第十二章特種壓力加工

1、3/4/20223/4/2022第第12 章章 特種壓力加工方法簡介特種壓力加工方法簡介12.1 12.1 精密模鍛精密模鍛12.2 12.2 高速錘鍛造高速錘鍛造12.3 12.3 徑向鍛造徑向鍛造12.4 12.4 軋制軋制12.5 12.5 擠壓擠壓12.6 12.6 拉拔拉拔12.7 12.7 超塑性成形超塑性成形12.8 12.8 高速高能成形高速高能成形( (高能率成形高能率成形) )12.9 12.9 粉末鍛造粉末鍛造本章不做重點(diǎn)要求，本章不做重點(diǎn)要求，只需了解各種特種只需了解各種特種壓力加工特點(diǎn)壓力加工特點(diǎn)主要內(nèi)容主要內(nèi)容3/4/2022 精密模鍛精密模鍛是在模鍛設(shè)備上鍛造出形

2、狀復(fù)雜、鍛件精度高是在模鍛設(shè)備上鍛造出形狀復(fù)雜、鍛件精度高的模鍛工藝。如精密模鍛傘齒輪，其齒形部分可直接鍛出而的模鍛工藝。如精密模鍛傘齒輪，其齒形部分可直接鍛出而不必再經(jīng)切削加工。模鍛件尺寸精度可達(dá)不必再經(jīng)切削加工。模鍛件尺寸精度可達(dá)IT12IT12IT15IT15，表面，表面粗糙度為粗糙度為Ra3.2Ra3.21.61.6。精密模鍛工藝過程：精密模鍛工藝過程： 先將原始坯料普通模鍛成中間坯先將原始坯料普通模鍛成中間坯料料再對中間坯料進(jìn)行嚴(yán)格的清理，再對中間坯料進(jìn)行嚴(yán)格的清理，除去氧化皮或缺陷除去氧化皮或缺陷最后采用無氧化最后采用無氧化或少氧化加熱后精鍛或少氧化加熱后精鍛( (如圖如圖) )。

3、12.1 12.1 精密模鍛精密模鍛3/4/20223/4/2022需要精確計算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按坯料質(zhì)量下料。需要精確計算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按坯料質(zhì)量下料。 需要精細(xì)清理坯料表面，除凈坯料表面的氧化皮、脫需要精細(xì)清理坯料表面，除凈坯料表面的氧化皮、脫碳層及其它缺陷等。碳層及其它缺陷等。 應(yīng)采用無氧化或少氧化加熱法，盡量減少坯料表面形應(yīng)采用無氧化或少氧化加熱法，盡量減少坯料表面形成的氧化皮。成的氧化皮。精密模鍛的鍛件精度很大程度上取決于鍛模的加工精精密模鍛的鍛件精度很大程度上取決于鍛模的加工精度。為排除模膛中的氣體，減小金屬流動阻力，使金屬度。為排除模膛中的氣體，減小金屬流動阻力，使金屬

4、更好地充滿模膛，在凹模上應(yīng)開有排氣小孔。更好地充滿模膛，在凹模上應(yīng)開有排氣小孔。模鍛時要很好地進(jìn)行潤滑和冷卻鍛模。模鍛時要很好地進(jìn)行潤滑和冷卻鍛模。精密模鍛一般都在剛度大、精度高的模鍛設(shè)備上進(jìn)行。精密模鍛一般都在剛度大、精度高的模鍛設(shè)備上進(jìn)行。如曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)或高速錘等。如曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)或高速錘等。精密模鍛工藝特點(diǎn)：精密模鍛工藝特點(diǎn)：3/4/202212.2 12.2 高速錘鍛造高速錘鍛造高速錘鍛造是利用高壓氣體(壓力為14 MPa的空氣或氮?dú)?在極短時間內(nèi)突然膨脹，推動錘頭和框架系統(tǒng)作高速相對運(yùn)動，對坯料進(jìn)行懸空對擊的工藝方法。 12.3 12.3 徑向鍛造徑向鍛造 徑向鍛造

5、(旋轉(zhuǎn)鍛造)是在旋鍛機(jī)上，使棒(管)料直徑減小而長度增加的一種精鍛工藝，類似于拔長工序。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：徑向鍛造材料消耗低、自動化程徑向鍛造材料消耗低、自動化程度高、生產(chǎn)率高、勞動條件好、錘頭形狀度高、生產(chǎn)率高、勞動條件好、錘頭形狀簡單、工藝適應(yīng)性強(qiáng)，適于各種批量生產(chǎn)簡單、工藝適應(yīng)性強(qiáng)，適于各種批量生產(chǎn) 適用范圍：鋼高強(qiáng)度、低塑硅高合金鋼。脈沖鍛打頻率高，單次變形量小，鍛件精度高。3/4/2022零件的軋制工藝過程零件的軋制工藝過程 零件軋制的特點(diǎn)零件軋制的特點(diǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，噸位小。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，噸位小。 勞動條件好，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械勞動條件好，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，生產(chǎn)率高?；妥詣踊?，生產(chǎn)率高

