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1、第五章 金屬塑性加工第1節(jié) 塑性加工原理第2節(jié) 塑性加工工藝第1節(jié) 塑性加工原理1、定義：金屬塑性加工是利用金屬的塑性，通過外力使金屬鑄錠、金屬粉末或各種金屬坯料發(fā)生塑性變形，成為具有所需形狀、尺寸和性能的制品的加工方法。 2、特點 ①材料利用率高，可達(dá)90%； ②生產(chǎn)效率高，線材軋制速度可達(dá)100m/s； ③產(chǎn)品質(zhì)量高，性能好，缺陷少； ④加工精度和成形極限有限； ⑤模具、設(shè)備費用昂貴。3、分類金屬塑性加工體積成形板料成形軋制擠壓拉拔鍛造剪切彎曲拉伸脹形體積成形：坯料一般為棒材或扁坯，坯料經(jīng)受很大的塑性變形，坯料的形狀或橫截面以及表面積與體積之比發(fā)生顯著的變化。板料成形：坯料是各種板材或用板材預(yù)先加工成的中間坯料，板材的形狀發(fā)生顯著變化，但其橫截面形狀基本上不變。軋制拉拔擠壓鍛造拉深脹形彎曲剪切4、發(fā)展(1)更加精細(xì)：精度更高，更細(xì)，更薄；(2)計算機(jī)模擬技術(shù)和模具CAD/CAM技術(shù)結(jié)合。

2、；(3)柔性成形、增量成形、凈成形(net shape foeming)、近凈成形(near net shape forming)技術(shù)等；(4)高速化、連續(xù)化、可控化；(5)加工范圍更廣：高分子、陶瓷、復(fù)合材料、木材等；(6)更環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展。5、金屬塑性加工的理論基礎(chǔ)物理基礎(chǔ)和力學(xué)基礎(chǔ)，即金屬塑性變形體內(nèi)的應(yīng)力場、應(yīng)變場、應(yīng)力-應(yīng)變之間的關(guān)系及塑性變形時的力學(xué)條件。概念：塑性：物體在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不被破壞的特性；塑性變形：物體在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)除去外力后仍有殘余的變形。塑性變形時，變形力與塑性應(yīng)變之間不具有線性關(guān)系；加工硬化：金屬材料發(fā)生塑性變形時，隨著變形的增大，強(qiáng)度增大，塑性和韌性降低的現(xiàn)象，也稱應(yīng)變硬化?；貜?fù)、再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶、動態(tài)再結(jié)晶、冷變形、熱變形、溫變形Tresca屈服準(zhǔn)則Mises準(zhǔn)則典型塑性變形的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析第2節(jié) 塑性加工工藝一、軋制(壓延)1。

3、、定義：指金屬坯料通過轉(zhuǎn)動軋輥間的縫隙，承受壓縮變形，而在長度方向產(chǎn)生延伸的過程。目的：得到所需的各種形狀，如板帶材、管材、型材以及線材；改善金屬材料的內(nèi)部質(zhì)量，提高力學(xué)性能。軋制成形是鋼材最重要的成形方法。2、軋制過程及其基本原理簡單理想軋制過程：兩個軋輥均被驅(qū)動、直徑相等、轉(zhuǎn)速相同；軋制過程中兩個軋輥完全對稱；軋輥為剛性的；軋件除受軋輥作用外，不受其它外力作用；軋件的機(jī)械性質(zhì)均勻。3、變形區(qū)主要參數(shù) 軋件在軋輥作用下產(chǎn)生變形的 區(qū)域叫變形區(qū)，變形區(qū)以外兩端 不產(chǎn)生變形的區(qū)域叫外區(qū)或剛端。(1)壓下量(2)變形區(qū)長度(3)延伸系數(shù) λ=L1/L0 (4)壓下率(5)寬展 =b1－b0 工程上表示軋制狀態(tài)所廣泛應(yīng)用的參數(shù)是寬展、延伸系數(shù)和壓下率。4、 軋制過程中的金屬流動 前滑區(qū) 后滑區(qū) 中性面軋件運動速度＝軋輥線速度的水平分量 中性角γ和咬入角α、金屬與軋輥之間的摩擦角β之間的關(guān)系：咬入。

