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冷镦、冷挤压基础知识介绍冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分。冷挤压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。显然，冷挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成形零件的。 冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，较多应用于中小型锻件规模化生产中。与热锻、温锻工艺相比，可以节材30%50%，节能40%80%而且能够提高锻件质量，改善作业环境。 目前，冷挤压技术已在紧固件、机械、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门中得到较为广泛的应用，已成为金属塑性体积成形技术中不可缺少的重要加工手段之一。二战后，冷挤压技术在国外工业发达国家的汽车、摩托车、家用电器等行业得到了广泛的发展应用，而新型挤压材料、模具新钢种和大吨位压力机的出现便拓展了其发展空间。日本80年代自称，其轿车生产中以锻造工艺方法生产的零件，有30%40%是采用冷挤压工艺生产的。随着科技的进步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高，冷挤压生产工艺技术己逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。与其他加工工艺相比冷挤压有如下优点： 1）节约原材料。冷挤压是利用金属的塑性变形来制成所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，提高材料利用率。冷挤压的材料利用率一般可达到80%以上。 2）提高劳动生产率。用冷挤压工艺代替切削加工制造零件，能使生产率提高几倍、几十倍、甚至上百倍。 3）制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。零件的精度可达IT7IT8级，表面粗糙度可达R0.2R0.6。因此，用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工，只需在要求特别高之处进行精磨。 4）提高零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化，以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度远高于原材料的强度。此外，合理的冷挤压工艺可使零件表面形成压应力而提高疲劳强度。因此，某些原需热处理强化的零件用冷挤压工艺后可省去热处理工艺，有些零件原需要用强度高的钢材制造，用冷挤压工艺后就可用强度较低的钢材替用。 5）可加工形状复杂的，难以切削加工的零件。如异形截面、复杂内腔、内齿及表面看不见的内槽等。 6）降低零件成本。由于冷挤压工艺具有节约原材料、提高生产率、减少零件的切削加工量、可用较差的材料代用优质材料等优点，从而使零件成本大大降低。 冷挤压技术在应用中存在的难点主要有： 1）对模具要求高。冷挤压时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著增大，这使得模具所受的应力远比一般冲压模大，冷挤压钢材时，模具所受的应力常达2000MPa2500MPa。例如制造一个直径38mm,壁厚5.6mm，高100mm的低碳钢杯形件为例，采用拉延方法加工时，最大变形力仅为17t，而采用冷挤压方法加工时，则需变形力132t，这时作用在冷挤压凸模上的单位压力达2300MPa以上。模具除需要具有高强度外，还需有足够的冲击韧性和耐磨性。