金属塑性加工

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什么是金属塑性加工

什么是金属塑性加工

1.什么是金属塑性加工?其特点是什么?答:金属塑性加工:是金属材料在一定的外力作用下,利用其塑性而使其成形并获得具有一定几何形状、尺寸和精度,以及服役性能的材料、毛坯或零件的加工方法。

特点:材料利用率高;组织、性能好;生产效率高,适用于大批量生产;尺寸精度高,表面质量高;但是设备较庞大,能耗高,投资较大。

2.材料的使用性能、工艺性能包括哪些?答:使用性能:高强、高韧、耐蚀等;工艺性能:轧、挤、拉、锻、焊等:3.按加工时工件的受力和变形方式,金属塑性加工有哪些方法?各有什么特点?答:锻造:改善金属的内部组织,提高金属的力学性能;较高的生产劳动力;适应范围广。

轧制:可以生产断面复杂的型材,生产效率高,产品质量好挤压:挤压法可加工各种复杂断面实心型材、棒材、空心型材和管材拉拔:拉拔一般在冷态下进行,可拉拔断面尺寸很小的线材和管材;拉拔制品的尺寸精度高;表面光洁度极高;金属的强度高(因冷加工硬化强烈)可生产各种断面的线材、管材和型材异型截面。

拉伸:一般在室温下进行,其产品主要用于各种壳体零件,如飞机蒙皮、汽车覆盖件、子弹壳、仪表零件及日用器皿等。

弯曲:在弯矩作用下,使板料发生弯曲变形或使板料或管、棒材得到矫直的一种加工方法。

剪切:坯料在剪切力的作用下产生剪切。

使板材冲裁,以及板料和型材切断的一种常用加工方法4.金属塑性加工的目的是什么?答:使金属材料成形并获得具有一定几何形状、尺寸和精度,以及服役性能的材料、毛坯或零件。

5.什么是轧制、纵轧、横轧、斜轧?答:轧制:金属通过旋转的轧辊受到压缩,横断面积减小,长度增加的过程(可实现连续轧制)。

可分为纵轧、横轧、斜轧。

纵轧:两轧辊旋转方向相反,轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直,主要生产板、带、箔材,以及断面复杂的型材。

生产效率高,加工材料长度大和产品质量较高。

横轧::两轧辊旋转方向相同,轧件的纵轴线与轧辊轴线平衡,轧件绕纵轴旋转。

可加工旋转体工件,如变断面轴、丝杆、周期断面型材以及钢球等。

第三篇(塑性加工)

第三篇(塑性加工)

纤维组织的稳定性很高,不能用热处理或其它方法加以消 除,只有经过锻压使金属变形,才能改变其方向和形状。 合理利用纤维组织
应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向重合;
最大切应力方向与纤维方向垂直; 并使纤维分布与零件的轮廓相符合,尽量不被切断。
§1-3
金属的可锻性
金属材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度。 (经塑性加工而不断裂) 塑性
三拐曲轴的锻造过程
§2-1 锻造方法
自由锻特点

坯料表面变形自由;
● 设备及工具简单,锻件重量不受限制; ● ● ●
锻件的精度低; 生产率低,适用于单件小批生产; 是大型锻件的唯一锻造方法。
§2-1 锻造方法
模锻
使加热后的金属在模膛内
受压变形以获得所需锻件 的方法。 应用: 大批量生产中小锻件。 <150Kg,如曲轴、连 杆、齿轮。
在冷加工时,形变强化使金属塑性降低,进
一步加工困难,应安排中间退火工艺。 实质:塑性变形时位错运动受阻,使交叉滑移中位错运动范围缩小,因 此,金属性能随之改变。
一、金属材料产生加工硬化
金属材料 强度和硬 度提高, 塑性和韧 性下降。
有利:加工硬化可提高产品性能! 不利:进一步的塑性变形带来困难! 加热可消除硬化现象!
压力使金属成型为各种型材和锻件等。
a)自由锻 b)模锻 c)胎模锻 胎模锻:自由锻设备上,采用不与上、下砧相连接的活动模具 成形锻件的方法。是介于自由锻和模锻之间的锻造工艺方法。 2)冲压 利用冲模将金 属板料切离或变形 为各种冲压件。
3)轧制 使金属坯料通过两个旋转轧辊之间的间隙而产生塑性变形的 加工方法。 用于生产各种型材、管材、板材等。
模锻
模锻是利用锻模使坯 料变形而获得锻件的 锻造方法。

