§3壓力加工工藝基礎知識壓力加工：是利用金屬在外力作用下所產生的塑性變形，來獲得具有一定形狀、尺寸和機械性能的原材料、毛坯或零件的生產方法。又常簡稱為鍛壓。壓力加工中作用在金屬坯料上的外力主要有兩種：沖擊力和靜壓力。錘類設備產生沖擊力，軋機與壓力機設備產生靜壓力。常見壓力加工方法有軋制、拉拔、擠壓、鍛造和板料沖壓等。§3.1概述§3.1概述1.軋制

利用金屬坯料與軋輥接觸表面的摩擦力，金屬在兩個回轉軋輥的孔隙中受壓變形使其截面積減小、長度增加的加工方法叫軋制(見圖3-1)。軋制有兩種熱軋和冷軋方法。軋制可獲得各種鋼板、型材和無縫鋼管等產品(見圖3-2)。

一.壓力加工的基本生產方式§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式2.拉拔

金屬在拉力作用下，通過拉拔模孔使截面縮小、長度增加的加工方法叫拉拔(見圖3-3)。拉拔分為冷拔和熱拔，在多數情況下采用冷拔以提高產品的質量和尺寸精度。拉拔模孔一般選用硬質合金制造，以提高其幾何形狀的準確性和長久壽命。拉拔產品主要為各種細線材、薄壁管和各種特殊幾何形狀的型材(見圖3-4)，如電纜。

§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式3.擠壓

金屬坯料在擠壓模內受壓被擠出模孔而變形的加工方法叫擠壓，擠壓主要分為兩類。金屬坯料流動方向與凸模運動方向一致的叫正擠壓(見圖3-5-a))；

金屬坯料流動方向與凸模運動方向相反的叫反擠壓(見圖3-5-b))。

反擠壓可以節省擠壓力。擠壓可以獲得各種復雜截面的型材或零件(見圖3-6)。§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式4.鍛造

鍛造分為自由鍛和模鍛。它們都是通過金屬體積的轉移和分配來獲得毛坯的加工方法。一般都在熱態下進行加工。(1)自由鍛：是金屬坯料在上、下砧鐵間受到壓力產生塑性變形的加工方法(見圖3-7)。

§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式(2)模鍛：是金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內受沖擊力或壓力而變形的加工方法(見圖3-8)。

§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式5.沖壓金屬板料在沖模之間受壓產生分離或變形的加工方法叫沖壓。又常叫板料沖壓(見圖3-9)。

§3.1概述

一.壓力加工的基本生產方式①金屬坯料經過壓力加工后，可改善組織、提高機械性能；②不需要切除金屬，材料利用率高，流線分布合理；③產品尺寸精度高、表面光潔、剛度大，可以做到少切削甚至無切削。④除自由鍛外，其他壓力加工容易實現機械化、自動化，具有較高的生產率；⑤塑性變形量不能太大，工件的形狀不能太復雜；設備及模具投資大。

§3.1概述二.壓力加工的特點壓力加工廣泛應用于機械、電子、交通運輸、礦山、動力裝備及軍工產品。①受力復雜的承受重載、動載的重要零件，如主軸、曲軸、傳動軸、齒輪、連桿等；②工具、模具上的主要零件，如各種模具中的模塊、導桿、拉桿等；③軍工機械，如炮筒、槍械及其他零件；④儀器儀表上的零件及日常生活用品大多數采用沖壓件；⑤標準件，如螺釘、螺母、螺栓、銷子等。

§3.1概述三.壓力加工的應用1.可鍛性

可鍛性是指金屬材料經受壓力加工時獲得優質零件的難易程度的一個工藝性能。可鍛性好表明金屬適合于壓力加工成形；可鍛性差表明金屬不宜于選用壓力加工成形。可鍛性常用金屬的塑性和變形抗力來衡量。金屬材料的塑性越好，變形抗力越小，則其可鍛性好，反之則差。金屬的塑性常用金屬的截面收縮率ψ、延伸率δ和沖擊韌性αk等表示，凡是ψ、δ、αk值越大或鐓粗時不產生裂紋的情況下變形程度越大的，其塑性越高。

變形抗力指在變形過程中金屬抵抗工具作用的力，變形抗力越小，則變形中所消耗的能量也越小。§3.2壓力加工基礎一.可鍛性及其影響因素2.影響金屬可鍛性的因素

金屬的可鍛性取決于金屬材料的本質(材料的化學成分和組織)和加工條件(變形溫度、變形速度和應力狀態)。①材料的化學成分

一般純金屬的可鍛性比其合金要好。碳鋼的可鍛性隨著其含碳量的增加而降低。對于合金鋼，隨著合金元素的增加，其塑性降低、變形抗力增高，可鍛性變差。②材料的組織

單相組織材料(如純金屬及固溶體金屬)的可鍛性比多相組織的好.細晶粒金屬的塑性比粗晶的好,但其變形抗力較大.金屬材料中的柱狀晶、夾渣、偏析、疏松和氣孔等鑄造缺陷使其可鍛性變差.

