超塑性的應用課件

題目：超塑性的應用主講：題目：超塑性的應用主講：內容目錄一、概述二、超塑性的應用分類三、應用的前景和方向四、參考文獻內容目錄一、概述由于金屬及合金在超塑性狀態(tài)具有異常好的塑性和極低的流動應力，極大的活性和擴散能力，對成形加工極為有利。并且對于形狀極為復雜或變形量很大的零件，應用超塑性都可以一次成形。超塑性在工業(yè)生產的很多領域中得到了應用。一、概述由于金屬及合金在超塑性狀態(tài)具有異常好的塑性和極低的流動應力，二、超塑性的應用分類根據應用方向不同，主要包括：1.壓力加工方面的應用2.熱處理方面的應用3.焊接方面的應用二、超塑性的應用分類根據應用方向不同，主要包括：超塑性壓力加工：屬于粘性和不完全粘性加工，對形狀復雜或變形量很大的零件，都可以一次直接成形。成形的方式：氣壓成形、液壓成形、體積成形、板材成形、管材成形、杯突成形、無模成形、無模拉拔等多種方式。其優(yōu)點：流動性好，填充性好，需要設備功率噸位小，材料利用率高，成形件表面精度質量高。相應的困難：需要一定的成形溫度和持續(xù)時間，對設備、模具潤滑、材料保護等都有一定的特殊要求。1.壓力加工方面的應用超塑性壓力加工：屬于粘性和不完全粘性加工，對形狀復雜或變形量1.壓力加工方面的應用壓力加工的基本條件：溫度條件：整個變形過程中要保持坯料在最佳溫度范圍內。變形速度：超塑合金的最佳變速范圍一般處于低速區(qū)。潤滑：直接影響成形壓力、流動性和填充性。工件毛坯的預處理：直接影響成形性能和成形后零件質量。一般通過拉伸試驗、金相觀察和硬度測試檢查。1.壓力加工方面的應用壓力加工的基本條件：1.壓力加工方面的應用以下針對氣壓成形作簡要介紹：氣壓成形是在超塑條件下，將毛坯周邊壓緊，然后通過流體壓力使毛坯變薄而成形的一種成形工藝。它是最能體現超塑性成形全部特點的一種新工藝，也是超塑性加工中最有前途的工藝。與擠壓成形相似，氣壓成形不需要傳統脹形的高能量、高壓力。氣壓成形是自體變形，氣體壓力幾乎全部作用于金屬變形。由于超塑材料的變形應力很小(Zn-22%Al的Qb-0.2kg/mm2)。使得成形壓力比傳統的成形壓力降低了2到3個數量級。即由傳統成形的幾千個、幾百個大氣壓，降低到幾十個、幾個大氣壓。而且可以一次進行很大的變形，制成輪廓清晰、形狀復雜的零件。而且成形表面精致，幾乎與接觸模具具有同等的表面質量。1.壓力加工方面的應用以下針對氣壓成形作簡要介紹：1.壓力加工方面的應用氣壓成形過程中材料的變形可以分為三個階段：

第一階段:自由變形階段，用小壓力以獲得盡量均勻的壁厚。如下圖（a）至（b）所示（板材為矩形模板）圖（a）圖（b）1.壓力加工方面的應用氣壓成形過程中材料的變形可以分為三個階1.壓力加工方面的應用第二階段：與模具開始接觸階段，由于摩擦阻力，凡與模具接觸部分，幾乎不再參加變形，也盡量用小壓力低速變形。如下圖（c）所示第三階段：圓角凸出部分連續(xù)變形。即填充模具的細部，如圓角、溝槽等部分需最大壓力，以使局部填滿。如下圖（d）所示圖（c）圖（d）1.壓力加工方面的應用第二階段：與模具開始接觸階段，由于摩擦1.壓力加工方面的應用在氣壓成形時，由于材質的變化和加工環(huán)境條件會引起材料局部縮減。主要原因：①半球成形時，由于邊底部分受到夾持，變形困難，而中間（圓頂）部分接近自由脹形，變形容易，因而引起局部縮減。②材料與模具接觸時間不同，由于摩擦阻力的原因，所以先接觸的部分變形困難，相對尺寸要厚，而最后成形的圓角溝槽等部分最容易形成局部縮減。變形過程中材料的變形狀況如上圖（a）-（d）所示。1.