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金属成形工艺概述

课程导论与学习目标课程简介本课程将介绍金属成形工艺的基本原理、常用工艺、设备和应用，帮助学生掌握金属成形工艺的基本知识和技能。学习目标通过学习本课程，学生将能够：理解金属成形的基本原理和过程掌握常见的金属成形工艺了解金属成形设备和工艺设计

什么是金属成形

金属成形的重要性1广泛应用金属成形广泛应用于航空航天、汽车、船舶、机械、电子等各个领域，是现代制造业的基础工艺之一。2提升效率金属成形工艺能够有效提高生产效率，降低生产成本，为产品制造提供高效、可靠的加工方案。3材料利用率高与其他加工方法相比，金属成形工艺的材料利用率更高，能够有效减少材料浪费，降低生产成本。产品质量保证

金属成形的基本分类塑性成形通过外力使金属材料发生塑性变形，改变其形状和尺寸。铸造将熔融金属浇入模具中，使其冷却凝固成型。焊接利用热量或压力将两个或多个金属工件熔化或压紧在一起，形成牢固的连接。粉末冶金将金属粉末压制成型，并通过烧结工艺使其固化成型。

塑性变形的基本原理金属塑性变形是指在应力作用下，金属材料发生永久性形状改变而不发生断裂的现象。金属材料在外力作用下，会发生晶格结构的改变，从而产生塑性变形。

金属塑性变形的特征永久性变形金属材料在外力去除后，仍然保持变形后的形状。可逆性在一定范围内，金属材料的塑性变形是可逆的，即可以通过反向外力将其恢复到原状。冷变形在室温或较低温度下进行的变形。热变形在较高温度下进行的变形，有利于降低变形阻力，提高材料的塑性。

金属塑性变形的机制金属塑性变形主要通过晶体滑移、孪生和晶界滑动等机制实现。晶体滑移是金属塑性变形的主要机制，是指金属晶体内部的原子层沿一定的晶面和方向发生相对滑动，从而导致形状的改变。

应力-应变关系应力-应变曲线是描述金属材料在拉伸或压缩过程中应力与应变之间关系的曲线。通过分析应力-应变曲线，可以了解金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能。

金属塑性变形的微观机理金属材料的微观结构，如晶粒尺寸、晶界、第二相等，对塑性变形的影响很大。例如，晶粒尺寸越小，材料的强度和硬度越高，塑性越低。晶界和第二相能够阻碍晶体滑移，从而提高材料的强度。

金属成形工艺的基本类型锻造通过锤击或压力使金属材料发生塑性变形，从而得到所需形状的工件。轧制将金属材料通过轧辊之间的间隙，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的板材或型材。挤压将金属材料通过模具，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的型材。冲压利用冲床和模具，使金属板材发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零件。

锻造工艺概述锻造是一种通过锤击或压力使金属材料发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的工件的金属成形工艺。锻造工艺可以提高金属材料的强度、韧性和抗疲劳性能，广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等领域。

锻造工艺的分类1自由锻造在没有模具的条件下，直接用锤子或压力机对金属材料进行锻造，工艺简单，但形状控制精度较低。2模锻在模具中进行锻造，可以获得尺寸精度高、形状复杂的工件，但模具成本较高。3辗压成形利用两个或多个辗轮对金属材料进行辗压，得到形状复杂的工件，适用于制造齿轮、凸轮等零件。

自由锻造技术自由锻造是利用锤子或压力机对金属材料进行锻造，没有模具限制，可以加工形状简单的工件，例如圆形、方形、矩形等。自由锻造的优点是工艺简单、设备投资少，但精度低，无法加工形状复杂的工件。

模锻工艺模锻是利用模具对金属材料进行锻造，可以获得尺寸精度高、形状复杂的工件，适用于制造汽车零件、飞机零件、机械零件等。模锻的优点是精度高、强度高、表面质量好，但模具成本较高。

辗压成形技术辗压成形是指利用两个或多个辗轮对金属材料进行辗压，得到形状复杂的工件。辗压成形工艺的优点是效率高、生产成本低，适用于制造齿轮、凸轮、轴承等零件。

轧制工艺概述轧制是指将金属材料通过轧辊之间的间隙，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的板材或型材的金属成形工艺。轧制工艺可以有效提高金属材料的强度、韧性和抗疲劳性能，广泛应用于建筑、汽车、船舶、机械制造等领域。

热轧与冷轧技术热轧在金属材料的再结晶温度以上进行的轧制。热轧的优点是变形阻力小，塑性好，可以加工尺寸较大的工件，但表面质量较差。冷轧在金属材料的再结晶温度以下进行的轧制。冷轧的优点是尺寸精度高、表面质量好，但变形阻力大，塑性差，加工尺寸受到限制。

不同金属的轧制特点钢材钢材的轧制工艺主要包括热轧、冷轧、热轧带钢冷轧、热轧带钢酸洗、热轧带钢热处理等。铝材铝材的轧制工艺主要包括热轧、冷轧、挤压成形、拉伸成形等，可以生产出各种形状的铝板、铝管、铝型材等。铜材铜材的轧制工艺主要包括热轧、冷轧、拉伸成形等，可以生产出各种形状的铜板、铜管、铜线等。

挤压成形工艺挤压成形是指将金属材料通过模具，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的型材。挤压