《金属的铸造成形工艺 (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属的铸造成形工艺 (2)（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、细心整理其次篇 金属的塑性成形工艺金属塑性成形在外力作用下，金属产生了塑性变形，以此获得具有必需形态、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件。此生产方法称金属塑性成形也称压力加工外力 冲击力锤类设备压力轧机、压力机有必需塑性的金属压力加工热态、冷态根本生产方法：1轧制钢板、型材、无缝管材图6-1图6-22挤压低碳钢、非铁金属及其合金图6-3图6-43拉拔各种细线材，薄壁管、特别几何形态的型材图6-5图6-64自由锻坯料在上、下砥铁间受冲击力或压力而变形图6-7a5模锻坯料在锻模模腔内受冲击力或压力而变形图6-7b6板料冲压金属板料在冲模之间受压产生分别或变形的加工方法图6-7c金属的原材料，大部通
2、过轧制、挤压、拉拔等制成。第六章 金属塑性成形的工艺理论根底压力加工对金属施加外力塑性变形金属在外力作用下，使其内部产生应力发生弹性变形 外力屈服应力 塑性变形塑性变形过程中必需有弹性变形存在，外力去除后，弹性变形将复原“弹复”现象，它对有些压力加工件的变形和工件质量有很大影响，须接受工艺措施的保证产品质量。6-1 塑性变形理论及假设一、最小阻力定律金属塑性成形 问题 实质，金属塑性流淌，影响金属流淌的因素特别困难定量很困难。应用最小阻力定律定性分析质点流淌方向最小阻力定律受外力作用，金属发生塑性变形时，假如金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。利用此定律，调整某
3、个方向流淌阻力，变更金属在某些方向的流淌量成形合理。图6-10最小阻力定律示意图在镦粗中，此定律也称最小周边法那么二、塑性变形前后体积不变的假设弹性变形考虑体积变更塑性变形假设体积不变由于金属材料连续，且致密，体积变更很微小，可忽视此假设+最小阻力定律成形时金属流淌模型三、变形程度的计算变形程度用“锻造比”表示拔长时锻造比为： T拔=Fo/F镦粗时锻造比： Y镦=Ho/H式中：H0、F0坯料变形前的高度和横截面积 H、F坯料变形后的高度和横截面积T锻=22.5 要求横向力学性能纵向Y锻由Y锻可得坯料的尺寸。如：拔长时，F坯料=Y拔F锻件 F锻件锻件的最大截面积L钢坯= 体积 / 横截面积6-2
4、 冷变形及热变形金属的塑性变形 冷变形在再结晶温度以下的变形热变形在再结晶温度以上的变形一、冷变形变形过程中无回复与再结晶现象，变形后的金属只具有加工硬化现象故变形过程中变形程度不宜过大，幸免产生裂开。冷变形可获得较高硬度和低粗糙度，可提高产品的外表质量和性能。如：常温下进展的冷镦、冷挤、冷轧、冷冲压二、热变形变形后，金属具有再结晶组织，而无加工硬化痕迹。金属只有在热变形态况下，才能以较小的功到达较大的变形，同时能获得具有高力学性能的再结晶组织。故，金属压力加工多接受热变形来进展。如：自由锻、热模锻、热轧、热挤压等。6-3 纤维组织的利用原那么压力加工最原始坯料铸锭钢锭内部组织很不匀整、晶粒较
5、粗大，并存在气孔、缩松、非金属夹杂物等缺陷。加热压力加工后塑性变形、再结晶变更粗大铸造组织获得细化再结晶组织，并使气孔、缩松、压合致密、力学性能铸锭在压力加工产生塑性变形时，基体金属的晶粒形态和沿晶界分布的杂质形态都发生变形沿着变形方向被拉长，呈纤维形态这种构造叫纤维组织。它使金属性能上具有方向性，对变形后的质量也有影响。顺纤维方向的力学性能优于横纤维方向；金属的变形程序越大，纤维组织越明显，力学性能的方向性也越显著。注纤维组织的化学稳定性强，不能用热处理方法加以消退，只有经过锻压，使金属变形，才能变更其方向和形态。因此，为获得具有最好力学性能的零件，设计、制造时，应充分利用纤维组织方向性。使
6、纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断。使零件所受最大拉应力与纤维方向一样，最大切应力与纤维方向垂直。图6-9 切削加工与局部镦粗。6-4 影响塑性变形的因素金属的可锻性衡量材料在经受压力加工时获得优质零件难易程度的一个工艺性能。可锻性好适合于压力加工成形可锻性差不宜于选用压力加工可锻性常用 金属的塑性 变形抗力 综合衡量塑性越大、变形抗力越小可锻性好金属的塑性，用截面收缩率、延长率、冲击韧性k表示，、k塑性，变形抗力金属对变形的抗拒力。变形抗力变形中所消耗的能量，金属的可锻性取决于材质和加工条件。一、材料性质的影响1化学成分的影响纯金属的可锻性比合金要好；如：纯铁、低碳钢、高合全钢可锻性依次下
