熱成型工藝與模具設(shè)計(jì)期末考試題(沈陽理工大學(xué))

1、鍛造模具復(fù)習(xí)資料1.影響剪切下料的特點(diǎn)及其影響因素(1)特點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高;操作簡(jiǎn)單;切口無金屬損耗.缺點(diǎn):坯料局部被壓扁;坯料斷面不平整;剪切面常有毛刺和裂紋.(2)影響因素:刀刃的利鈍程度;刀片間隙大小;支撐情況;材料性質(zhì);剪切速度.(3)剪切下料三階段:刀刃壓進(jìn)棒料,與刃口端接觸處出現(xiàn)裂紋裂紋隨刃口的深入而繼續(xù)擴(kuò)展在刃口壓力作用下,上下裂紋間金屬被拉斷,形成S面.2.鍛造加工特點(diǎn)(1)鍛造能改變金屬的形狀亦能改變其性能(2)鍛造在固態(tài)下使得金屬變形比較困難,所以鍛件較鑄件簡(jiǎn)單.鍛件作為毛坯可大大減少其機(jī)械加工工作量,生產(chǎn)效率高,節(jié)約機(jī)加工材料.(3)鍛件在壓力作用之下成型,消除了原

2、材料中的鑄態(tài)缺陷,鍛件組織均勻致密,可以控制纖維組織分布,幾乎各項(xiàng)機(jī)械性均好于鑄件,特別是沖擊性能尤其好.(4)受力復(fù)雜,服役條件苛刻的機(jī)械零件多用于鍛造生產(chǎn).(5)鍛造生產(chǎn)中產(chǎn)生的噪音,加熱,冷卻和潤(rùn)滑過程會(huì)產(chǎn)生污染.(6)鍛造不但可以生產(chǎn)毛坯而且可以直接鍛工件.3.影響金屬氧化的主要因素及氧化皮的危害和防止氧化的措施.(1)影響因素爐氣性質(zhì):決定燃料燃燒時(shí)空氣的供給量;加熱溫度:溫度越高,金屬和氣體原子的擴(kuò)散速度越大,則氧化越劇烈,生成的氧化皮越厚. 加熱時(shí)間:鋼料處在氧化性介質(zhì)中的加熱時(shí)間越長(zhǎng),氧的擴(kuò)散量就越大,形成的氧化皮厚度也就越大鋼的種類低碳鋼燒損量大于高碳鋼的燒損量(2)氧化皮的

3、危害: 氧化皮硬而脆,會(huì)引起模具和機(jī)加工刀鋸的嚴(yán)重磨損.在爐底結(jié)燒成塊,降低爐襯壽命等.氧化皮壓入鍛件將會(huì)影響鍛件表面質(zhì)量和尺寸精度.(3)防治措施: 控制爐內(nèi)氣體,加入惰性氣體;少.無氧加熱;快速加熱(不產(chǎn)生裂紋)4.金屬加熱時(shí)所產(chǎn)生的變化.(1)組織結(jié)構(gòu)方面:大多數(shù)金屬不但發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,其晶粒依然長(zhǎng)大,嚴(yán)重時(shí)造成過熱和過燒.(2)力學(xué)性能方面:金屬塑性提高,變形抗力降低,殘余應(yīng)力逐步消失.但可能產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力,內(nèi)應(yīng)力過大時(shí)將會(huì)引起金屬開裂.(3)物理性能方面:金屬的導(dǎo)熱系數(shù).導(dǎo)溫系數(shù).膨脹系數(shù).密度等均隨溫度的升高而變化.(4)化學(xué)變化方面:金屬表層與爐氣或其他周圍介質(zhì)發(fā)生氧化,脫碳,吸氫

4、等化學(xué)反應(yīng),結(jié)果生成氧化皮和脫碳層等.5.金屬的鍛造溫度范圍(1)鍛造溫度范圍:指始鍛溫度和終鍛溫度的一段溫度區(qū)間.(2)確定原則:保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)有較高的塑性和較小的變形抗力,并使鍛件獲得所希望的組織和性能.在此前提下鍛造溫度范圍應(yīng)取得盡量寬些,以便盡量減少鍛造火次,降低消耗,提高生產(chǎn)率,方便操作.(3)基本方法:運(yùn)用塑性圖.抗力圖.合金圖和再結(jié)晶圖從塑性,變形抗力和鍛件組織性能三方面綜合分析來確定合理鍛造溫度范圍并在實(shí)踐中驗(yàn)證修改.(塑性圖.抗力圖.合金圖.再結(jié)晶圖須認(rèn)識(shí))6.墩粗:使坯料高度減小而橫截面積增大的成型工步.(1)目的:由橫截面積較小的坯料獲得橫截面積較大而高度較小的

