金屬加工工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工ppt課件

1、湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 第三篇金屬塑性加工第三篇金屬塑性加工湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 1972年在河北藁(gao)城臺西村商代(公元前14世紀(jì))遺址中出土了一件鐵刃銅鉞。外刃部斷失，殘存刃部包入銅內(nèi)約 1厘米，已全部氧化。經(jīng)鑒定，殘刃中沒有人工冶鐵的特征；鎳的分

2、布闡明,該刃為隕鐵(隕石的一種，含鐵80%以上，常含鎳。)制成，不能夠用人工冶鐵獲得,隕鐵器雖然不是從礦石冶煉的鐵，但它的出現(xiàn)闡明中國在公元前14世紀(jì)前后已能識別金屬鐵，并能鍛打成兵刃運(yùn)用。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u隕石是來自地球之外的隕石是來自地球之外的“客人。含石量大的隕星稱為隕石，含鐵量大的隕客人。含石量大的隕星稱為隕石，含鐵量大的隕星稱為隕鐵。星稱為隕鐵。u根據(jù)隕石本身所含的化學(xué)成分的不同，大致可分為三種類型：根據(jù)隕石

3、本身所含的化學(xué)成分的不同，大致可分為三種類型： u1.1.鐵隕石，也叫隕鐵，它的主要成分是鐵和鎳；鐵隕石，也叫隕鐵，它的主要成分是鐵和鎳； 鐵的含量普通在鐵的含量普通在98%98%以以上上, ,鎳的含量在鎳的含量在4%20%4%20%之間之間, ,所以很容易鑒別所以很容易鑒別. .由于地球上沒有那種礦石可以由于地球上沒有那種礦石可以經(jīng)過直接熔煉提供含量這么高而且成分均勻的鎳經(jīng)過直接熔煉提供含量這么高而且成分均勻的鎳u2.2.石鐵隕石，也叫隕鐵石，這類隕石較少，其中石鐵隕石，也叫隕鐵石，這類隕石較少，其中 鐵鎳與硅酸鹽大致各占鐵鎳與硅酸鹽大致各占一半；一半； u3.3.石隕石，也叫隕石，主要成分

4、是硅酸鹽，這種隕石的數(shù)目最多。石隕石，也叫隕石，主要成分是硅酸鹽，這種隕石的數(shù)目最多。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 一、金屬的塑性成形(塑性加工)1. 塑性成形的概念塑性成形的概念 是利用金屬在外力的作用下所產(chǎn)生的塑性是利用金屬在外力的作用下所產(chǎn)生的塑性變形，使之獲得具有一定外形、尺寸和力學(xué)性變形，使之獲得具有一定外形、尺寸和力學(xué)性能的原資料、毛坯或零件的消費(fèi)方法稱能的原資料、毛坯或零件的消費(fèi)方法稱塑塑性成形塑性加工性成形塑性加工

5、湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 2、條件1 塑性資料，低碳鋼、鋁、銅合金最好；2 受力作用沖擊力、靜壓力，即內(nèi)部應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度。滿足屈服條件：s資料屈服強(qiáng)度。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 、方法(鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等鍛造 自在鍛造和模膛鍛造自在鍛造自在鍛造金屬坯

6、料在上下抵鐵間受沖擊力或壓力而變金屬坯料在上下抵鐵間受沖擊力或壓力而變形的加工方法。形的加工方法。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 上砥鐵下砥鐵坯料湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 模鍛鍛造模鍛鍛造金屬坯料在具有一定外形的鍛模模金屬坯料在具有一定外形的鍛模模膛內(nèi)受力而變形的加工方

7、法。膛內(nèi)受力而變形的加工方法。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 板料沖壓又稱薄板沖壓和冷沖壓板料沖壓板料沖壓金屬板料在沖模之間受壓產(chǎn)生分別或變形的加工金屬板料在沖模之間受壓產(chǎn)生分別或變形的加工方法。方法。 普通在室溫條件下進(jìn)展，也叫冷沖壓。普通在

