《塑性加工工艺》课件

塑性加工工艺塑性加工是利用物料的塑性特征在外力作用下使其产生永久性形状变化的,加工方法它广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的加工制造了解塑性加工工艺可以帮助设计师和制造商提高产品质量和生产效率塑性加工的特点永久性变形能量消耗微观结构变化性能改善塑性加工通过施加外力使物塑性加工需要消耗大量的机塑性变形过程会引起材料的塑性加工可以改善材料的强体产生永久性变形改变其尺械能通过工件内部的摩擦力晶粒变形和断裂从而改变其度、硬度、耐磨性等机械性,,,寸和形状和剪切力产生微观结构能塑性加工的基本过程原料准备1准备所需的原材料预热处理2对原料进行适当的预热塑性变形3通过施加外力对原料进行塑性加工后续处理4对加工后的产品进行适当的处理塑性加工的基本过程包括原料准备、预热处理、塑性变形以及后续处理这些步骤保证了最终产品的质量和性能在每个步骤中都需要精心的工艺:,设计和控制以确保产品满足客户需求,金属的塑性变形机理金属在受到外力作用时会发生塑性变形这种变形主要是由晶体中的原子发生位错运动而实现的位错是晶体结构中瑕疵的一种，它们可以在晶粒内部移动使晶格发生局部的滑移和扭,曲位错的产生、滑移和交织是金属塑性变形的基本机理通过对位错的研究可以更好地理解和控制金属的塑性加工过程,应力应变曲线

2000.4应力应变MPaRm Rp

0.2抗拉强度屈服强度应力应变曲线是描述金属在塑性变形过程中物理性能的重要指标其中应力反映金属受到的外力大小，应变则表示金属的形变程度通过分析曲线特征可以了解金属的力学性能、加工硬化行为和变形机理金属的加工硬化变形应力增加断裂应力提高12金属在塑性加工过程中会发随着加工硬化的发生金属的,生塑性变形原子排列紊乱屈服强度和抗拉强度不断提,,导致晶粒细化和位错密度增高断裂应力也相应增加,加因此变形应力不断增大,柔韧性降低再结晶温度升高34金属在加工硬化过程中其塑加工硬化增加了金属内部的,性变形能力降低伸长率和断位错密度和储存能量使得再,,面收缩率等指标逐渐降低结晶温度有所升高动态再结晶定义机理动态再结晶是指材料在热塑性在热变形过程中材料内部会产,变形过程中发生的一种动态重生大量的位错和亚结构当达到,结晶现象这种过程可以使材一定临界条件时这些亚结构会,料的力学性能和状态得到改善重新排列并形成新的无应力晶粒特点动态再结晶能够有效地细化晶粒、降低加工硬化程度从而提高材料的,塑性和韧性热加工与冷加工的区别高温塑性加工室温下的塑性加工主要区别热加工是在材料温度较高的条件下进行冷加工是在室温条件下进行的塑性加工热加工可以得到更大的变形量、更高,•的塑性加工材料在高温下具有较高的塑材料在室温下塑性较低需要更大的应力的强度和更好的表面质量,,性和较低的流动应力来产生塑性变形冷加工可以精确控制尺寸、改善内部•组织结构热加工需要更多的能量和设备而冷加•,工则更加经济高效塑性加工的类型冷加工热加工复合加工成型加工通过在室温下对金属进行塑在高温下对金属进行塑性变将冷加工和热加工相结合通过塑性变形制造出所需的,性变形如冷轧、冷拉挤等形如锻造、热轧等可以消如热轧后冷拉、热锻后冷冲零件形状如冲压、拉伸等,,,,,,提高金属的强度和硬度除加工硬化并改善内部组织等充分利用两种工艺的优应用广泛,势锻造加工锻造是一种重要的塑性加工工艺