壓鑄模與其他模具 第四章

1、鍛壓借助外力的作用，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形， 從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的鍛壓件。金屬坯料鍛壓件塑性變形自由鍛模鍛板料沖壓擠壓拉拔軋鍛鍛壓加工方法板料軋制壓機(jī)拔長(zhǎng) 能改善金屬的組織，提高金屬的機(jī)械性能； 提高材料的利用率和經(jīng)濟(jì)效益（節(jié)省材料和切削加工工時(shí)）； 具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。缺點(diǎn)： 不能獲得形狀復(fù)雜的鍛件； 初次投資費(fèi)用高（設(shè)備、工模具、廠房）； 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)條件差。應(yīng)用：軋制、擠壓、拉拔 金屬型材、板材、鋼材、線 材等；自由鍛、模鍛 承受重載的機(jī)械零件，如機(jī)器主 軸、 重要齒輪、連桿、炮管等；板料沖壓 汽車(chē)制造、電器、儀表及日用品。第一節(jié) 鍛造前的準(zhǔn)備和鍛后熱處理教學(xué)內(nèi)容鍛造材料

2、，下料方法和鍛造前的加熱和鍛后處理。 教學(xué)難點(diǎn)下料方法，鍛造溫度的確定。金屬晶體單晶體（理想金屬）多晶體（實(shí)際金屬）1、單晶體的塑性變形問(wèn)題：金屬材料為什么能產(chǎn)生塑性變形？ 塑性變形的實(shí)質(zhì)？ 位錯(cuò)切應(yīng)力滑移面主要方式滑移變形2、多晶體的塑性變形晶粒位向與受力變形關(guān)系 晶內(nèi)變形 晶粒內(nèi)部的滑移變形晶間變形 晶粒間的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)滑移為塑性變形的主要形式，但受其他晶粒的影響，又有自己復(fù)雜的一面晶粒內(nèi)部的滑移金屬鍛造性能塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。影響因素：1、金屬的本質(zhì) 化學(xué)成分、金屬的組織狀態(tài)2、變形條件 變形溫度、應(yīng)力狀態(tài)塑性變形抗力一、鍛造生產(chǎn)用原材料鍛造用鋼鍛造用有色合金鍛造用

3、鋼銅合金、鋁及鋁合金等按化學(xué)成分類(lèi)按質(zhì)量分： 普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼個(gè)高質(zhì)鋼合金鋼：低、中、高合金鋼按用途分： 結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊用途鋼 按鋼的冶煉方法分：轉(zhuǎn)爐鋼、平爐鋼電爐鋼碳素鋼：低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼按鋼的脫氧程度分：鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼二、下料下料方法剪切冷折鋸切砂輪切割氣割精密剪切切口寬度b=58mm切口深度h=a1/3a三、鍛前加熱、煅后冷卻和熱處理3.1.1、加熱的目的：提高金屬的塑性，降低變形抗力3.1.2、加熱的方法：火焰加熱和電加熱3.2、鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍：開(kāi)始鍛造溫度和結(jié)束鍛造溫度之間的溫度區(qū)間。3.1、加熱的目的和方法鍛造溫度的確定方法：合金相圖、塑性圖、抗

4、力圖、再結(jié)晶圖等。碳鋼的鍛造溫度范圍一般有由相圖就可以確定。鋼在加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生哪鋼在加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生哪些缺陷？些缺陷？過(guò)熱：當(dāng)鋼的加熱超過(guò)某一溫度時(shí)，或在高溫下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起奧氏體晶粒迅速長(zhǎng)大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為過(guò)熱。晶粒開(kāi)始急劇長(zhǎng)大的溫度叫做過(guò)熱溫度。 過(guò)燒 ：當(dāng)坯料的加熱超過(guò)過(guò)熱溫度，并且在此溫度下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不但引起奧氏體晶粒迅速長(zhǎng)大，而且還有氧化性氣體滲入晶界，這種缺陷稱(chēng)為過(guò)燒。產(chǎn)生過(guò)燒的溫度叫做過(guò)燒溫度。始鍛溫度 ，變形抗力， 材料的塑性始鍛溫度不能過(guò)高原因是什么？碳鋼的始鍛溫度：固相線低150200隨碳含量 ，始鍛溫度始鍛溫度終鍛溫度合金鋼通常隨著含碳量的增加而降低得更多始鍛溫

5、度要根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整：采用高速錘鍛造時(shí)，始鍛溫度應(yīng)比通常鍛造的始鍛溫度低100；對(duì)鑄錠始鍛溫度可以比同種鋼坯高2050。為什么？終鍛溫度 ，鍛件的力學(xué)性能 ；終鍛溫度低于再結(jié)晶溫度，材料的塑性 ，變形抗力 會(huì)導(dǎo)致鍛件在冷卻和后續(xù)工序中產(chǎn)生開(kāi)裂。為什么？為什么？為保證鍛件內(nèi)部為再結(jié)晶組織，終鍛溫度一般要高于再結(jié)晶溫度50100。按照上述原則，碳鋼的終鍛溫度應(yīng)高于PSE（共析線）線以上2080 。中碳鋼（0.25%0.6%）的終鍛溫度處于單相奧氏體區(qū)，組織均一，塑性良好，可以鍛造。低碳鋼（碳含量小于等于0.25%）處于奧氏體和鐵素體的雙相區(qū)，此區(qū)的塑性良好。終鍛溫度可以比奧氏體轉(zhuǎn)變線低。高碳鋼