8、室溫條件下進(jìn)展，也叫冷沖壓。 采用的金屬型采用的金屬型材、板材、鋼材和線材等原資料，大都經(jīng)過軋制、擠壓、冷拔材、板材、鋼材和線材等原資料，大都經(jīng)過軋制、擠壓、冷拔等方法制成。凡接受重載荷的機(jī)械零件通常采用鍛件作毛坯。等方法制成。凡接受重載荷的機(jī)械零件通常采用鍛件作毛坯。 板料沖壓廣泛用于汽車制造、電器、儀表及日用品工業(yè)。板料沖壓廣泛用于汽車制造、電器、儀表及日用品工業(yè)。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車

9、工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 拉拔 將金屬坯料拉過拉拔將金屬坯料拉過拉拔模的?？锥冃蔚募庸つ５哪？锥冃蔚募庸し椒ā７椒?。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials

10、Engineeringgineering 金屬坯料在一對回轉(zhuǎn)的軋金屬坯料在一對回轉(zhuǎn)的軋輥的空隙中受壓變形，從而輥的空隙中受壓變形，從而獲得各種相應(yīng)外形和尺寸的獲得各種相應(yīng)外形和尺寸的產(chǎn)品。產(chǎn)品。 4軋制軋制湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 金屬資

11、料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出模孔而變形的加工方法。金屬資料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出模孔而變形的加工方法。 5 擠壓擠壓 正擠壓正擠壓 坯料流動方向與凸模運(yùn)動方向一致。坯料流動方向與凸模運(yùn)動方向一致。 反擠壓反擠壓 坯料流動方向與凸模運(yùn)動方向相反。坯料流動方向與凸模運(yùn)動方向相反。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Mat

12、erials Engineeringgineering 擠壓產(chǎn)品截面外形圖湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 壓力加工的特點(diǎn)壓力加工的特點(diǎn): 1機(jī)械性能好；組織致密，機(jī)械性能好；組織致密， 2節(jié)省資料；節(jié)省資料； 3消費(fèi)效率高；消費(fèi)效率高； 4設(shè)備投資大；設(shè)備投資大； 5對資料的要求嚴(yán)厲。對資料的要求嚴(yán)厲。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of

13、Materials Engineeringgineering 晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移，晶體間也產(chǎn)生滑移和晶粒晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移，晶體間也產(chǎn)生滑移和晶粒間發(fā)生轉(zhuǎn)動。即晶體在切向力的作用下，晶體的一間發(fā)生轉(zhuǎn)動。即晶體在切向力的作用下，晶體的一部分與另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑移，從部分與另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑移，從而引起晶體變形。而引起晶體變形。 二、二、 金屬塑性變形本質(zhì)金屬塑性變形本質(zhì)湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 單晶體的塑性

14、變形單晶體的塑性變形 晶體的塑性變形主要是滑移和孿晶晶體的塑性變形主要是滑移和孿晶滑移滑移 在切應(yīng)力在切應(yīng)力 的作用下，晶體產(chǎn)生剪切變形，即發(fā)生的作用下，晶體產(chǎn)生剪切變形，即發(fā)生晶格歪扭。晶體的一部分與另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對晶格歪扭。晶體的一部分與另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑動，從而產(chǎn)生塑形變形。滑動，從而產(chǎn)生塑形變形。 單晶體在切應(yīng)力的作用下的變形單晶體在切應(yīng)力的作用下的變形湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 孿晶孿晶也叫雙

15、晶。它是晶體在外力作用下，晶格的也叫雙晶。它是晶體在外力作用下，晶格的一部分相對另一部分沿著孿晶面發(fā)生轉(zhuǎn)動的一部分相對另一部分沿著孿晶面發(fā)生轉(zhuǎn)動的結(jié)果。轉(zhuǎn)動后以孿晶面為界面，構(gòu)成鏡像對結(jié)果。轉(zhuǎn)動后以孿晶面為界面，構(gòu)成鏡像對稱。稱。 單晶體的轉(zhuǎn)動過程單晶體的轉(zhuǎn)動過程湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 多晶體塑性變形多晶體塑性變形 主要的變形方式仍是滑移和轉(zhuǎn)動。主要的變形方式仍是滑移和轉(zhuǎn)動。可以看成是組成多晶體的許多單個晶粒產(chǎn)生變形的可以看成