此外，金属毛坯在模具中强烈的塑性变形，会使模具温度升高至250300左右，因而，模具材料需要一定的回火稳定性。由于上述情况，冷挤压模具的寿命远低于冲压模。 2）需要大吨位的压力机。由于冷挤压时毛坯的变形抗力大，需用数百吨甚至几千吨的压力机。 3）由于冷挤压的模具成本高，一般只适用于大批量生产的零件。它适宜的最小批量是510万件。 4）毛坯在挤压前需进行表面处理。这不但增加了工序，需占用较大的生产面积，而且难以实现生产自动化。 5）不宜用于高强度材料加工。 6）冷挤压零件的塑性、冲击韧性变差，而且零件的残余应力大，这会引起零件变形和耐腐蚀性的降低（产生应力腐蚀） 国内外冷挤压技术发展过程 现代冷挤压技术是从18世纪末开始的，法国人在法国革命时代把铅从小孔中挤出制成枪弹，开始了冷挤压。1830年在法国已经有人开始利用机械压力机，采用反挤压方法制造铅管和锡管。1906年美国为了制造黄铜的西服纽扣，已经有人取得了正挤压空心杯形坯料的专利权。1909年美国人获得专利的Hooker法正向冲挤法，金属流动方向与冲挤方向相同，就是在买了1906年的专利之后发展起来的，该专利中的杯形坯料，是采用拉深法制造的。第一次世界大战中，曾用Hooker法制造了黄铜弹壳，而在第二次世界大战以前的1934年，德国人就利用这种方法试制了钢弹壳，但因热胶着严重，没有成功。直到第二次世界大战中期由于采用了新的表面润滑处理方法使工件表面形成磷酸盐薄膜，挤压方法制造钢质弹壳获得成功。自此，冷挤压技术走向实用，成为冷锻技术中应用最广泛的一种方法。 60年代，日本汽车工业的成长，为冷挤压技术的发展创造了有利的条件。从冷挤压设备上看，自从1933年，日本会田株式会社生产了日本第一台 2000kN PK型精压机（肘杆式压力机）以来，到目前为止，己生产了2000多台PK系列压力机。随着汽车工业的发展，对高精度压力机的要求愈加迫切，会田株式会社又研制成功了各种锻造压力机。同时，日本小松研制了以高精度和易于操作为目标的 LIC、LZC系列冷锻成形压力机。 从冷挤压产品上看，日本70年代成功冷挤压启动离合器齿轮、传动轴花键、交流发电机磁极铁芯。80年代，又成功冷挤大型高精度等速圆球外座圈、内座圈、十字轴、汽车差速器伞齿轮等高精零件。为日本汽车的高性能化和降低生产成本做出了很大贡献。 我国的冷挤压技术与日本的起步时间相当。70年代，我国曾在自行车、汽车电器等批量生产的产品中，推广过冷挤压生产工艺技术，也开发成功了启动齿轮的挤压成形，并投入批量生产。但由于未从根本上解决工艺、设备、材料、模具、润滑、自动化装置以及毛坯料的原始尺寸、原始状态、后处理等一系列技术问题，因而未得到较大发展。80年代，随着家电和汽车摩托车工业的迅速发展，对冷挤压工艺设备及生产技术的引进、消化、吸收，科研人员通过生产实践攻克了冷挤压技术的不少难题与此同时冷锻设备也有了较大发展。目前，我国己能用冷挤压工艺生产表壳、自行车飞轮、中轴、精锻齿轮、汽车用等速万向节、内燃机用火花塞与活塞销、汽车挺杆、照相机零件、汽车启动器定向套筒、启动齿轮等，且己达到国外同等水平。 冷挤压技术的发展趋势 1）随着能源危机的日趋严重，人们对环境质量将更加关注，加之市场竞争日益加剧，促使锻件生产向高效、高质、精化、节能节材方向发展。因此用挤压成形等工艺手段所生产的精化锻件的产量，在市场竞争中将得到较大的发展。 2）汽车向轻型化、高速度、平稳性方向发展，对锻件的尺寸精度、重量精度及力学性能等都提出了较高的要求。如轿车发动机用连杆锻件除对大小头之间的误差有要求外，对每件的重量误差也要求不大于八克。新产品的高要求，将促进精化生产工艺的发展。 3）专业化、规模化的组织生产仍是冷挤压生产的发展方向和趋势。在法国，以挤压成形工艺生产锻件的专业厂家19911994年全员劳动生产率，即每人生产挤压件的产量及产值，均高于一般生产模锻件或者自由锻件的厂家。以1994年为例，专业厂家挤压件人均产量为 51024KG，创产值775688法郎。而同期一般性生产模锻件的厂家，其人均产量仅为39344KG，产值592384法郎，仅相当于挤压件专业生产厂家的77.1%和76.37%。