金属材料成形基础 第三篇ppt课件

1、第三章第三章 金属的塑性成型压力加工金属的塑性成型压力加工概概 述述 5 5模型锻造模型锻造一、金属塑性成形一、金属塑性成形金属资料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形金属资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消费方法。状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的消费方法。二、金属塑性成形的根本消费方式二、金属塑性成形的根本消费方式 1 1轧制轧制 2 2挤压挤压3 3拉拔拉拔4 4自在锻造自在锻造6 6板料冲压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消费批量不受限制。消费批量不受限制。三、塑性成形压力加工的特点三、塑性成形压力加工

2、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使纤维组织合理分布。使纤维组织合理分布。2 2节约资料节约资料1 1力学性能高，承载才干提高；力学性能高，承载才干提高；2 2减少零件制造中的金属耗费与切削加工相比。减少零件制造中的金属耗费与切削加工相比。 3 3消费率高消费率高4 4适用范围广适用范围广1-1 1-1 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶 第一节第一节 金属塑性成形工艺原理金属塑性成形工艺原理 一、金属塑性变形的本一、金属塑性变形的本质质1. 1.单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形1 1滑移：滑移

3、：晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。但实践金属的滑移是靠位错的挪动来实现的。2 2孪生：孪生：晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。2. 2. 多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形晶内变形晶内变形晶间变形晶间变形滑移滑移孪生孪生滑动滑动转动转动多晶体塑性变形的本质：多晶体塑性变形的本质：晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶粒之间发生滑移和转动。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

4、沿变形最大方向伸长；晶粒沿变形最大方向伸长；晶格与晶粒均发生畸变；晶格与晶粒均发生畸变；晶粒间产生碎晶。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：随着变形程度的添加，其强度和硬度不随着变形程度的添加，其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降。断提高，塑性和韧性不断下降。有利：强化金属资料有利：强化金属资料不利：进一步的塑性变形带来困难不利：进一步的塑性变形带来困难020406080%变形程度36032028024020016012080407006005004003002001000220180160140120延 伸率 %冲 击韧度/J cm-2HB强度极 限

5、/MPa强度极 限布氏硬度延 伸率 %冲 击韧度2. 2. 回复回复T T回回 = 0.3T = 0.3T熔熔3. 3. 再结晶再结晶T T再再 = 0.4T = 0.4T熔熔(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；细化晶粒； 压合了铸造缺陷；压合了铸造缺陷；3 3构成纤维组织构成纤维组织 组织致密。组织致密。T T再再冷变形冷变形热变形热变形以上以上以下以下一、一、 金属的纤维组织与锻造比金属的纤维组织与锻造比 在热变形过程中，资料内部的夹杂物及其它非基体物质。沿在

6、热变形过程中，资料内部的夹杂物及其它非基体物质。沿塑性变形方向所构成的流线组织，称为纤维流线组织。塑性变形方向所构成的流线组织，称为纤维流线组织。1 1在平行于纤维组织的方向上：资料的抗拉强度提高在平行于纤维组织的方向上：资料的抗拉强度提高2 2在垂直于纤维组织的方向上：资料的抗剪强度提在垂直于纤维组织的方向上：资料的抗剪强度提高高 1-2 1-2 金属的纤维组织与可锻性金属的纤维组织与可锻性锻造比：锻造比： Y=F坯坯/F锻锻Y=H坯坯/H锻锻拔长：拔长：镦粗：镦粗： 普通，普通，Y=25 Y=25 时，在变形金时，在变形金属中开场构成纤维组织，纵向的属中开场构成纤维组织，纵向的强度、塑性和

7、韧性提高；横向强度、塑性和韧性提高；横向垂直纤维方向同类性能下降，垂直纤维方向同类性能下降，力学性能出现各向异性。力学性能出现各向异性。Y5 Y5 时，时，力学性能不再提高，各向异性那力学性能不再提高，各向异性那么进一步添加。么进一步添加。二、金属的可锻性二、金属的可锻性是金属资料在压力加工时成形的难易程度。是金属资料在压力加工时成形的难易程度。1 . 1 . 可锻性的衡量目的可锻性的衡量目的1 1塑性：塑性：2 2变形抗力：变形抗力：资料的塑性越好，其可锻性越好。资料的塑性越好，其可锻性越好。资料的变形抗力越小，其可锻性越好。资料的变形抗力越小，其可锻性越好。2 . 2 . 影响可锻性的要素

8、影响可锻性的要素1 1金属的本质金属的本质化学成分：化学成分：MeMe越低，资料的可锻性越好。越低，资料的可锻性越好。组织形状：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。组织形状：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：变形温度：应力形状：应力形状：变形速度：变形速度：v塑塑性、性、变变形形抗抗力力塑性塑性变形抗力变形抗力cvT T温越高，资料的可锻性越好。温越高，资料的可锻性越好。V V变越小，资料的可锻性越好。变越小，资料的可锻性越好。三向压应力三向压应力塑性最好、变形抗力最大。塑性最好、变形抗力最大。三向拉应力三向拉应力塑性最差、变形抗力最大。塑性最差、变形抗力最大。四、金