金属塑型加工名词解释

金属塑型加工名词解释

名词解释1.金属塑性加工:金属在外力的作用下,产生塑性变形而获得所需形状,尺寸,组织和性能的制品的一种基本金属加工技术2.点的应力状态:指通过变形体内某点的所有截面上应力的有无,大小及方向等情况3.点的应变状态:过某一点任意方向上的正应变和切应变有无的情况4.全量应变:单元体在某一变形过程终了时的变形大小,其度量基准是变形前的原始尺寸5.增量应变:指变形过程中某一极短阶段的无限小应变,其度量基准是变形过程中某一瞬间的尺寸6.屈服准则:又称塑性条件或屈服条件,它是描述不同应力状态下变形体某点进入塑性状态并使塑性变形继续进行所必须满足的力学条件7.π平面:与主应力轴成等倾角且平均应力为零的平面,平均应力为零8.变形力学图:一点的主应力与主应变图结合,反应该点主应力,主应变有无,及方向9.简单加载:只有加载而无卸载,应力与应变主轴重合,应力分量间按一定比例加载10.增量理论:对于一般复杂加载,不能离开加载路径建立应力与全量塑性应变之间的关系,而只能根据具体加载路径,建立加载过程的应力与塑性应变增量之间的关系,也称流动理论。

11.最小阻力定律:在变形过程中,物体各质点将向着阻力最小的方向移动,即做最少的功,走最短的路12.外端:临界变形区而未变形的金属,能阻碍变形区金属流动,进而产生或加剧附加应力和应变。

即轧制过程中某一时可不直接承受轧辊作用而处于塑性变形区以外的部分13.塑性(状态)图:表示金属塑性指标与变形温度及加载方式的关系曲线图形14.本构关系方程(应力-应变关系方程):答案1:塑性变形时,应力与应变之间的关系答案2:本构方程,反映物质宏观性质的数学模型,共9个方程,需确定的未知数共15个:u i,σij=σji,εij=εji;还需要根据材料的物理性质来建立应力与应变的关系:σij=σji=f ij(εkl)15.轧机的刚度系数:在一定条件下,使辊缝增加1mm所需的力,是轧机抵抗弹性变形的能力16.轧制的弹塑性曲线:轧件的塑性曲线与轧机的弹性曲线的总称。

金属的塑性加工

金属的塑性加工

金属的塑性加工2.1塑性变形和回复、再结晶对金属材料组织和性能的影响一、金属材料的塑性变形1、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→O,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→O,变形恢复;τ>τc,发生滑移,产生永久塑性变形。

a.滑移与位错·滑移的实现→借助于位错运动。

(刚性滑移模型计算出的临界切应力值>>实测值)位错密度→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)。

b.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。

⑵孪生晶体的一切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。

⑶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。

2.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FCC金属一般不发生孪生,少数在极低温度下发生。

金属塑性加工工艺

金属塑性加工工艺

金属塑性加工工艺20103606 材料加工1班魏绪1.材料加工:金属坯料在外力作用下产生塑性变形,从而获得具有一定几何形状,尺寸和精度,以及服役性能的材料、毛坯或零件的加工方法。