自由锻件生产厂与之相比则更低。 4) 挤压专机将成为一种发展趋势。随着中小型锻件的精化生产发展及冷挤压、温挤压工艺的推广应用，多工位冷挤压压力机、精压机及针对某种锻件而设计制造的专机会得到大力发展。 冷温挤压的定义和分类 挤压是迫使金屑块料产生塑性流动，通过凸模与凹模间的间隙或凹模出口，制造空心或断面比毛坯断面要小的零件的一种工艺方法。如果毛坯不经加热就进行挤压，便称为冷挤压。冷挤压是无切屑、少切屑零件加工工艺之一，所以是金屑塑性加工中一种先进的工艺方法。如果将毛坯加热到再结晶温度以下的温度进行挤压，便称为温挤压。温挤压仍具有少无切屑的优点。 根据挤压时金属流动方向与凸模运动方向之间的关系， 常用的挤压方法可以分为以下几类。 (一)正挤压 挤压时，金属的流动方向与凸横的运动方向相一致。正挤压又分为实心件正挤压空心件正挤压两种。正挤压法可以制造各种形状的实心件和空心件，如螺钉、心轴、管子和弹壳等。 (二)反挤压 挤压时，金屑的流动方向与凸模的运动方向相反，反挤压法可以制造各种断面形状的杯形件，如仪表罩壳、万向节轴承套等。 (三)复合挤压 挤压时，毛坯一部分金属流动方向与凸模的运动方向相同，而另一部分金屑流动方向则与凸模的运动方向相反，复合挤压法可以制造双杯类零件，也可以制造杯杆类零件和杆杆类零件。 (四)减径挤压 变形程度较小的一种变态正挤压法，毛坯断面仅作轻度缩减。主要用于制造直径相差不大的阶梯轴类零件以及作为深孔杯形件的修整工序。 以上几种挤压的共同特点是：金屑流动方向都与凸模轴线平行，因此可统称为轴向挤压法。另外还有径向挤压和镦挤法。 冷挤压的主要矛盾 冷挤压是在金属冷态下，而且是在强烈的三向压应力状态下变形的，因此变形抗力较大，如以制造一个直径38mm、厚5.6mm、高100mm的杯形低碳钢零件为例，采用深拉伸方法加工。最后一次拉伸工序仅需变形力170KN而采用冷挤压加工则需变形力1320KN。这时作用在凸模上的单位压力达到2300MP以上,相当于大气压力的23000倍。 由于变形抗力高，所以就导致以下的缺点： (1)模具易磨损，易破坏、因此要求模具材料好。目前一般模具钢，其许用应力最大只能达2500MPa，最好的模具钢也不超过3000MPa。为了解决冷挤压的主要矛盾，就得采取各种技术措施，在尽力降低冷挤压材料变形抗力的同时，设法提高模具的承受能力。以利于冷挤压生产的顺利进行。 2)对挤压设备要求较高，吨位要大。除了要求挤压设备应有较大的强度以外，还要求有较好的刚度。此外还要求设备具有良好的精度并具有可靠的保险装置。 冷挤压和温挤压的比较： 冷挤压虽有很多优点，但变形抗力大，就限制了零件的尺寸，同时也限制了变形抗力大的材料采用冷挤压工艺。 热挤压成形法，虽然可以使材料变形抗力变小，但由于加热，产生氧化、脱碳及热膨胀等问题，降低了产品的尺寸精度和表面质量，因而一般都需要经过大量的切削加工，才能作为最后产品。 温挤压是将毛坯加热到金属再结晶温度以下某个适当的温度进行挤压。由于金属加热，毛坯的变形抗力减小成形容易，压力机的吨位也可以减小，而且模具的寿命延长。但与热挤压不同，因为在低温范围内加热，氧化、脱碳的可能性小，产品的机械性能与冷挤压的产品也差别不大。特别是在室温下难加工的材料，例如析出硬化相的不锈钢、高碳钢、含铬量高的些钢、高温合金等，在温挤压时可能变成可以加工或容易加工。 温挤压不仅适用于变形抗力高的难加工材料，就是对于冷挤压适宜的低碳钢，也适合作为温挤压的对象，因为温挤压有便于组织连续生产的优点。在冷挤压时，包括冷挤压低碳钢在内，一般在加工前要进行预先软化退火，在各道冷挤压工序之间也要进行退火处理。在冷挤压以前要进行钝化处理。这就使得组织连续生产产生困难。温挤压时可以不进行预先软化退火和各工序之间的退火，也可以不进行表面处理，这就使得组织连续生产成为可能至少可以减少许多辅助工序* 温挤压可以采用大的变形量，这样就可以减少工序数目。