16、是組成多晶體的許多單個晶粒產(chǎn)生變形的綜合效果。晶間也有滑動和轉(zhuǎn)動。綜合效果。晶間也有滑動和轉(zhuǎn)動。 晶界的存在會帶來變形抗力妨礙晶界的存在會帶來變形抗力妨礙湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 三、塑性變形對金屬組織性能影響三、塑性變形對金屬組織性能影響 1 冷變形、熱變形、溫變形的定義冷變形、熱變形、溫變形的定義冷變形是指在再結(jié)晶溫度以下的變形。變形后具有明顯的冷變形是指在再結(jié)晶溫度以下的變形。變形后具有明顯的加工硬化景象加工硬化景象(冷變

17、形強(qiáng)化冷變形強(qiáng)化)。 如冷擠壓、冷軋、冷沖壓等。如冷擠壓、冷軋、冷沖壓等。 熱變形是指在再結(jié)晶溫度以上的變形。在其變形過程中，熱變形是指在再結(jié)晶溫度以上的變形。在其變形過程中，其加工硬化隨時被再結(jié)晶所消除。因此，在此過程中表現(xiàn)其加工硬化隨時被再結(jié)晶所消除。因此，在此過程中表現(xiàn)不出加工硬化景象。不出加工硬化景象。如熱軋、熱鍛、熱擠壓等。如熱軋、熱鍛、熱擠壓等。 溫變形是指介于冷、熱變形之間的變形，加工硬化和再溫變形是指介于冷、熱變形之間的變形，加工硬化和再結(jié)晶同時存在，如：溫鍛、溫?cái)D壓等。結(jié)晶同時存在，如：溫鍛、溫?cái)D壓等。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department

18、of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 2冷變形后的組織與性能鋼鐵、鋁、銅合金室溫下的塑性加工屬于冷加工。組織變化的特征：晶粒沿變形最大方向伸長；晶粒與晶粒均發(fā)生扭曲,產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力晶粒間產(chǎn)生碎晶。性能變化的特征：加工硬化(冷變形強(qiáng)化) ：隨著變形程度的添加，其強(qiáng)度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降。有利：強(qiáng)化金屬資料不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來困難湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineering

19、gineering 常溫下塑性變形對低碳鋼力學(xué)性能的影響常溫下塑性變形對低碳鋼力學(xué)性能的影響湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 回回 復(fù)復(fù) 冷變形強(qiáng)化是一種不穩(wěn)定的景象冷變形強(qiáng)化是一種不穩(wěn)定的景象,將冷變形的金屬加熱到一將冷變形的金屬加熱到一定的溫度定的溫度,因原子的活動才干加強(qiáng)因原子的活動才干加強(qiáng),使原子回到平衡位子使原子回到平衡位子,晶內(nèi)剩晶內(nèi)剩余應(yīng)力大大減小余應(yīng)力大大減小-回復(fù)回復(fù) 由于加熱溫度不高，原子所獲熱能較少，其活動才干不強(qiáng)

20、，由于加熱溫度不高，原子所獲熱能較少，其活動才干不強(qiáng)，只能使晶格的畸變程度減輕，應(yīng)力明顯下降，晶粒的外形、大只能使晶格的畸變程度減輕，應(yīng)力明顯下降，晶粒的外形、大小、強(qiáng)度、塑性等力學(xué)性能也變化不大。小、強(qiáng)度、塑性等力學(xué)性能也變化不大。T回回=0.250.3T溶溶 1538+273 T回回 金屬的絕對回金屬的絕對回復(fù)溫度復(fù)溫度T溶溶 金屬的絕對熔點(diǎn)溫度金屬的絕對熔點(diǎn)溫度如碳鋼彈簧在冷卷加工后加熱到如碳鋼彈簧在冷卷加工后加熱到250 C300 C進(jìn)展回復(fù)處置。進(jìn)展回復(fù)處置。如：工業(yè)純鐵的如：工業(yè)純鐵的T回回 為為453C。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department o