6、（碳含量大于0.6%）的終鍛溫度處于奧氏體和滲碳體的雙相區(qū)，由于在ES線以下會(huì)有網(wǎng)狀滲碳體形成，這對(duì)鍛件的性能不利，因此終鍛溫度在ES線下，而高于PSE線50100。注意：圖上的S點(diǎn)是共析點(diǎn)，其碳含量為0.77%，屬高碳鋼范圍；亞共析鋼碳含量在0.218%0.77%，過(guò)共析鋼碳含量在0.77%2.11%終鍛溫度也要根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整：對(duì)無(wú)固態(tài)相變的合金，終鍛溫度要偏低一般精整工序的終鍛溫度允許比規(guī)定值低5080為什么？晶粒細(xì)化的角度分析接著講再結(jié)晶溫度再結(jié)晶指經(jīng)冷變形的金屬在一定溫度下加熱時(shí)，通過(guò)新的等軸晶粒形成并逐步取代變形晶粒的過(guò)程。再結(jié)晶溫度指經(jīng)較大冷變形（大于70%）的金屬在1小時(shí)內(nèi)

7、能夠完成再結(jié)晶的最低溫度。工業(yè)純金屬的最低再結(jié)晶溫度是其熔點(diǎn)的0.40.5倍。保持加工硬化，消除內(nèi)應(yīng)力。 消除加工硬化，提高塑性。再結(jié)晶速度取決于加熱溫度和變形程度。 再結(jié)晶是一個(gè)形核、長(zhǎng)大過(guò)程。常用金屬材料的鍛造溫度范圍見(jiàn)課本上的表4-13.3、鍛件的冷卻和后處理鍛件的鍛后冷卻是指鍛件從終鍛溫度出模冷卻到室溫的過(guò)程。溫度應(yīng)力組織應(yīng)力殘余應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力由于溫度不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力叫溫度應(yīng)力。組織應(yīng)力：由于冷卻過(guò)程發(fā)生相變，相變前后組織的體積不同，因此會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。殘余應(yīng)力：由于冷卻過(guò)程變形不均而引起的應(yīng)力3.3.1、冷卻方法：空冷（單件或堆放在一起，直接在空氣中冷卻。不能放在潮濕的地面或金屬板上。）

8、在干燥的灰、砂坑或砂箱內(nèi)冷卻（鍛件入箱溫度不應(yīng)低于500，砂灰的厚度不小于80mm）在爐內(nèi)冷卻3.3.2、鍛件的后處理退伙正火調(diào)制（淬火+高溫回火）四、小結(jié)：4.2、鍛造前為什么要對(duì)坯料進(jìn)行加熱？4.1、如何判斷金屬材料鍛造性能的好壞？4.3、鍛造溫度指什么？ 對(duì)碳鋼材料來(lái)講用那種方法確定鍛造溫度？4.4、鍛造后要進(jìn)行哪些工作？第二節(jié) 鍛造工藝的基本工序和工步教學(xué)內(nèi)容了解鍛造工藝和基本工步教學(xué)重點(diǎn)鍛造工序和工步的內(nèi)容。一、鍛造工藝的種類(lèi)和特點(diǎn)一、鍛造工藝的種類(lèi)和特點(diǎn)工藝特點(diǎn)：工藝特點(diǎn)：坯料變形時(shí)，除與上、下抵鐵或其它輔助工具接觸部分坯料變形時(shí)，除與上、下抵鐵或其它輔助工具接觸部分表面外，都是表

9、面外，都是自由表面，變形不受限制。自由表面，變形不受限制。1.1、自由鍛利用利用 使加熱好的金屬在上、下抵使加熱好的金屬在上、下抵鐵之間產(chǎn)生變形。鐵之間產(chǎn)生變形。沖擊力或壓力沖擊力或壓力平砧鐓粗墊環(huán)鐓粗彎曲自由鍛常用工具 工具簡(jiǎn)單，不需造價(jià)昂貴的模具 可以鍛造各種重量的鍛件，對(duì)于大型鍛件幾乎是唯一的鍛造方法 自由鍛所需設(shè)備的噸位較小 鍛件的尺寸精度低，加工余量大 鍛件形狀簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大自由鍛應(yīng)用自由鍛應(yīng)用 單件和小批量生產(chǎn)單件和小批量生產(chǎn)。1.2、模鍛、模鍛將加熱后的坯料放在模膛內(nèi)受壓將加熱后的坯料放在模膛內(nèi)受壓 變形而變形而獲得鍛件的一種加工方法。獲得鍛件的一種加工方法。毛邊 尺