2.适用范围:钢、铝、铜、钛等及其合金。

3.主要加工方法:(1) 轧制:金属通过旋转的轧辊受到压缩,横断面积减小,长度增加的过程。

(可实现连续轧制)纵轧、横轧、斜轧。

举例:汽车车身板、烟箔等;其它:多辊轧制(24辊)、孔型轧制等。

(2) 挤压:金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出而制取各种断面金属材料的加工方法。

定义:金属材料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。

挤压法非常适合于生产品种、规格、批数繁多的有色金属管、棒、型材及线坯。

正挤压—— 坯料流动方向与凸模运动方向一致。

反挤压—— 坯料流动方向与凸模运动方向相反。

举例:管、棒、型;其它:异型截面。

特点: ① 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图,金属可以发挥其最大的塑性,获得大变形量。

可加工用轧制或锻造加工有困难甚至无法加工的金属材料。

② 可生产断面极其复杂的,变断面的管材和型材。

卧式挤压机 正挤反挤③灵活性很大,只需更换模具,即可生产出很多产品。

④产品尺寸精确,表面质量好。

(3) 锻造:锻锤锤击工件产生压缩变形•定义:借助锻锤、压力机等设备对坯料施加压力,使其产生塑性变形,获得所需形状、尺寸和一定组织性能的锻件。

垂直方向(Z向)受力,水平方向(X、Y向)自由变形。

A.自由锻:金属在上下铁锤及铁砧间受到冲击力或压力而产生塑性变形的加工我国自行研制的万吨级水压机B.模锻:金属在具有一定形状的锻模膛内受冲击力或压力而产生塑性变形的加工。

举例:飞机大梁,火箭捆挷环等。

万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环特点:在塑性变形中,能使坯料的粗晶粒破碎、疏松、孔隙被压实、焊合,锻件的内部组织和性能得到较大改善。

应用:锻造应用十分的广泛,可以生产几克重到200t以上各种形状的锻件,如各种轴类、曲柄和连杆。

金属塑性成形的概念

金属塑性成形的概念

金属塑性成形的概念金属塑性成形是指通过在金属材料中施加外力、应用热力或化学反应等手段,使金属材料发生塑性变形的一种金属加工工艺。

与传统的金属加工方式相比,金属塑性成形具有高效性、精确性和经济性的特点。

它广泛应用于汽车、航空航天、冶金等行业。

金属塑性成形的基本原理是利用金属材料的塑性变形特性,通过施加外力使金属材料由原有的形态发生塑性变形,从而得到所需的形状和尺寸。

金属塑性成形可以分为几种不同的形式,主要包括锤击成形、挤压成形、拉伸成形、压力成形和转轧成形等。

锤击成形是一种传统的金属塑性成形方法,它通常通过将金属材料置于锻造设备中,然后利用锤击力量使金属材料发生塑性变形。

锤击成形具有成本低、生产周期短的优点,但是需要大量的人力和物力投入。

挤压成形是指将金属材料置于挤压机中,通过挤压头施加压力使金属材料发生塑性变形。

挤压成形可以分为直接挤压和间接挤压两种形式。

直接挤压是指将金属材料直接放入挤压腔内,然后施加压力使金属材料发生压缩变形。

间接挤压是指将金属材料包裹在特殊形状的模具中,然后施加压力使金属材料逐渐挤出模具,从而达到所需的形状和尺寸。

拉伸成形是通过在金属材料表面施加拉力,使其发生塑性变形。

拉伸成形通常用于制备薄壁结构,如汽车车身、空调管道等。

拉伸成形由于受到法向拉力和剪切力的作用,易造成材料表面的应力集中和变形不均匀,因此在拉伸成形过程中需要注意控制应力分布和变形。

压力成形是一种利用液压或气压对金属材料施加压力的金属塑性成形方法。

压力成形通常具有成形精度高、产品质量好的优点,并且可以实现批量生产。

压力成形主要包括冲压成形、压铸成形和锻压成形等。

转轧成形是一种将金属材料置于转轧机中进行塑性变形的金属加工方法。

转轧成形通常用于制备薄板材料,如钢板、铝板等。

转轧成形具有高效、节省原材料和简便的优点,且可以保证成形件的尺寸精度和表面质量。

总之,金属塑性成形是一种广泛应用于金属加工领域的重要技术,通过施加力量和热力等手段,对金属材料进行塑性变形,从而得到所需的形状和尺寸。

金属塑性加工方法——旋压(一)