4、時 咬入后5、咬入條件改善咬入條件的途徑：(1)降低咬入角?： (2)提高摩擦角?： 開始咬入時咬入后6、軋制壓力軋制壓力是軋制時軋輥施加于軋件使之變形的力。但通常把軋件施加于軋輥總壓力的垂直分量稱為軋制壓力。 一般通稱的軋制壓力或?qū)崪y的軋制總壓力，并非為軋制單位壓力之合力，而是軋制單位壓力、單位摩擦力的垂直分量之和。7、軋制方法(1)按軋制溫度：熱軋、冷軋(2)按軋件與軋輥的相對運動關(guān)系 縱軋：軋輥的縱軸線相互平行，軋件運動方向與延伸方向與軋輥縱軸線垂直。 斜軋：軋輥的縱軸線傾斜互成一定角度，軋件邊旋轉(zhuǎn)邊沿自身縱軸線方向前進(jìn)，且前進(jìn) 方向與軋輥縱軸線方向成一定角度。 橫軋：軋輥的縱軸線相互平行，軋件沿自己的橫軸線方向運動前進(jìn)，與軋輥縱軸線垂直。 縱軋 斜軋 橫軋最常用；一般的初扎、板帶材軋制、型鋼軋制和線材軋制；管材、鋼球等變斷面零部件；齒輪、車輪、車軸等回轉(zhuǎn)體的軋制。(3)按軋制產(chǎn)品分。

5、類半成品軋制(開坯)成品軋制：粗扎、精扎(4)按軋制產(chǎn)品的成形特點分類一般軋制、特殊軋制、周期軋制、旋壓軋制、彎曲成形8、板帶材軋制特點：寬厚比(B/H)大規(guī)格： 中厚板(中板4~20mm，厚板20~60mm， 特厚板60mm以上) 薄板和帶材(0.2~4mm) 極薄帶材和箔材(0.001~0.2mm)技術(shù)要求：尺寸精度、板形、表面光潔度、性能9、管材軋制無縫鋼管(1)穿孔；(2)軋管：自動軋管機(jī)(3)均整：帶芯棒斜軋(4)定徑和減徑：無芯棒連軋無縫鋼管生產(chǎn)流程 焊管：將管坯(鋼板或帶鋼)彎曲成所需的鋼管形狀，然后采用焊接法焊接成鋼管。直縫焊管生產(chǎn)流程螺旋焊管生產(chǎn)流程10、型材軋制型材軋制主要用于各種型鋼生產(chǎn)。大多數(shù)有色金屬型材主要采用擠壓、拉拔的方法生產(chǎn)。 型鋼的軋制方法：在軋輥上加工出軋槽，把兩個或兩個以上軋輥的軋槽對應(yīng)裝配起來，形成孔型。軋制時，軋件通過一系列孔型，一般斷面積由大變小。

6、，長度由短變長，以達(dá)到所要求的形狀和尺寸。角鋼 槽鋼 工字鋼 蝶式孔型系統(tǒng) 蝶式孔型 直線式孔型扁平孔型系統(tǒng) 直線式孔型 傾斜式孔型孔型系統(tǒng)示例11、線材軋制線材是熱軋型材中斷面最小的一種，一般吧直徑5.5-9mm、細(xì)長的熱軋圓鋼(或銅材、鋁材)叫線材，由于大多是成盤卷交貨，故俗稱盤條。特點：(1)總的延伸率大，軋件溫降快，頭尾溫差大，軋制速度高；(2)機(jī)架多、分工細(xì)，產(chǎn)品比較單一、軋機(jī)專業(yè)程度高；(3)高速無扭轉(zhuǎn)軋機(jī)具有特殊的孔型系統(tǒng) 。 Y型軋機(jī)的多輥孔型 45?軋機(jī)的孔型系統(tǒng)線材生產(chǎn)流程二、擠壓1、擠壓：對放在擠壓筒內(nèi)的金屬坯料施加壓力，使之從特定的模孔中流出，獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。2、擠壓方法： 可按擠壓方向、變形特征、潤滑狀態(tài)、擠壓溫度、擠壓速度、模具種類或結(jié)構(gòu)、坯料形狀或數(shù)目、制品形狀或數(shù)目分類。工業(yè)上常用擠壓方法3、特點：具有比軋制更為強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)。

