南昌大學(xué)金屬工藝學(xué)第3篇?jiǎng)澕t線.ppt

第三篇 金屬塑性加工,概述：,一、定義:,2、成形實(shí)質(zhì)：固態(tài)流動(dòng)成形,3、目的：獲得具有一定形狀，尺寸和機(jī)械性的原材料毛坯和零件。,二、特點(diǎn)及應(yīng)用,1、壓力加工件機(jī)械性能高。,2、材料利用率高。,1、必要條件,外力（外因）,塑性變形能力（內(nèi)因）,3、不易獲得形狀復(fù)雜的鍛件。,用于制造形狀較簡(jiǎn)單，受力復(fù)雜的零件毛坯。,金屬塑性加工 ：利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的塑性變形，來(lái)獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法。,1.1 金屬塑性變形的實(shí)質(zhì),第一章 金屬的塑性變形,一、單晶體的塑性變形,2、在作用下的變形情況,只能使晶體產(chǎn)生彈性變形或斷裂而不能產(chǎn)生塑性變形。,3、作用下使金屬材料發(fā)生塑性的變形。,1、晶體受外力作用下的分力：晶體受外力作用時(shí)將分解為與晶面（滑移面）垂直的正應(yīng)力（ ）和與晶面平行的切應(yīng)力（ ）。,1）滑移,2）孿生,：是使部分晶體相對(duì)與另一部分晶體作原子間距的整數(shù)部移動(dòng)，是塑性變形的主要方式。,：是使部分晶體相對(duì)與另一部分晶體移動(dòng)，并使這兩部分晶體沿某一晶面成鏡面對(duì)稱。,隨著塑性變形的進(jìn)行，強(qiáng)度硬度增加而塑性韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。,1.2 塑性變形后金屬的組織和性能,一、組織的變化,1、晶粒沿變形最大方向伸長(zhǎng)；,2、晶格與晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；,3、晶粒間產(chǎn)生碎晶,二、性能的變化加工硬化,1、概念,P104,2、對(duì)生產(chǎn)的影響, 可提高金屬的強(qiáng)度，硬度和耐磨性,冷卷彈簧提高屈強(qiáng)比,冷沖自行車擋泥板提高金屬的表面強(qiáng)度, 給繼續(xù)變形造成困難,3、消除再結(jié)晶, 回復(fù), 再結(jié)晶,T再0.4T熔 （ K ）, 晶粒長(zhǎng)大,當(dāng)經(jīng)冷變形的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上時(shí)，金屬以一些碎晶、雜質(zhì)為核心，形成細(xì)小的等軸晶粒,使加工硬化徹底消除，塑性完全恢復(fù)的現(xiàn)象。,P105,P105，有文字上差別,4、冷熱變形, 冷變形在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形,特點(diǎn)：a.精度高，表面質(zhì)量好,b.強(qiáng)度、硬度高,c.勞動(dòng)條件好,d.變形抗力大，內(nèi)應(yīng)力大, 熱變形在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形,特點(diǎn)：,機(jī)械性能得的提高,a.晶粒得到細(xì)化,缺陷被消除,b.形成纖維組織性能是有方向性, 纖維組織的合理利用,a.零件最大正應(yīng)力方向與纖維方向平行。,b.零件最大切應(yīng)力方向與纖維方向垂直。,C. 纖維沿零件輪廓形狀分布不被切斷。,一、概念,金屬的鍛造性是指金屬材料鍛造的難易程度,二、衡量指標(biāo),1、 塑性：金屬不產(chǎn)生裂紋所允許的最大變形程度， 塑性好則鍛造性好。,2、 變形抗力：金屬在變形時(shí)抵抗工具作用的力， 變形抗力小則鍛造性。,1.3 金屬的鍛造性（可鍛性）,4、生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)工人技術(shù)水平要求高。, 特點(diǎn),主要用于品種繁多的單件小批生產(chǎn)。,1、所用設(shè)備、工具簡(jiǎn)單、通用、成本低、靈活性大。,2、鍛件大小不限，是制造大型鍛件的唯一方法。,3、鍛件精度低，形狀不能太復(fù)雜。,1) 鐓粗 毛坯高度減小,橫斷面積增大的鍛造工序。,用于鍛造齒輪坯、法蘭盤等零件毛坯。,2) 拔長(zhǎng) 使坯料橫截面減小而長(zhǎng)度增加的鍛造工序。,用于鍛造軸桿及套筒類零件毛坯。