金属塑性加工方法——旋压(一)
金属塑性加工是一种通过施加力和应变来改变金属形状和结构
的方法。

旋压是金属塑性加工的一种常见方法,它使用旋压机将金
属材料塑性变形成所需的形状。

旋压原理
旋压的原理是通过旋转金属材料来施加力和应变。

旋压机由一
个圆筒形的工件和一个将工件固定在轴上并施加旋转力的夹具组成。

在旋转的同时,夹具还会向工件施加一定的径向力。

这样,金属材
料就会在旋转和径向力的作用下发生塑性变形。

旋压过程
旋压过程可以分为以下几个步骤:
1. 原料准备:选择适合旋压的金属材料,并根据所需形状和尺
寸切割成合适的工件。

2. 夹具调整:将工件固定在旋压机的夹具上,并根据需要调整夹具的径向力。

3. 旋压加工:启动旋压机,使工件开始旋转。

同时,夹具会施加一定的径向力,使金属材料开始塑性变形。

4. 修整和检验:完成旋压加工后,对成品进行修整和检验,确保其达到质量要求。

旋压应用
旋压方法适用于许多金属材料,如铝、铜、不锈钢等。

它常用于制造圆形或柱状的工件,如轴承套、奖杯底座等。

旋压有许多优点,包括:
- 简单而高效的加工过程。

- 较低的材料浪费。

- 产生的工件表面质量高。

结论
旋压是一种常见的金属塑性加工方法,适用于制造圆形或柱状的工件。

它通过旋转金属材料和施加径向力来改变其形状和结构。

旋压具有简单高效、材料浪费少和工件表面质量高的优点。

在实际应用中,我们可以根据需要选择合适的金属材料和夹具参数来进行旋压加工。

工程材料—金属的塑性加工


1. 回复
回复是指在加热温度较低时,由于金属中的点缺 陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空 位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇 合并而使缺陷数量减少等。

由于位错运动使其由冷 塑性变形时的无序状态 变为垂直分布,形成亚 晶界,这一过程称多边 形化。
1. 回复

在回复阶段,金属组织变化 不明显,其强度、硬度略有 下降,塑性略有提高,但内 应力、电阻率等显著下降。 工业上,常利用回复现象将 冷变形金属低温加热,既稳 定组织又保留加工硬化,这 种热处理方法称去应力退火。
2.3.1 金属的塑性变形
1.单晶体金属的塑性变形 2.多晶体金属的塑性变形 3.塑性变形对金属组织与性能的影响
2.多晶体金属的塑性变形
(1)不均匀的塑性变形过程 单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂。
2.多晶体金属的塑性变形
(2)晶粒位向的影响
由于各相邻晶粒的位向不同,晶粒间的这种相互 约束,使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。
铜拉伸试样表面滑移带
1.单晶体金属的塑性变形 (2) 孪生
孪生是指晶体的一部分沿 一定晶面和晶向相对于另
一部分所发生的切变。
• 发生切变的部分称孪生带或孪晶,沿其发生孪生的 晶面称孪生面。 • 孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。
1.单晶体金属的塑性变形


与滑移相比:
孪生使晶格位向发生改变; 所需切应力比滑移大得多, 变形速度极快, 接近声速; 孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距 .


