金属的塑性成形方法(赵)

1、第三篇第三篇 金属压力加工金属压力加工 概概 述述 5模型锻造 一、金属塑性成形（压力加工）一、金属塑性成形（压力加工） 金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形 状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。 二、塑性成形的基本生产方式二、塑性成形的基本生产方式 1轧制 2挤压3拉拔 4自由锻造6板料冲压 上砥铁 下砥铁 坯料 1 1）零件大小不受限制；）零件大小不受限制；2 2）生产批量不受限制。）生产批量不受限制。 三、塑性成形（压力加工）的特点三、塑性成形（压力加工）的特点 1 1力学性能高力学性能高 1 1）组织致密；）组织致密； 2 2）晶粒细化；）晶粒细化； 3 3）压合铸造

2、缺陷；）压合铸造缺陷； 4 4）使纤维组织合理分布。）使纤维组织合理分布。 2 2节约材料节约材料 1 1）力学性能高，承载能力提高；）力学性能高，承载能力提高； 2 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。 3 3生产率高生产率高 4 4适用范围广适用范围广 1 1 金属的塑性成形原理金属的塑性成形原理 各种压力加工方法，都是通过对金属材料施 加外力，使之产生塑性变形来实现的。单晶 体的塑性变形形式主要有滑移。 第一章第一章 金属塑性成形工艺基础金属塑性成形工艺基础 一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质 1. 1.单晶体的塑性变形

3、单晶体的塑性变形 滑移：滑移： 晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。 要实现上述钢性滑移，从理论上 计算所需的外力比实际上测得的 要大几千倍。 所以实际金属的滑移是靠位错的 移动来实现的。 位错运动引起塑性变形的示意图 2. 2. 多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形 晶内变形 晶间变形 滑移 滑动 转动 多晶体塑性变形的实质： 晶粒内部发生滑移；同时晶粒之间 发生滑移和转动。 二、塑性变形后金属的组织和性能二、塑性变形后金属的组织和性能 1. 1.冷变形及其影响冷变形及其影响 1 1）组织变化的特征：）组织变化的特征： 晶粒沿变形最大方向伸长； 晶格与晶粒均发生畸变； 晶粒间产生碎晶

4、。 2 2）性能变化的特征：）性能变化的特征： 加工硬化加工硬化：随着变形程度的增加，其强度和硬度不 断提高，塑性和韧性不断下降。 有利：强化金属材料 不利：进一步的塑性变形带来困难 2. 2. 回复回复 T T回 回 = = （0.250.30.250.3）T T熔 熔 3. 3. 再结晶再结晶 T T再 再 = = （0.350.40.350.4）T T熔 熔 T再 冷变形冷变形热变形热变形 以上以上以下以下 (K) (K) 4 . 4 . 热变形及其影响热变形及其影响 1 1）不产生加工硬化）不产生加工硬化 2 2）使组织得到改善，提高了力学性能）使组织得到改善，提高了力学性能 细化晶粒

5、； 压合了铸造缺陷； 3 3）形成纤维组织）形成纤维组织 组织致密。 5 . 5 . 纤维组织纤维组织 （1）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度提高 （2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的抗剪强度提高 2 2 金属塑性成形工艺基础金属塑性成形工艺基础 一、金属的可锻性一、金属的可锻性 是金属材料在压力加工时成形的难易程度。 1 . 1 . 可锻性的衡量指标可锻性的衡量指标 1 1）塑性：）塑性： 2 2）变形抗力：）变形抗力： 材料的塑性越好，其可锻性越好。 是指压力加工过程中变形金属作用于施 压工具表面单位面积上的压力，材料的 变形抗力越小，其可锻性越好。 2 . 2 . 影响可锻性的

6、因素影响可锻性的因素 1 1）金属的本质）金属的本质 化学成分：含形成碳化物的金属越低，材料的可 锻性越好。 组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。 2 2）变形条件）变形条件 变形温度： 应力状态： 变形速度： v 塑 性、 变 形 抗 力 塑性 变形抗力 c v T温越高，材料的可锻性越好。 V变越小，材料的可锻性越好。 三向压应力 塑性最好、变形抗力最大。 三向拉应力 塑性最差、变形抗力最大。 三、金属的变形规律三、金属的变形规律 1. 1. 体积不变定律体积不变定律 2. 2. 最小阻力定律最小阻力定律 二、锻造温度范围二、锻造温度范围 始锻温度： 终锻温度： 过热、过烧 缺陷 加

