金属工艺学主编：王英杰张芙丽副主编：金升王成国机械工业出版社第七章金属压力加工二、金属锻造工艺五、冲压一、金属压力加工概述六、金属压力加工新技术简介三、自由锻工艺过程设计基础四、锻造结构工艺性一、金属压力加工的基本概念锻造是指在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形,以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。冲压是指使坯料经分离或成形而得到制件的工艺统称。挤压是指坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下,从模具的孔口或缝隙挤出,使之横截面积减小,成为所需制品的加工方法。轧制是指金属材料(或非金属材料)在旋转轧辊的压力作用下,产生连续塑性变形,获得所要求的截面形状并改变其性能的工艺方法。按轧辊轴线与轧制线间和轧辊转向的关系不同,可分为纵轧、斜轧和横轧三种。拉拔是指坯料在牵引力作用下通过模孔拉出使之产生塑性变形而得到截面小、长度增加的工艺。二、金属压力加工的特点(1)改善金属的内部组织,提高金属的力学性能因为金属经压力加工后,使金属毛坯的晶粒变得细小,并使原始铸造组织中的内部缺陷(如微裂纹、气孔、缩松等)压合,因而提高了金属的力学性能。(2)节省金属材料由于压力加工提高了金属的强度等力学性能,因此,可相对地缩小零件的截面尺寸,减轻零件的重量。另外,采用精密锻造时,可使锻件的尺寸精度和表面粗糙度接近成品零件,实现锻件少切屑或无切屑加工。(3)具有较高的生产率除自由锻造外,其他几种压力加工方法都具有较高的生产率,如齿轮压制、滚轮压制等制造方法均比机械加工的生产率高出几倍甚至几十倍以上。(4)生产范围广金属压力加工可以生产各种不同类型与不同重量的产品,从重量不足1g的冲压件,到重达数百吨的大型锻件等都可以进行生产。压力加工的不足之处是,不能获得形状复杂的制件,一般制件的尺寸精度、形状精度和表面质量还不够高,加工设备比较昂贵,制件的加工成本也比铸件高。另外,在压力加工过程中会对金属的内部组织和性能产生不利影响,需要在加工过程中进行热处理(如退火、正火等),使其发生回复与再结晶,消除压力加工产生的不良影响。三、金属压力加工基础知识金属的可锻性是指金属在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。它与金属的塑性和变形抗力有关,塑性越好,变形抗力越小,则金属的可锻性越好,反之,则金属的可锻性越差。1.金属的塑性变形金属在外力作用下将产生塑性变形,其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。弹性变形在外力去除后能够恢复原状,所以,不能用于成形加工,只有塑性变形这种永久性的变形,才能用于成形加工。同时,塑性变形会对金属的组织和性能产生很大影响,因此,了解金属的塑性变形对于理解压力加工的基本原理具有重要意义。(1)金属塑性变形的实质试验证明,金属单晶体的变形方式主要有滑移和孪晶两种,在大多数情况下滑移是金属塑性变形的主要方式。如图7-2所示,金属单晶体在切应力作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面产生滑动,这种现象称为滑移。产生滑动的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向。一般来说,滑移面是原子排列密度最大的平面,滑移方向是原子排列密度最大的方向。理论上讲,理想的金属单晶体产生滑移运动时需要很大的变形力,但试验测定的金属晶体滑移时的临界变形力是理论计算数值的百分之一以下。这说明金属的滑移并不是晶体的一部分沿滑移面相对于另一部分作刚性的整体位移,而是通过晶体内部的位错运动实现的,如图7-3所示。多晶体(如金属)是由许多微小的单个晶粒杂乱组合而成的。其塑性变形过程可以看成是许多单个晶粒塑性变形的总和;另外,多晶体塑性变形还存在着晶粒与晶粒之间的滑移和转动,即晶间变形,如图7-4所示。但多晶体的塑性变形以晶内变形为主,晶间变形很小。由于晶界处原子排列紊乱,各个晶粒的位向不同,使晶界处的位错运动较难,所以,晶粒越细,晶界面积越大,变形抗力就越大,金属的强度也越高;另外,晶粒越细,金属的塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,应力集中较小,金属的塑性变形能力也越好,因此,生产中都尽量获得细晶粒组织。试验观察证明:金属在滑移变形过程中,一部分旧的位错消失,又大量产生新的位错,总的位错数量是增...