模具费用也可以大为减少，而且不需要刚性极高的高价锻压设备，可以来用通用锻压设备，所以虽然温挤压需要加热金属，但是总的加工费用还是比较便宜，待别是在制造工序复杂的非轴对称的异形部件时，温挤压尤可发挥它的作用。 目前，温挤压采用的润滑剂还不能完全令人满意。同时，也还缺乏加工方面的一些实际数据，还有许多技术问题有待解决。铸造常见缺陷及整改办法铸造常见缺陷及整改办法 $=bL 79d 2EaG3*y* 铸造常见缺陷及整改办法： D !%Ca #v 1、欠铸（浇不足、轮廓不清、边角残缺）： z%#VTO: q3 形成原因： 8wM1awkP （1）铝液流动性不强，液中含气量高，氧化皮较多。 BO0.9e*Hx （2）浇铸系统不良原因。内浇口截面太小。 ,G =T: （3）排气条件不良原因。排气不畅，涂料过多，模温过高导致型腔内气压高使气体不易排出。 V5 n%G g 防止办法： ; #R/kMz （1）提高铝液流动性，尤其是精炼和扒渣。适当提高浇温和模温。提高浇铸速度。改进铸件结构，调整厚度余量，设辅助筋通道等。 Z i / b （2）增大内浇口截面积。 at;I9 Bo （3）改善排气条件，增设液流槽和排气线，深凹型腔处开设排气塞。使涂料薄而均匀，并待干燥后再合模。 !u(T Bq=t 2、裂纹： 4K Q a# 特征：毛坯被破坏或断开，形成细长裂缝，呈不规则线状，有穿透和不穿透二种，在外力作用下呈发展趋势。冷、热裂的区别：冷裂缝处金属未被氧化，热裂缝处被氧化。 D1Vt FR 形成原因： $ 9GIa05 （1）铸件结构欠合理，收缩受阻铸造圆角太小。 H !z （2）顶出装置发生偏斜，受力不匀。 _PBxk s （3）模温过低或过高，严重拉伤而开裂。 / B G （4）合金中有害元素超标，伸长率下降。 6 B 防止方法： a*o?zF( （1）改进铸件结构，减小壁厚差，增大圆角和圆弧R，设置工艺筋使截面变化平缓。 AQ6vVx|Jt （2）修正模具。 RQs:a （3）调整模温到工作温度，去除倒斜度和不平整现象，避免拉裂。 |y&6jxdb8F （4）控制好铝涂成份，成其是有害元素成份。 y/K Z( 3、冷隔： b# $c o2 特征：液流对接或搭接处有痕迹，其交接边缘圆滑，在外力作用下有继续发展趋势。 Ia ZA3f3 形成原因： uEw 0M n8 （1）液流流动性差。 JBq 1N X （4）增大充型压力。 9gw Y 8Z-6 4、凹陷： D =A 特征：在平滑表面上出现的凹陷部分。 2 w h/# 形成原因： , RA （1）铸件结构不合理，在局部厚实部位产生热节。 J N ? &J 3 （2）合金收缩率大。 m v 9 /R 9 （3）浇口截面积太小。 dPE9A30O8 （4）模温太高。 NF ewXp 防止方法： . #M,Ga0 H （1）改进铸件结构，壁厚尽量均匀，多用过渡性连接，厚实部位可用镶件消除热节。 Iip yd （2）减小合金收缩率。 0( X Fk J （3）适当增大内浇口截面面积。三维网技术论坛:_ ?,fhz_ V （4）降低铝液温度和模具温度，采用温控和冷却装置，改善模具热平衡条件，改善模具排气条件，使用发气量少的涂料。 X l/qxi#z 5、气泡 3!M 8T rF 特征：铸件表皮下，聚集气体鼓胀所形成的泡。 k4bYZs 形成原因： ErSB8FL （1）模具温度太高。 q ; |_MXI （2）充型速度太快，金属液流卷入气体。 &EzM = （3）涂料发气量大，用量多，浇铸前未挥发完毕，气体被包在铸件表层。 ACY- C （4）排气不畅。 aAD:p.P （5）开模过早。 ZR1 kC6l% （6）铝液温度高。 8)uK $jN 防止方法： _lj.h8P| （1）冷却模具至工作温度。 1SwI+#+U 2 （2）降低充型速度，避免涡流包气。 U;?6tCAdc （3）选用发气量小的涂料，用量薄而均匀，彻底挥发后合模。 a （4）清理和增设排气槽。 DhZ )= 形成原因： (ghqCOT Xl （1）铝液进入型腔产生正面撞击，产生漩涡。 