9、属的变形规律四、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三、锻造温度范围三、锻造温度范围始锻温度：始锻温度：终锻温度：终锻温度：过热、过烧过热、过烧 缺陷缺陷加工硬化加工硬化45: 1200800 第二节第二节 金属塑性成形工艺方法金属塑性成形工艺方法2-1 2-1 自在锻造自在锻造一、自在锻设备一、自在锻设备锻锤锻锤压力机压力机空气锤空气锤蒸汽蒸汽空气锤空气锤水压机水压机油压机油压机65750Kg630Kg5T落下部分总分量落下部分总分量 = = 活塞活塞+ +锤头锤头+ +锤杆锤杆滑块运动到下始点时所产生的最大压力滑块运动到下始点时所产生的最大

10、压力锻锤吨位锻锤吨位 = =压力机吨位压力机吨位 = =二、自在锻根本工序二、自在锻根本工序根本工序根本工序 完成锻件根本变形和成形的工序。完成锻件根本变形和成形的工序。H完全礅粗部分礅粗，S S1.25H0/D02.53. 3. 冲孔：冲孔：4. 4. 弯曲：弯曲：5. 5. 改动：改动：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、自在锻工艺规程的制定三、自在锻工艺规程的制定1. 1. 锻件图的绘制锻件图的绘制1 1机械加工余量机械加工余量2 2公差公差3 3敷料敷料2. 2. 坯料分量和尺寸的计算坯料分量和尺寸的计算G坯坯 =

11、1+kG锻锻G坯坯 = G锻锻+G料头料头+G芯料芯料+G烧烧K K 耗费系数耗费系数1/31/4余余量量Y=F坯坯/F锻锻Y=H坯坯/H锻锻拔长：拔长：镦粗：镦粗：1.25H0/D02.5max锻坯YFF圆截面坯料：圆截面坯料：坯坯坯DHDV45 . 2438 . 0坯坯VD所以：所以：长轴类锻件：长轴类锻件：max锻坯DYD3 . 3 . 锻造工序的选择锻造工序的选择轴、杆类零件：镦粗、拔长轴、杆类零件：镦粗、拔长盘类、环类零件：镦粗拔长及镦粗、盘类、环类零件：镦粗拔长及镦粗、 冲孔芯轴上扩孔冲孔芯轴上扩孔筒类零件：镦粗、冲孔、在芯轴上拔长筒类零件：镦粗、冲孔、在芯轴上拔长4 . 4 .

12、锻造温度范围及加热火次确实定锻造温度范围及加热火次确实定5 . 5 . 锻造设备的选择锻造设备的选择6 . 6 . 确定工时确定工时 7 . 7 . 填写工艺卡填写工艺卡2-2 2-2 模型锻造模型锻造模型锻造模型锻造 将金属坯料放在具有一定外形的模锻模膛将金属坯料放在具有一定外形的模锻模膛 内受压、变形，获得锻件的方法。内受压、变形，获得锻件的方法。特点：特点：1 1消费率高；消费率高； 2锻件的尺寸精度和外表质量高；3 3资料利用率高；资料利用率高；4 4可锻造外形较复杂的零件；可锻造外形较复杂的零件；5 5模具本钱高、设备昂贵；模具本钱高、设备昂贵；6 6锻件不能恣意大。普通不得超越锻件

13、不能恣意大。普通不得超越150kg150kg。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蒸汽空气模锻捶空气模锻捶运用：外形较复杂的中小型零件的成批、大量消费。运用：外形较复杂的中小型零件的成批、大量消费。二锻模构造二锻模构造锻模锻模模膛模膛飞边槽飞边槽桥部桥部仓部仓部 构成锻件根本外形和尺寸的空腔。构成锻件根本外形和尺寸的空腔。 包容多余的金属。包容多余的金属。 添加金属流动的阻力，促使金属充溢模膛。添加金属流动的阻力，促使金属充溢模膛。三模膛的分类三模膛的分类模膛模膛模锻模膛模锻模膛制坯模膛制坯模膛终锻模膛终锻模膛预锻模膛预锻模膛延伸模膛延伸模膛滚压模膛滚压模膛弯曲模膛弯曲模膛

14、切断模膛切断模膛四锻模工艺规程的制定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；分模面的选择应使锻件上所加敷料最少；分模面应最好是平直面。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：14mm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

15、=23r5 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根本工序根本工序圆盘类零件：镦粗圆盘类零件：镦粗 预锻预锻 终锻终锻长杆类零件：制坯长杆类零件：制坯 预锻预锻 终锻终锻2 2修正工序修正工序切边；冲孔； 校正； 热处置；清理。汽车凸轮轴汽车凸轮轴工序：拔长、滚挤、预锻、工序：拔长、滚挤、预锻、终锻、切边。终锻、切边。二、胎模锻造二、胎模锻造利用自在锻设备在活动模具上消费模锻件的方法。1. 1. 扣模扣模2. 2. 筒模筒模3. 3. 合模合模运用：没有模锻设备的中、小型锻件的批量消费。2-3 2-3 板料冲压板料冲压利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分别或变形获利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分别或变形获得所需零件的工