第 3 章变形
体积成形
体积成形通过挤压、锤击、推或拉，把一块实心金属成形，既不熔化，也不切出切屑。金属像很硬的黏土一样流动成新的形状，所以几乎没有浪费。这六种工艺制造了世界上大部分的棒材、板材、线材、曲轴和螺钉。
核心思想
金属并不像看起来那么刚硬。用力足够大，它会塑性流动（永久改变形状而不断裂），很像拇指下的塑形黏土。这里的每种工艺都以不同的方式施加这种力：模具之间的锤击、转动的轧辊、模具后面的柱塞，或穿过孔的拉拔。加热金属使它更容易流动；冷加工则使它更强、更精确。
并排对比
| 工艺 | 一句话概括 | 最适合 | 批量 | 精度 |
|---|---|---|---|---|
| 3.1锻造（自由锻与模锻） | 在平砧或成形模之间挤压热金属 | 强韧的零件：曲轴、工具、飞机配件 | 单件（开式模锻）到数百万件（闭式模锻） | 约 ±0.5 mm，之后再加工 |
| 3.2轧制 | 把金属拉过转动轧辊之间的间隙 | 板、厚板、箔、梁和轨道 | 每年数百万吨 | 热态约 ±0.1 mm，冷态 ±0.01–0.05 mm |
| 3.3挤出（铝型材与塑料管） | 把金属或塑料推过成形的模具 | 窗框、散热器、管道 | 从短批量到不间断的生产线 | 约 ±0.1–0.3 mm |
| 3.4拉丝 | 把棒料拉过越来越小的模具 | 电缆、弹簧和螺钉用的线材 | 产量极大 | 约 ±0.01–0.05 mm |
| 3.5冷镦 | 切下线材成坯，冷态下镦出头部 | 螺钉、螺栓、铆钉、钉子 | 数万到数百万件 | 约 ±0.05–0.1 mm |
| 3.6滚丝与攻丝 | 在毛坯上滚压出螺纹，或在孔中切削或挤压出螺纹 | 螺钉、螺栓和螺纹孔 | 从一个孔到数百万颗螺钉 | 百分之几毫米 |
最后三节课讲的是同一个故事：螺钉如何由线材制成。盘条被拉成精确的线材（3.4），切断并镦头成为毛坯（3.5），再通过滚压加工出螺纹（3.6）。
如何在这一类中选择
- 需要在载荷下不能断裂的零件，比如曲轴或吊钩？ 选择锻造。
- 需要按吨计的长条形、扁平或简单的产品？ 选择轧制。
- 需要截面复杂但恒定的长件，即使是小批量？ 选择挤压。
- 需要细、圆、精确的线材？ 选择拉丝。
- 需要数以百万计的带头小零件，如螺钉？ 选择冷镦，再滚丝。
关键词
- 塑性变形
- 不开裂的永久形状改变，是所有体积成形的基础。
- 热加工
- 在金属软化并重新形成晶粒的温度以上成形；流动更容易，表面更粗糙。
- 冷加工
- 在室温下成形；需要更大的力，但零件更强、更精确。
- 加工硬化
- 金属每冷变形一次，就变得更硬、延展性更差。
- 退火
- 冷加工之后，把金属加热使其重新变软。
- 模具
- 一种淬硬钢或硬质合金工具，其形状被复制到工件上。
- 坯料
- 实心的起始金属块或圆锭，成形前先切成一定长度。
- 纤维流线
- 金属晶体的纤维状排列，在成形件中沿零件形状分布，使其强韧。