§3.2壓力加工基礎

一.可鍛性及其影響因素③變形溫度

對于大多數金屬材料,溫度升高，塑性增加，變形抗力降低,可鍛性提高(圖3-10)。但溫度過高,會產生過熱、過燒、脫碳和嚴重氧化等缺陷，反而降低可鍛性，甚至使鍛件報廢。§3.2壓力加工基礎

一.可鍛性及其影響因素其原因是：(a)

溫度升高,金屬間的動能增加、原子間結合力減弱；(b)溫度升高,易產生回復和再結晶(圖3-11),消除加工硬化；(c)有些金屬材料,溫度升高到一定值后,其組織由多相變為單相。§3.2壓力加工基礎

一.可鍛性及其影響因素鍛造溫度

系指始鍛溫度(開始鍛造的溫度)和終鍛溫度(停止鍛造的溫度)間的溫度范圍.始鍛溫度和終鍛溫度的確定以合金狀態圖為依據.碳鋼的始鍛溫度和終鍛溫度如圖3-12所示.始鍛溫度比AE線低200℃左右，終鍛溫度約為800℃左右.

§3.2壓力加工基礎

一.可鍛性及其影響因素④變形速度變形速度即單位時間內的變形程度，它對可鍛性的影響是矛盾的：a)

由于變形速度的增大，回復和再結晶不能及時克服加工硬化現象，金屬表現出塑性下降、變形抗力增大(圖3-13)，可鍛性變壞；§3.2壓力加工基礎

一.可鍛性及其影響因素b)

金屬再變形過程中，消耗于塑性變形的能量有一部分轉化為熱能，使金屬溫度升高(稱為熱效應現象)。變形速度越大，熱效應越明顯，使金屬的塑性提高，變形抗力下降，可鍛性變好。除高速錘鍛造外，一般的壓力加工方法中，熱效應不明顯。

§3.2壓力加工基礎

一.可鍛性及其影響因素

金屬在變形過程中,由于加工方法不同，其經受的應力大小和性質(壓應力或拉應力)是各不相同的(圖3-14和圖3-15)。

⑤變形應力狀態§3.2壓力加工基礎

一.可鍛性及其影響因素實踐證明，三個方向中壓應力的數目越多，則金屬的塑性越好，但變形抗力增大；拉應力的數目越多，則金屬的塑性越差，但變形減小抗力。

綜上所述,影響金屬可鍛性的因素比較復雜,但只要正確選用金屬材料，合理控制變形溫度、變形速度,充分發揮金屬的塑性，盡可能降低變形抗力，就可獲得優質的壓力加工件。

§3.2壓力加工基礎

一.可鍛性及其影響因素1.變形后的性能

金屬的力學性能隨其內部組織的改變而發生明顯的變化.變形程度增大,金屬的強度及硬度升高，而塑性和韌性下降(稱為加工硬化),見圖3-16.加工硬化是一種不穩定現象，具有自發地回復到穩定狀態的傾向(圖3-11).二.合金變形后的性能與組織§3.2壓力加工基礎2.變形后的組織

金屬在常溫下經過塑性變形后,內部組織發生了很大的變化：①晶粒沿變形最大的方向伸長(圖3-17)；②晶格與晶粒均發生扭曲，產生內應力；③晶粒間產生碎晶。

§3.2壓力加工基礎二.合金變形后的性能與組織纖維組織：鑄錠在壓力加工過程中產生塑性變形時，基體金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質沿變形方向被拉長，呈纖維狀，這種結構叫纖維組織(圖3-17,b)

纖維組織使金屬的性能具有各相異性特征。纖維組織越明顯各相異性就越明顯(在平行纖維方向上塑性和韌性提高；而垂直纖維方向塑性和韌性降低)。纖維組織的明顯程度與金屬的變形程度有關.變形程度越大,纖維組織越明顯.壓力加工過程中,常用鍛造比YD表示變形程度：

YDB=F0/F(拔長時)YDD=H0/H(鐓粗時)鍛造比對鍛件的力學性能有較大的影響,鍛造鋼錠時鍛造比取2～6；鍛造型鋼時，鍛造比取1.3～1.5.

§3.2壓力加工基礎二.合金變形后的性能與組織纖維組織的穩定性纖