,3) 沖孔 采用沖子將坯料沖出透孔或不透孔的鍛造工序。,用于鍛造帶孔鍛件。,自由鍛工序,自由鍛的工序可分為基本工序、輔助工序和精整工序三大類。,1. 基本工序,1. 錘上模鍛,1）設(shè)備（蒸氣空氣模鍛錘）,(1) 錘頭與導(dǎo)軌之間的間隙小且導(dǎo)軌很長(zhǎng)。,(2)砧座質(zhì)量大且機(jī)架與砧座直接連接。,2）鍛模,(1) 模鍛模膛,終鍛模膛,形狀與鍛件一致設(shè)有飛邊槽,帶孔件沖孔連皮,飛邊槽的作用：增大金屬流出模膛阻力,使金屬更好充滿模膛。容納多余的金屬。, 預(yù)鍛模膛,形狀接近鍛件，斜度、圓角比較大。,無(wú)飛邊槽,(2) 制坯模膛,(2) 制坯模膛, 拔長(zhǎng)模膛, 滾擠模膛, 彎曲模膛, 切斷模膛,用它來(lái)減少坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長(zhǎng)度。,用它來(lái)減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。主要是使金屬按模鍛件形狀來(lái)分布。,對(duì)于彎曲的桿類模鍛件，需要用彎曲模膛來(lái)彎曲坯料。,它是在上模與下模的角部組成一對(duì)刀口，用來(lái)切斷金屬。,a.便于鍛件取出且分模面為平面； b. 使上下模膛深度最淺； c. 上下模膛沿分模面輪廓一致； d. 使鍛件上加余塊最少。, 分模面的擇,3) 模鍛工藝規(guī)程,(1) 繪制模鍛件圖, 確定余量、公差和余塊 一般：余量為0.55mm，公差為0.33mm, 模鍛斜度,便于取出鍛件21, 模鍛圓角,a.便于金屬流動(dòng)與充型,b.防止模膛過(guò)早開(kāi)裂與壓塌,r外(1.512)mm,R內(nèi)(23)r外,P118,二、模鍛零件結(jié)構(gòu)工藝性,1.便于鍛件取出，加余塊最少，鍛模易于制造,2.外形力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，盡量避免鍛件截面積差別 過(guò)大，避免鍛件上有薄壁、高筋和凸起結(jié)構(gòu),3.復(fù)雜件要考慮鍛焊組合結(jié)構(gòu),2.3 鍛件結(jié)構(gòu)的工藝,2.外形盡量簡(jiǎn)單避免截交與相貫.,1.不允許有錐度和斜面,3.不允許有筋和凸臺(tái),4.復(fù)雜件，斷面有急劇變化的鍛件應(yīng)采用組合件.,一、 自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性,P123,一、落料與沖孔工序,1.沖裁使坯料按封閉輪廓分離,落料沖下部分為工件，周邊為廢料。,沖孔沖下部分為廢料，周邊是工件。,將沖壓件與板料按要求的輪廓線分離的工序,如剪切、落料、沖孔。落料和沖孔總稱為沖裁。,3.1 分離工序,沖裁時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題, 凸凹模工作部分應(yīng)有鋒利的刃口。, 凸凹模間應(yīng)有合理的間隙。, 正確確定凸凹模刃口的尺寸,沖孔：D凸D孔 D凹D凸2Z,落料：D凹D落 D凸D凹2Z, 合理排樣,有搭邊排樣,無(wú)搭邊排樣,其中 Z 為單邊間隙。,2.修整,3.切斷,3.2 變形工序,材料只發(fā)生位移,不破壞(不分離) 的工序。,1.拉深：使平板毛坯變成開(kāi)口空心零件的工序。,b.凸凹模間要有合理的間隙；,a.凸凹模工作部分要有合理的圓角；, 防止拉裂,c.限制拉深系數(shù)( m )不能太小 ；,d.進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑,必要時(shí)在兩次拉深之間需進(jìn)行退火處理。, 防止起皺增加壓板,一次拉深：,產(chǎn)品直徑,原料直徑,進(jìn)行多次拉深時(shí)：,2.彎曲：使板料或坯件彎成一定角度和形狀的工序。, 防止彎裂,a.控制相對(duì)彎曲半徑 r/s 不能太小。,b.合理利用纖維組織, 防止回彈,r/s 板料強(qiáng)度 回彈,3. 翻邊：使板料獲得一定高度凸緣的方法,材料厚度,防止孔邊拉裂, 限制翻邊系數(shù), 凸凹模工作部分要有圓角,K0 d0/d 不能太小,4.成型：利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序。, 增加剛性 如壓筋。, 制造特殊形狀的零件如脹形和收口。,五、沖壓工序舉例,1、汽車消音器,一、簡(jiǎn)單沖模：在沖床的一次沖程中只完成一個(gè)工序