21、f Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 再結(jié)晶再結(jié)晶 當(dāng)加熱溫度到達(dá)某一值時，塑性變外形狀恢復(fù)平衡，內(nèi)當(dāng)加熱溫度到達(dá)某一值時，塑性變外形狀恢復(fù)平衡，內(nèi)能全部放出，能以某些碎晶或雜質(zhì)為中心構(gòu)成了新的等軸能全部放出，能以某些碎晶或雜質(zhì)為中心構(gòu)成了新的等軸晶粒，晶粒，-再結(jié)晶再結(jié)晶.加工硬化消逝。加工硬化消逝。T再再=0.4 T溶溶 如：純鐵的如：純鐵的T再為再為727C。鎢為。鎢為1475C， 銅為銅為473C，鋁為，鋁為373C，鋅為室溫，鉛和錫低于室溫。，鋅為室溫，鉛和錫低于室溫。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工

22、業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 冷變形金屬加熱溫度對組織和性能變化的表示圖冷變形金屬加熱溫度對組織和性能變化的表示圖湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering () 熱變形及其影響1 1不產(chǎn)生加工硬化不產(chǎn)生加工硬化2 2使組織得到改善，提高了力學(xué)性能使組織得到改善，提高了力學(xué)性能 細(xì)化晶粒；細(xì)化晶粒； 壓合了鑄造缺陷；壓合

23、了鑄造缺陷；3 3出現(xiàn)鍛造流線出現(xiàn)鍛造流線, ,金屬性能各向異性金屬性能各向異性 組織致密。組織致密。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 纖維組織纖維組織 鑄錠在借助塑性變形進(jìn)展壓力加工時，鑄錠在借助塑性變形進(jìn)展壓力加工時，基體金屬的晶粒外形和沿晶界分布的雜質(zhì)都基體金屬的晶粒外形和沿晶界分布的雜質(zhì)都發(fā)生了變形，它們沿著變形最大的方向被拉發(fā)生了變形，它們沿著變形最大的方向被拉長，呈纖維狀，這種構(gòu)造長，呈纖維狀，這種構(gòu)造纖維組織。纖維組織。鋼

24、材中的纖維組織鋼材中的纖維組織湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 纖維組織的穩(wěn)定性很高，構(gòu)成后，不能用熱處置的方纖維組織的穩(wěn)定性很高，構(gòu)成后，不能用熱處置的方法來消除，只需經(jīng)過壓力加工才干改動其方向和外形，在法來消除，只需經(jīng)過壓力加工才干改動其方向和外形，在設(shè)計(jì)和制造零件時，必需遵守以下兩點(diǎn)：設(shè)計(jì)和制造零件時，必需遵守以下兩點(diǎn)： 使纖維方向和零件的輪廓方向相順應(yīng)而不被切斷。使纖維方向和零件的輪廓方向相順應(yīng)而不被切斷。 使零件所受的最大正應(yīng)

25、力與纖維方向一致，最大切應(yīng)使零件所受的最大正應(yīng)力與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直。力與纖維方向垂直。 壓力加工的纖維組織壓力加工的纖維組織湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 1 1在縱向平行纖維方向上：塑性和韌性在縱向平行纖維方向上：塑性和韌性提高提高2 2在橫向垂直纖維方向上：塑性和韌性在橫向垂直纖維方向上：塑性和韌性降低降低湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials En

26、Department of Materials Engineeringgineering u構(gòu)成鍛造流線(即纖維組織)的明顯程度與變形程度有關(guān).拔長時：拔長時：y拔拔F0/F(橫截面積橫截面積)；鐓粗時：鐓粗時：y鐓鐓H0/H(高度比高度比)；H0,F0 坯料變形前的高度和橫坯料變形前的高度和橫截面積。截面積。 H ,F坯料變形后的高度和橫坯料變形后的高度和橫截面積。截面積。 用鍛造比用鍛造比Y表示變形程度表示變形程度,普通普通控制在控制在Y=23。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materia

27、ls Engineeringgineering 、鋼的鍛造性及其影響要素 影響要素：影響要素： 金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì):合金成份、金屬組織合金成份、金屬組織 加工條件加工條件: 變形溫度、應(yīng)變速率等。變形溫度、應(yīng)變速率等。衡量鍛造性目的衡量鍛造性目的金屬塑性和變形才干。金屬塑性和變形才干。 鍛造性可鍛性-是資料在鍛造過程中經(jīng)受塑性變形而不開裂的才干.(衡量金屬熱態(tài)塑性變形的難易程度) 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 常用金屬資料的鍛造溫

