金屬材料成形基礎(chǔ) 第三篇ppt課件

1、主講 徐曉峰第三章第三章 金屬的塑性成型壓力加工金屬的塑性成型壓力加工概概 述述 5 5模型鍛造模型鍛造一、金屬塑性成形一、金屬塑性成形金屬資料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形金屬資料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的消費(fèi)方法。狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的消費(fèi)方法。二、金屬塑性成形的根本消費(fèi)方式二、金屬塑性成形的根本消費(fèi)方式 1 1軋制軋制 2 2擠壓擠壓3 3拉拔拉拔4 4自在鍛造自在鍛造6 6板料沖壓板料沖壓上砥鐵下砥鐵坯料1 1零件大小不受限制；零件大小不受限制；2 2消費(fèi)批量不受限制。消費(fèi)批量不受限制。三、塑性成形壓力加工的特點(diǎn)三、塑性

2、成形壓力加工的特點(diǎn)1 1力學(xué)性能高力學(xué)性能高1 1組織致密；組織致密；2 2晶粒細(xì)化；晶粒細(xì)化；3 3壓合鑄造缺陷；壓合鑄造缺陷；4 4使纖維組織合理分布。使纖維組織合理分布。2 2節(jié)約資料節(jié)約資料1 1力學(xué)性能高，承載才干提高；力學(xué)性能高，承載才干提高；2 2減少零件制造中的金屬耗費(fèi)與切削加工相比。減少零件制造中的金屬耗費(fèi)與切削加工相比。 3 3消費(fèi)率高消費(fèi)率高4 4適用范圍廣適用范圍廣1-1 1-1 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶 第一節(jié)第一節(jié) 金屬塑性成形工藝原理金屬塑性成形工藝原理 一、金屬塑性變形的本一、金屬塑性變形的本質(zhì)質(zhì)1. 1.單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形1

3、1滑移：滑移：晶體的一部分相對(duì)一部分沿一定的晶面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。但實(shí)踐金屬的滑移是靠位錯(cuò)的挪動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2 2孿生：孿生：晶體的一部分相對(duì)一部分沿一定的晶面發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。晶體的一部分相對(duì)一部分沿一定的晶面發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2. 2. 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形晶內(nèi)變形晶內(nèi)變形晶間變形晶間變形滑移滑移孿生孿生滑動(dòng)滑動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)多晶體塑性變形的本質(zhì)：多晶體塑性變形的本質(zhì)：晶粒內(nèi)部發(fā)生滑移和孿生；同時(shí)晶晶粒內(nèi)部發(fā)生滑移和孿生；同時(shí)晶粒之間發(fā)生滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)。粒之間發(fā)生滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)。二、塑性變形后金屬的組織和性能二、塑性變形后金屬的組織和性能1. 1.冷變形及其影響冷變形及其影響1 1組織變化的特征：組織變化

4、的特征：晶粒沿變形最大方向伸長(zhǎng)；晶粒沿變形最大方向伸長(zhǎng)；晶格與晶粒均發(fā)生畸變；晶格與晶粒均發(fā)生畸變；晶粒間產(chǎn)生碎晶。晶粒間產(chǎn)生碎晶。2 2性能變化的特征：性能變化的特征：加工硬化：加工硬化：隨著變形程度的添加，其強(qiáng)度和硬度不隨著變形程度的添加，其強(qiáng)度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降。斷提高，塑性和韌性不斷下降。有利：強(qiáng)化金屬資料有利：強(qiáng)化金屬資料不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來(lái)困難不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來(lái)困難020406080%變形程度36032028024020016012080407006005004003002001000220180160140120延 伸率 %沖 擊韌度/J cm-2H

5、B強(qiáng)度極 限/MPa強(qiáng)度極 限布氏硬度延 伸率 %沖 擊韌度2. 2. 回復(fù)回復(fù)T T回回 = 0.3T = 0.3T熔熔3. 3. 再結(jié)晶再結(jié)晶T T再再 = 0.4T = 0.4T熔熔(K)(K)4 . 4 . 熱變形及其影響熱變形及其影響1 1不產(chǎn)生加工硬化不產(chǎn)生加工硬化2 2使組織得到改善，提高了力學(xué)性能使組織得到改善，提高了力學(xué)性能 細(xì)化晶粒；細(xì)化晶粒； 壓合了鑄造缺陷；壓合了鑄造缺陷；3 3構(gòu)成纖維組織構(gòu)成纖維組織 組織致密。組織致密。T T再再冷變形冷變形熱變形熱變形以上以上以下以下一、一、 金屬的纖維組織與鍛造比金屬的纖維組織與鍛造比 在熱變形過(guò)程中，資料內(nèi)部的夾雜物及其它非基