壓力加工方面的應用在氣壓成形時，由于材質的變化和加工環(huán)境發(fā)展方向：該技術在航空航天和汽車工業(yè)中具有廣泛的應用前景，但在成形過程中，由于周邊材料被模具壓緊不參與變形，零件面積增加完全由材料的變薄來實現，同時應力和應變場分布不均勻造成了零件最終壁厚的明顯差異，即使對應變速率敏感系數m值接近于1.0的高硬化材料也難以避免厚度分布明顯不均的問題，它直接關系零件能否滿足設計要求，因而是限制該工藝應用和發(fā)展的關鍵問題之一。如何改進超塑性氣壓成形工藝方法，改善厚度分布，提高超塑成形零件的質量就成為眾多學者和工程技術人員普遍關注和研究的問題。1.壓力加工方面的應用發(fā)展方向：該技術在航空航天和汽車工業(yè)中具有廣泛的應用前景，但1.壓力加工方面的應用為改善這種不均勻的變形狀況，簡要介紹一種用半球形觸頭預先接觸增加摩擦阻力的方法。如下圖所示（大禮帽形容器）材料用Zn-22%Al合金，加工溫度250oC，成形壓力為1.06kg/cm3。圖1-1用球形觸頭反向加壓的成形方法P>P01.壓力加工方面的應用為改善這種不均勻的變形狀況，簡要介紹一1.壓力加工方面的應用其成形特點：預先加以反向壓力，使杯體最易在變形中減薄的杯頂部分先與觸頭接觸。由于摩擦阻力的原因，這部分在開始時相對變形量要小，而使周邊不易變形的部分首先加大變形，經一定的變形量以后，再正向加壓，使之與模壁全部接觸，這樣就可以得到壁厚比較均勻的容器。1.壓力加工方面的應用其成形特點：預先加以反向壓力，使杯體最2.熱處理方面的應用主要表現為相變超塑性在熱處理方面的應用，例如用于鋼材的形變熱處理、等溫鍛造、滲炭、滲氮、滲金屬等方面；另外相變超塑性還可以有效的細化晶粒，改善材料品質。1.應用相變超塑性改善金屬材質：在相變超塑性處理過程中，每一次通過相變點A1或A3的熱循環(huán)由于新相的形成，晶?？梢缘玫揭淮渭毣?。多次以后可以得到極細的晶粒組織。純鐵、亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼及鑄鐵都可以通過快速的循環(huán)加熱—冷卻方式來細化晶粒。2.熱處理方面的應用主要表現為相變超塑性在熱處理方面的應用，2.熱處理方面的應用2.相變超塑性在表面熱處理方面的應用：滲碳鋼經過循環(huán)加熱通過相變點A1或A3時，材料處于一種活化狀態(tài)，具有極大的擴散能力，利用這個特點進行表面化學熱處理，如滲碳、滲氮、碳氮共滲可以顯著的提高滲入效率，縮短滲透時間。圖1-2相變超塑性滲碳厚度與時間的關系曲線（在有外加應力下施以熱循環(huán)）2.熱處理方面的應用2.相變超塑性在表面熱處理方面的應用：圖3.焊接方面的應用主要表現為相變超塑性在焊接方面的應用，利用其超塑狀態(tài)下金屬流動特性和高擴散能力進行焊接。將兩塊金屬材料接觸，利用相變超塑性的原理，即施加很小的負荷和加熱冷卻循環(huán)即可使接觸面完全粘合，得到牢固的焊接。稱之為相變超塑性焊接——TSY。其特點：加熱溫度低（在固相加熱），沒有一般熔化焊接的熱影響區(qū)，也沒有高壓焊接的大變形區(qū)，焊后可不經熱處理或其他輔助加工，即可應用。3.焊接方面的應用主要表現為相變超塑性在焊接方面的應用，利用3.焊接方面的應用超塑性焊接所需控制的工藝條件：1.加熱溫度：根據相變點而定，上限一般超過相變點50—100oC，下限超過A1即可。2.加熱速度：為防止在加熱過程中發(fā)生蠕變變形，應盡量采用快速加熱，一般為50—100oC/s。3.循環(huán)周期：一般為4—5次。4.施加壓力：很小，（1/10~1/30）бb。5.接觸表面：即材料焊接表面要求清潔，應清除氧化物，可以填充抗氧化劑。3.焊接方面的應用超塑性焊接所需控制的工藝條件：3.