28、度范圍常用金屬資料的鍛造溫度范圍始鍛溫度：開場鍛造時，金屬允許加熱的最高始鍛溫度：開場鍛造時，金屬允許加熱的最高溫度。溫度。終鍛溫度：金屬停頓鍛造的溫度。終鍛溫度：金屬停頓鍛造的溫度。始鍛溫度與終鍛溫度的區(qū)間始鍛溫度與終鍛溫度的區(qū)間鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 確定鍛造溫度范圍的根據(jù)確定鍛造溫度范圍的根據(jù)是合金形狀圖是合金形狀圖u對于碳素鋼，始鍛溫度在固對于碳素鋼，始鍛溫度在固相線相線AEAE以下以下150C

29、150C250C250C，終鍛溫度終鍛溫度800C800C左右。左右。u碳鋼：碳鋼：12001200800()800()u合金鋼：合金鋼：11501150800()800()合金工具鋼高速鋼：合金工具鋼高速鋼： 11801180900()900()u不銹鋼：不銹鋼)850()銅合金：銅合金：900900700()700()湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 表表1 常用鋼材的鍛造范圍常用鋼材的鍛造范圍湖北汽車工業(yè)

30、學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 應(yīng)力形狀應(yīng)力形狀 在外力作用下，金屬內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力，可用主應(yīng)力形在外力作用下，金屬內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力，可用主應(yīng)力形狀圖來表示。不同的壓力加工方法，由于變形金屬受力形狀圖來表示。不同的壓力加工方法，由于變形金屬受力形狀不同，主應(yīng)力圖普通也不一樣，例如：擠壓和模鍛時，狀不同，主應(yīng)力圖普通也不一樣，例如：擠壓和模鍛時，為三相壓應(yīng)力形狀，冷拔時，為雙向受壓一向受拉為三相壓應(yīng)力形狀，冷拔時，為雙向受壓一向受拉 金屬變形時的應(yīng)力形

31、狀金屬變形時的應(yīng)力形狀湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題闡明金屬塑性成形的條件和方法。闡明金屬塑性成形的條件和方法。何謂金屬冷變形和熱變形？何謂金屬冷變形和熱變形？同種資料金屬冷、熱變形，其組織和性能有何同種資料金屬冷、熱變形，其組織和性能有何差別？何謂金屬再結(jié)晶？差別？何謂金屬再結(jié)晶？闡明金屬鍛造性的意義，有哪些影響要素？闡明金屬鍛造性的意義，有哪些影響要素？什么是鍛造流線？在設(shè)計(jì)和制造零件是應(yīng)如何什么是鍛造流線？在設(shè)計(jì)和

32、制造零件是應(yīng)如何分布鍛造流線？分布鍛造流線？金屬鍛造時，為什么要加熱？鋼的鍛造溫度范金屬鍛造時，為什么要加熱？鋼的鍛造溫度范圍普通應(yīng)如何表示和限制？圍普通應(yīng)如何表示和限制？湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 二、鍛造方法與工藝二、鍛造方法與工藝、自在鍛造 垂直方向Z向受力，程度方向X、Y向自在變形。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Mater

33、ials Engineeringgineering 設(shè)備設(shè)備 :鍛錘、蒸汽鍛錘、蒸汽-空氣錘、水壓機(jī)空氣錘、水壓機(jī)工具工具: 平砧鐵、平砧鐵、V形砧等座；形砧等座；湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u水壓機(jī)u 水壓機(jī)，噸位靜壓力大，大型鍛件消費(fèi)的自在鍛造設(shè)備。最大噸位達(dá)3.5萬噸。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Eng

34、ineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u運(yùn)用 單件、小批量消費(fèi),u 大型鍛件的獨(dú)一鍛造方法；300T湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 1 1自在鍛工序自在鍛工序 根本工序、輔助工序、精整工序根本工序、輔助工序、精整工序a a根本工序根本工序: :使

35、坯料實(shí)現(xiàn)主要的變形要求使坯料實(shí)現(xiàn)主要的變形要求, ,到達(dá)和到達(dá)和根本到達(dá)鍛件所需外形和尺寸的工序根本到達(dá)鍛件所需外形和尺寸的工序. . 鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、改動、錯移、切割鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、改動、錯移、切割等等湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 鐓粗：鐓粗： 是減少坯料高度而增大其截面積的工序。是減少坯料高度而增大其截面積的工序。 圖圖1 鐓粗表示圖鐓粗表示圖湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Departmen