7、降2金属组织的影响内部的组织构造不同，可锻性差异很大纯金属及固溶体如奥氏体的可锻性好；碳化物如渗碳体的可锻性差铸态柱状组织和粗晶粒构造不如晶粒细小而又匀整的组织的可锻性好。二、加工条件的影响1变形温度的影响提高变形时的温度改善可锻性，并对生产率、产品质量及金属的有效利用均影响大。但温度过高必将产生过热、过烧、脱碳和紧要氧化等缺陷锻件报废应严格限制锻造温度始锻温度和终锻温度间的温度范围以合金状态图为依据2变形速度的影响变形速度单位时间内的变形程度。其影响是冲突的图6-12一方面，由于变形速度的增大，回复和再结晶不能刚好克制加工硬化现象金属塑性抗力可锻性变坏；另一方面，金属在变形过程中，消耗于塑性
8、变形的能量有一局部转化为热能，使温度提升热效应现象，使塑性变形抗力图中a点以后可锻性好，但热效应现象除高速锤锻造外，一般压力加工的变形过程不明显故接受较小的变形速度为宜。3应力状态的影响三向应力状态图中压应力数量塑性好 拉应力数量塑性差图6-13图6-14第七章 锻压成形工艺锻压成形 自由锻无模自由成形 模锻模膛塑性成形自由锻利用冲击力或压力使金属在上、下砥铁间产生塑性变形所需几何形态及内部质量的锻件。手工自由锻小型锻件，生产率低机器自由锻锤上自由锻空气锤、蒸汽空气锤1500kg锻件 液压机上自由锻水压机300吨锻件 生产巨型锻件唯一成形设备自由锻可分为根本工序、帮助工序、精整工序根本工序使金
9、属坯料产生必需程度的塑性变形，满足形态、尺寸帮助工序为根本工序操作便利而进展的预先变形工序如压钳口、压钢锭棱边、切肩等精整工序用以削减锻件外表缺陷注由于自由锻的生产效率低，对操作工人技艺要求高，劳动强度大，锻件精度差自由锻日趋衰落，而模锻慢慢取代自由锻国外工业兴盛国家，自由锻中、小型只占20%40%。7-1 模膛锻造成形模锻在高强度金属锻模上预先制出与锻件形态一样的模膛，使坯料在模膛内受压变形，在变形过程中由于模膛对金属坯料流淌的限制，因而锻造终了时能得到和模膛形态相符的锻件。模锻与自由锻比拟有如下优点。生产率较高模锻尺寸精确，加工余量小可锻出形态比拟困难的锻件节约金属材料，削减切削加工量操作
10、简洁，易于机械化、自动化模锻按运用的设备不同分为：锤上模锻固定模腔成形胎模锻压力机上模锻一、胎模锻造成形工艺及应用在自由锻设备上运用胎模生产模锻件的工艺方法。两种方法：胎模放在砧座上，将加热后的坯料放入胎模，锻制成形自由锻预锻胎模终锻成形特点及应用生产率较高，锻件质量好，节约材料，本钱低，不需专用锻造设备，模具简洁，易制造，应用小批量生产也慢慢淘汰。二、固定模膛成形工艺的分类及设备成型设备不同：锤上模镗成形工艺大批量蒸汽-空气锤、无砧座锤、高速锤 压力机上模镗成形工艺设备：曲柄压力机、摩擦压力机、平锻机、模锻水压机等7-2 锻模模膛及其功用图7-2锤上模锻用的锻模模膛依据功用的不同，可分为：模
11、锻模膛终锻模镗、预锻模镗制坯模膛： 拔长模膛图7-4预先制坯 滚压模膛图7-5弯曲模膛图7-6a)切断模膛图7-6b 终锻模镗形态同锻件，尺寸比锻件放大一个收缩量。图7-3预锻模镗形态、尺寸与锻件接近，无飞边槽，圆角和斜度较大注 按变形的模膛数：单膛锻模如齿轮坯 多膛锻模图7-77-3 锤上模锻成形工艺设计模锻生产的工艺规程包括：制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步选模膛、选择设备及支配修整工序等。最主要是锻件图的制定和模锻工步的确定一、模锻锻件图的制定是设计和制造锻模、计算坯料、检查锻件的依据。制定时应考虑如下几个问题：1选择模锻件的分模面图7-8 选d-d是最合理的2余量、公差及敷料余量
12、一般为14mm；公差一般取在0.33mm3模锻斜度 图7-9一般515 2-1=254模锻圆面半径 图7-10 Rr5留出冲孔连皮d25mm 孔 带冲孔连皮 图7-3 连皮厚度 s与d有关，d =3080s=48mm 图7-11齿轮坯模锻件图粗实线锻件的形态双点划线零件的轮廓形态二、模锻工步的确定及模膛种类的选择形态分 长轴类锻件 图7-12 盘类锻件 图7-13模锻工步确定后，再选择制坯模膛和模锻模膛。注：修整工序切边和冲孔 热处理正火、退火 校正防变形 清理去氧化皮等三、模锻成形件的构造工艺性便于模锻生产，降低本钱原那么：7-4 压力机上模膛成形由于模锻锤工作时振动、噪音大，劳动条件差，蒸
13、汽效率低，能源消耗多等缺点。近年来，大吨位模锻锤有逐步被压力机所取代趋势。压力机有：摩擦压力机、曲柄压力机、平锻机、模锻水压机一、摩擦压力机上模锻图7-17 工作原理吨位350t1000t多用于中、小型锻件特点：构造简洁，造价低，投资少，运用修理便利，基建要求不高、工艺用途广泛。中、小型工厂均有此类设备二、曲柄压力机模锻传动系统如图7-18吨位 200012000吨特点：锻件精度高，生产率高，劳动条件好，节约金属等适合于大批大量生产造价高三、平锻机上模锻图7-19 传动图 滑块水平运动吨位500kN31500kN503150吨 25mm230mm 棒料特点：7-5 模锻件的缺陷 1错模2欠压3局部充不满无法修正4折纹无法修正5凹坑6残留毛利第八章 板料的冲压成形工艺利用冲模使板料产生分别或变形的加工方法板料的冲压成形常温下
