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1、金属塑性加工课程设计IMB standardization office IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】目录摘要3目的3要求3工艺设计. 41 H62黄铜的性能44 41 414562 产品的技术要求及质量要求7产品的技术要求7产品的质量要求7挤压制品的层状组织 83 生产流程的确定及各工序的说明8生产流程的确定8生产流程图设计9各工序说明104 锭胚尺寸形状、表面质量要求及技术要求10挤压比的选择 10锭坯直径的选择10锭坯长度的选择11制品表面质量及技术要求115 挤压工艺参数的选择及计算126 计算挤压力，挤压机和拉拔机形式及吨位，选择设备主要技术参数12挤压力的确定
2、12挤压机机形式及吨位，选择设备主要技术参数13拉拔力的确定14拉拔机形式及吨位，选择设备主要技术参数157 拉拔配模设计，计算拉拔力及校核各道次安全系数15拉拔配模设计 15计算拉拔力及校核各道次安全系数178 各道次拉模尺寸计算、绘制拉模示意图20各道次拉模尺寸计算 20拉模示意图 21设计体会. .22参考文献. 23摘要目的金属塑性加工是材料科学与工程专业金属压力加工专业方向的主要专业课之 一，其在材料行业中有重要的地位和作用。为进一步掌握课程内容并为毕业设计打下 良好基础，对有色金属材料的挤压工艺和拉拔工艺规程制定方法，工作步骤的掌握， 各项工艺参数的确定，力能参数的确定等若干方面进
3、行训练。通过该课程设计的训 练，培养学生独立思考的能力，提高分析问题、解决问题的能力，使学生的工程设计 能力得到锻炼和提高。要求以铝及铝合金或铜及铜合金坯料经挤压拉拔后成型为管、棒、线的整个生产工 艺进行设计和计算最终达到产品设计的要求。工艺设计1 H62黄铜的性能H62 黄铜的化学成分H62 黄铜的化学成分如下表 1-1表 1-1 H62 黄铜的化学成分牌号化学成分产品形状H62黄铜CuFePbNiZn杂质总和板、带、管、棒、线余量H62 黄铜的物理性能H62 黄铜的物理性能如下表 1-2表 1-2 H62 黄铜的物理性能牌号熔化温度/C。密度/比热容/J.(kg.Co)热膨胀系 数* 10
4、6/Cl(20 300C。)导热系数/ C) 1电阻温C。系 数/C2(20 100C)液相线固相线62黄铜9068998430H62 黄铜的机械性能H62 黄铜的机械性能如下表 1-3表 1-3 H62 黄铜的机械性能牌号弹性模 量E/GP抗拉强度 o /MPba屈服强 度 oa/MP弹性极 限 oe/MP疲劳强 度oN伸缩率5/%布氏硬度HB62黄铜1000033/6011/508/4212/49/356/164H62 黄铜的工艺性能黄铜的凝固温度范围小，偏析小，流动性好，易形成集中缩孔。高锌黄铜(30%33%)的凝固温度较宽，若冷却速度快，铸锭中心部含锌量可能高一些，会出 现少量B相。单
5、相a黄铜有良好的加工性能，其塑性随着锌含量的增加而增加，出现B相之前 达到最大值 热轧前的加热一方面能提高铸锭的塑性，另方面能消除其大部分偏析， 达到接近平衡结晶的状态。双相黄铜组织中存在硬而脆的B相，强度高、塑性低，但在高温下B相的软化速度 比A相的快。B黄铜于室温下即硬又脆，但在高温有良好的塑性，比A更易加工。黄铜在200 700C。区间内存在脆性区，因此应避免在脆性区加热。脆性区大小 与高低决定合金的锌含量。脆性的出现十分复杂，主要决定于微量杂质铅、锑、铋等 的含量。双相黄铜挤压材前后组织和性能往往会有较大差别(a+B )黄铜的加工硬化比 A黄铜的快，且其塑性随着B相的增加而急剧下降，应
6、严格规定冷加工率。加工率的双 相黄铜在退火时A相在300C左右开始再结晶，而B相的再结晶则高一些。生产中的退 火温C为600 700C,最好采用快速加热法，以获得细晶粒组织。冷加工黄铜材应在270 350C。进行应力消除退火，以消除应力腐蚀开裂。H62 黄铜的化学性能表1-4 黄铜在不同介质中的腐蚀速度合 口金腐蚀介质腐蚀速度/腐蚀条r件介质浓度/%温度/C试验时间/hH62硫酸20336840H62硫酸520600H62硫酸190100H62硫酸25190100H62MCl溶液g215H62MCl溶液g2200H62MCl溶液g2200H62N HCO溶液a3H62硅氟化钠沸腾H62混合盐:
7、CCl,400g/La2KClO ,150g/L3KCl,25 g/L80500H62纯四氯化碳+ g/L水26 78100H62乙炔20H62 黄铜的杂质影响H62 黄铜中不可避免的杂质有铁、铅、铋、锑、砷等铁铁在固态铜中的溶解极少，呈富铁相质点分布于a基体中，有细化晶粒的作用。 杂质铁对黄铜的力学性能无明显影响。铅和铋铅和铋在简单黄铜中是有害杂质，铋的危害比铅的达49倍。铅呈颗粒状存在 于晶界上的易熔共晶体中。铋在黄铜中呈连续的脆性薄膜分布于晶界上，使黄铜在冷、热加工时发脆。 向含铅、铋的简单黄铜中添加少量的锆之类的元素，使它们形成ZrPb （2000C。）、ZrBi （2200C。）高熔