焊接方面的應用幾種工藝條件的關系如圖1-3：圖1-3相變點的溫度與加熱和冷卻速度的關系相變超塑性用于不同管徑的鋼管焊接如下，大管徑與小管徑中間填充材料為炭粉或炭粉末加鐵粉的混合體，加熱溫度范圍?T=600-900oC，在一分鐘內循環(huán)4-5次，壓力1-2kg/mm2，焊后無殘余應力，得到牢固的結合。圖1-4相變超塑性焊接異形管件裝置圖3.焊接方面的應用幾種工藝條件的關系如圖1-3：圖1-3相1.基于超塑性的縱多突出優(yōu)點，其在生產中的應用必將廣闊。2.在航空航天上的應用越來越廣，如利用SPF/DB復合工藝制造鈦合金和鋁合金的復雜板結構件。3.在特殊材料上的應用，如鎳基合金、陶瓷材料、金屬基復合材料的成形。三、應用的前景和方向1.基于超塑性的縱多突出優(yōu)點，其在生產中的應用必將廣闊。三、謝謝大家！謝謝大家！題目：超塑性的應用主講：題目：超塑性的應用主講：內容目錄一、概述二、超塑性的應用分類三、應用的前景和方向四、參考文獻內容目錄一、概述由于金屬及合金在超塑性狀態(tài)具有異常好的塑性和極低的流動應力，極大的活性和擴散能力，對成形加工極為有利。并且對于形狀極為復雜或變形量很大的零件，應用超塑性都可以一次成形。超塑性在工業(yè)生產的很多領域中得到了應用。一、概述由于金屬及合金在超塑性狀態(tài)具有異常好的塑性和極低的流動應力，二、超塑性的應用分類根據應用方向不同，主要包括：1.壓力加工方面的應用2.熱處理方面的應用3.焊接方面的應用二、超塑性的應用分類根據應用方向不同，主要包括：超塑性壓力加工：屬于粘性和不完全粘性加工，對形狀復雜或變形量很大的零件，都可以一次直接成形。成形的方式：氣壓成形、液壓成形、體積成形、板材成形、管材成形、杯突成形、無模成形、無模拉拔等多種方式。其優(yōu)點：流動性好，填充性好，需要設備功率噸位小，材料利用率高，成形件表面精度質量高。相應的困難：需要一定的成形溫度和持續(xù)時間，對設備、模具潤滑、材料保護等都有一定的特殊要求。1.壓力加工方面的應用超塑性壓力加工：屬于粘性和不完全粘性加工，對形狀復雜或變形量1.壓力加工方面的應用壓力加工的基本條件：溫度條件：整個變形過程中要保持坯料在最佳溫度范圍內。變形速度：超塑合金的最佳變速范圍一般處于低速區(qū)。潤滑：直接影響成形壓力、流動性和填充性。工件毛坯的預處理：直接影響成形性能和成形后零件質量。一般通過拉伸試驗、金相觀察和硬度測試檢查。1.壓力加工方面的應用壓力加工的基本條件：1.壓力加工方面的應用以下針對氣壓成形作簡要介紹：氣壓成形是在超塑條件下，將毛坯周邊壓緊，然后通過流體壓力使毛坯變薄而成形的一種成形工藝。它是最能體現超塑性成形全部特點的一種新工藝，也是超塑性加工中最有前途的工藝。與擠壓成形相似，氣壓成形不需要傳統脹形的高能量、高壓力。氣壓成形是自體變形，氣體壓力幾乎全部作用于金屬變形。由于超塑材料的變形應力很小(Zn-22%Al的Qb-0.2kg/mm2)。使得成形壓力比傳統的成形壓力降低了2到3個數量級。即由傳統成形的幾千個、幾百個大氣壓，降低到幾十個、幾個大氣壓。而且可以一次進行很大的變形，制成輪廓清晰、形狀復雜的零件。而且成形表面精致，幾乎與接觸模具具有同等的表面質量。1.壓力加工方面的應用以下針對氣壓成形作簡要介紹：1.壓力加工方面的應用氣壓成形過程中材料的變形可以分為三個階段：