2.3.1 金属塑性变形
2.3.2 金属的回复和再结晶
2.3.3 塑性变形和再结晶在工程应用
2.3.2 金属回复和再结晶

材料成型工艺学 金属塑性加工


二、模锻件的结构工艺性
1. 模锻件上必须具有一个合理的分模面 2. 零件上只有与其它机件配合的表面才需进行机械加工,
其它表面均应设计为非加工表面 (模锻斜度、圆角) 3. 模锻件外形应力求简单、平直和对称。避免截面间差别
过大, 薄壁、高筋、高台等结构 (充满模膛、减少工序) 4. 尽量避免深孔和多孔设计 5. 采用锻- 焊组合结构
自由锻设备:锻锤 — 中、小型锻件 液压机 — 大型锻件
在重型机械中,自由锻是生产大型和特大型锻件的 惟一成形方法。
1.自由锻工序 自由锻工序:基本工序 辅助工序 精整工序
(1) 基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求, 达
到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 有:镦粗、拔长、冲孔、弯曲、
扭转、错移、切割 (2) 辅助工序
金属的力学性能的变化:
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因:由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈 扭曲, 增大了滑移阻力, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象:
▲ 加工硬化
(冷变形强化): 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复:使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
§3 金属的可锻性
金属的可锻性:材料在锻造过程中经受塑性变形 而不开裂的能力。
金属的可锻性好,表明该金属适合于采用压力加工 成形; 可锻性差,表明该金属不宜于选用压力加工方法 成形。
衡量指标:金属的塑性(ψ、δ ); 变形抗力(σb、HB)。
塑性越好,变形抗力越小,则金属的可锻性好。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
弹复:
金属塑性变形基本规律:
体积不变定律: 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。

金属塑性加工工艺

金属塑性加工工艺金属塑性加工工艺是一种将金属材料通过塑性变形而制成的工艺。

塑性加工是工程领域中较为常见的一种加工方式,可以生产出各种不同形状和尺寸的金属制品,比如机床、船舶、汽车、飞机、电子、家具等等。

本文将从几个方面介绍金属塑性加工工艺的一些基本知识。

1. 塑性加工的分类塑性加工可以大致分为两类:热加工和冷加工。

热加工又分为锻造和轧制两种,冷加工又分为拉伸、压缩、弯曲、挤压等几种。

不同的加工方式适用于不同的金属材料和加工要求,其中最常用的是轧制和拉伸。

2. 加工流程每一种塑性加工方式都有其独特的加工流程,但是每一种流程都包含了几个基本步骤,如下:1) 选材:选择适合加工的材料。

2) 制备:对材料进行清理、切割和热处理(如有必要)。

3) 加工:进行塑性加工,通常包括粗加工和精加工两个阶段。

4) 检测:对加工后的制品进行外观检测、尺寸检查、化学成分检测等。

5) 打磨:对制品进行表面加工,包括研磨、抛光等。

6) 包装:对制品进行包装,以防止损坏。

与锻造等传统加工方式相比,塑性加工有以下优点:1) 可以在较低的温度下进行加工,不会破坏材料的金属结构。

2) 通过加工可以获得更精确、更复杂的形状,可实现高度自动化生产。

3) 相比于锻造等加工方式,塑性加工可以轻松进行大批量生产,并且成本更低。

4. 材料的选择在进行塑性加工之前,需要选择适合加工的材料。

不同金属材料的物理和化学性质都有所区别,对于不同加工工艺的要求也不同。

使用不同材料的加工流程也不同。

如下是常用的几种材料:1) 铝:适合进行拉伸、挤压等冷加工流程。

总之,对于不同的加工工艺都需要选择不同的材料,以便在加工过程中获得最佳效果。

5. 结论。

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单日志页面显示设置网易首页网易博客金属塑性加工默认分类 2008-07-07 18:27 阅读620 评论0字号:大中小绪论一、金属塑性加工及其分类金属塑性加工是使金属在外力(通常是压力)作用下,产生塑性变形,获得所需形状、尺寸和组织、性能的制品的一种基本的金属加工技术,以往常称压力加工。

