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1、第二章 金属塑性成形第五节 其它塑性成形方法随着工业的不断发展，人们对金属塑性成形加工生产提出了越来越高的要求 ，不仅要求生产各种毛坯，而且要求能直接生产出更多的具有较高精度与质 量的成品零件。其它塑性成形方法在生产实践中也得到了迅速发展和广泛的 应用，例如挤压、拉拔、辊轧、精密模锻、精密冲裁等。一、挤压 指对挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用，使其发生塑性 变形从挤压模具的模口中流出，或充满凸、凹模型腔，而获得所 需形状与尺寸制品的塑性成形方法。（一）挤压工艺特点 三向压应力状态，能充分提高金属坯料的塑性，不仅有铜、铝等塑 性好的非铁金属，而且碳钢、合金结构钢、不锈钢及工业纯铁等也 可以
2、采用挤压工艺成形。在一定变形量下，某些高碳钢、轴承钢、 甚至高速钢等也可以进行挤压成形。对于要进行轧制或锻造的塑性 较差的材料，如钨和钼等，为了改善其组织和性能，也可采用挤压 法对锭坯进行开坯。 可以生产出断面极其复杂的或具有深孔、薄壁以及变断面的零件。 可以实现少、无切削加工，一般尺寸精度为IT8IT9，表面粗糙度 为Ra3.20.4 m。挤压变形后零件内部的纤维组织连续，基本沿 零件外形分布而不被切断，从而提高了金属的力学性能。 材料利用率、生产率高；生产方便灵活，易于实现生产过程的自动 化。（二）挤压工艺分类1 据金属流动方向和凸模运动方向不同 四种方式（二）挤压工艺分类2按挤压时金属坯
3、料所处的温度不同，三种方式热挤压 再结晶温度以上，与锻造温度相同。 变形抗力小、塑性好。 由于加热温度高，氧化脱碳及热胀冷缩等问题会大大降低产品的尺寸精度和表面品质。 一般用于高强（硬）度金属材料的毛坯成形，如：高碳钢、高强度结构钢、高速钢、耐热钢等。（二）挤压工艺分类冷挤压 变形温度低于材料再结晶温度（室温），特点：三向压应力使材料的晶粒组织更加致密、充分提高金属塑性，使挤压件强度、硬度及耐疲劳性能显著提高、可加工难锻金属。可生产管、棒等型材，也可生产断面复杂或具有深孔、薄壁及变断面零件。制品精度较高，尺寸精度IT7IT6、表面粗糙度Ra=1.6 - 0.2，实现少无切削加工。材料利用率、生
4、产率高；生产方便灵活，易实现生产自动化。冷挤压变形力大，限制了冷挤压件的尺寸和质量；冷挤压模具材质要求高，坯料常进行软化、去氧化皮和特殊润滑处理。（二）挤压工艺分类缝纫机梭心套壳（材料2Cr13）冷挤压（二）挤压工艺分类温挤压 坯料温度高于室温，低于再结晶温度的挤压。特点：坯料可不进行预先软化处理、润滑处理和中间退火等。与冷挤压相比，降低了变形抗力，增加每个工序的变形程度，提高了模具的使用 寿命。温挤压零件的精度和力学性能低于冷挤压零件。对于一些冷挤压难以塑性成形的材料，均可采用温挤压挤压在专用挤压机上进行，也可在油压机及经过适当改进后的通用 曲柄压力机或摩擦压力机上进行。（二）挤压工艺分类微
5、型电机外壳的材料为不锈钢，坯料尺寸为25.8X14mm，若采用冷挤压则需要多次挤压才能成形，生产率低，但若将坯料加热到260，采用温挤压，则只需要两次挤压即可成形。 微型电机外壳温挤压过程 （a）坯料 （b）复合挤压 （c）正挤压二、拉拔 在拉力作用下，迫使金属坯料通过拉拔模孔，以获得相应形状与 尺寸制品的塑性加工方法。 拉拔是管材、棒材、异型材以及线材的主要生产方法之一。二、拉拔二、拉拔 按制品截面形状可分为实心材拉拔与空心材拉拔。实心材拉拔主 要包括棒材、异型材及线材的拉拔。空心材拉拔主要包括管材及 空心异型材的拉拔。 拉拔的特点： （1）制品的尺寸精确，表面粗糙度小。 （2）设备简单、维
6、护方便。 （3）受拉应力的影响，金属的塑性不能充分发挥。拉拔道次变形量和两 次退火间的总变形量受到拉拔应力的限制，一般道次伸长率在20%60%之 间，过大的道次伸长率将导致拉拔制品形状、尺寸、质量不合格，过小的 道次伸长率将降低生产率。 （4）最适合于连续高速生产断面较小的长制品，例如丝材、线材等。 一般在冷态下进行，但对一些在常温下塑性较差的金属材料则可 以采用加热后温拔。三、辊轧 金属坯料在旋转轧辊的作用下产生连续塑性变形，从而获得所要 求截面形状并改变其性能的加工方法，称为辊轧。 常采用的辊轧工艺有辊锻、横轧及斜轧等。 （一）辊锻 辊锻：使坯料通过装有圆弧形模块的一对相对旋转的轧辊，受