36、t of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 拔長拔長 是使坯料橫截面積減少而長度添加的是使坯料橫截面積減少而長度添加的工序。見圖工序。見圖2所示所示圖圖2 拔長表示圖拔長表示圖湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 沖孔沖孔是用沖子將坯料沖出透孔和不透孔的工序。是用沖子將坯料沖出透孔和不透孔的工序。圖圖3 沖孔表示圖沖孔表示圖湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)

37、學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 彎曲：使坯料的軸線產(chǎn)生一定的曲率彎曲：使坯料的軸線產(chǎn)生一定的曲率改動改動: : 是使坯料的一部分相對于另一部分繞是使坯料的一部分相對于另一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定的角度的工序其軸線旋轉(zhuǎn)一定的角度的工序錯移錯移: :是使坯料的一部分相對于另一部分平移是使坯料的一部分相對于另一部分平移錯開的工序。錯開的工序。切割切割: :是分割坯料或去除鍛件余量的工序。是分割坯料或去除鍛件余量的工序。b輔助工序：根本工序之前的預(yù)變形工序，如壓嵌口、輔助工序：根本工

38、序之前的預(yù)變形工序，如壓嵌口、 倒棱、壓肩倒棱、壓肩.c精整工序：完成根本工序之后精整工序：完成根本工序之后,用以提高鍛件尺寸及用以提高鍛件尺寸及 位置精度的工序位置精度的工序. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 2)2)鍛件分類及根本工序方案鍛件分類及根本工序方案湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineering

39、gineering 、模鏜鍛造(錘上模鍛、曲柄壓力機(jī)上模鍛、摩擦壓力機(jī)模鍛金屬熱坯在鍛模模鏜內(nèi)三向壓應(yīng)力形狀下的塑性變形。特點(diǎn)特點(diǎn): 鍛件精度高，鍛造曲線合理，力學(xué)性能好；鍛件精度高，鍛造曲線合理，力學(xué)性能好； 消費(fèi)效率高，金屬耗費(fèi)少；消費(fèi)效率高，金屬耗費(fèi)少；湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 運(yùn)用: 能鍛制難以成形的復(fù)雜鍛件，如汽車連桿、前梁、 曲軸等。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Ma

40、terials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 1模膛的分類(按功用不同) 制坯模膛：拔長模膛、滾壓模膛、彎曲模膛、切斷模膛等 模鍛模膛：預(yù)鍛、終鍛 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 制坯模膛對于外形復(fù)雜的模鍛件,為了使坯料的外形根本接近模鍛件外形,使金屬能合理分布和很好模鍛模膛(改動坯料橫截面積與外形，為最終成形做預(yù)備。)包括：拔長模膛：減小橫截面積，添加長度。滾壓模膛：改

41、動各橫截面上坯料分布，滾圓。彎曲模膛：改動坯料軸線呈彎曲坯料。拔長模膛拔長模膛滾壓模膛滾壓模膛彎曲模膛彎曲模膛湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 模鍛模膛:預(yù)鍛模膛：使坯料外形、尺寸更接近終鍛外形的模膛，普通不設(shè)置飛邊槽。終鍛模膛：模鍛時最后成形的

42、模膛,為了使坯料外形、尺寸到達(dá)鍛件要求，故終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放一個收縮量,分模面周圍設(shè)有飛邊槽。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 2 2鍛造模膛的構(gòu)造鍛造模膛的構(gòu)造鍛模鍛模模膛模膛(9)飛邊槽飛邊槽 (3)橋部橋部倉部倉部 構(gòu)成鍛件根本外形和尺寸的空腔。 包容多余的金屬。 添加金屬流動的阻力，促使金屬充溢模膛。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartme

