9/17/20232:33PM8/6/20232:58AM9/17/20232:33PM砂型鑄造的工藝設(shè)計上次可內(nèi)容的回顧鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計鑄造工藝圖的繪制分型面的選擇澆注位置的確定工藝參數(shù)的確定鑄件的外形設(shè)計鑄件的內(nèi)腔設(shè)計

鑄件壁厚的設(shè)計鑄件壁的連接8/6/20232:58AM砂型鑄造的工藝設(shè)計上次可內(nèi)容9/17/20232:33PM第3篇金屬壓力加工（鍛壓）

主要內(nèi)容：本篇重點：了解金屬塑性成型的理論基礎(chǔ)；掌握金屬的塑性成型方法及工藝；掌握薄板沖壓成形工藝，包括各種成形模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典形零件的工藝制定。第9章金屬壓力加工基礎(chǔ)第10章常用的鍛造方法第11章板料沖壓第12章特種壓力加工方法簡介作業(yè)：P1429.3、9.48/6/20232:58AM第3篇金屬壓力加工（鍛壓）9/17/20232:33PM金屬塑性成型：利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的塑性變形，來獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，也稱為壓力加工。概述8/6/20232:58AM金屬塑性成型：利用金屬在外力9/17/20232:33PM鍛壓生產(chǎn)方式自由鍛—生產(chǎn)大型鍛件的唯一方法8/6/20232:58AM鍛壓生產(chǎn)方式自由鍛—生產(chǎn)大型9/17/20232:33PM模鍛8/6/20232:58AM模鍛9/17/20232:33PM板料沖壓8/6/20232:58AM板料沖壓9/17/20232:33PM金屬塑性成型的基本生產(chǎn)方法軋制8/6/20232:58AM金屬塑性成型的基本生產(chǎn)方法軋9/17/20232:33PM擠壓正擠反擠復(fù)合擠8/6/20232:58AM擠壓正擠反擠復(fù)合擠9/17/20232:33PM拉拔采用的是：靜壓（拉）力設(shè)備噸位要大8/6/20232:58AM拉拔采用的是：靜壓（拉）力9/17/20232:33PM第9章塑性成型的理論基礎(chǔ)9.1金屬塑性變形的實質(zhì)

9.2塑性變形對金屬組織和性能的影響

9.3金屬的可鍛性

重點內(nèi)容：

1.金屬塑性成型的原理；2.纖維組織的形成及利用；3.金屬可鍛性及其影響因素。主要內(nèi)容8/6/20232:58AM第9章塑性成型的理論基礎(chǔ)99/17/20232:33PM9.1塑性變形的實質(zhì)（1）最小阻力定律

如果金屬顆粒在幾個方向上都可移動，那么金屬顆粒就沿著阻力最小的方向移動，這就叫做最小阻力定律。圓形、方形、矩形截面上各質(zhì)點在鐓粗時的流動方向。8/6/20232:58AM9.1塑性變形的實質(zhì)（1）9/17/20232:33PM

在壓力加工過程中，常用鍛造比(Y鍛)來表示變形度。鍛造比的計算公式與變形方式有關(guān)。

拔長時的鍛造比為:Y拔＝F0/F,鐓粗時的鍛造比為:Y鐓＝H0/H.

根據(jù)鍛造比即可得出坯料的尺寸。例如采用拔長鍛造時，坯料所用的截面F坯料的大小應(yīng)保證滿足技術(shù)要求規(guī)定的鍛造比Y拔，即坯料截面積應(yīng)為：F坯料

=Y拔F鍛件

(3)變形程度的計算（2）塑性變形前后體積不變的假設(shè)

變形前物體的體積等于變形后的體積。8/6/20232:58AM

在壓力加工9/17/20232:33PM塑性變形機理外力作用彈性變形塑性變形金屬塑性變形的實質(zhì)是：晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分相對另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑動，（位錯運動）造成晶體的塑性變形晶粒內(nèi)部缺陷：位錯對塑性變形影響最為顯著8/6/20232:58AM塑性變形機理外力作用彈性變形9/17/20232:33PM

1、將鑄錠加熱進行壓力加工后，由于金屬經(jīng)過塑性變形及再結(jié)晶，從而改變了粗大的鑄造組織，獲得細(xì)化的再結(jié)晶組織。9.2金屬變形過程中的組織與性能2、同時還可以將鑄錠中的氣孔、縮松等壓合在一起，使金屬組織更加致密，其力學(xué)性能會有很大提高。3、鑄錠在壓力加工中產(chǎn)生塑性變形時，基體金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)形狀都發(fā)生了變形，它們將沿著變形方向被拉長，呈纖維形狀。這種結(jié)構(gòu)叫纖維組織。目的9.2.1纖維組織變化8/6/20232:58AM1、將鑄錠加9/17/20232:33PM

使纖維分布與零件的輪廓相符合而不被切斷；使零件所受的最大拉應(yīng)力與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直。4、具有纖維組織的金屬，各個方向上的力學(xué)性能不相同。順纖維方向的力學(xué)性能比橫纖維方向的好。分析：采用棒料直接經(jīng)切削加工制造螺釘采用同樣棒料經(jīng)局部鐓粗方法制造螺釘纖維組織的利用原則8/6/20232:58AM

使纖維分布與零件的輪廓相9/17/20232:33PM9.2.2金屬的加工硬化與回復(fù)、再結(jié)晶金屬在常溫下經(jīng)過塑性變形后，內(nèi)部組織將發(fā)生變化：①晶粒沿最大變形的方向伸長；②晶格與晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；③晶粒間產(chǎn)生碎晶?；貜?fù)：溫度高原子熱能增加原子排列回復(fù)到正常狀態(tài)消除了晶格扭曲加工硬化得到部分消除。T回＝(0.25~0.3)T熔再結(jié)晶：溫度繼續(xù)升高到該金屬熔點絕對溫度的0.4倍時，以碎晶或雜質(zhì)為核心，按變形前的晶格結(jié)構(gòu)結(jié)晶成新的晶粒，消除了全部冷變形強化現(xiàn)象。

