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）压合铸造缺陷；）压合铸造缺陷；4 4

2、）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.单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形滑移：滑移：晶体的一部分相对一部

3、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。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

4、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； 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

5、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

6、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cvT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65750Kg630Kg5T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

7、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 S1.25H0/D02.53. 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 SL 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

8、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

9、；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。aaccddbb2)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：1

10、4mm公差：0.33mm3 3）设计模锻斜度）设计模锻斜度外壁斜度：57 0内壁斜度：712 04 4）设计模锻圆角）设计模锻圆角外圆角：r = 1.512mm内圆角：R=（23）r5 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： t 2t。 带