通过向金属施加压力使其发生塑性变形从,,而得到所需的形状和尺寸锻造工艺具有材料利用率高、加工精度和表面质量好等优点锻造分为自由锻造和模锻两种类型自由锻造通过手工操作或机械锤击来完成而模锻则利用预先制作好的模具来完成锻造工艺广泛应用于汽车、,航空、机械等工业领域轧制加工高效连续生产尺寸精度高表面质量优良轧制加工利用重复施加压力的方式能够通过精密的轧制工艺可以获得尺寸精度轧制加工能够获得平整光滑的金属表面,,,快速、连续地将金属加工成所需形状和很高的金属板材、棒材等满足工艺和产同时还能改善材料的内部结构和性能,尺寸这种加工方式效率高生产能力强品的严格要求,挤压加工挤压加工是一种常见的塑性加工工艺通过将金属坯料强制通过模具的孔口，使其获得所需的形状和尺寸挤压加工可以生产出各种复杂的型材和中空构件，广泛应用于建筑、汽车、航天等领域此工艺具有材料利用率高、生产效率高的特点拉拔加工拉拔是一种常见的金属塑性加工工艺通过拉拔可以制造出各种规格的管材、棒材和线材等产品拉拔工艺具有良好的尺寸精度和表面质量同时可,以改善材料的力学性能拉拔加工通常采用冷加工的方式利用模具或钉具对金属坯料施加拉伸应力,,使其塑性变形并获得所需的截面尺寸和形状拉拔过程中材料会发生应力、应变以及组织变化从而显著提高了金属的强度和硬度,弯曲加工弯曲加工是将金属板材或型材施加弯曲力使其产生塑性变形的一种常见的,成型加工方法弯曲加工可以生产各种形状的零件如型、型以及型,U VS等弯曲加工需要考虑材料性能、弯曲半径、弯曲角度等工艺参数以确保零件,加工质量合理的工艺参数设计可以有效避免弯曲过程中出现的开裂、皱褶等缺陷深拉伸加工深拉伸加工过程深拉伸加工设备深拉伸加工产品深拉伸加工是一种利用外力使金属板材深拉伸加工主要使用冲压机等设备完成这种加工工艺可以生产出汽车车身、家塑性变形从而获得所需形状和尺寸的加设备由模具、模架、压料环等组成能用电器、建筑装饰等各种复杂外形的薄,工工艺该工艺通过在板料表面施加压够施加足够大的成形力同时保证成形精壁零件产品具有良好的表面质量和尺,力和应力来实现成型度寸精度成型加工缺陷及其防治常见缺陷发生原因防治措施检查纠错常见的成型加工缺陷包括裂这些缺陷通常是由于材料性可通过优化材料性能、调整定期检查产品并及时发现缺纹、起皱、气孔、偏心等能、工艺参数、模具结构等工艺参数、改进模具设计等陷对于已发生的缺陷进行,这些缺陷会影响产品的性能因素不合理造成的比如温方式来有效避免这些缺陷的分析和改正确保产品质量,和外观度过高或速度过快会导致材发生良好的工艺控制是关料过度变形键塑性加工设备锻造设备轧制设备包括锻造锤、锻造机等用于对如连续轧机、卷板机等用辊压,,金属进行成形加工通过冲击的方式对金属进行压缩变形或挤压力进行塑性变形可制造板材、棒材等挤压设备拉拔设备如液压挤压机、螺旋挤压机等如拉拔机、滚轮拉拔机等利用,,通过金属在模腔内的塑性流动金属在拉力作用下的塑性延伸进行成形加工适用于制造复实现拉丝加工可制造棒材、杂截面构件管材等长型材料锻造设备锻造设备是塑性加工中最常用的设备之一常见的锻造设备包括锤式锻造机、压力锻造机、压力容器式锻造机等这些设备通过对金属料进行挤压、拉伸等变形可以生产出各种形状和,尺寸的锻件锻造设备操作灵活加工精度高在金属零件制造,,中广泛应用轧制机轧制机是金属加工中最常用的机械之一它采用两个旋转的钢辊施加高压力，可以将