7、，金屬可以發(fā)揮其最大的塑性，獲得大變形量。可加工用軋制或鍛造加工有困難甚至無法加工的金屬材料。可生產(chǎn)斷面極其復(fù)雜的，變斷面的管材和型材。靈活性很大，只需更換模具，即可生產(chǎn)出很多產(chǎn)品。產(chǎn)品尺寸精確，表面質(zhì)量好。工藝流程簡單，設(shè)備投資少，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化和封閉化比較容易。 金屬的固定廢料損失較大。壓余量10～15％，軋件的切頭尾損失僅為1～3％。加工速度低。沿長度和斷面上制品的組織、性能不夠均一。工具消耗較大。注意：擠壓法非常適合于生產(chǎn)品種、規(guī)格、批數(shù)繁多的有色金屬管、棒、型材及線坯。在生產(chǎn)斷面復(fù)雜的或薄壁的管材和型材，直徑與壁厚之比趨近于2的超厚壁管材，以及脆性的有色金屬和鋼鐵材料方面，擠壓法是唯一可行的壓力加工方法。4、擠壓基本理論填充擠壓階段(I)、基本擠壓階段(II)、終了擠壓階段(III，縮尾擠壓階段)正擠壓反擠壓ⅡⅠⅢ擠壓力 P擠壓軸位移擠壓實心模示意圖三、拉拔1、定義：在外加拉。

8、力的作用下，迫使金屬通過模孔產(chǎn)生塑性變形，以獲得與?？仔螤睢⒊叽缦嗤闹破返募庸し椒?#xff0c;稱之為拉拔(或稱為拉伸)。是生產(chǎn)管材、棒材、型材及線材的主要方法之一。拉拔成形原理示意圖2、拉拔方法 實心材拉拔：棒材、型材、線材 空心材拉拔：管材、空心異型材3、特點(1)拉拔制品尺寸精度高，表面光潔度好。(2)工具與設(shè)備簡單，維護(hù)方便。(3)最適合于連續(xù)高速生產(chǎn)斷面尺寸小的長制品。(4)拉拔道次變形量和兩次退火間的總變形量受到限制，工藝過程長。過大的道次加工率將導(dǎo)致制品尺寸、形狀不合格，甚至被拉斷。原因是變形區(qū)內(nèi)為兩壓一拉應(yīng)力狀態(tài)，不利于充分發(fā)揮金屬的塑性。4、拉拔基本原理圓棒拉拔時的應(yīng)力與變形 拉拔時制品內(nèi)部的周期性裂紋示意圖5、拉拔工具拉拔工具主要包括拉拔模和芯頭。 錐形模 弧線模四、鍛造1、定義：是借助鍛錘、壓力機(jī)等設(shè)備對坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀、尺寸和一定組織性能的鍛件。2。

9、、特點：在塑性變形中，能使坯料的粗晶粒破碎、疏松、孔隙被壓實、焊合，鍛件的內(nèi)部組織和性能得到較大改善。3、自由鍛：用簡單通用的工具，或是在鍛壓設(shè)備的上、下砧之間直接使坯料產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和性能鍛件的加工方法。 分類：手工鍛、錘上自由鍛、液壓機(jī)上自由鍛特點： 手工鍛不需專用模具，由人工掌握，比較靈活，適合單件、小批及大型鍛件的生產(chǎn)。 錘上自由鍛在空氣錘和蒸汽-空氣錘上進(jìn)行。大型鍛件的加工通常是在油壓機(jī)或水壓機(jī)上進(jìn)行。主要工序：鐓粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲、錯移等。軸類和桿件以拔長變形為主，曲軸類還要加錯移和扭轉(zhuǎn)工序；餅類件以鐓粗變形為主，孔心件還得加沖孔工序。復(fù)雜形狀的鍛件必須采用組合變形方法。 自由鍛件分類4、模型鍛造定義：在專用鍛造設(shè)備上采用專用模具，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀、尺寸和性能鍛件的加工方法。特點：需專用鍛模，生產(chǎn)率及鍛件精度較高。一般處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于塑性較差材料的成形。材料的變形抗力較大，設(shè)備噸位要求較高。主要用于中小鍛件的生產(chǎn)。批量足夠大時才經(jīng)濟(jì)。五、沖壓成形定義：通過模具和沖壓設(shè)備，使板材產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的沖壓件的加工方法。特點：生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，材料利用率高，操作簡便，易實現(xiàn)自動化 。分類： 分離(沖裁)— 落料、沖孔、切割 成形—彎曲、拉深、脹形、翻邊沖裁：借助模具使板材分離的一種基本工序，分為落料和沖孔。彎曲：在彎曲力矩作用下，使平板毛坯、型材或管材等產(chǎn)生一定曲率和角度，形成一定形狀沖壓件的方法。 把沖裁后得到的平板毛坯成形成開口空心零件的沖壓加工方法稱為拉深。 脹形：使金屬板料或毛坯件中間位置產(chǎn)生鼓凸變形，從而獲得表面積增大的零件的一種沖壓成形方法。小結(jié)(1)塑性加工原理(2)塑性加工工藝軋制擠壓拉拔鍛造沖壓成形。

總結(jié)

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