金屬的塑性成形方法(趙)

1、第三篇第三篇 金屬壓力加工金屬壓力加工 概概 述述 5模型鍛造一、金屬塑性成形（壓力加工）一、金屬塑性成形（壓力加工）金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的生產(chǎn)方法。二、塑性成形的基本生產(chǎn)方式二、塑性成形的基本生產(chǎn)方式 1軋制 2擠壓3拉拔4自由鍛造6板料沖壓上砥鐵下砥鐵坯料1 1）零件大小不受限制；）零件大小不受限制；2 2）生產(chǎn)批量不受限制。）生產(chǎn)批量不受限制。三、塑性成形（壓力加工）的特點(diǎn)三、塑性成形（壓力加工）的特點(diǎn)1 1力學(xué)性能高力學(xué)性能高1 1）組織致密；）組織致密；2 2）晶粒細(xì)化；）晶粒細(xì)化；3 3）壓合鑄造缺陷；）壓合鑄造缺陷；4 4

2、）使纖維組織合理分布。）使纖維組織合理分布。2 2節(jié)約材料節(jié)約材料1 1）力學(xué)性能高，承載能力提高；）力學(xué)性能高，承載能力提高；2 2）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工相比）。）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工相比）。 3 3生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高4 4適用范圍廣適用范圍廣1 1 金屬的塑性成形原理金屬的塑性成形原理 各種壓力加工方法，都是通過對金屬材料施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形來實現(xiàn)的。單晶體的塑性變形形式主要有滑移。第一章第一章 金屬塑性成形工藝基礎(chǔ)金屬塑性成形工藝基礎(chǔ) 一、金屬塑性變形的實質(zhì)一、金屬塑性變形的實質(zhì)1. 1.單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形滑移：滑移：晶體的一部分相對一部

3、分沿一定的晶面發(fā)生相對滑動。要實現(xiàn)上述鋼性滑移，從理論上計算所需的外力比實際上測得的要大幾千倍。所以實際金屬的滑移是靠位錯的移動來實現(xiàn)的。位錯運(yùn)動引起塑性變形的示意圖2. 2. 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形晶內(nèi)變形晶間變形滑移滑動轉(zhuǎn)動多晶體塑性變形的實質(zhì)：晶粒內(nèi)部發(fā)生滑移；同時晶粒之間發(fā)生滑移和轉(zhuǎn)動。二、塑性變形后金屬的組織和性能二、塑性變形后金屬的組織和性能1. 1.冷變形及其影響冷變形及其影響1 1）組織變化的特征：）組織變化的特征：晶粒沿變形最大方向伸長；晶格與晶粒均發(fā)生畸變；晶粒間產(chǎn)生碎晶。2 2）性能變化的特征：）性能變化的特征：加工硬化加工硬化：隨著變形程度的增加，其強(qiáng)度和硬度

4、不斷提高，塑性和韌性不斷下降。有利：強(qiáng)化金屬材料不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來困難2. 2. 回復(fù)回復(fù)T T回回 = = （0.250.30.250.3）T T熔熔3. 3. 再結(jié)晶再結(jié)晶T T再再 = = （0.350.40.350.4）T T熔熔T再冷變形冷變形熱變形熱變形以上以上以下以下(K)(K)4 . 4 . 熱變形及其影響熱變形及其影響1 1）不產(chǎn)生加工硬化）不產(chǎn)生加工硬化2 2）使組織得到改善，提高了力學(xué)性能）使組織得到改善，提高了力學(xué)性能 細(xì)化晶粒； 壓合了鑄造缺陷；3 3）形成纖維組織）形成纖維組織 組織致密。5 . 5 . 纖維組織纖維組織（1）在平行于纖維組織的方向上：材料的

5、抗拉強(qiáng)度提高（2）在垂直于纖維組織的方向上：材料的抗剪強(qiáng)度提高 2 2 金屬塑性成形工藝基礎(chǔ)金屬塑性成形工藝基礎(chǔ)一、金屬的可鍛性一、金屬的可鍛性是金屬材料在壓力加工時成形的難易程度。1 . 1 . 可鍛性的衡量指標(biāo)可鍛性的衡量指標(biāo)1 1）塑性：）塑性：2 2）變形抗力：）變形抗力：材料的塑性越好，其可鍛性越好。是指壓力加工過程中變形金屬作用于施壓工具表面單位面積上的壓力，材料的變形抗力越小，其可鍛性越好。2 . 2 . 影響可鍛性的因素影響可鍛性的因素1 1）金屬的本質(zhì)）金屬的本質(zhì)化學(xué)成分：含形成碳化物的金屬越低，材料的可鍛性越好。組織狀態(tài)：純金屬和固溶體具有良好的可鍛性。2 2）變形條件）變