金属塑性加工的种类很多,根据加工时工件的受力和变形方式,基本的塑性加工方法有锻造、轧制、挤压、拉拔、拉深、弯曲、剪切等几类(见表0-1)。

其中锻造、轧制和挤压是依靠压力作用使金属发生塑性变形;拉拔和拉深是依靠拉力作用发生塑性变形;弯曲是依靠弯矩作用使金属发生弯曲变形;剪切是依靠剪切力作用产生剪切变形或剪断。

锻造、挤压和一部分轧制多半在热态下进行加工;拉拔、拉深和一部分轧制,以及弯曲和剪切是在室温下进行的。

1.锻造靠锻压机的锻锤锤击工件产生压缩变形的一种加工方法,有自由锻和模锻两种方式。

自由锻不需专用模具,靠平锤和平砧间工件的压缩变形,使工件镦粗或拔长,其加工精度低,生产率也不高,主要用于轴类、曲柄和连杆等单件的小批生产。

模锻通过上、下锻模模腔拉制工作的变形,可加工形状复杂和尺寸精度较高的零件,适于大批量的生产,生产率也较高,是机械零件制造上实现少切削或无切削加工的重要途径。

2.轧制使通过两个或两个以上旋转轧辊间的轧件产生压缩变形,使其横断面面积减小与形状改变,而纵向长度增加的一种加工方法。

根据轧辊与轧件的运动关系,轧制有纵轧、横轧和斜轧三种方式。

(1)纵孔两轧辊旋转方向相反,轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直,金属不论在热态或冷态都可以进行纵轧,是生产矩形断面的板、带、箔材,以及断面复杂的型材常用的金属材料加工方法,具有很高的生产率,能加工长度很大和质量较高的产品,是钢铁和有色金属板、带、箔材以及型钢的主要加工方法。