43、nt of Materials Engineeringgineering 3鍛模資料 要求：高溫下具有足夠的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨 性、抗熱疲勞性、回火穩(wěn)定性等。熱處置：淬火中溫回火熱處置：淬火中溫回火400500 鋼種：熱作模具鋼5CrNiMo、 4Cr5MoSiV(H11)、 4Cr5MoSiV1(H13)等。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 4飛邊與沖孔連皮飛邊坯料沿分模面鍛擠出來的部分多余金屬，于飛邊槽內(nèi)積聚而成。飛邊槽的作用：

44、 包容多余金屬構(gòu)成飛邊； 飛邊先冷卻，添加坯料流動阻力，便于金屬充溢模膛。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u沖孔連皮： 對于通孔鍛件，孔的中部垂直橫截面上下預(yù)留一薄層金屬而不貫穿，稱為沖孔連皮，以防止上、下模的沖孔凸模不至直接相撞。 飛邊與沖孔連皮經(jīng)過切飛邊與沖孔連皮經(jīng)過切 邊與沖孔而最終消除。邊與沖孔而最終消除。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartmen

45、t of Materials Engineeringgineering 3 3、模鍛設(shè)備、模鍛設(shè)備模鍛錘：經(jīng)過緊縮空氣和高壓蒸氣推進(jìn)活塞、錘桿、鍛錘，對坯料產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊力而使坯料鍛呵斥形，既可用于自在鍛，也可用于模膛鍛造錘上模鍛 噸位：以活塞、錘桿、鍛錘噸位：以活塞、錘桿、鍛錘 質(zhì)量和表示，即：質(zhì)量和表示，即： m總總m活塞活塞m錘桿錘桿m錘錘 如如500kg空氣錘：空氣錘： m總總500kg 10t模鍛錘：模鍛錘： m總總10t 鍛件的質(zhì)量較好，順應(yīng)性強(qiáng)，鍛件的質(zhì)量較好，順應(yīng)性強(qiáng)，可以實(shí)行多種變形工序，鍛可以實(shí)行多種變形工序，鍛制不同外形的鍛件。制不同外形的鍛件。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖

46、北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u熱模鍛壓力機(jī)u 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 噸位 滑塊運(yùn)轉(zhuǎn)到接近下死點(diǎn)所產(chǎn)生的最大壓力。 東風(fēng)公司鍛造廠用于熱模鍛的曲柄壓力機(jī)的噸位有2000t、4000t、8000t。最大噸位為 12000t(1200MN)。優(yōu)點(diǎn)鍛呵斥形原于靜壓力，無震動，噪音小；優(yōu)點(diǎn)鍛呵斥形原

47、于靜壓力，無震動，噪音?。?金屬在模膛中流動稍緩，有利于成形和獲金屬在模膛中流動稍緩，有利于成形和獲 得良好的力學(xué)性能；得良好的力學(xué)性能； 消費(fèi)效率高，鍛件質(zhì)量好。消費(fèi)效率高，鍛件質(zhì)量好。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 摩擦壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單投資少投資少工藝順應(yīng)性廣工藝順應(yīng)性廣中小型鍛件中小型鍛件,小批小批或中批消費(fèi)或中批消費(fèi)飛輪螺桿滑塊湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Ma

48、terials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u平鍛機(jī)u 即臥式曲柄壓力機(jī)，主滑塊為程度直線運(yùn)動。主要用于鍛造帶凸緣主要用于鍛造帶凸緣的長軸類鍛件汽車的長軸類鍛件汽車半軸、環(huán)形鍛件半軸、環(huán)形鍛件軸承套圈，雙聯(lián)齒軸承套圈，雙聯(lián)齒輪鍛件等。輪鍛件等。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u胎膜鍛造u 在自在鍛設(shè)備上采用可挪動模具消費(fèi)模鍛件的鍛造方法.湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽

49、車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u扣模：用來對坯料進(jìn)展全部或部分扣形，以消費(fèi) u 長桿非回轉(zhuǎn)體鍛件。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 筒模：主要用于鍛造齒輪、法蘭盤等盤類筒模：主要用于鍛造齒輪、法蘭盤等盤類鍛件。鍛件。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materi

