二维）； 三特点：（与铸造比） 1 优点：（1）结构致密组织改善性能提高强、硬、韧↑ 2）少无切削加工，材料利用率高。 3）可以获得合理的流线分布（金属塑变是固体体积转移过程）。 （4）生产效率高。（如：曲轴 、螺钉） 2 缺点：（1）一般工艺表面质量差（氧化）。 2）不能成型形状复杂件（相对） 3）设备庞大、价格昂贵。 4）劳动条件差（强度↑、噪音↑） 第一章????金属塑性变形 §1 金属塑性变形的实质 金属变形过程： a）金属材料在外力作用下发生弹性变形 b）当外力超过一定值后产生塑性变形 c）外力继续加大，发生断裂 金属塑性变形的实质： a）晶粒内部滑移和孪生 b）晶间滑移和晶粒转动 一晶体： 1 晶体：物质中的原子按一定规律在三维空间周期重复排列。 2 单晶体：具有一个晶粒的晶体（由一个晶核生长而成的晶体）。 3 多晶体：大量晶粒组成的晶体。 二变形： 弹性变形：（暂时的变形）σ＜σe 弹性塑性变形：（暂时变形） σ＜σ力未去除。纯塑性变形：永久变形???? 外力去除。 ???????三、金属的塑性变形 （一）单晶体的塑性变形——滑移和孪生1、滑移： 在外加切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（滑移面）的一定方向（滑移方向）发生相对的滑动如拉伸时，滑移面上的外力P分解为正应力σ和切应力τ。 正应力作用使晶格发生弹性伸长σ↓---伸长量↓，σ→，变形恢复；σ↑---伸长量↑，σ＞原子间结合力时，拉断。正应力σ只能使晶体产生弹性变形和断裂，不能使晶体产生塑性变形。 切应力作用使晶格发生弹性歪扭；τ＜τc（临界切应力），τ↓----变形量↓，τ→，变形恢复；τ＞τc，发生滑移，产生永久塑性变形。 （1）滑移与位错 刚性滑移模型计算出的临界切应力值＞＞实测值金属 计算值 (MN/m2) 实测值 (MN/m2) 计算值与实测值之比 铜 银 金 镍 镁 锌 6400 4500 4500 11000 3000 4800 1.0 0.5 0.92 5.8 0.83 0.94 6400 9000 4900 1900 3600 5100 ?滑移实现 →借助于位错运动。 位错→滑移→塑性变形 位错在外加切应力的作用下移动至晶体表面→一个原子间距的滑移台阶→塑性变形 滑移线（晶体表面的滑移台阶）→滑移带（大量滑移线） 滑移系（滑移面和该面上的一个滑移方向），滑移系数目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑。如FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个，FCC的滑移方向多于BCC，金属塑性如Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）。 （）滑移时晶体的转动 ①外力错动→力偶使滑移面转动→滑移面∥拉伸轴。 ②以滑移面的法线为转轴的转动→滑移方向∥最大切应力方向。2、孪生 晶体的一分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变。→金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。→发生孪生的部分（切变部分）称为孪生带或孪晶。 孪生带的晶格位向发生变化，发生孪生时各原子移动的距离是不相等的。3、滑移和孪生： （1）滑移和孪生均在切应力作用下，沿一定晶面的一定晶向进行，产生塑性变形。 （）孪生借助于切变进行，所需切应力大，速度快，在滑移较难进行时发生 ⅰ. FCC金属一般不发生孪生，少数在极低温度下发生。 ⅱ. BCC金属仅在室温或受冲击时发生。 ⅲ. HCP金属较容易发生孪生。 （）滑移→原子移动的相对位移是原子间距的整数值→不引起晶格位向的变化。孪生→原子移动的相对位移是原子间距的分数值→孪晶晶格位向改变→促进滑移 （）孪生产生的塑性变形量小（≤滑移变形量的10％）孪生变形引起的晶格畸变大 （1）（）（）（）（1）影响多晶体塑性变形的因素 晶粒位向： 晶粒位向不一致