精密體積成形

材料成型理論與技術(shù)—簡述精密體積成形方法ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials1精密塑性體積成形是指成形的制件達到或接近成品零件的形狀和尺寸，它是傳統(tǒng)的塑性加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)。方法少飛邊和無分邊式模鍛擠壓閉塞式鍛造多向模鍛徑向鍛造等溫模鍛和超塑性模鍛精壓ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials2圖1-1開式模鍛示意圖1.1少飛邊模鍛（開式模鍛）鍛造過程中形成橫向飛邊，飛邊既能幫助鍛件充滿模膛，也可放松對坯料體積的要求。3圖1-2普通開式模鍛時，金屬的變形過程第一階段：粗變形階段，從開始模壓到金屬與模具側(cè)壁接觸為止。第二階段：充滿模膛階段第三階段：打靠階段，金屬充滿模膛后，多余的金屬由橋口流出，上下模打靠。ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials41.2閉式模鍛(無飛邊模鍛）圖1-3閉式模鍛變形過程簡圖第Ⅰ階段：基本成形階段(△H1)第Ⅱ階段:充滿階段(△H2)第Ⅲ階段:形成縱向毛刺階段(△H3

)5閉式模鍛無橫向飛邊，僅有少量縱向毛刺。優(yōu)點：①有利于金屬充滿模膛，有利于進行精密模鍛；②減少飛邊材料損耗；③節(jié)省切邊設(shè)備；④閉式模鍛時金屬處于明顯的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于低塑性材料的成形等。ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials672.擠壓擠壓是金屬在三個方向的不均勻壓應(yīng)力的作用下，從模孔中擠出或流入模膛內(nèi)，已獲得所需尺寸形狀的制品或零件的塑形成性工序。種類正擠壓反擠壓復(fù)合擠壓徑向擠壓8圖2-1正擠壓圖2-2反擠壓圖2-3復(fù)合擠壓圖2-4徑向擠壓金屬流動方向相對于凸模運動方向一部分相同，一部分相反，適用于各種復(fù)雜形狀制件的擠壓。金屬運動方向與凸模運動方向成90°金屬流動方向與凸模的流動方向相同，適于各種形狀的實心件，管件和環(huán)形件的擠壓。金屬流動方向與凸模的流動方向相反，適于各種截面形狀的杯形件的擠壓。ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials9包括四個階段:Ⅰ充滿階段，Ⅱ開始擠出階段，Ⅲ穩(wěn)定擠壓階段，Ⅳ終了擠壓階段。圖2-5擠壓變形曲線ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials10113.閉塞式模鍛先將可分凹模閉合，并對閉合的凹模施以足夠的合模力，然后用一個沖頭或多個沖頭，從一個方向或多個方向?qū)δＬ艃?nèi)的坯料進行擠壓成形，也成為閉模擠壓。圖3-1閉塞式鍛造示意圖(a)(b)(c)121.生產(chǎn)效率高，一次成形便可以獲得形狀復(fù)雜的精密鍛件；2.由于成形過程中坯料處于強烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，適于成形低塑性材料；3.金屬流線沿鍛件外形連續(xù)分布，鍛件的力學(xué)性能好。優(yōu)點：ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials134.多向模鍛多向模鍛是指在幾個方向同時對坯料進行鍛造的一種新工藝，主要是用于生產(chǎn)外形復(fù)雜的中空鍛件。圖4-1多向模鍛的過程示意圖坯料置于工位上

。上下模塊閉合，進行鍛造。沖頭先拔出，上下模分開，取出鍛件。14圖4-2鑿巖機缸體圖4-4閥體圖4-3三通管接頭典型的多向模鍛件：ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials155.徑向鍛造徑向鍛造是在自由鍛型跕拔長的基礎(chǔ)上發(fā)展起來大的，用于長軸類件的鍛造的新工藝。圖5-1徑向鍛造的零件16圖5-2徑向鍛造的工作原理利用分布于坯料橫截面周圍的兩個或兩個以上的錘頭，對坯料進行高頻率的同步鍛打，鍛造圓截面時，坯料與錘頭既有相對軸向運動，又有相對旋轉(zhuǎn)運動，非圓截面時僅有軸向運動。ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials176.等溫模鍛和超塑性模鍛等溫模鍛是指坯料在幾乎恒定的溫度條件下模鍛成形。為了保證等溫的形成條件，模具也需要加熱到與坯料相同的溫度。等溫模鍛常用于航空，航天工業(yè)中鈦合金、鋁合金、鎂合金等零件的精密成形。超塑性模鍛也是在恒溫條件下的成形，但要求在更低的變形速度和適宜的變形溫度下進行。因此要求設(shè)備的運行速度更慢，在鍛造前，皮料需要進行超塑性處理以獲得極細的晶粒組織。18圖6-1典型的等溫鍛產(chǎn)品ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials197.精壓精壓是對已成形的鍛件或粗加工的毛坯進一步改善其局部或全部表面粗糙度和尺寸精度的一種鍛造方法。根據(jù)金屬的流動特點，可將精壓分為平面精壓和體積精壓兩類。

圖6-1平面精壓圖6-2體積精壓20優(yōu)點：①提高鍛件的尺寸精度、減小表面粗糙度；②精壓可全部或部分代替零件的機械加工，節(jié)省機械加工工時，提高生產(chǎn)率，降低成本；③精壓可減小或免除機械加工余量，使鍛件尺寸縮小，降低了原材料消耗；④精壓使鍛件表面變形強化，提高零件的耐磨性和使用壽命。ProcessingTheoriesandTechnologiesofMaterials218.總結(jié)精密體積成形的特點：①盡量使成形件的形狀接近零件的形狀，以便達到少、無切屑加工的目的，同時得到合理分布的纖維組織，提高零件的力學(xué)性能。②具有更高的生產(chǎn)率。③減小了變形