8、点化合物，可消除它们的危害。X y X y锑锑在铜中的溶解度随着温度的下降而急剧减小，在其含量还不到%时，就会形成 脆性的Cu2Sb，呈网状分布于晶界，使黄铜的冷加工性能大幅度下降。锑还使铜合金产 生热脆性。向黄铜添加微量锂可形成高熔点（1145C。）化合物Li3Sb,呈细小颗粒分布 于晶粒内，从而消除了锑的不利影响。由于锑在高温下在铜中的溶解度较大，因而固 溶处理可提高含锑黄铜的冷加工性能。磷黄铜中磷含量大于%时，就会形成脆性的Cu3P，降低黄铜的加工性能。磷显着提 高黄铜的再结晶温度，使再结晶晶粒粗细不均。砷砷在室温黄铜中溶解度小于%，量大时则形成脆性的化合物 Cu3As, 分布于晶界，
9、降低黄铜的加工性能。含%的黄铜抗腐蚀性能得到提高，不会产生脱锌现象。H62 黄铜的特性及主要用途H62 黄铜的特性H62 黄铜有很高的强度，热加工性好，冷加工性中等，可切削性好，易焊接，抗 腐蚀性能强。H62 黄铜的主要用途H62 黄铜主要用于制造导管、夹线板、环形件、热交换器的零件、制糖机械、船 舶、造纸机械等零部件，乐器等的原材料2 产品的技术要求及质量要求金属材料显微组织参量包括：晶粒平均尺寸、亚晶平均尺寸、晶粒形状，亚晶尺 寸与取向差，材料不均匀粒度的特征与程度，织构的存在与形式等。挤压制品组织的不均匀性 与其他热加工方法相比较，挤压制品组织的特点是，在其断面上与长度分布都很 不均匀。
10、一般来说，总是沿长度上前端晶粒粗大后端细小，沿断面径向上中心晶粒粗 大外层细小。挤压制品的组织在断面上和长度上的不均匀性主要是由于变形不均匀引 起的。导致挤压制品的组织在断面上和长度上的不均匀的另一个因素是挤压温度和速 度的变化。挤压制品的粗大晶粒组织 许多具有实用价值，通常成分复杂的合金在热变形后的热处理中，经常会形成异 常大的晶粒，其尺寸超过原始晶粒尺寸的（10 100）倍，比临界变形后热处理所形 成的再结晶晶粒大的多，晶粒这种异常长大过程称为粗化，这种组织称为粗晶粒。晶 粒粗化一般只在局部出现，这样的制品组织具有明显的不均匀晶粒尺寸而被称为晶粒 不均匀或组织不均匀。某些铝合金挤压的棒材和
11、低碳钢镦压块，在淬火加热过程中出现制品周边的粗晶 区（称为粗晶环），便是粗晶不均匀的典型例子。（ 1 ）粗晶环的分布规律 单孔模挤压的铝合金帮在淬火后形成的周边粗晶环。由于模孔距挤压筒壁的距离 相等，故粗晶环均匀的分布在周边上。多孔模挤压圆棒经淬火后，粗晶环出现在局部周边上，呈月牙形。局部周边上的 月牙形粗晶环依模孔数不同略有差别。模孔数少，月牙形粗晶环较长，模孔数多则月 牙粗晶环短。型材或异性棒材断面上的粗晶环分布不均匀。在型材角部或转角区，粗晶环的厚 度较大、晶粒较粗。（2）粗晶环的形成机理粗晶环产生的部位会形成粗晶环的金属材料及其出现时 间。（3）形成粗晶环的影响因素： 合金元素 铸锭均
12、匀化 挤压温度 应力状态挤压制品的层状组织层状组织也叫片状组织，其特征是折断后的制品断口呈现出与木质相似的形貌。 分层的断口凹凸不平并带有裂纹，各层分界面近似平行于轴线。继续压力加工或热处 理均无法消除这种层状组织。它对制品纵向力学性能影响不大而使横向机械性能有所 降低。层状组织的产生，主要归因于铸造组织不均匀，其次，由于挤压时，在强烈的 两压一拉的主变形状态下，铸造组织内所存在的这些缺陷在周向上压薄、轴向上延 伸，而呈层状。挤压制品的质量控制当挤压工艺、模具与挤压机的各参数控制不当时，这些行为的综合作用致使制品 出现种种缺陷，降低质量，增加工艺废品量，降低成品率。挤压制品的质量包括：横 断面
13、上和长度上的形状与尺寸，表面质量，以及其组织和性能等。3 生产流程的确定及各工序的说明生产流程的确定（1）根据成品拉拔坯料直径确定挤压坯料的尺寸规格；（2）确定挤压温度、挤压比及挤压筒直径；（3）挤制获得拉拔坯料；（4）根据成品直径确定拉拔规格；（5）计算总延伸系数，确定拉拔道次和中间退火次数；（6）确定各道次拉拔后线材直径；（7）计算各道次延伸系数。校核它们是否符合要求，并进行必要的调整。生产工艺流程图（图 3-1）图 3-1 生产工艺流程图各工序说明中间退火中间退火的目的是为了消除坯料在冷加工时产生的加工硬化现象。降低变形抗 力，恢复塑性。使坯料能继续顺利的进行拉伸，而不发生断裂现象。因此，中间退货 的温度要高于合金再结晶温度。在退火过程中一方面要使金属能充分发生再结晶。另 一方面要注意控制再结晶后的晶粒度，防止晶粒粗大，确保坯料在退火后的组织与性 能。成品退火 制品的交货状态有硬状态、软状态或半硬状态之分。不同交货状态的制品，其内 部组织与性能要求不同。故成品退火的目的，是使产品达到所需要求的性能指标。在 条件允许时，最好采用无氧化退火，这样可以免除酸洗，保持金属光泽。酸洗 热加工及每次退火后，铜及其合金的表面上形成氧化铜和氧化亚铜。酸洗的目的 就是利用一种酸或几种