jq)d a/ y （2）充型速度太快，产生湍流。 yR p 41p （3）排气不畅。 4NN g; wTK （4）模具型腔位置太深。 yBq*C. . （5）涂料过多，填充前未挥发完毕。 z pI&Vr S （6）炉料不干净，精炼不良。 +=aO:, I （7）模腔内有杂物，过滤网不符合要求或放置不当。 1y yk/IB （8）机械加工余量大。 y!iK5 J S* 防止方法： #d iAIvo （1）选择有利于型腔内气体排除的导流形状，避免铝液先封闭分型面上的排溢系统。 Ag6 I |I （2）降低充型速度。三维网技术论坛 k g o M F;d Rt t/aZo （3）在型腔最后填充部位开设溢流槽和排气道，并避免被金属液封闭。 K-UCHvKq （4）深腔处开设排气塞，采用镶拼形式增加排气。 eOV H （5）涂料用量薄而均匀。 jvbIl_z3 （6）炉料必须处理干净、干燥，严格遵守熔炼工艺。 22htQJ （7）用风枪清洁模腔，过滤网制作符合工艺要求并按规定摆放。 f8BmyI y- （8）在加汤前后扒干净机台保温炉内的渣。 xa G:SU* G （9）调整慢速充型和快速充型的转换点。 ) &o )U= 7、缩孔 YFn5 N 特征：铸件在冷凝过程中，由于内部补偿不足所造成的形状不规则，表面粗糙的孔洞。 p%CDn -V 形成原因： 3sc ?J （1）铝液浇铸温度高。 vq , _Nz （2）铸件结构壁厚不均匀，产生热节。 J7:M Xg;g= （3）补缩压力低。 H O1ig$ （4）内浇口较小。 MNu &C?# （5）模具的局部温度偏高。 S fdKm) 防止方法： 0 _dP0 （1）遵守作业标准，降低浇铸温度。 dcoic +3 （2）改进铸件结构，消除金属积聚部位，缓慢过渡。 eb bJ=k- （3）加大补缩压力。 gkE A 5 U （4）增加暗冒口，以利压力很好的传递。 B （5）调整涂料厚度，控制模具的局部温度。 qa 5%S J 8、花纹 P.LeU& hA9 形成原因： VAG3V t.vg （1）充型速度太快。 i*zN %H （2）涂料用量太多。 6 rnse 2( （3）模具温度低。 amg1V1 ; F 防止方面： M w5l q;Y （1）降低充型速度 e b N ; （2）涂料用量薄而均匀。 )J. 0V i （3）提高模具温度。 _ , / 9、变形 hpQGcgV, 特征：铸件几何形状与设计要求不符的整体变形。 CQ 1_Ic 形成原因： /O#%u （1）铸件结构设计不良，引起不均匀的收缩。 ) g _nDiC （2）开模过早，铸件刚性不够。 DD=l )? （3）铸造斜度小，脱模困难。 rfxY Z % （4）取置铸件的操件不当。 BR1T?k （5）铸件冷却时急冷起引的变形。 o+i L0 防止方法： ;:2I - _ （1）改进铸件结构，使壁厚均匀。 z s&6 T （2）确定最佳开模时间，增加铸件刚性。 ! 0 $*r （3）放大铸造斜度。 . md ) I! （4）取放铸件应小心，轻取轻放。 + L8cF z （5）放置在空气中缓慢冷却。 !.36 #x3 10、错位 |/ #(? 特征：铸件一部分与另一部分在分型面错开，发生相对位移。 lMVdNL28 形成原因： e4k B d+ （1）模具镶块位移。 + .- zC （2）模具导向件磨损。 9s5 _1f! （3）模具制造、装配精美度。 9tc !S Q 防止方法: 1/D40= 8br （1）调整镶块加以紧固。 ?auehh p （2）交换导向部件。 0 H ? W& （3）进行修整，消除误差。 MRS= $k5 11、缩松 e 0m! - 特征：在X-RAY的探射下，部位呈点状、曲线装、或块装的透明状。 FPAj)58 6) 主要表现为以下几个方面（附低压铸造轮毂冷却方向和轮毂各个部分说明）： CgJw eR)nt 铸件的凝固顺序： & EIZ l6B A环-B环-（C环、D环）-辐条-斜坡-PCD-分流锥-汤口。 