6、。 軋制時模具可用價廉的球墨軋制時模具可用價廉的球墨鑄鐵或冷硬鑄鐵來制造，節(jié)鑄鐵或冷硬鑄鐵來制造，節(jié)約貴重的模具鋼材，加工也約貴重的模具鋼材，加工也較容易。較容易。 鍛件質(zhì)量好。鍛件質(zhì)量好。 材料利用率高材料利用率高，可達(dá)到，可達(dá)到9090以上，即達(dá)到以上，即達(dá)到少切屑，甚至無切屑。少切屑，甚至無切屑。12.4 12.4 軋制軋制3/4/2022軋制原理軋制原理板材軋制原理動畫模擬板材軋制原理動畫模擬3/4/202212.5 12.5 擠壓擠壓 擠壓擠壓是施加強(qiáng)大壓力作用于模具，迫使放在模具內(nèi)的金是施加強(qiáng)大壓力作用于模具，迫使放在模具內(nèi)的金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形并從?？字袛D出，從而獲得所需零屬

7、坯料產(chǎn)生定向塑性變形并從?？字袛D出，從而獲得所需零件或半成品的加工方法。件或半成品的加工方法。零件擠壓的類型：零件擠壓的類型：1、正擠壓、正擠壓 金屬流動方向與凸模運(yùn)動方向相同金屬流動方向與凸模運(yùn)動方向相同2、反擠壓、反擠壓 金屬流動方向與凸模運(yùn)動方向相反金屬流動方向與凸模運(yùn)動方向相反3、復(fù)合擠壓、復(fù)合擠壓 擠壓過程中，坯料上一部分金屬的流動方向與凸模運(yùn)動方擠壓過程中，坯料上一部分金屬的流動方向與凸模運(yùn)動方向相同，而另一部分金屬流動方向與凸模運(yùn)動方向相反向相同，而另一部分金屬流動方向與凸模運(yùn)動方向相反4、徑向擠壓、徑向擠壓 金屬運(yùn)動方向與凸模運(yùn)動方向成金屬運(yùn)動方向與凸模運(yùn)動方向成903/4/2

8、022擠壓成形工藝過程擠壓成形工藝過程 零件擠壓的特點(diǎn)零件擠壓的特點(diǎn) 擠壓時金屬坯料在三向受壓擠壓時金屬坯料在三向受壓狀態(tài)下變形，因此它可提高金狀態(tài)下變形，因此它可提高金屬坯料的塑性。屬坯料的塑性。 可以擠壓出各種形狀復(fù)雜、可以擠壓出各種形狀復(fù)雜、深孔、薄壁、異型斷面的零件深孔、薄壁、異型斷面的零件。 零件精度高，表面粗糙度低零件精度高，表面粗糙度低。一般尺寸精度為。一般尺寸精度為IT67，表，表面粗糙度為面粗糙度為Ra3.20.4，從而，從而可達(dá)到少、無屑加工的目的。可達(dá)到少、無屑加工的目的。 提高了零件的力學(xué)能。提高了零件的力學(xué)能。 節(jié)約原材料，材料利用率可達(dá)節(jié)約原材料，材料利用率可達(dá)70

9、%70%，生產(chǎn)率也很高，可比其它鍛，生產(chǎn)率也很高，可比其它鍛造方法提高幾倍。造方法提高幾倍。3/4/2022擠壓過程動畫仿真擠壓過程動畫仿真正擠壓正擠壓反擠壓反擠壓3/4/2022擠壓過程動畫仿真擠壓過程動畫仿真復(fù)合擠壓復(fù)合擠壓徑向擠壓徑向擠壓3/4/2022熱擠壓工藝過程熱擠壓工藝過程2按金屬坯料所具有的溫度分類按金屬坯料所具有的溫度分類(1)熱擠壓熱擠壓(2)冷擠壓冷擠壓(3)溫擠壓溫擠壓冷擠壓工藝過程冷擠壓工藝過程3/4/202212.6 12.6 拉拔拉拔拉撥是將金屬坯料拉撥是將金屬坯料從拉撥模的?？字袕睦瓝苣５哪？字欣龆冃蔚募庸だ龆冃蔚募庸し椒ǚ椒?拉拔模用工具鋼、拉拔模用工

10、具鋼、硬質(zhì)合金或金剛石硬質(zhì)合金或金剛石制成，金剛石拉拔制成，金剛石拉拔模用于拉拔直徑小模用于拉拔直徑小于于0.2 mm的金屬絲。的金屬絲。 拉拔產(chǎn)品形狀拉拔產(chǎn)品形狀模具示意圖3/4/202212.7 12.7 超塑性成型超塑性成型 超塑性超塑性是指金屬或合是指金屬或合金在特定條件下，即低的變形金在特定條件下，即低的變形速率速率(e =10(e =102 210104/s)4/s)、一、一定的變形溫度定的變形溫度( (約為熔點(diǎn)一半約為熔點(diǎn)一半) )和均勻的細(xì)晶粒度和均勻的細(xì)晶粒度( (晶粒平均直晶粒平均直徑為徑為0.20.25m )5m )，其相對延伸率，其相對延伸率超過超過100%100%以上