第一階段:自由變形階段，用小壓力以獲得盡量均勻的壁厚。如下圖（a）至（b）所示（板材為矩形模板）圖（a）圖（b）1.壓力加工方面的應用氣壓成形過程中材料的變形可以分為三個階1.壓力加工方面的應用第二階段：與模具開始接觸階段，由于摩擦阻力，凡與模具接觸部分，幾乎不再參加變形，也盡量用小壓力低速變形。如下圖（c）所示第三階段：圓角凸出部分連續(xù)變形。即填充模具的細部，如圓角、溝槽等部分需最大壓力，以使局部填滿。如下圖（d）所示圖（c）圖（d）1.壓力加工方面的應用第二階段：與模具開始接觸階段，由于摩擦1.壓力加工方面的應用在氣壓成形時，由于材質的變化和加工環(huán)境條件會引起材料局部縮減。主要原因：①半球成形時，由于邊底部分受到夾持，變形困難，而中間（圓頂）部分接近自由脹形，變形容易，因而引起局部縮減。②材料與模具接觸時間不同，由于摩擦阻力的原因，所以先接觸的部分變形困難，相對尺寸要厚，而最后成形的圓角溝槽等部分最容易形成局部縮減。變形過程中材料的變形狀況如上圖（a）-（d）所示。1.壓力加工方面的應用在氣壓成形時，由于材質的變化和加工環(huán)境發(fā)展方向：該技術在航空航天和汽車工業(yè)中具有廣泛的應用前景，但在成形過程中，由于周邊材料被模具壓緊不參與變形，零件面積增加完全由材料的變薄來實現，同時應力和應變場分布不均勻造成了零件最終壁厚的明顯差異，即使對應變速率敏感系數m值接近于1.0的高硬化材料也難以避免厚度分布明顯不均的問題，它直接關系零件能否滿足設計要求，因而是限制該工藝應用和發(fā)展的關鍵問題之一。如何改進超塑性氣壓成形工藝方法，改善厚度分布，提高超塑成形零件的質量就成為眾多學者和工程技術人員普遍關注和研究的問題。1.壓力加工方面的應用發(fā)展方向：該技術在航空航天和汽車工業(yè)中具有廣泛的應用前景，但1.壓力加工方面的應用為改善這種不均勻的變形狀況，簡要介紹一種用半球形觸頭預先接觸增加摩擦阻力的方法。如下圖所示（大禮帽形容器）材料用Zn-22%Al合金，加工溫度250oC，成形壓力為1.06kg/cm3。圖1-1用球形觸頭反向加壓的成形方法P>P01.壓力加工方面的應用為改善這種不均勻的變形狀況，簡要介紹一1.壓力加工方面的應用其成形特點：預先加以反向壓力，使杯體最易在變形中減薄的杯頂部分先與觸頭接觸。由于摩擦阻力的原因，這部分在開始時相對變形量要小，而使周邊不易變形的部分首先加大變形，經一定的變形量以后，再正向加壓，使之與模壁全部接觸，這樣就可以得到壁厚比較均勻的容器。1.壓力加工方面的應用其成形特點：預先加以反向壓力，使杯體最2.熱處理方面的應用主要表現為相變超塑性在熱處理方面的應用，例如用于鋼材的形變熱處理、等溫鍛造、滲炭、滲氮、滲金屬等方面；另外相變超塑性還可以有效的細化晶粒，改善材料品質。1.應用相變超塑性改善金屬材質：在相變超塑性處理過程中，每一次通過相變點A1或A3的熱循環(huán)由于新相的形成，晶?？梢缘玫揭淮渭毣６啻我院罂梢缘玫綐O細的晶粒組織。純鐵、亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼及鑄鐵都可以通過快速的循環(huán)加熱—冷卻方式來細化晶粒。2.熱處理方面的應用主要表現為相變超塑性在熱處理方面的應用，2.熱處理方面的應用2.相變超塑性在表面熱處理方面的應用：滲碳鋼經過循環(huán)加熱通過相變點A1或A3時，材料處于一種活化狀態(tài)，具有極大的擴散能力，利用這個特點進行表面化學熱處理，如滲碳、滲氮、碳氮共滲可以顯著的提高滲入效率，縮短滲透時間。圖1-2相變超塑性滲碳厚度與時間的關系曲線（在有外加應力下施以熱循環(huán)）2.熱處理方面的應用2.相變超塑性在表面熱處理方面的應用：圖3.焊接方面的應用主要表現為相變超塑性在焊接方面的應用，利用其超塑狀態(tài)下金屬流動特性和高擴散能力進行焊接。將兩塊金屬材料接觸，利用相變超塑性的原理，即施加很小的負荷和加熱冷卻循環(huán)即可使接觸面完全粘合，得到牢固的焊接。稱之為相變超塑性焊接——TSY。其特點：加熱溫度低（在固相加熱），沒有一般熔