gR e A、B环缩松： UYhF 7b （1）适当加快充型速度。 a -5 Y9 （2）补喷保温涂料。 z&l U ,/R （3）涂料太厚或何温性能差，则擦干净涂料后再补喷。 i4O H;wlX （4）缩短铸造周期。 Plj 0FIxx C环缩松： tME5 W*& （1）推迟或关掉轮网与辐条交接处风道。 362Bf eFZN （2）上模辐条补喷保温涂料，涂料太厚擦干净重喷。 XA Elh| （3）可适当加快充型速度。 W#LpB b 辐条根部（辐条与轮网交接处）缩松： C(-(#N$ mw （1）在上模对应处拉排气线。 F d. 19% （2）补喷上、下模辐条处的涂料。 %.f-42gV （3）适当缩短或延迟上、下模斜坡、PCD处的冷却参数。 2 I4!g&/ （4）对应处涂料太厚擦干净重喷，建议补喷39#涂料。 P 1ub k （5）适当缩短铸造周期。 & rS,x 斜坡缩松： B?9B8/ : （1）推迟或关掉分流锥冷却参数。 0x* jSr （3）上、下模斜坡冷却时间延长，期待时间缩短。 j Q(O X2 （4）局部喷水冷却。 _n8a xo o （5）涂料太厚擦干净重喷。 U H$ 9I PCD缩松： s Q_- a （1）适当延长保压时间及铸造周期。 C|M qcu!K （2）适当提前或延长PCD处的冷却参数。 RL 6t+ （3）在上模PCD和下模PCD处采用处吹风或喷水处理。造:铸件后处理对清理后的铸件进行热处理整形防锈处理和粗加工的过程。铸件后处理是铸造生產的最后一道工序。 热处理 为了改善或改变铸件的原始组织消除内应力保证铸件性能防止铸件变形和破坏铸件清理后有的需要进行热处理。铸件热处理一般有淬火退火正火铸态调质人工时效(见时效处理)消除应力软化和石墨化处理等。例如高锰钢铸件要求很高的耐磨性和足够的韧性其内部组织应为奥氏体。为此需对铸件进行淬火处理即将铸件加热到奥氏体区域使其完全奥氏体化后迅速淬水激冷使奥氏体来不及转变而保持下来。这一过程也叫水韧处理或固溶处理。 整形 分为矫正修补和表面精整 3个方面。有些铸件在凝固冷却以及热处理过程中產生变形使部分尺寸超差需用矫正的方法修復。矫正主要利用机械力量在室温或温态下进行。当变形量过大时也可以在加热炉内利用铸件自重或外加压重进行高温矫正。铸件外部缺陷主要使用焊接手段修復。要求气密液密的铸件的渗漏缺陷则採用压入堵漏剂的方法解决。铸件表面粗糙和凹凸不平一般用悬掛砂轮和高速砂轮磨光精整。 粗加工 铸件交货前根据技术条件对局部进行粗加工。铸件经粗加工后能及时发现缺陷予以解决并能减轻重量还可使废料和切屑能够就地分类回用。 防锈处理 有些铸件和机床铸件交货前要求进行防锈处理以防止运输和存放期间生锈。一般是在最后检验合格后刷上底漆冲压教程第1章 塑性学11塑性加工法 我们平时经常接触到的，象玩具上的小弹簧，用手轻轻拉伸（将此称为“负荷，loading”），然后把手松开（称为“卸载 unloading”）。此时，拉伸后的弹簧恢复到原有的长度，我们把这种性质叫作“弹性”（elasticity）。但是，如果更加用力拉伸后松开手，由于弹性，拉长的一部分会恢复，这样就比原有的长度要长，这种永久变形叫作塑性变形（plastic deformation）。产生塑性变形的材料性质叫作塑性（plasticity)。我们利用这种材料的性质，按所需形状成形的方法叫作塑性加工。因此，我们就可以依靠模具，超过材料的弹性限度，在不被破坏的范围内加压或成形，根据使用目的对坯料进行变形加工了。大多数经锻造的金属材料的这种变形加工能都很大。由于金属采用高温的可塑性大，变形所需的力小，因此，出现了再结晶过程中进行加工的热加工和在非再结晶的冷却状态下进行加工的冷加工。对材料施加变形的方法大致分为六种：拉伸、压缩、压曲、剪切、弯曲及扭转等。但是，冲压作业就以上这些变形，单独或组合起来成形为所需的形状，而且这种冲压作业，即使在塑性加工中也是为了进行较复杂的变形加工。