材料成型工艺基础 教学课件 ppt 作者 刘建华 1-5 第3章.doc

第3章 压力加工成型技术 第3章 压力加工成型技术 3.1　压力加工成型方法 3.2　金属材料的塑性成型基础 3.3　锻造 3.4　冲压 3.5　压力加工新技术  第3章 压力加工成型技术 　　　3.1　压力加工成型方法 3.1.1　型材生产方法 　　1.轧制生产 　　借助于坯料与轧辊之间的摩擦力，使金属坯料连续地通 过两个旋转方向相反的轧辊的孔隙而受压变形的加工方法称 为轧制，见图3－1（a）。合理设计轧辊上的孔型，通过轧 制可将金属钢锭加工成不同截面形状的原材料，轧制出的型 材如图3－1（b）所示。  第3章 压力加工成型技术 图3－1　轧制示意图 (a)轧制示意图;(b)轧制型材  第3章 压力加工成型技术 　　2.挤压生产 　　将金属坯料放入挤压模内，使其受压被挤出模孔而变形 的加工方法称为挤压。生产中常用的挤压方法主要有两种， 正挤压和反挤压。金属流动方向与凸模运动方向相一致的称 为正挤压，如图3－2（a）所示。金属流动方向与凸模运动 方向相反的称为反挤压，如图3－2（b）所示。  第3章 压力加工成型技术 图3－2　挤压示意图 (a)正挤压；(b)反挤压  第3章 压力加工成型技术 　　在挤压过程中，坯料的横截面依照模孔的形状缩小，长 度增加，从而获得各种复杂截面的型材或零件，如图3－3所 示。挤压不仅适用于有色金属及其合金，而且适用于碳钢、 合金钢及高合金钢，对于难熔合金，如钨、钼及其合金等脆 性材料也能适用。根据挤压时金属材料是否被加热，挤压又 分为热挤压和冷挤压。  第3章 压力加工成型技术 图3－3　挤压产品截面形状图  第3章 压力加工成型技术 　　3.拉拔生产 　　将金属条料或棒料拉过拉拔的模孔而变形的压力加工方 法称为拉拔，如图3－4(a)所示。拉拔生产主要用来制造各 种细线材、薄壁管和各种特殊几何形状的型材，如图3－4(b) 所示。多数拉拔是在冷态下进行加工的，拉拔的产品尺寸精 度较高，表面粗糙度Ra较小。塑性高的低碳钢和有色金属及 其合金都可拉拔成型。  第3章 压力加工成型技术 图3－4　拉拔 (a)拉拔;(b)拉拔产品截面形状图  第3章 压力加工成型技术 3.1.2　机械零件的毛坯及产品生产 　　1.锻造 　　锻造是在加压设备及工模具的作用下，使坯料、铸锭产 生局部或全部的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状 和质量的锻件的加工方法，按所用的设备和工模具不同，可 分为自由锻造和模型锻造两类。 　　自由锻造是将加热后的金属坯料，放在上、下砥铁（砧 块）之间，在冲击力或静压力的作用下，使之变形的压力加 工方法，如图3－5（a）所示。 　　模型锻造（简称模锻）是将加热的金属坯料，放在具有 一定形状的锻模模膛内，在冲击力或压力的作用下，使金属 坯料充满模膛而成型的压力加工方法，如图3－5（b）所示。  第3章 压力加工成型技术 图3－5　锻造与冲压示意图 (a)自由锻造；(b)模型锻造；(c)冲压  第3章 压力加工成型技术 　　2.冲压 　　冲压是将金属板料放在冲模之间，使其受冲压力作用产 生分离或变形的压力加工方法。常用冲压工艺有冲裁、弯曲、 拉深、缩口、起伏和翻边等，图3－5（c）所示为拉深　加 工。  第3章 压力加工成型技术 　3.2　金属材料的塑性成型基础 　　金属在外力作用下产生的变形可分为三个连续的变形阶 段：弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、塑性变形阶段和断裂 阶段。弹性变形在外力去除以后可自行恢复，塑性变形则不 可恢复，是金属进行压力加工的必要条件，也是强化金属的 重要手段之一。  第3章 压力加工成型技术 3.2.1　金属塑性变形的实质 　　金属的塑性是当外力增大到使金属内部产生的应力超过 该金属的屈服点时，使其内部原子排列的相对位置发生变化 而相互联系不被破坏的性能。工业上常用的金属材料都是由 很多晶粒组成的多晶体，其塑性变形过程比较复杂。  第3章 压力加工成型技术 　　1.单晶体的塑性变形 　　单晶体是指原子排列方式完全一致的晶体。当单晶体金属受拉 力P作用时，在一定晶面上可分解为垂直于晶面的正应力σ和平行于 晶面的切应力τ，如图3－6所示。在正应力σ作用下，晶格被拉长， 当外力去除后，原子自发回到平衡位置，变形消失，产生弹性变形。 若正应力σ增大到超过原子间的结合力时，晶体便发生断裂，如图3 －7所示。由此可见，正应力σ只能使晶体产生弹性变形或断裂，而 不能使晶体产生塑性变形。在逐渐增大的切应力τ作用下，晶体从 开始产生弹性变形发展到晶体中的一部分与另一部分沿着某个特定 的晶面相对移动，称为滑移。产生滑移的晶面称为滑移面，当应力 消除后，原子到达一个新的平衡位置，变形被保留下来，形