热加工工艺基础锻压课件.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《热加工工艺基础锻压课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《热加工工艺基础锻压课件.ppt(66页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第二章金属塑性成形(P66)第一节 概述第二节 金属塑性变形原理第三节 常用锻造方法第四节 板料冲压第五节 其它塑性成形方法第一节 概述(P66)n塑性成形(塑性成形(Plasticity Deformation)(锻)(锻造成形)造成形):指固态金属在外力作用下产生塑性变形,获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法。n塑性变形不仅可以改变原坏料的形状和尺寸改变原坏料的形状和尺寸,更重要的是能够提高其机械性能提高其机械性能。塑性成形加工的优点(P66)1、改善金属的组织,提高金属的力学性能;1)消除气孔、缩孔;2)通过再结晶可细化晶粒;3)形成纤维组织。2、节约金属材料和切削加工工时
2、,提高金属材料的利用率和经济效益;3、具有较高的劳动生产率。塑性成形加工的缺点(P66)1、锻件的结构工艺性要求较高,内腔复杂零件难以锻造;2、锻造毛坯的尺寸精度不高,一般需切削加工;3、需重型机器设备和较复杂模具,设备费用与周期长;4、生产现场劳动条件较差。常用的锻压加工方法n常用的锻压加工方法有:1)自由锻造,2)模型锻造,3)挤压,4)拉拔,5)轧锻,6)板料冲压。如P82图2-1所示。n塑性成形主要用于主轴、曲轴、连杆、齿轮、叶轮、炮筒、枪管、吊钩、飞机和汽车零件等力学性能要求高的重要零部件。汽车零件成形视频。第二节金属塑性成形原理(第二节金属塑性成形原理(P67P67)具有一定塑性的
3、金属坯料在外力作用下,当内应力达到一定的条件,就会发生塑性变形;由于金属材料都是晶体,故要说明塑性变形的实质,必须从其晶体结构来说明。一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质1 1、单晶体的塑性变形(、单晶体的塑性变形(P73P73)单晶体的塑性变形有两种方式:滑移变形和双晶变形。(1)滑移变形:晶体内的一部分相对另一部分,沿原子排列紧密的晶面作相对滑动。其变形过程如P68图2-3 所示。n晶体在晶面上的滑移,是通过位错的不断运动来实现的。如P68图2-4所示。n晶体滑移后,外表形状发生变化,体积保持不变,晶格位向一致。一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质1 1、单晶体的塑性变形(
4、、单晶体的塑性变形(P67P67)(2)双晶:亦叫孪晶双晶:亦叫孪晶:晶体在外力作用下,晶体内一部分原子晶格相对于另一部分原子晶格发生转动。如P75图2-5所示。n双晶变形时,未变形部分和变形部分的交界面称为双晶面,并在双晶面两侧形成镜面对称。产生双晶变形的切应力一般都要高于产生滑移的切应力;双晶变形量很小,但改变了晶格的位向,有利于进一步产生滑移。双晶变形一般发生在滑移系少的金属,如六方晶格。双晶动画演示 一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质2 2、多晶体的塑性变形(、多晶体的塑性变形(P69P69)n多多晶晶体体是是由由大大量量的的大大小小、形形状状、晶晶格格排排列列位位向向各各不
5、不相相同同的的晶晶粒粒所所组组成成,故故它它的的的的塑塑性性变变形形很很复复杂杂,可可分分为为晶晶内内变变形形和和晶晶间间变变形形。晶晶粒粒内内部部的的塑塑性性变变形形称称为为晶晶内内变变形形;晶晶粒粒之之间间相相互互移移动动或或转转动动称称为为晶晶间间变变形形。如如P69P69图图2-62-6所示。所示。n多多晶晶体体的的晶晶内内变变形形方方式式和和单单晶晶体体一一样样,也也是是滑滑移移和和双双晶晶;但但各各个个晶晶粒粒所所处处的的塑塑性性变变形形条条件件不不同同,即即晶晶粒粒内内晶晶格格排排列列的的方方向向性性决决定定了了其其变变形形的的难难易易,与与外外力力成成4545度度的的滑滑移移面