10、寸精度高； 鍛件形狀復(fù)雜； 操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高； 流線完整、性能好。特點(diǎn)：特點(diǎn)：應(yīng)用：應(yīng)用：中、小型鍛件的成批和大量生產(chǎn)為什么？答案：1）受模鍛設(shè)備噸位的限制； 2）鍛模成本高。1）胎模鍛的特點(diǎn) 胎模鍛是介于自由鍛與模鍛之間的鍛造方法。胎模鍛一般先用自由鍛制坯，再在胎膜中最后成形。 與自由鍛相比，胎模鍛生產(chǎn)率和鍛件尺寸精度高、表面粗糙度值小、節(jié)省金屬材料、鍛件成本低。 與模鍛相比，胎模制造簡(jiǎn)單，成本低，使用方便；但所需鍛錘規(guī)格和操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率和鍛件尺寸精度不如錘上模鍛高。2）胎模的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 胎膜不固定在錘頭和砧座上，需要時(shí)放在下砧鐵上。按其結(jié)構(gòu)可大致分為扣模、合模和套模三種主要類(lèi)

11、型。 扣模套模 合模 二、鍛造工序和工步的內(nèi)容2.1、自由鍛造工序后處理后處理備料備料加熱加熱鍛造工序鍛造工序鐓粗鐓粗拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)沖孔沖孔彎曲彎曲2.2、模鍛造工序制坯制坯預(yù)鍛預(yù)鍛終鍛終鍛后續(xù)后續(xù)制坯工步，制坯模膛（鍛件初步成形）模鍛工步，模鍛模膛（鍛件最終成形）彎曲連桿的多模膛鍛模拔長(zhǎng)模膛滾壓模膛彎曲模膛本節(jié)內(nèi)容小結(jié)：鍛造工藝按加工方法的不同，一般有哪幾類(lèi)？鍛件的一般生產(chǎn)流程是后處理后處理備料備料加熱加熱鍛造工序鍛造工序自由鍛造基本工序鐓粗鐓粗拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)沖孔沖孔彎曲彎曲模鍛造基本工序制坯制坯預(yù)鍛預(yù)鍛終鍛終鍛后續(xù)后續(xù)第三節(jié) 鍛造設(shè)備簡(jiǎn)介教學(xué)內(nèi)容了解鍛造設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)確定鍛造設(shè)備噸位一、

12、鍛造設(shè)備分類(lèi)蒸汽空氣鍛錘、夾板錘、對(duì)擊錘、螺旋壓力機(jī)平鍛機(jī)、液壓機(jī)、曲柄壓力機(jī)液壓錘動(dòng)載撞擊的鍛造設(shè)備靜載加壓的鍛造設(shè)備動(dòng)、靜聯(lián)合的鍛造設(shè)備高效能沖擊的鍛造設(shè)備高速錘、爆炸成形、電磁成形等旋壓機(jī)、擺碾機(jī)、輥鍛機(jī)鍛 造 設(shè) 備直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)設(shè)備噸位（T）鍛件質(zhì)量作用力動(dòng)力空氣錘 0.051100 kg沖擊力電動(dòng)機(jī)蒸氣-空氣錘0.551500 kg沖擊力蒸氣或壓縮空氣水壓機(jī)500150001300T靜壓力高壓水 )二、主要鍛造設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用模鍛設(shè)備鍛造力性質(zhì)鍛件精度生產(chǎn)率模鍛錘沖擊力較低較低曲柄壓力機(jī)壓力較高較高平鍛機(jī)壓力較高較高摩擦壓力機(jī)沖擊力壓力較高較低蒸汽空氣模鍛錘鑒結(jié)構(gòu)1錘頭 2上模 3下模 4踏板 5砧座 6立柱 7曲桿氣缸錘桿可以鐓粗、拔長(zhǎng)、滾擠、彎曲、成形、預(yù)鍛、終鍛。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：模鍛錘行程不能調(diào)節(jié)；不能拔長(zhǎng)和滾擠；每個(gè)變形工步在一次行程中完成。行程不能調(diào)節(jié)；不能拔長(zhǎng)和滾擠；每個(gè)變形工步在一次行程中完成。 螺桿與滑塊非剛性連接，承受偏心能力差； 滑塊行程、打擊能量可自動(dòng)調(diào)節(jié)。三、鍛造設(shè)備噸位的確定3.1、熱模鍛曲柄壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)、液壓機(jī)噸位F0=K1 K2 s A其中：K1應(yīng)變速度系數(shù)K2變形方式和摩擦條件影響系數(shù)A投影面積（mm2)F0所需要的鍛壓力 （N）s終鍛溫度下坯料的真實(shí)強(qiáng)度（MPa）F=(1.21.25)F03.2、錘鍛噸位W=(F