11、的特性。如鋼以上的特性。如鋼超過超過500%500%、純鈦超過、純鈦超過300%300%、鋅、鋅鋁合金超過鋁合金超過1000%1000%。3/4/20221板料沖壓板料沖壓 零件直徑較小，但很高。選用零件直徑較小，但很高。選用超塑性材料可以一次拉深成型，質(zhì)超塑性材料可以一次拉深成型，質(zhì)量很好，零件性能無方向性。量很好，零件性能無方向性。2板料氣壓成型板料氣壓成型 超塑性金屬板料放于模具中，超塑性金屬板料放于模具中，把板料與模具一起加熱到規(guī)定溫把板料與模具一起加熱到規(guī)定溫度，向模具內(nèi)吹入壓縮空氣或抽度，向模具內(nèi)吹入壓縮空氣或抽出模具內(nèi)的空氣形成負(fù)壓，板料出模具內(nèi)的空氣形成負(fù)壓，板料將貼緊在凹?；?/p>

12、凸模上，獲得所將貼緊在凹?；蛲鼓Ｉ?，獲得所需形狀的工件。該法可加工的板需形狀的工件。該法可加工的板料厚度為料厚度為0.44 mm。超塑性成型工藝的應(yīng)用超塑性成型工藝的應(yīng)用3/4/2022鍛件精度高，表面光潔，可實(shí)現(xiàn)少、無切削加工。鍛件精度高，表面光潔，可實(shí)現(xiàn)少、無切削加工。生產(chǎn)率高。每小時產(chǎn)量可達(dá)生產(chǎn)率高。每小時產(chǎn)量可達(dá)5001000件。件。鍛造壓力小。如鍛造壓力小。如130汽車差速器行星齒輪，鋼坯汽車差速器行星齒輪，鋼坯鍛造需用鍛造需用25003000kN壓力機(jī)，粉末鍛造只需壓力機(jī)，粉末鍛造只需800kN壓力機(jī)。壓力機(jī)。可以加工熱塑性差的材料。如難于變形的高溫鑄可以加工熱塑性差的材料。如難于

13、變形的高溫鑄造合金可用粉末鍛造方法鍛出形狀復(fù)雜的零件。采造合金可用粉末鍛造方法鍛出形狀復(fù)雜的零件。采用粉末鍛造出的零件有差速器齒輪、柴油機(jī)連桿、用粉末鍛造出的零件有差速器齒輪、柴油機(jī)連桿、鏈輪、襯套等。鏈輪、襯套等。工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)3/4/2022 高能高速成型是一種在極短時間內(nèi)釋放高能量高能高速成型是一種在極短時間內(nèi)釋放高能量而使金屬變形的成型方法。而使金屬變形的成型方法。高能高速成型的特點(diǎn)高能高速成型的特點(diǎn):模具簡單模具簡單零件精度高，表面質(zhì)量好零件精度高，表面質(zhì)量好可提高材料的塑性變形能力可提高材料的塑性變形能力利于采用復(fù)合工藝?yán)诓捎脧?fù)合工藝12.8 12.8 高能高速成型高能高速成型

14、3/4/20221爆炸成型爆炸成型 爆炸成型是利用爆炸物質(zhì)在爆炸瞬間釋放出巨大的爆炸成型是利用爆炸物質(zhì)在爆炸瞬間釋放出巨大的化學(xué)能對金屬毛坯進(jìn)行加工的高能高速成型方法。除高化學(xué)能對金屬毛坯進(jìn)行加工的高能高速成型方法。除高能高速成型共有的特點(diǎn)外，爆炸成型還具有以下特點(diǎn)：能高速成型共有的特點(diǎn)外，爆炸成型還具有以下特點(diǎn)： (1)簡化設(shè)備簡化設(shè)備 (2)適于大型零件成型適于大型零件成型2電液成型電液成型 電液成型是利用液體中強(qiáng)電流脈沖放電所產(chǎn)生的強(qiáng)大電液成型是利用液體中強(qiáng)電流脈沖放電所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波對金屬進(jìn)行加工的一種高能高速成型方法。沖擊波對金屬進(jìn)行加工的一種高能高速成型方法。3電磁成型電磁成型 電磁成型是利用脈沖磁場對金屬坯料進(jìn)行壓力加工電磁成型是利用脈沖磁場對金屬坯料進(jìn)行壓力加工的高能高速成型方法。的高能高速成型方法。高能高速成型的類型高能高速成型的類型3/4/2022粉末鍛造的原理：粉末鍛造的原理： 粉末鍛造是粉末冶金成型方法和鍛造相結(jié)合的一種金粉末鍛造是粉末冶金成型方法和鍛造相結(jié)合的一種金屬加工方法。它是將粉末預(yù)壓成型后，在充滿保護(hù)氣體的爐屬加工方法。它是將粉末預(yù)壓成型后，在充滿保護(hù)氣體的爐子中燒結(jié)制坯，將坯料加熱至鍛造溫度后模鍛而成