锻压-塑性成形原理

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1、 锻压锻压：是锻造：是锻造Forging与冲压与冲压Stamping的总称。的总称。对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状，改善性能，用以制造机械零件、工寸、形状，改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。件或毛坯的成形加工方法。锻造锻造Forging：在加压设备及工（模）具的作用：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，下，使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定的几何形状、尺寸和质量的锻件的以获得一定的几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法。工（模）具一般作直线运动。加工方法。工（模）具一般作

2、直线运动。 能改善金属的组织，提高金属能改善金属的组织，提高金属的机械性能。的机械性能。 节约金属材料和切削加工工时。节约金属材料和切削加工工时。 具有较高的生产率。具有较高的生产率。 不能直接锻制成形状复杂的零不能直接锻制成形状复杂的零件。尺寸精度不高。件。尺寸精度不高。 需要重型的机器设备和复杂的需要重型的机器设备和复杂的工模具。工模具。 生产现场劳动条件较差。生产现场劳动条件较差。一、一、 塑性成形的实质塑性成形的实质 Substance of Plasticity Deformation of Metals l 塑性与变形抗力是金属的重要状态属性，它决塑性与变形抗力是金属的重要状态属性

3、，它决定了金属加工成形的工艺性能和使用性能。定了金属加工成形的工艺性能和使用性能。 塑性塑性Plasticity：金属产生塑性变形而不破坏的能力。：金属产生塑性变形而不破坏的能力。可以用最大变形程度来表示塑性的高低。可以用最大变形程度来表示塑性的高低。 变形抗力变形抗力Resistance of Deformation ：金属对于产：金属对于产生塑性变形的外力的抵抗能力。通常用流变应力来生塑性变形的外力的抵抗能力。通常用流变应力来表示。表示。 l 塑性是与组织结构密切相关的结构敏感性质。塑性是与组织结构密切相关的结构敏感性质。既取决于金属的本质，还与变形条件有关。既取决于金属的本质，还与变形条

4、件有关。1. 晶内塑性变形晶内塑性变形 滑移变形滑移变形 Sliding Deformation：在切应力作用在切应力作用下，晶体一部分沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑下，晶体一部分沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部分产生滑动的变形方式称为移方向）相对于另一部分产生滑动的变形方式称为滑移。滑移。 孪生变形孪生变形 Twinning Deformation：在切应力在切应力作用下，晶体一部分相对于其余部分沿一定晶面及作用下，晶体一部分相对于其余部分沿一定晶面及晶向产生一定角度切变引起变形晶向产生一定角度切变引起变形 2. 晶界变形晶界变形 晶界滑动晶界滑动Grain-boundar

5、y Sliding：在切应力作用下，在切应力作用下，晶粒沿晶界面所产生的剪切运动晶粒沿晶界面所产生的剪切运动。 晶界迁移晶界迁移 Grain-boundary Migration ：晶界沿晶界法晶界沿晶界法向方向的运动。向方向的运动。 3. 多晶体金属塑性变形多晶体金属塑性变形l 变形复杂性：变形复杂性：包括晶内包括晶内塑性变形和晶界变形。塑性变形和晶界变形。 l 变形抗力大：变形抗力大：晶界阻碍晶界阻碍滑移的作用强烈。滑移的作用强烈。 l 变形不均匀变形不均匀：各晶粒取向不同，晶各晶粒取向不同，晶内变形量比晶界附近内变形量比晶界附近区变形量大。区变形量大。晶粒细化是降低多晶晶粒细化是降低多晶

6、体塑性变形不均匀性体塑性变形不均匀性的重要措施。的重要措施。 1. 冷变形强化冷变形强化Cold Deformation Strengthening在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降的现象。度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降的现象。l 原因：晶格畸变原因：晶格畸变distortion of latticel 作用：阻碍继续变形，提高金属强度指标作用：阻碍继续变形，提高金属强度指标l 应用：代替热处理应用：代替热处理 l 显微组织特征显微组织特征 Characteristics of Micr

7、ostructure：晶内微观结构变化晶内微观结构变化 ：晶内点缺陷增加，位错密度提高晶内点缺陷增加，位错密度提高，晶格严重畸变。晶格严重畸变。纤维组织形成纤维组织形成：形变量很大时，晶界遭到破坏，变得模形变量很大时，晶界遭到破坏，变得模糊不清，各晶粒被拉成细条形，呈纤维状。糊不清，各晶粒被拉成细条形，呈纤维状。 形变织构：由变形引起晶粒的择优取向，退火难以消除。形变织构：由变形引起晶粒的择优取向，退火难以消除。 l 回复回复 Recovery： 将冷变形后的金属加热到一定温度（约将冷变形后的金属加热到一定温度（约0.250.30T熔熔）后，使原子回复到平衡位置，因此，晶）后，使原子回复到平衡

8、位置，因此，晶内残余应力大大减小。内残余应力大大减小。 l 再结晶再结晶 Recrystallization：塑性变形后金属被拉长塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒。了的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒。 再结晶温度：某种金属产生再结晶现象的最低温度，再结晶温度：某种金属产生再结晶现象的最低温度，约约0.4 T熔熔。 再结晶过程：形核、聚集长大再结晶过程：形核、聚集长大 再结晶组织：再结晶组织：无畸变的细小等轴晶粒，但仍然保持无畸变的细小等轴晶粒，但仍然保持与变形晶粒相同的晶格结构与变形晶粒相同的晶格结构 作用：消除内应力；降低变形抗力；改变力学性能，作用：消除内应力；降