金属材料压缩成所需的厚度和形状轧制机能够连续、高效地进行大批量生产它广泛应用于钢铁、有色金属等行业挤压机挤压工艺挤压机设备工艺参数设置金属挤压是一种通过将金属材料强行通挤压机是执行挤压加工的主要设备包括挤压加工需要合理设置压力、温度、速,过模具成形的塑性加工工艺可制造复挤压机本体、料斗、模具等部件其工度等参数以确保产品质量合理的参数,杂形状的金属件广泛应用于汽车、航空作原理是将金属料块推入模具中进行塑设置有利于提高生产效率和降低能耗,航天等行业性变形成型拉拔加工拉拔加工是一种重要的塑性成型工艺广泛应用于制造金属管、棒、丝等标,准型材利用拉拔加工可以获得高精度、光洁度好的型材产品拉拔机是完成拉拔加工的主要设备它由拉拔头、拉拔台、牵引装置、润滑,装置等部件组成根据工件材质和尺寸的不同选择合适的拉拔机型和工艺,参数非常重要弯曲机弯曲机是金属加工中常用的一种设备可以对金属板材、棒材等进行弯曲成,型它利用压力和模具来改变工件的形状广泛应用于汽车制造、家用电器,等行业弯曲机的设计和操作需要考虑金属的力学性能、加工精度和效率等因素冲压机高效冲压自动化生产精准成型冲压机利用模具和冲压工艺快速高效地冲压生产线可实现全自动化操作提高生先进的数控技术确保了冲压件的精度和,完成金属板料的成型加工产效率和产品质量一致性满足严格的工艺要求,热处理对塑性加工的影响调整微结构改变强度热处理能够调整金属的微观组织结热处理可以提高或降低金属的强度,构从而影响其塑性加工性能从而改变其变形能力,调整塑性消除残余应力热处理可以改善金属的塑性提高其热处理能消除金属零件在加工过程,成型加工性能中产生的残余应力改善其使用性能,淬火对塑性加工性能的影响提高强度与硬度降低塑性12淬火能显著提高金属的强度淬火后金属的塑性会下降降,和硬度从而提高了抗变形能低了成形能力和加工余量,力增加断裂风险适当调整工艺34高强度和低塑性的组合会增需要通过调整模具形状、加加金属在塑性加工过程中的工参数等来补偿淬火带来的断裂风险不利影响回火对塑性加工性能的影响提高塑性恢复塑性回火可以调节金属内部结构消高温塑性加工后金属会发生工,,除残余应力提高塑性降低脆性作硬化回火可以恢复金属的塑,,,有利于后续的塑性加工性为下一步加工做准备,,减小加工力回火能使金属强度降低从而降低后续加工过程中所需的力这有利于,提高加工精度和加工效率正火对塑性加工性能的影响晶粒细化微观组织优化内部应力消除正火能够细化金属的晶粒结构从而提高正火可以调整金属的微观组织消除铸造正火可以消除金属内部的残余应力降低,,,金属的强度和韧性增强其塑性加工性能或热加工引起的缺陷改善其塑性加工性塑性加工过程中的变形不均匀性提高产,,,能品质量塑性加工工艺参数的选择确定成形目标分析材料性能选择加工方法确定工艺参数根据产品的使用要求和设计了解待加工材料的化学成分根据产品特点和材料性能，根据所选加工方法，确定加图纸，明确产品的尺寸、形、力学性能、加工硬化等特选择合适的塑性加工方法，工温度、应变速率、应变量状、性能等目标性，以选择合适的加工工艺如锻造、轧制、挤压等等关键参数，优化工艺过程结论通过对塑性加工工艺的深入探讨我们掌握了金属的塑性变形机理、各种塑,性加工工艺及其特点并学习了如何根据工艺参数的选择来提高产品质量从,,而为实际生产实践奠定了坚实的基础这一系列的学习为我们未来从事金属加工制造工作打下了良好的基础。