6、面最最易易变变形形。因因为为其其产产生生的的切切应应力力最最大大。P75P75图图2-72-7反映了晶粒位向与受力变形的关系。反映了晶粒位向与受力变形的关系。一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质2 2、多晶体的塑性变形(、多晶体的塑性变形(P69P69)n同同时时在在多多晶晶体体的的晶晶界界处处,由由于于相相邻邻晶晶粒粒间间的的位位向向差差别别,产产生生晶晶格格的的畸畸变变,并并有有杂杂质质的的存存在在,以以及及晶晶粒粒间间犬犬牙牙交交错错状状态态,对对多多晶晶体体的的变变形形造造成成很很大大障障碍碍。低低温温时时,晶晶界界强强度度高高于于晶晶粒粒内内部部强强度度,变变形形抗抗力力大大
7、不不易易变变形形;高高温温时时,晶晶界界强强度度降降低低,晶晶粒粒易易于于相相互互移移动动。所所以以多多晶晶体体由由于于存存在在晶晶界界和和各各晶晶粒粒的的位位向向差差别别,其其变变形形抗抗力力要远高于同种金属的单晶体。要远高于同种金属的单晶体。二、塑性变形对金属组织及二、塑性变形对金属组织及性能的影响(性能的影响(P69P69)金金属属塑塑性性变变形形时时,在在不不同同的的温温度度下下,对对金金属属组组织织和和性性能能产产生生不不同同的的影影响响。主主要讨论要讨论加工硬化加工硬化、回复回复和和再结晶再结晶。1 1、冷变形强化(加工硬化)(、冷变形强化(加工硬化)(P69P69)n指指金金属属
8、在在低低温温下下进进行行塑塑性性变变形形时时,金金属属的的强强度度和和硬硬度度升高,塑性和韧性下降的现象。如升高,塑性和韧性下降的现象。如P70P70图图2-72-7所示;所示;n冷冷变变形形强强化化的的原原因因是是:在在塑塑性性变变形形过过程程中中,在在滑滑移移面面上上产产生生了了许许多多晶晶格格方方向向混混乱乱的的微微小小碎碎晶晶,滑滑移移面面附附近近的的晶晶格格也也产产生生了了畸畸变变,增增加加了了继继续续滑滑移移的的阻阻力力,使使继继续变形困难。如续变形困难。如图图2-92-9所示。所示。n对对某某些些不不能能通通过过热热处处理理来来强强化化的的金金属属,可可用用低低温温变变形形来提高
9、金属强度。如变形铝合金、奥氏体不锈钢。来提高金属强度。如变形铝合金、奥氏体不锈钢。n但但在在塑塑性性加加工工中中,冷冷变变形形强强化化使使塑塑性性变变形形困困难难,故故采采用加热的方法使金属再结晶,而获得好的塑性。用加热的方法使金属再结晶,而获得好的塑性。2 2、回复和再结晶、回复和再结晶(1 1)回复)回复(P70P70)n指指当当温温度度升升高高时时,金金属属原原子子获获得得热热能能,使使冷冷变变形形时时处处于于高高位位能能的的原原子子回回复复到到正正常常排排列列,消消除除由由于于变变形形而而产产生的晶格扭曲的过程,可使内应力减少。生的晶格扭曲的过程,可使内应力减少。n回回复复温温度度较较
10、低低,对对于于纯纯金金属属,可可用用下下式式计计算算:T T回回(0.250.250.300.30)T T熔熔n回回复复作作用用不不改改变变晶晶粒粒的的形形状状及及晶晶粒粒变变形形时时所所构构成成的的方方向向性性,也也不不能能使使晶晶粒粒内内部部的的破破坏坏现现象象及及晶晶界界间间物物质质的的破破坏坏现现象象得得到到恢恢复复,只只是是逐逐渐渐消消除除晶晶格格的的扭扭曲曲程程度度。故故回回复复作作用用可可以以降降低低内内应应力力,但但机机械械性性能能变变化化不不大大,强度稍降低,塑性稍提高。强度稍降低,塑性稍提高。2 2、回复和再结晶、回复和再结晶(2 2)再结晶)再结晶(P70P70)n指当温
11、度升高到一定程度时,金属原子获得更高的热能,通过金属原子的扩散,使冷变形强化的结晶构造进行改变,成长出许多正常晶格的新晶粒,新晶粒代替原变形晶粒的过程即为再结晶再结晶。如图2-8所示。n再结晶使内应力全部消除,强度降低,塑性增加。如图所示。n再结晶的最低温度称为再结晶温度,一般为:T T再再(0.350.350.40.4)T T熔熔 n利用金属再结晶过程可以消除变形后的冷变形强化,以利于后续的冷变形加工。冷变形和热变形(冷变形和热变形(P71P71)(1 1)冷冷变变形形:指金属在其再结晶温度以下进行 塑性变形。如冷冲压、冷弯、冷挤、冷镦、冷轧和冷拔。有加工硬化现象。(2 2)热热变变形形:指