T再＝0.4T熔加工硬化：隨變形程度增大，強度和硬度上升而塑性下降的現(xiàn)象稱為冷變形強化，又稱加工硬化。8/6/20232:58AM9.2.2金屬的加工硬化與9/17/20232:33PM冷變形

變形溫度低于回復(fù)溫度時，金屬在變形過程中只有加工硬化而無回復(fù)與再結(jié)晶現(xiàn)象，變形后的金屬只具有加工硬化組織，這種變形稱為冷變形。T回=（0.25～0.3）T熔熱變形

變形溫度在再結(jié)晶溫度以上時，變形產(chǎn)生的加工硬化被隨即發(fā)生的再結(jié)晶所抵消，變形后金屬具有再結(jié)晶的等軸晶粒組織，而無任何加工硬化痕跡，這種變形稱為熱變形。T再=0.4T熔9.2.3冷變形及熱變形如何利用？舉例8/6/20232:58AM冷變形

變形溫9/17/20232:33PM上次可內(nèi)容的回顧最小阻力定律

體積不變的假設(shè)金屬塑性變形的實質(zhì)是：晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果金屬經(jīng)過塑性變形及再結(jié)晶，從而改變了粗大的鑄造組織，獲得細(xì)化的再結(jié)晶組織。將鑄錠中的氣孔、縮松等壓合在一起，使金屬組織更加致密，其力學(xué)性能會有很大提高。金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)形狀都發(fā)生了變形，沿著變形方向被拉長，呈纖維形狀。這種結(jié)構(gòu)叫纖維組織。目的具有纖維組織的金屬，各個方向上的力學(xué)性能不相同。加工硬化：強度和硬度上升而塑性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化?；貜?fù)——溫度高，消除了晶格扭曲加工硬化得到部分消除。冷變形及熱變形——再結(jié)晶溫度（上、下）再結(jié)晶——溫度到該金屬熔點絕對溫度的0.4倍時，消除了全部冷變形強化現(xiàn)象。

特點8/6/20232:58AM上次可內(nèi)容的回顧最小阻力定律9/17/20232:33PM鋼絲變形模擬加工硬化與再結(jié)晶8/6/20232:58AM鋼絲變形模擬加工硬化與再結(jié)晶9/17/20232:33PM9.3金屬的可鍛性可鍛性——常用金屬材料在經(jīng)受壓力加工產(chǎn)生塑性變形的工藝性能來表示。可鍛性的優(yōu)劣是以金屬的塑性和變形抗力來綜合評定的。

塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形，而不破壞其完整性的能力。

變形抗力是指金屬對變形的抵抗力。金屬的可鍛性取決于材料的性質(zhì)(內(nèi)因)和加工條件(外因)。8/6/20232:58AM9.3金屬的可鍛性9/17/20232:33PM9.3.1材料性質(zhì)的影響(內(nèi)因)化學(xué)成分的影響

純金屬的可鍛性比合金的可鍛性好。鋼中合金元素含量越多，合金成分越復(fù)雜，其塑性越差，變形抗力越大。例如純鐵、低碳鋼和高合金鋼，它們的可鍛性是依次下降的。金屬組織的影響純金屬及固溶體(如奧氏體)的可鍛性好。而碳化物(如滲碳體)的可鍛性差。鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒結(jié)構(gòu)不如晶粒細(xì)小而又均勻的組織的可鍛性好8/6/20232:58AM9.3.1材料性質(zhì)的影響(9/17/20232:33PM9.3.2加工條件的影響(外因)在一定的變形溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高，原子動能升高，從而塑性提高，變形抗力減小，有效改善了可鍛性。若加熱溫度過高，晶粒急劇長大，金屬力學(xué)性能降低，這種現(xiàn)象稱為“過熱”。若加熱溫度更高接近熔點，晶界氧化破壞了晶粒間的結(jié)合，使金屬失去塑性，坯料報廢，這一現(xiàn)象稱為“過燒”。金屬鍛造加熱時允許的最高溫度稱為始鍛溫度。不能再鍛，否則引起加工硬化甚至開裂，此時停止鍛造的溫度稱終鍛溫度。變形溫度的影響8/6/20232:58AM9.3.2加工條件的影響(9/17/20232:33PM9.3.3變形速度的影響一方面由于變形速度的增大，回復(fù)和再結(jié)晶不能及時克服加工硬化現(xiàn)象，金屬則表現(xiàn)出塑性下降、變形抗力增大，可鍛性變壞。另一方面，金屬在變形過程中，消耗于塑性變形的能量有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬溫度升高(稱為熱效應(yīng)現(xiàn)象)。變形速度越大，熱效應(yīng)現(xiàn)象越明顯，使金屬的塑性提高、變形抗力下降(圖中a點以后)，可鍛性變好。8/6/20232:58AM9.3.3變形速度的影響9/17/20232:33PM9.3.4應(yīng)力狀態(tài)的影響擠壓時為三向受壓狀態(tài)。拉拔時為兩向受壓一向受拉的狀態(tài)。

壓應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈好，變形抗力增大；拉應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈差。8/6/20232:58AM9.3.4應(yīng)力狀態(tài)的影響9/17/20232:33PM思考題1.纖維組織是怎樣形成的?它對金屬的力學(xué)性能有何影響?2.試分析用棒料切削加工成形和用棒料冷鐓成形制造六角螺栓的力學(xué)性能有何不同