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机械制造工艺教案第二章1-3节.ppt

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机械制造工艺教案第二章1-3节.ppt
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1,机械制造工艺基础,主讲教师:周世权,2,第2章 锻压工艺 Forging and Stamping Process,3,2.1 热加工基础 Hot-work Fundamentals,金属塑性变形的实质-晶体内部产生滑移 滑移——晶体的一部分相对另一部分,沿原子排列紧密的晶面(该面称滑移面)作相对滑动 。 滑移带-很多晶面同时滑移积累起来而形成 。,4,加工硬化随变形程度增大,强度和硬度上升而塑性下降的现象(dd27) ,又称冷变形强化 。 2.加工硬化的实质 金属内部组织发生了变化: (1)晶粒沿变形最大的方向伸长; (2)晶格与晶粒发生扭曲,产生内应力; (3)晶粒间产生碎晶 。,一、加工硬化、回复与再结晶,5,3.回复 当加热温度为T回 = (0.25~0.3)T熔 时,塑性变形后的金属性能大部分回复到变形前的性能。称为回复 ,此时的温度称为回复温度T回。,一、加工硬化、回复与再结晶,6,4.再结晶 当温度继续升高到该金属熔点绝对温度的0.4倍时,消除了全部加工硬化现象。这时的温度称为再结晶温度T再 = 0.4 T熔。,一、加工硬化、回复与再结晶,7,1.冷变形 在再结晶温度以下的变形。变形过程中无再结晶现象,变形后的金属具有加工硬化现象(dd13) 。,二、冷变形与热变形,8,二、冷变形与热变形,2.热变形 在再结晶温度以上的变形。变形后,金属具有再结晶组织、而无加工硬化痕迹。也称热加工。,9,1.纤维组织 金属在冷变形时,晶粒沿变形方向拉长而产生。可通过再结晶退火消除。,三、纤维组织、流线与锻造比,10,2.流线 金属在热变形时,非金属夹杂物等杂质沿变形方向排布而产生 。流线越明显,金属在纵向(平行流线方向)上塑性和韧性提高,而在横向(垂直流线方向)上塑性和韧性降低。,三、纤维组织、流线与锻造比,11,热加工生产采用的原始坯料是铸锭。其内部组织很不均匀,晶粒较粗大,并存在气孔、缩松、非金属夹杂物等缺陷。铸锭加热后经过热加工,由于塑性变形及再结晶,从而改变了粗大、不均匀的铸态结构(dd26) ,获得细化了的再结晶组织。同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起,使金属更加致密,力学性能得到很大提高。,2.1 钢锭开坯,12,在压力加工中,金属截面积变化的程度。 拔长时的锻造比为: Y拔=F0/F=(D0/d)2 镦粗时的锻造比为: Y镦=H0/H =(d/D0)2 式中,H0、F0——坯料变形前的高度和横截面积; H 、F ——坯料变形后的高度和横截面积。 在一般情况下增加锻造比,可使金属组织细密化,提高锻件的力学性能。,2.2 锻造比,13,流线的化学稳定性强,通过热处理是不能消除的,只能通过不同方向上的锻压才能改变流线的分布状况。 ①使流线分布与零件的轮廓相符合而不被切断; ②使零件所受的最大拉应力与流线方向一致,最大切应力与 流线方向垂直。,2.3 流线的利用,14,1、锡在20℃、钨在1100℃变形,各属哪种变形?为什么(锡的熔点为232℃,钨的熔点为3380℃)? 2、流线组织是怎样形成的?它的存在有何利弊?试举例说明。 3、原始坯料长150mm,若拔长到450mm时,锻造比是多少(体积不变)?,复习思考题,15,2.2 金属的可锻性 Forgeability of Metals,金属的可锻性 用来衡量金属材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。 塑性 指金属材料在外力作用下产生永久变形,而不破坏其完整性的能力。 变形抗力 金属对变形的抵抗力,称为变形抗力。 塑性高,则金属变形不易开裂;变形抗力小,则锻压省力。两者综合起来,金属材料就具有良好的可锻性。金属的可锻性取决于材料的性质(内因)和加工条件(外因)。,16,1.化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金的可锻性好。钢中合金元素含量越多,合金成分越复杂,其塑性越差,变形抗力越大。例如纯铁、低碳钢和高合金钢,它们的可锻性是依次下降的(dd32) 。,一、材料性质的影响,17,纯金属及单相固溶体(如奥氏体)具有良好的塑性,其锻造性能较好。若含有多个不同性能的组成相,则塑性降低,锻造性能较差 。铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而又均匀的组织的可锻性好 。,2.金属组织的影响,18,二、加工条件的影响,金属的加工条件,一般指金属的变形温度、变形速度和变形方式等。,1.变形温度的影响,随着温度升高,原子动能升高,易于产生滑移变形,从而提高了金属的锻造性能,所以加热是压力加工成形中很重要的变形条件。,19,过热——加热温度过高,晶粒急剧长大,性能降低的现象。 过烧——加热温度接近熔点,晶界氧化,坯料报废的现象 。 始锻温度——金属锻造加热时允许的最高温度。 终锻温度——当温度降低到
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