5、鍛件或中間坯;沖孔前增大坯料的橫截面積以便于沖孔和沖孔后端面平整;反復(fù)墩粗和拔長(zhǎng)可以提高坯料的鍛造比,同時(shí)使合金鋼中的碳化物破碎,達(dá)到均勻分布; 提高鍛件的橫向力學(xué)性能以減小力學(xué)性能的異向性;(2)缺陷: 變形不均勻;墩粗后常需要滾圓;如果變形過大致使脆性材料產(chǎn)生45度裂紋,使塑性材料產(chǎn)生縱向裂紋.7.拔長(zhǎng)的目的及影響拔長(zhǎng)效率的因素.(1)拔長(zhǎng)的目的:由橫截面積較大的坯料獲得橫截面積較小而軸向較長(zhǎng)的軸類鍛件或中間坯;可以輔助其他工序進(jìn)行局部變形;反復(fù)墩粗和拔長(zhǎng)可以提高坯料的鍛造比, 使合金鋼中的碳化物破碎,達(dá)到均勻分布,提高力學(xué)性能.(2) 影響拔長(zhǎng)效率的因素:送進(jìn)量的影響:送進(jìn)量過小會(huì)出現(xiàn)雙

6、鼓形,心部產(chǎn)生拉應(yīng)力,產(chǎn)生裂紋;送進(jìn)量過大出現(xiàn)單鼓形,表面產(chǎn)生裂紋(方形件產(chǎn)生角裂紋).壓下量的影響:壓下量高拔長(zhǎng)效率就高.但是容易引起表面橫向裂紋,角裂紋和折疊,所以在材料塑性容許的條件下可盡量提高壓下量.型砧形狀;坯料形狀;操作方法.8.錘上模鍛特點(diǎn):工藝靈活,適應(yīng)性廣,可以生產(chǎn)各類形狀復(fù)雜的鍛件.可單型腔模鍛也可多型槽模鍛,可單件模鍛也可多件模鍛或一料多件模鍛.錘頭的行程.打擊速度或打擊能量均可調(diào)節(jié),能實(shí)現(xiàn)輕重緩急不同的打擊,因而可以實(shí)現(xiàn)墩粗,拔長(zhǎng),滾擠,彎曲,卡壓,成形,預(yù)鍛和終端等各類工步.錘上模鍛是靠錘頭多次沖擊坯料使之變形,因錘頭運(yùn)動(dòng)速度快,金屬流動(dòng)有慣性,所以充型填槽能力強(qiáng).模

7、鍛件的纖維組織是按鍛件輪廓分布的,機(jī)械加工以后仍能基本保持完整,從而提高零件的使用壽命.單位時(shí)間內(nèi)打擊次數(shù)多,生產(chǎn)效率高.模鍛件機(jī)械加工余量小,材料利用率高,鍛件生產(chǎn)成本低.9.模鍛中斷變形不能順利完成產(chǎn)生的缺陷及產(chǎn)生的原因(1)充不滿: 下料尺寸不足; 壓力過小; 加熱溫度不夠或加熱不均勻;下料尺寸不當(dāng),坯料過低,飛邊流入過早;模具設(shè)計(jì)不合理(主要是飛邊設(shè)計(jì)不合理)(2)鍛不足(欠壓或打不靠):設(shè)備噸位過小;下料過大;飛邊槽設(shè)計(jì)不合理,橋部高度過小;坯料尺寸設(shè)計(jì)不當(dāng),形成飛邊過晚.(3)錯(cuò)移: 加熱不均勻;坯料放偏;模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理(主要是指分模面設(shè)計(jì)不合理)(4)折疊: 某些工字形或環(huán)形

8、鍛件易產(chǎn)生折疊.10.開式模鍛中影響金屬流動(dòng)的因素:型槽的具體尺寸和形狀毛邊槽橋口尺寸和鍛件分模位置設(shè)備的工作速度和運(yùn)動(dòng)特征.11.毛邊槽作用及其分類(1)作用:造成足夠大的水平方向的阻力,迫使金屬充滿型槽,保證鍛件尺寸準(zhǔn)確;緩沖錘擊.由于毛邊金屬的阻隔,可以緩沖上下模塊的直接接觸,提高模具壽;容納多余金屬.(2)類型形式一:應(yīng)用最廣泛的一種.形式二:適用于高度方向形狀不對(duì)稱的鍛件形式三:適用于形狀復(fù)雜,坯料體積不易計(jì)算準(zhǔn)確而往往偏多的鍛件,由于增大倉部容積,不至于發(fā)生上下模壓不靠.形式四:同于三,加寬毛邊槽橋部提高橋部強(qiáng)度,避免過快磨損和過早壓塌.形式五:只用于模鍛局部,橋部增設(shè)阻尼溝,增加