目前，冲压作业分类是根据材料变形式样和加工机械、原材料或材料的形状、尺寸以及材质、工具、最终产品的形状、加工温度、加工速度、能源及其传送方法等进行划分的，但这种划分还未定论，因此，在这里，还按照原有的最普通的分类进行。12单轴拉伸产生的塑性变形最基本的变形方式是将圆棒或带式板向一个方向的拉伸变形，正确地被管制的单轴拉伸试验（uniaxial tensile test），作为了解材料的塑性变形特性之一的方法而被广泛应用。图1.1是采用了JIS标准的典型拉伸试验片的形状例。（a）是圆棒，（b）是板材。测定的对象是在中央平行部之中，以计量长度Lo所示范围的材料，用拉伸试验机的夹紧工具（chuch）将两端粗的部分夹紧，向轴方向拉伸。测定是分别在纵座标和横座标上，将拉伸载荷W和标点间的伸长作为一条普通的电性曲线自动记录进行。从这个载荷-伸长曲线就可得出拉伸应力-延伸率。 作为拉伸应力有两种考虑。一是在变形各瞬间，将载荷W除以试验片的初期断面积S0得到的公称应力（nominal stress）S，即为变形前单位断面积的拉伸载荷。另外，还考虑了由于拉伸，试验片的断面积会减少，当时，实际作用着的拉伸应力，等于用W除以对应时的断面积S，叫作真实应力（true stress）。即： S=W/ S0 ； =W/S （1.1）变形较小时，这两者之间的差几乎没有。另一方面，延伸率，即拉伸方向的变形，暂且作为初期的单位长度的延伸量（考虑当时的计量长度L）。如下式定义：N=/ L0=（LL0）/ L0=（L/ L0）1 （1.2）我们把它叫作公称延伸率（nominal longitudinal strain）。不用说，根据拉伸变形，侧面在收缩，虽然横方向（双方向）也在产生变形，但在此却不明显。随着拉伸应力的上升，应力和变形的比例关系，即虎克定律（Hookes slaw）在经过大致正确地成立的纯弹性状态后，0.0010.03%的永久性延伸率所产生的弹性限度，点A很难看出比例关系已经成立的比例限度，经过点B，应力在上升过程中，突然应力下降（点C）。 点C至此时的应力值C叫作上屈服点（upper yield point）。但C值本身对试验条件（试验机的刚性、拉伸速度、试验片的几何形状等）很敏感，难以看出材料的特性值。在点C下降的应力，因某值0而稳定，这个0就叫作下屈服点（lower yield point），可以认为是材料的真实的初期屈服应力（initial yield stress）。 如继续加载，应力的值在0周围一边上下变化一边继续延伸，我们把此现象叫作平台现象，但因为仍对试验条件敏感，此现象本身没什么意义。不久此现象过去，应力再次开始上升（点D）。我们把CD间的延伸率叫作屈服点延伸率（yield point elongation）。 m再继续加载，不久公称应力S（因而拉伸载荷W）达到最大值（点E），在DE间的标点间的材料可看作几乎均匀地在变形。一般我们把至点E的延伸率 叫作均匀延伸（uniform 。melongation）。对于这一点，我们在后述的对数应变中会表述得更多。在点E附近，一般的载荷变化非常少，因此很难根据自动记录的曲线读取 经过了点E后，S继续下降，不久材料在点F处断裂。从E到F的测定，由于材料不是均匀变形以及测定方法的问题，一般不进行。 一方面，真实应力点，在D以后始终继续上升，点F为断裂点，我们把EF至EF间的延伸率叫做局部延伸（local elongation）。从初期状态到断裂的延伸率叫作全延伸（total elongation，通常用%表示金属表面转化膜磷化金属表面转化膜磷化金属表面在除油、除锈后，为了防止重新生锈，通常要进行化学处理，使金属表面生成一层保护膜，该膜通常只有几微米，主要起增强涂层和底材附着力的作用，较厚的膜层还能增强防锈性能。常用的表面化学转化方法有氧化、磷化、钝化三种。其中，磷化是化学处理的中心环节，是一种大幅度提高金属工件耐腐蚀能力的简单可靠、费用较低、操作简便的工艺方法，在工业上应用很广。 