7、工硬化 45: 1200 800 第二章第二章 锻造锻造 2-1 锻造方法 一、一、自由锻造 1 设备设备 锻锤 压力机 空气锤 蒸汽空气锤 水压机 油压机 65750Kg 630Kg5T 落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆 滑块运动到下始点时所产生的最大压力 锻锤吨位 = 压力机吨位= 二、自由锻基本工序二、自由锻基本工序 基本工序 完成锻件基本变形和成形的工序。 H 完全礅粗 局部礅粗 ，S S 1.25H0/D02.5 3. 3. 冲孔：冲孔： 4. 4. 弯曲：弯曲： 5. 5. 扭转：扭转： 6. 6. 错移：错移： 1. 1. 礅粗：礅粗： 2. 2. 拔长：拔长： ，S S L

8、 L 芯轴拔长 芯轴扩孔 三、自由锻工艺规程的制定三、自由锻工艺规程的制定 1. 1. 锻件图的绘制锻件图的绘制 1 1）余量：）余量：在零件加在零件加 工表面上为切削加工工表面上为切削加工 而增加的尺寸而增加的尺寸。 2 2）公差）公差 3 3）敷料：）敷料：为了简化零件的为了简化零件的 形状和结构、便于锻造而增形状和结构、便于锻造而增 加的一部分金属。加的一部分金属。 2. 2. 坯料重量和尺寸的计算坯料重量和尺寸的计算 G坯 坯 = G锻锻+G料头料头+G芯料芯料+G烧烧 是锻件名义尺寸的 允许变动量 （1/31/4）余量 四、自由锻件结构工艺性四、自由锻件结构工艺性 1. 1. 避免斜

9、面和锥度避免斜面和锥度 2. 2. 避免曲面相交避免曲面相交 3. 3. 避免加强筋和凸台避免加强筋和凸台 4. 4. 采用组合工艺采用组合工艺 2-2 模型锻造 模型锻造 将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛 内受压、变形，获得锻件的方法。 特点：1）生产率高； 2）锻件的尺寸精度和表面质量高； 3）材料利用率高；4）可锻造形状较复杂的零件； 5）模具成本高、设备昂贵； 6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg。 一、锤上模锻一、锤上模锻 （一）锤上模锻设备（一）锤上模锻设备 蒸汽空气模锻捶 （二）锻模结构 锻模 模膛 飞边槽 形成锻件基本形状和尺寸的空腔。 容纳多余的金属。 （三）模膛的

10、分类 模膛 模锻模膛 制坯模膛 终锻模膛 预锻模膛 延伸模膛 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛 （四）锻模工艺规程的制定 1. 1. 绘制锻件图绘制锻件图 1 1）分模面的选择）分模面的选择 分模面应选在锻件的最大截面处； 分模面的选择应使模膛浅而对称； 分模面的选择应使锻件上所加敷料最少； 分模面应最好是平直面。 aa cc dd b b 2)2)确定加工余量、公差和敷料确定加工余量、公差和敷料 加工余量：14mm 公差：0.33mm 3 3）设计模锻斜度）设计模锻斜度 外壁斜度：57 0 内壁斜度：712 0 4 4）设计模锻圆角）设计模锻圆角 外圆角：r = 1.512mm 内圆角：R=（2

11、3）r 5 5）确定冲孔连皮）确定冲孔连皮 2. 2. 确定模锻工序确定模锻工序 1 1）基本工序）基本工序 圆盘类零件：镦粗 预锻 终锻 长杆类零件：制坯 预锻 终锻 2 2）修正工序）修正工序 切边；冲孔； 校正； 热处理；清理。 （五）模锻件结构工艺性 1. 易于从锻模中取出锻件； 2. 零件的外形应力求简单、对称、平直； 3. 避免薄壁、高筋、凸起等结构； 4. 避免设计深孔、多孔结构； 5. 采用锻焊组合工艺。 二、胎模锻造二、胎模锻造 利用自由锻设备在活动模 具上生产模锻件的方法。 1. 1. 扣模扣模 2. 2. 筒模筒模 3. 3. 合模合模 应用：没有模锻设备的中、小型锻件的批量生产。 3 3 板料冲压板料冲压 利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获 得所需零件的工艺方法。 冷冲压冷冲压：