6、形條件變形溫度：應(yīng)力狀態(tài)：變形速度：v塑性、變形抗力塑性變形抗力cvT溫越高，材料的可鍛性越好。V變越小，材料的可鍛性越好。三向壓應(yīng)力塑性最好、變形抗力最大。三向拉應(yīng)力塑性最差、變形抗力最大。三、金屬的變形規(guī)律三、金屬的變形規(guī)律1. 1. 體積不變定律體積不變定律2. 2. 最小阻力定律最小阻力定律二、鍛造溫度范圍二、鍛造溫度范圍始鍛溫度：終鍛溫度：過熱、過燒 缺陷加工硬化45: 1200 800 第二章第二章 鍛造鍛造2-1 鍛造方法一、一、自由鍛造 1 設(shè)備設(shè)備鍛錘壓力機(jī)空氣錘蒸汽空氣錘水壓機(jī)油壓機(jī)65750Kg630Kg5T落下部分總重量 = 活塞+錘頭+錘桿滑塊運(yùn)動到下始點(diǎn)時所產(chǎn)生的最

7、大壓力鍛錘噸位 =壓力機(jī)噸位=二、自由鍛基本工序二、自由鍛基本工序基本工序 完成鍛件基本變形和成形的工序。H完全礅粗局部礅粗，S S1.25H0/D02.53. 3. 沖孔：沖孔：4. 4. 彎曲彎曲：5. 5. 扭轉(zhuǎn)：扭轉(zhuǎn)：6. 6. 錯移：錯移：1. 1. 礅粗：礅粗：2. 2. 拔長：拔長：，S SL L芯軸拔長芯軸擴(kuò)孔三、自由鍛工藝規(guī)程的制定三、自由鍛工藝規(guī)程的制定1. 1. 鍛件圖的繪制鍛件圖的繪制1 1）余量：）余量：在零件加在零件加工表面上為切削加工工表面上為切削加工而增加的尺寸而增加的尺寸。2 2）公差）公差3 3）敷料：）敷料：為了簡化零件的為了簡化零件的形狀和結(jié)構(gòu)、便于鍛造

8、而增形狀和結(jié)構(gòu)、便于鍛造而增加的一部分金屬。加的一部分金屬。2. 2. 坯料重量和尺寸的計算坯料重量和尺寸的計算G坯坯 = G鍛鍛+G料頭料頭+G芯料芯料+G燒燒是鍛件名義尺寸的允許變動量（1/31/4）余量四、自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性四、自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性1. 1. 避免斜面和錐度避免斜面和錐度2. 2. 避免曲面相交避免曲面相交3. 3. 避免加強(qiáng)筋和凸臺避免加強(qiáng)筋和凸臺4. 4. 采用組合工藝采用組合工藝2-2 模型鍛造模型鍛造 將金屬坯料放在具有一定形狀的模鍛模膛 內(nèi)受壓、變形，獲得鍛件的方法。特點(diǎn)：1）生產(chǎn)率高； 2）鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量高；3）材料利用率高；4）可鍛造形狀較復(fù)雜的零件

9、；5）模具成本高、設(shè)備昂貴；6）鍛件不能任意大。一般不得超過150kg。一、錘上模鍛一、錘上模鍛（一）錘上模鍛設(shè)備（一）錘上模鍛設(shè)備蒸汽空氣模鍛捶（二）鍛模結(jié)構(gòu)鍛模模膛飛邊槽 形成鍛件基本形狀和尺寸的空腔。 容納多余的金屬。（三）模膛的分類模膛模鍛模膛制坯模膛終鍛模膛預(yù)鍛模膛延伸模膛滾壓模膛彎曲模膛切斷模膛（四）鍛模工藝規(guī)程的制定1. 1. 繪制鍛件圖繪制鍛件圖1 1）分模面的選擇）分模面的選擇分模面應(yīng)選在鍛件的最大截面處；分模面的選擇應(yīng)使模膛淺而對稱；分模面的選擇應(yīng)使鍛件上所加敷料最少；分模面應(yīng)最好是平直面。aaccddbb2)2)確定加工余量、公差和敷料確定加工余量、公差和敷料加工余量：1

10、4mm公差：0.33mm3 3）設(shè)計模鍛斜度）設(shè)計模鍛斜度外壁斜度：57 0內(nèi)壁斜度：712 04 4）設(shè)計模鍛圓角）設(shè)計模鍛圓角外圓角：r = 1.512mm內(nèi)圓角：R=（23）r5 5）確定沖孔連皮）確定沖孔連皮2. 2. 確定模鍛工序確定模鍛工序1 1）基本工序）基本工序圓盤類零件：鐓粗 預(yù)鍛 終鍛長桿類零件：制坯 預(yù)鍛 終鍛2 2）修正工序）修正工序切邊；沖孔； 校正； 熱處理；清理。（五）模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性1. 易于從鍛模中取出鍛件；2. 零件的外形應(yīng)力求簡單、對稱、平直；3. 避免薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)；4. 避免設(shè)計深孔、多孔結(jié)構(gòu)；5. 采用鍛焊組合工藝。二、胎模鍛造二、胎模鍛造利用自由鍛設(shè)備在活動模具上生產(chǎn)模鍛件的方法。1. 1. 扣模扣模2. 2. 筒模筒模3. 3. 合模合模應(yīng)用：沒有模鍛設(shè)備的中、小型鍛件的批量生產(chǎn)。3 3 板料沖壓板料沖壓利用沖模對金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形獲得所需零件的工藝方法。冷沖壓冷沖壓： t 2t。 帶