(2)横轧两轧辊旋转方向相同,轧件的纵轴线与轧辊轴线平衡,轧件获得绕纵轴的旋转运动。

可加工加转体工件,如变断面轴、丝杆、周期断面型材以及钢球等。

(3)斜轧两轧辊旋转方向相同,轧件轴线与轧辊轴线成一定倾斜角度,轧件在轧制过程中,除有绕其轴线旋转运动外,还有前进运动,是生产无缝钢管的基本方法。

3.挤压使装入挤压筒内的坯料,在挤压筒后端挤压轴的推力作用下,使金属从挤压筒前端的模孔流出,而获得与挤压模孔形状、尺寸相同的产品的一种加工方法。

挤压有正挤压和反挤压两种基本方式。

正挤压时挤压轴的运动方向与从模孔中挤出的金属流动方向一致;反挤压时,挤压轴的运动方向与从模孔中挤出的金属流动方向相反。

挤压法可加工各种复杂断面实心型材、棒材、空心型材和管材。

它是有色金属型材、管材的主要生产方法。

4.拉拔靠拉拔机的钳口夹住穿过拉拔模孔的金属坯料,从模孔中拉出。

而获得与模孔形状、尺寸相同的产品的一种加工方法。

拉拔一般在冷态下进行。

可拉拔断面尺寸很小的线材和管材。

如直径为0. 015mm的金属线,直径为0.25mm管材。

拉拔制品的尺寸精度高,表面光洁度极高,金属的强度高(因冷加工硬化强烈)。

可生产各种断面的线材、管材和型材,广泛用于电线、电缆、金属网线和各种管材生产上。

5.拉深(又叫冲压)依靠冲头将金属板料顶入凹模中产生拉延变形,而获得各种杯形件、桶形件和壳体的一种加工方法。

冲压一般在室温下进行,其产品主要用于各种壳体零件,如飞机蒙皮、汽车覆盖件、子弹壳、仪表零件及日用器皿等。

6.弯曲在弯矩作用下,使板料发生弯曲变形或使板料或管、棒材得到矫直的一种加工方法。

7.剪切坯料在剪切力的作用下产生剪切。

使板材冲裁,以及板料和型材切断的一种常用加工方法。

为了扩大加工产品品种,提高生产率,随着科学技术的进步,相继研究开发了多种由基本加工方式相组合而成的新型塑性加工方法。

如轧制与铸造相结合的连铸连轧法、锻造与轧制相结合的辊锻法、轧制与弯曲相结合的辊变成形法、轧制与剪切相结合的搓轧法(异步轧制法)、拉深与轧制相结合的旋压法等等。

二、塑性加工的特点及在国民经济中的地位金属塑性加工与金属铸造、切削、焊接等加工方法相比,有以下特点:(1)金属塑性加工是金属整体性保持的前提下,依靠塑性变形发生物质转移来实现工件形状和尺寸变化的,不会产生切屑,因而材料的利用率高得多。

(2)塑性加工过程中,除尺寸和形状发生改变外,金属的组织、性能也能得到改善和提高,尤其对于铸造坯,经过塑性加工将使其结构致密、粗晶破碎细化和均匀,从而使性能提高。

此外,塑性流动所产生的流线也能使其性能得到改善。

(3)塑性加工过程便于实现生产过程的连续化、自动化,适于大批量生产,如轧制、拉拔加工等,因而劳动生产率高。

(4)塑性加工产品的尺寸精度和表面质量高。

(5)设备较庞大,能耗较高。

金属塑性加工由于具有上述特点,不仅原材料消耗少、生产效率高、产品质量稳定,而且还能有效地改善金属的组织性能。

这些技术上和经济上的独到之处和优势,使它成为金属加工中极其重要的手段之一,因而在国民经济中占有十分重要的地位。

如在钢铁材料生产中,除了少部分采用铸造方法直接制成零件外,钢总产量的90%以上和有色金属总产量的70%以上,均需经过塑性加工成材,才能满足机械制造、交通运输、电力电讯、化工、建材、仪器仪表、航空航天、国防军工、民用五金和家用电器等部门的需要;而且塑性加工本身也是上述许多部门直接制造零件而经常采用的重要加工方法,如汽车制造、船舶制造、航空航天、民用五金等部门的许多零件都须经塑性加工制造。

因此,金属塑性加工在国民经济中占有十分重要的地位。

三、塑性加工理论的发展概况金属塑性加工是具有悠久的历史的加工方法,早在两千多年前的青铜时期,我国劳动人民就已经发现铜具有塑性变形的能力,并掌握了锤击金属以制造兵器和工具的技术。

随着近代科学技术的发展,已经赋予塑性加工技术以崭新的内容和涵义。

但是,作为这一技术的理论基础——金属塑性加工理论则发展得较晚,直到20世纪40年代才逐渐发展成一门独立的应用学科。

金属塑性加工理论由金属塑性加工力学、塑性变形材料学、塑性加工摩擦学三大部分组成。

塑性加工力学(也称力学冶金)是塑性力学(也称塑性理论)在金属塑性加工中的应用而发展起来的一个分支。

塑性力学的形成可追溯到1864年法国工程师屈雷斯卡(H. Tresca)首次提出最大剪力屈服准则。

最早将塑性力学应用于金属塑性加工的是德国学者卡尔曼(Von. Karmam),他在1925年用初等解析法表0-1 金属塑性加工按工件的受力和变形方式分类建立了求解轧制压力分布的微分平衡方程,此后不久,萨克斯(G. Sachs)和齐别尔(E.Siebel)在研究拉拔时提出了类似的求解方法——平截面法(Slab法),即通常所谓的工程法或主应力法。

此后,人们对塑性加工过程的应力、应变和变形力的求解逐步建立了许多理论求解方法,如20世纪中期滑移线法成了研究平面变形问题的一种重要解析方法,50年代发展起来的变形功平衡法,特别是极值法(含上限法和下限法)70年代后得到了广泛应用。