7、压产生塑性变形，从而获得所需形状的锻件或锻坯的锻造工艺方 法。 既可以作为模锻前的制坯工序也可以直接辊锻锻件。三、辊轧三、辊轧 与轧制不同的是这对模块可装拆更换，以便生产不同形状的毛坯 或零件。三、辊轧 成形辊锻适用于生产以下三种类型的锻件（1）扁断面的长杆件，如扳手、链环等。（2）带有头部，且沿长度方向横截面面积递减的锻件，如叶片 等。叶片辊锻工艺和铣削旧工艺相比，材料利用率可提高4倍，生 产率提高2.5倍，而且叶片质量大为提高。（3）连杆，采用辊锻方法锻制连杆，生产率高，简化了工艺过 程。但锻件还需用其它锻压设备进行精整。三、辊轧（二）横轧 轧辊轴线与轧件轴线互相平行，且轧辊与轧件作相对转
8、动的轧制 方法三、辊轧 齿轮齿形轧制 将带齿形的轧轮做径向进给，迫使轧轮与坯料对辗 ，在对辗过程中，坯料上一部分金属受压形成齿谷，相邻部分的 金属被轧轮齿部“反挤”而形成齿顶。直齿和斜齿均可用热轧成 型。 三、辊轧（三）斜轧 带螺旋槽的轧辊轴线相互交叉，同向旋转，轧坯作螺旋运动（绕 自身轴反转，并轴向向前），同时受压塑性变形，获得制品。 螺旋斜轧三、辊轧三、辊轧 横楔轧：横楔轧是用两个外表面镶有楔形凸块，并作同向旋转的 平行轧辊对沿轧辊轴向送进的坯料进行轧制成形的方法。三、辊轧楔横轧的变形过程主要是靠轧辊上的楔形凸块压延坯料，使坯料径向尺寸减小，长度尺寸增加。它具有产品精度和品质较好，生产效率
9、高，节省材料，模具寿命高，易于实现机械化和自动化等特点。但楔横轧限于制造阶梯类 等回转体毛坯或零件。四、旋压 利用旋压机使毛坯和模具以一定的速度共同旋转，并在滚轮的作 用下，使毛坯在与滚轮接触的部位产生局部塑性变形，由于滚轮 的进给运动和毛坯的旋转运动，使局部的塑性变形逐步扩展到毛 坯的全部所需表面，从而获得所需形状与尺寸零件的加工方法。1顶杆 2毛坯 3滚轮 4模具 5加工中的毛坯四、旋压 旋压的工艺特点： （1）局部连续成形，变形区很小，所需要的成形力小。旋压是一种既 省力，效果又明显的压力加工方法，可以用功率和吨位都非常小的旋压机加工大型的工件。 （2）工具简单、费用低，而且旋压设备的调
10、整、控制简便灵活，具有 很大的柔性，非常适合于多品种小批量生产。 （3）对冲压难以成形的复杂零件，如头部很尖的火箭弹药锥形罩、薄 壁收口容器，带内螺旋线的猎枪管等。 （4）旋压件尺寸精度高，甚至可与切削加工相媲美。 （5）旋压零件表面粗糙度容易保证。此外，经旋压成形的零件，抗疲 劳强度高，屈服点、抗拉强度、硬度都大幅度提高。 不足：只适用于轴对称的回转体零件；对于大量生产的零件，它不 如冲压方法高效、经济；材料经旋压后塑性指标下降，并存在残余应力。五、精密模锻 在模锻设备上锻造出形状复杂、高精度锻件的模锻工艺。如精密 模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再经过切削加工。精 密模锻件尺寸精度可
11、达IT12IT15，表面粗糙度为Ra3.2 1.6m。五、精密模锻 工艺特点： （1）精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。 （2）精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其它缺陷 等。 （3）采用无氧化或少氧化加热方法，尽量减少坯料表面形成的氧化 皮。 （4）精锻模膛的精度必须很高，一般要比锻件的精度高两级。精密锻 模一定有导柱、导套结构，以保证合模准确。为排除模膛中的气体， 减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小 孔。 （5）模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 （6）精密模锻一般都在刚度大、精度高的曲柄压力机、摩擦压力机或 高速锤上进行。六、超塑性成形
12、指金属或合金在低变形速率、一定变形温度和均匀细晶粒度条件 下，伸长率超过100%的塑性变形。六、超塑性成形特点 超塑性状态下的金属在拉伸变形过程中不产生缩颈现象，变形 应力可比常态下金属的变形应力降低几倍至几十倍。 可获得形状复杂、薄壁的工件，且工件尺寸精确。 超塑性成形后的工件，具有较均匀而细小的晶粒组织，力学性 能均匀一致；具有较高的抗应力腐蚀性能；工件内不存在残余 应力。 在超塑性状态下，金属材料的变形抗力小，可充分发挥中、小 型设备的作用。 超塑性成形前或过程中需对材料进行超塑性处理，还要在超塑 性成形过程中保持较高的温度。六、超塑性成形应用 板料深冲： 零件直径小但很长，若用普通拉深，则需多次拉深及 中间退火，若用锌铝合金等超塑性材料则可一次拉深成形，且产 品品质好，性能无方向性。六、超塑性成形超塑性挤压 超塑性挤压主要用于锌铝合金、铝基合金及铜基合金。 超塑性模锻 超塑性模锻主要用于镍基高温合金及钛合金。六、超塑性成形 板料超塑性气压成形a）凹模内成形 b）凸模上成形 1电热元件 2进气孔 3板料 4工件 5凹（凸）模 6模框 7抽 气孔