50、als EnDepartment of Materials Engineeringgineering 常用鍛造方法的比較常用鍛造方法的比較 見見P118P118表表3-23-2湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 4、自在鍛造工藝規(guī)程的制定繪制自在鍛件圖繪制自在鍛件圖 在零件中放上機(jī)械加工在零件中放上機(jī)械加工余量，規(guī)定鍛件鍛造公差，余量，規(guī)定鍛件鍛造公差，追加工藝余塊簡化外形，追加工藝余塊簡化外形，便于成形，用雙點(diǎn)畫線便于成形，用雙點(diǎn)畫線表

51、示零件輪廓。表示零件輪廓。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 計(jì)算坯料分量及尺寸 G坯G鍛G燒損G料頭 燒損率：油爐2%3% 煤氣爐1.5%2.5% 電阻爐1%1.5%3確定鍛造溫度范圍確定鍛造溫度范圍 碳鋼碳鋼 始鍛溫度：始鍛溫度：1200 終鍛溫度：終鍛溫度：800湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineerin

52、ggineering 4確定變形工序 鐓粗、拔長、彎曲、沖孔等。根據(jù)零件不同而不同。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 5編寫鍛造工藝卡湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepa

53、rtment of Materials Engineeringgineering 5 5、模鍛工藝設(shè)計(jì)、模鍛工藝設(shè)計(jì)繪制模鍛件圖鍛模設(shè)計(jì)的根據(jù)湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定分模面上、下鍛模的分界面 原那么：選擇鍛件最大程度投影面，應(yīng)使上、下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，模膛深度最淺且沿分模面對稱且平面分模,分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少.便于取模；便于檢查上下模能否錯位；有利于金屬充溢模膛；減少敷料；簡化模具制造。湖北汽

54、車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 鍛件最大程度投影鍛件最大程度投影面要保證模鍛件能面要保證模鍛件能從 模 膛 中 取 出從 模 膛 中 取 出上下兩模沿分模面上下兩模沿分模面的 模 膛 輪 廓 一 致的 模 膛 輪 廓 一 致分模面能使模膛深分模面能使模膛深度最淺度最淺分模面應(yīng)使零件上分模面應(yīng)使零件上所 加 的 敷 料 最 少所 加 的 敷 料 最 少分 模 面 為 平 面分 模 面 為 平 面dd湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材

55、料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering u追加加工余量、工藝余塊，規(guī)定鍛件公差。u 加工余量：14mm; 公差：0.33mm湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 模鍛斜度模鍛斜度u為了使鍛件從模膛中取出為了使鍛件從模膛中取出, ,鍛件與模膛側(cè)壁接觸部鍛件與模膛側(cè)壁接觸部分需求帶一定的斜度分需求帶一定的斜度-模鍛斜度模鍛斜度u 普通外

56、壁斜度普通外壁斜度 1 1取取55、77、1010、1212。內(nèi)壁。內(nèi)壁斜度斜度 2 2比外壁斜度比外壁斜度 1 1大大2255。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 模鍛圓角半經(jīng)模鍛圓角半經(jīng) 在模鍛件中一切兩平面的交角處均需做成圓角在模鍛件中一切兩平面的交角處均需做成圓角-模鍛圓角，模鍛圓角，其作用是其作用是: :使金屬充溢模膛使金屬充溢模膛, ,提高鍛件的運(yùn)用壽命提高鍛件的運(yùn)用壽命, ,同同時增大鍛件的強(qiáng)度時增大鍛件的強(qiáng)度. . 模鍛件

57、的外圓模鍛件的外圓r r角取角取1. 512mm1. 512mm，內(nèi)圓角，內(nèi)圓角R R比外圓比外圓角半經(jīng)角半經(jīng)r r大大2323倍。倍。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 選定模鍛工步，確定鍛模模膛。湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料

58、工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 計(jì)算坯料分量 追加20%25%的飛邊與沖孔連皮。確定后續(xù)工序切邊

59、、沖孔、校正、熱處置及 外表氧化皮清理等。選擇鍛造設(shè)備選擇鍛造設(shè)備湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering a加工困難加工困難應(yīng)改為：應(yīng)改為： b ) 平面與圓平面與圓柱、平面與平柱、平面與平面相銜接使鍛面相銜接使鍛呵斥描畫易。呵斥描畫易。湖北汽車工業(yè)學(xué)

60、院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系Department of Materials EnDepartment of Materials Engineeringgineering 零件上有四個一樣的孔不能鍛出，只