随着电子计算机及计算技术的发展起来,数值计算方(如塑性有限元法)得到了飞跃发展,近年来得到了广泛应用。

同时建立了理论解析与实验相结合的方法,如视塑性法、云纹法和光塑性法等。

金属塑性加工材料学是运用物理冶金原理对塑性变形过程金属组织性能变化规律研究而形成的一个分支。

自20世纪30年代位错(位错是金属晶体中的一种线缺陷)理论的提出,用位错理论科学地解释了金属塑性变形过程的许多现象,如滑移、孪晶、加工硬化、回再结晶和金属的断裂等,使人们对金属塑性变形的微观机理有了科学的认识。

同时,对于金属塑性和断裂过程物理本质的研究、认识到金属塑性的状态属性,它不仅取决于金属材料的本身(如温度、速度条件和力学状态条件等),从而加深了对塑性变形过程材料塑性及变形抗力变化规律的认识,了解了不同金属材料的组织结构与性能变化与塑性变形条件的关系;为合理选择塑性加工工艺条件,保证塑性加工的顺利进行,并通过变形手段来改善组织结构,为获得所需使用性能的金属材料提供了理论依据;同时为改进和开发新的塑性加工工艺,提高产品质量指明了方向,开辟了新的途径。

塑性加工中接触表面间的相对运动必然引起摩擦,在摩擦过程中运动表面间将发生一系列物理化学和力学变化,这些变化对金属塑性变形过程和产品质量将产生重要的影响。

研究塑性加工过程的摩擦、润滑和磨损现象、特点及其规律是金属塑加工摩擦这的重要任务。

关于摩擦的研究可追溯到1508年意大利的达·芬奇摩擦第一定律(摩擦力与法向载荷成正比)和第二定律(摩擦系数与接触面积无关)的提出,1699年法国的阿蒙顿首先提出了摩擦系数的概念,1780年库仑提出第三摩擦定律(摩擦系数与速度无关),并建立了阿蒙顿——库仑摩擦定律(常摩擦系数定律),这一定律认为摩擦力来源于表面凸凹不平的机械啮合作用,它为一般机械副间的摩擦奠定了理论基础,故也称机械摩擦定律。

但塑性加工过程的摩擦比一般机械副间的摩擦还要复杂得多,除了上述常摩擦系数定律外,还需考虑接触表面间的粘着摩擦情况,即所谓“常摩擦力定律”。

关于润滑理论的研究则比摩擦理论要晚得多,只是随着近代技术的发展才进行了多方面的研究。

金属塑性成形:在外力作用下金属材料通过塑性变形,获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。

金属塑性成形在工业生产中称为压力加工,分为:自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧制等。

常用的压力加工方法(a)自由锻b)模锻c)板料冲压d)挤压(e)扎制(f)拉拔压力加工的特点:(1)改善金属的组织、提高力学性能金属材料经压力加工后,其组织、性能都得到改善和提高,塑性加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷,并由于金属的塑性变形和再结晶,可使粗大晶粒细化,得到致密的金属组织,从而提高金属的力学性能。

在零件设计时,若正确选用零件的受力方向与纤维组织方向,可以提高零件的抗冲击性能。

(2)材料的利用率高金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配,而不需要切除金属,因而材料利用率高。

(3)较高的生产率塑性成形加工一般是利用压力机和模具进行成形加工的,生产效率高。

例如,利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉,比用棒料切削加工工效提高约400倍以上。

(4)毛坯或零件的精度较高应用先进的技术和设备,可实现少切削或无切削加工。

例如,精密锻造的伞齿轮齿形部分可不经切削加工直接使用,复杂曲面形状的叶片精密锻造后只需磨削便可达到所需精度。

材料:钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力加工。

用途:承受冲击或交变应力的重要零件(如机床主轴、齿轮、曲轴、连杆等),都应采用锻件毛坯加工。

所以压力加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业得到广泛应用。

例如,飞机上的塑性成形零件的质量分数占85%;汽车,拖拉机上的锻件质量分数约占60%~80%。

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