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1、第五章 金屬塑性加工第1節 塑性加工原理第2節 塑性加工工藝第1節 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90%； ②生產效率高，線材軋制速度可達100m/s； ③產品質量高，性能好，缺陷少； ④加工精度和成形極限有限； ⑤模具、設備費用昂貴。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生顯著的變化。板料成形：坯料是各種板材或用板材預先加工成的中間坯料，板材的形狀發生顯著變化，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、發展(1)更加精細：精度更高，更細，更薄；(2)計算機模擬技術和模具CAD/CAM技術結合。

2、；(3)柔性成形、增量成形、凈成形(net shape foeming)、近凈成形(near net shape forming)技術等；(4)高速化、連續化、可控化；(5)加工范圍更廣：高分子、陶瓷、復合材料、木材等；(6)更環保，可持續發展。5、金屬塑性加工的理論基礎物理基礎和力學基礎，即金屬塑性變形體內的應力場、應變場、應力-應變之間的關系及塑性變形時的力學條件。概念：塑性：物體在外力作用下產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生變形，當除去外力后仍有殘余的變形。塑性變形時，變形力與塑性應變之間不具有線性關系；加工硬化：金屬材料發生塑性變形時，隨著變形的增大，強度增大，塑性和韌性降低的現象，也稱應變硬化?；貜汀⒃俳Y晶、靜態再結晶、動態再結晶、冷變形、熱變形、溫變形Tresca屈服準則Mises準則典型塑性變形的應力應變狀態分析第2節 塑性加工工藝一、軋制(壓延)1。

3、、定義：指金屬坯料通過轉動軋輥間的縫隙，承受壓縮變形，而在長度方向產生延伸的過程。目的：得到所需的各種形狀，如板帶材、管材、型材以及線材；改善金屬材料的內部質量，提高力學性能。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：兩個軋輥均被驅動、直徑相等、轉速相同；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；軋件的機械性質均勻。3、變形區主要參數 軋件在軋輥作用下產生變形的 區域叫變形區，變形區以外兩端 不產生變形的區域叫外區或剛端。(1)壓下量(2)變形區長度(3)延伸系數 λ=L1/L0 (4)壓下率(5)寬展 =b1－b0 工程上表示軋制狀態所廣泛應用的參數是寬展、延伸系數和壓下率。4、 軋制過程中的金屬流動 前滑區 后滑區 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實測的軋制總壓力，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，軋件邊旋轉邊沿自身縱軸線方向前進，且前進 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，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、車軸等回轉體的軋制。(3)按軋制產品分。

5、類半成品軋制(開坯)成品軋制：粗扎、精扎(4)按軋制產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(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。直縫焊管生產流程螺旋焊管生產流程10、型材軋制型材軋制主要用于各種型鋼生產。大多數有色金屬型材主要采用擠壓、拉拔的方法生產。 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，以達到所要求的形狀和尺寸。角鋼 槽鋼 工字鋼 蝶式孔型系統 蝶式孔型 直線式孔型扁平孔型系統 直線式孔型 傾斜式孔型孔型系統示例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)機架多、分工細，產品比較單一、軋機專業程度高；(3)高速無扭轉軋機具有特殊的孔型系統 。 Y型軋機的多輥孔型 45?軋機的孔型系統線材生產流程二、擠壓1、擠壓：對放在擠壓筒內的金屬坯料施加壓力，使之從特定的?？字辛鞒?#xff0c;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、擠壓溫度、擠壓速度、模具種類或結構、坯料形狀或數目、制品形狀或數目分類。工業上常用擠壓方法3、特點：具有比軋制更為強烈的三向壓應力狀態。

7、，金屬可以發揮其最大的塑性，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?？缮a斷面極其復雜的，變斷面的管材和型材。靈活性很大，只需更換模具，即可生產出很多產品。產品尺寸精確，表面質量好。工藝流程簡單，設備投資少，實現生產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品種、規格、批數繁多的有色金屬管、棒、型材及線坯。在生產斷面復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?？桩a生塑性變形，以獲得與模孔形狀、尺寸相同的制品的加工方法，稱之為拉拔(或稱為拉伸)。是生產管材、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)工具與設備簡單，維護方便。(3)最適合于連續高速生產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致制品尺寸、形狀不合格，甚至被拉斷。原因是變形區內為兩壓一拉應力狀態，不利于充分發揮金屬的塑性。4、拉拔基本原理圓棒拉拔時的應力與變形 拉拔時制品內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、壓力機等設備對坯料施加壓力，使其產生塑性變形，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，或是在鍛壓設備的上、下砧之間直接使坯料產生塑性變形，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。 錘上自由鍛在空氣錘和蒸汽-空氣錘上進行。大型鍛件的加工通常是在油壓機或水壓機上進行。主要工序：鐓粗、拔長、沖孔、擴孔、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工序；餅類件以鐓粗變形為主，孔心件還得加沖孔工序。復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：在專用鍛造設備上采用專用模具，使金屬坯料產生塑性變形，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，生產率及鍛件精度較高。一般處于三向壓應力狀態，有利于塑性較差材料的成形。材料的變形抗力較大，設備噸位要求較高。主要用于中小鍛件的生產。批量足夠大時才經濟。五、沖壓成形定義：通過模具和沖壓設備，使板材產生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的沖壓件的加工方法。特點：生產效率高，產品尺寸精度穩定，材料利用率高，操作簡便，易實現自動化 。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(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

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