9、金屬向倉部流動(dòng)的阻力,迫使金屬流向型槽深處或枝芽處.形式六:適用于形狀更為復(fù)雜的鍛件,終端事水平方向金屬流動(dòng)越來越困難,切除毛邊困難.12.閉式模鍛的特點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn):省去了毛邊材料的消耗和毛邊的變形功;坯料處于更強(qiáng)的三向應(yīng)力狀態(tài),提高了金屬塑性,利于低塑性合金的鍛造成型;鍛件纖維組織按照=零件輪廓連續(xù)分布,流線不會(huì)被切斷外露,提高鍛件力學(xué)性能和抗應(yīng)力腐蝕性能(2)局限性:要求坯料體積和型槽容積相等;要求坯料形狀和尺寸比例合適,并在型槽內(nèi)準(zhǔn)確定位,否則鍛造時(shí)一邊已產(chǎn)生毛刺而另一邊還沒有充滿型槽,從而使鍛件報(bào)廢,同時(shí)也影響模具壽命;鍛件出模困難,需要頂件裝置,使鍛模結(jié)構(gòu)復(fù)雜化;應(yīng)用范圍窄13.分模

10、面的確定原則(1)基本原則:保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同,容易從鍛模型槽中取出.此外,應(yīng)爭(zhēng)取獲 4得墩粗充填成型.故此,鍛件分模位置應(yīng)選在具有最大水平投影尺寸的位置上.(2)為了便于發(fā)現(xiàn)上下模在模鍛過程中的錯(cuò)移,分模位置應(yīng)選在鍛件側(cè)面的中部;(3)為使鍛模結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單,并防止上下模錯(cuò)移,分模平面盡可能采用直線狀.(4)頭部尺寸較大的鍛件不宜直線分模;(5)為了鍛件切邊模和鍛模加工制造,同時(shí)也為了節(jié)約金屬材料,當(dāng)圓餅類鍛件的H<=(2.5到3)時(shí)需考慮徑向分模;(6)對(duì)金屬流線方向有要求的鍛件,為避免纖維組織被切斷,應(yīng)盡可能沿鍛件截面外形分模.14.開式模鍛變形四階段:(1) 自由變形

11、階段(2) 形成毛邊階段(3) 充滿型槽階段(4) 鍛足或稱打靠階段15.平砧間墩粗變形三區(qū)域:(1)區(qū)域一:難變形區(qū)受端面摩擦影響,變形十分困難;(2)區(qū)域二:大變形區(qū)處于坯料中段,受摩擦影響小,應(yīng)力狀態(tài)利于變形,變形程度最大;(3)區(qū)域三:小變形區(qū)介于難變形區(qū)和大變形區(qū)之間.16.錘上鍛模常見的幾種沖孔連皮17.鋼錠結(jié)構(gòu)和性能:(1)主要缺陷(鋼錠缺陷主要集中在冒口和底部)偏析:鋼錠內(nèi)部各處成分和雜質(zhì)分布不均勻的現(xiàn)象.(偏析是由選擇性結(jié)晶.溶解度變化.密度差異和流速不同所造成的 偏析有枝晶偏析和區(qū)域偏析)夾雜:不溶于金屬基體的非金屬化合物.夾雜會(huì)降低鍛造性能和鍛件力學(xué)性能氣體:主要有H.0

12、.N，都以化合物的形式存在.H會(huì)引起白點(diǎn)和氫脆等缺陷,使鋼錠塑性降低縮孔:形成于冒口疏松:間鋼液最后凝固收縮造成的晶間空隙和鋼液凝固過程中析出氣體構(gòu)成.危害: 疏松使得鋼錠組織密度下降,破壞金屬連接性,影響其力學(xué)性能.(2)鋼錠外部形狀對(duì)其性能的影響:鋼錠截面為內(nèi)凹的多邊形,便于散熱,降低偏析,成型時(shí)減少裂紋的產(chǎn)生.高度方向上帶有錐度,做成短粗胖利于氣體的上浮和高熔點(diǎn)雜質(zhì)的下沉,利于凝固補(bǔ)縮; 優(yōu)質(zhì)鍛件的鋼錠其冒口比例較大,因?yàn)槊翱诳梢匝a(bǔ)充錠身的收縮,容納上浮氣體和雜質(zhì),純凈錠身質(zhì)量.18.錘鍛模的失效形式(1)破裂: 沖擊破裂:從裂紋開始到鍛模開裂在較短的時(shí)間內(nèi)或在較少的工作循環(huán)內(nèi)疲勞破裂:(2)熱裂紋:表層金屬反復(fù)交替變化的溫度應(yīng)力作用之下極易疲勞而產(chǎn)生的裂紋.(3)磨損(4)塑性變形:多發(fā)生在金屬流動(dòng)劇烈部位(如毛邊槽橋部,型槽內(nèi)薄的突出部分),易造成坍塌.19.鍛造對(duì)鋼錠組織性能的影響：(1)鍛造對(duì)鋼錠組織