1 与磷化工艺相关的标准 金属 ( 主要指钢铁 ) 经含有锌 (Zn) 、锰 (Mn) 、铬 (Cr) 、铁 (Fe) 等磷酸盐的溶液处理后，在基底金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜，此种过程称为磷化。磷化使金属表面形成一层附着良好的保护膜，以磷酸锌为例，在氧化剂的存在下，所生成的磷化膜为 Zn3(PO4)24H20 和 Zn2Fe(PO4)24H20 的结晶体。该磷化膜闪烁有光、灰色多孔 ( 空隙率为表面积的 0.5% 1.5%) ，膜厚通常为 0.1 50 m 。 关于磷化工艺，我国和国际上都有相应的标准体系，可参照执行： GB/T11376-1997 金属的磷酸盐转化膜 GB/T6807-2001 钢铁工件涂装前磷化处理技术条件 GB/T12612-1990 多功能钢铁表面处理液通用技术条件 ISO9717-1990(E) 金属的磷酸盐转化膜 - 确定要求的方法 ISOl0546-1993(E) 化学转化膜 - 铝及铝合金上的漂洗和不漂洗铬酸盐转化膜 DIN50942-1973 金属的磷化处理 方法原理、缩写符号和检验方法 ANSI/ASTM/AMS2480C 涂漆基体磷化处理 2 磷化的作用 磷酸盐转化膜应用于铁、铝、锌、镉及其合金上，既可当作最终精饰层，也可作为其他覆盖层的中间层，其作用主要有以下方面。 2.1 提高耐蚀性 磷化膜虽然薄，但由于它是一层非金属的不导电隔离层，能使金属工件表面的优良导体转变为不良导体，抑制金属工件表面微电他的形成，进而有效阻止涂膜的腐蚀。表 1 列出了磷化膜对金属耐蚀性能的影响。 表 1 不同膜层保护钢的试样经盐水浸泡的耐蚀性能 保 护 膜 在 3%NaCl 溶液中首先出现腐蚀的时间 /H 无覆膜 磷化膜 镀镍 镀铬 磷化膜加石蜡 两层烤漆 磷化膜加一层烤漆 长效防腐涂料 磷化膜加长效防腐涂料 0.1 1 10 13 23 24 60 70 500h 试验无腐蚀 1000h 试验无腐蚀 2000h 试验无腐蚀 2.2 提高基体与涂层间或其他有机精饰层间的附着力 磷化膜与金属工件是一个结合紧密的整体结构。其间没有明显界限。磷化膜具有的多孔性，使封闭剂、涂料等可以渗透到这些孔隙之中，与磷化膜紧密结合，从而使附着力提高。 2.3 提供清洁表面 磷化膜只有在无油污和无锈层的金属工件表面才能生长，因此，经过磷化处理的金属工件，可以提供清洁、均匀、无油脂和无锈蚀的表面。 2.4 改善材料的冷加工性能，如拉丝、拉管、挤压等。 2.5 改进表面摩擦性能，以促进其滑动。 3 磷化的分类 磷化处理分类方法较多，工业上较为常用的有以下几种。 3.1 按磷化膜种类分 可把磷化分为锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。 各种磷化膜的特点见表 2 。 表 2 磷化膜分类及特征 磷化膜类别 磷化膜基本成分 铁基体单位面积膜层（ g/m2 ）结晶类型 锌系 Zn2Fe(PO4)4H2OZn3(PO4)24H2O1 40 定型晶结构，树枝状、针状、空隙较多 锌钙系 Zn2Ca(PO4)24H2OZn2Fe(PO4)24H2OZn3(PO4)24H2O1 15 紧密颗粒状，有时有大的针状颗粒，空隙较少 锌锰系 Zn2Fe(PO4)24H2O Zn3(PO4)24H2O(Mn,Fe) 5H2(PO4)44H2O1 40 颗粒 - 树枝 - 针状混合晶型，空隙较少 锰系 (Mn,Fe)5H2(PO4)44H2O Mn3(PO4)23H2O 酸式磷酸铁锰 1 40 密集颗粒状，空隙少 铁系 Fe5H2(PO4)44H2O5 20 颗粒状，空隙较多 非晶相铁系 Fe3H2(PO4)28H2O Fe2O3 FePO4 2.5 1.5 膜薄，结构呈非晶相平面分布 3.2 按磷化膜质量分类 实际应用中，一般根据单位面积膜层质量（ g/m2 ）衡量，可分为重量级、次重量级、轻量级、次轻量级四种。其作用见表 4 。通常膜薄附着力好，而膜厚耐蚀性好，涂装前处理所需膜层为 0.5 7.5g/m2 ，一般锌系磷化膜控制在 1 4