12、金属在其再结晶温度以上进行塑性变形。如锻造、热挤和轧制等;能消除冷变形强化的痕迹,保持较低的塑性变形抗力和良好的塑性。(1)锻造比:是锻造生产中代表金属变形大小的一个参数,一般用锻造过程中的典型工序的变形程度来表示:镦粗锻造比为:拔长锻造比为:3 3、纤维组织、锻造流线和锻造比(、纤维组织、锻造流线和锻造比(P71P71)A0、H0分别为变形前坏料的横截面积和高度;A、H。分别为变形后坏料的横截面积和高度。A0、L0分别为变形前坏料的横截面积和长度;A、L分别为变形后坏料的横截面积和长度。3 3、纤维组织、锻造流线和锻造比(、纤维组织、锻造流线和锻造比(P71P71)(1 1)锻造流线的形成)
13、锻造流线的形成:在金属铸锭中含有夹杂物多分布在晶界上,在金属塑性变形时,晶粒沿变形方向伸长,塑性夹杂物也随着变形一起被拉长,呈带状分布;脆性夹杂物被打碎呈碎粒状或链状分布;通过再结晶过程,晶粒细化,而夹杂物却依然呈条状和链状被保留下来,形成锻造流线。如图2-9所示。锻造流线使金属的机械性能呈现各向异性,平行于纤维方向塑性和韧性增加,垂直于纤维方向则下降。n一般情况下,增加锻造比,可使金属组织细密化,提高锻件的力学性能,但当锻造比过大,力学性能不再升高,而增加各向异性。锻造比越大,锻造流线越明显,其力学性能的方向性越明显;如图210所示。n锻造流线的稳定性很高,而且用热处理不能消除。故在设计和制
14、造易受冲击载荷的零件时:必须考虑锻造流线的方向,使最大正应力与流线方向一致,切应力或冲击应力与流线方向垂直;使锻造流线的分布与零件的外形轮廓相符合,而不被切断。如图所示的拖钩,如P72图2-11所示的螺钉。锻造比对金属的组织和性能的影响(锻造比对金属的组织和性能的影响(P72P72)三、金属的塑性成形性能(P73)n金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度,是金属的工艺性能指标之一。n常用金属的塑性(Plasticity)和变形抗力(Resistance of Deformation)两个因素来综合衡量,塑性越好,变形抗力越小,则锻造性能越好。影响金属锻造性能的因素有:金
15、属的本质和金属的变形条件。影响金属锻造性能的因素(P73)1、金属的本质:金属的本质:(1)金属的化学成分;(2)金属的组织状态,单一固溶体组成的合金,塑性好,锻造性能好;2、金属的变形条件:(1)变形温度:温度升高,塑性上升,易于锻造;(2)变形速度:指金属在锻压加工过程中单位时间内的相对变形量。如图213所示。(3)变形时的应力状态:不同压力加工方法,金属内部的应力状态是不同的;如图212所示。第三节第三节 常用锻造方法(常用锻造方法(P74P74)一、自由锻一、自由锻n自由锻指将金属坯料放在锻造设备的上下抵铁之间,施加冲击力或压力,使之产生自由变形而获得所需形状的成形方法。n坯料在锻造过
16、程中,除与上下抵铁或其它辅助工具接触的部分表面外,都是自由表面,变形不受限制,锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来保证,所用设备与工具通用性强。n主要用于单件、小批生产,也是生产大型锻件的唯一方法。1 1、自由锻的特点(、自由锻的特点(P75P75)自由锻使用工具简单,不需要造价昂贵的模具;可锻造各种重量的锻件,对大型锻件,它是唯一方法;由于自由锻的每次锻击坯料只产生局部变形,变形金属的流动阻力也小,故同重量的锻件,自由锻比模锻所需的设备吨位小。自由锻的缺点(自由锻的缺点(P75P75)1、锻 件 的 形 状 和 尺 寸 靠 锻 工 的 操 作 技 术 来 保 证,故尺寸精度低,加工余量大,金属材料
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 热加工 工艺 基础 锻压 课件
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内