6、體物質(zhì)。沿在熱變形過(guò)程中，資料內(nèi)部的夾雜物及其它非基體物質(zhì)。沿塑性變形方向所構(gòu)成的流線組織，稱為纖維流線組織。塑性變形方向所構(gòu)成的流線組織，稱為纖維流線組織。1 1在平行于纖維組織的方向上：資料的抗拉強(qiáng)度提高在平行于纖維組織的方向上：資料的抗拉強(qiáng)度提高2 2在垂直于纖維組織的方向上：資料的抗剪強(qiáng)度提在垂直于纖維組織的方向上：資料的抗剪強(qiáng)度提高高 1-2 1-2 金屬的纖維組織與可鍛性金屬的纖維組織與可鍛性鍛造比：鍛造比： Y=F坯坯/F鍛鍛Y=H坯坯/H鍛鍛拔長(zhǎng)：拔長(zhǎng)：鐓粗：鐓粗： 普通，普通，Y=25 Y=25 時(shí)，在變形金時(shí)，在變形金屬中開(kāi)場(chǎng)構(gòu)成纖維組織，縱向的屬中開(kāi)場(chǎng)構(gòu)成纖維組織，縱向的

7、強(qiáng)度、塑性和韌性提高；橫向強(qiáng)度、塑性和韌性提高；橫向垂直纖維方向同類性能下降，垂直纖維方向同類性能下降，力學(xué)性能出現(xiàn)各向異性。力學(xué)性能出現(xiàn)各向異性。Y5 Y5 時(shí)，時(shí)，力學(xué)性能不再提高，各向異性那力學(xué)性能不再提高，各向異性那么進(jìn)一步添加。么進(jìn)一步添加。二、金屬的可鍛性二、金屬的可鍛性是金屬資料在壓力加工時(shí)成形的難易程度。是金屬資料在壓力加工時(shí)成形的難易程度。1 . 1 . 可鍛性的衡量目的可鍛性的衡量目的1 1塑性：塑性：2 2變形抗力：變形抗力：資料的塑性越好，其可鍛性越好。資料的塑性越好，其可鍛性越好。資料的變形抗力越小，其可鍛性越好。資料的變形抗力越小，其可鍛性越好。2 . 2 . 影響

8、可鍛性的要素影響可鍛性的要素1 1金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì)化學(xué)成分：化學(xué)成分：MeMe越低，資料的可鍛性越好。越低，資料的可鍛性越好。組織形狀：純金屬和固溶體具有良好的可鍛性。組織形狀：純金屬和固溶體具有良好的可鍛性。2 2變形條件變形條件變形溫度：變形溫度：應(yīng)力形狀：應(yīng)力形狀：變形速度：變形速度：v塑塑性、性、變變形形抗抗力力塑性塑性變形抗力變形抗力cvT T溫越高，資料的可鍛性越好。溫越高，資料的可鍛性越好。V V變?cè)叫?，資料的可鍛性越好。變?cè)叫?，資料的可鍛性越好。三向壓應(yīng)力三向壓應(yīng)力塑性最好、變形抗力最大。塑性最好、變形抗力最大。三向拉應(yīng)力三向拉應(yīng)力塑性最差、變形抗力最大。塑性最差、變形抗力

9、最大。四、金屬的變形規(guī)律四、金屬的變形規(guī)律1. 1. 體積不變定律體積不變定律2. 2. 最小阻力定律最小阻力定律三、鍛造溫度范圍三、鍛造溫度范圍始鍛溫度：始鍛溫度：終鍛溫度：終鍛溫度：過(guò)熱、過(guò)燒過(guò)熱、過(guò)燒 缺陷缺陷加工硬化加工硬化45: 1200800 第二節(jié)第二節(jié) 金屬塑性成形工藝方法金屬塑性成形工藝方法2-1 2-1 自在鍛造自在鍛造一、自在鍛設(shè)備一、自在鍛設(shè)備鍛錘鍛錘壓力機(jī)壓力機(jī)空氣錘空氣錘蒸汽蒸汽空氣錘空氣錘水壓機(jī)水壓機(jī)油壓機(jī)油壓機(jī)65750Kg630Kg5T落下部分總分量落下部分總分量 = = 活塞活塞+ +錘頭錘頭+ +錘桿錘桿滑塊運(yùn)動(dòng)到下始點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的最大壓力滑塊運(yùn)動(dòng)到下始點(diǎn)時(shí)

10、所產(chǎn)生的最大壓力鍛錘噸位鍛錘噸位 = =壓力機(jī)噸位壓力機(jī)噸位 = =二、自在鍛根本工序二、自在鍛根本工序根本工序根本工序 完成鍛件根本變形和成形的工序。完成鍛件根本變形和成形的工序。H完全礅粗部分礅粗，S S1.25H0/D02.53. 3. 沖孔：沖孔：4. 4. 彎曲：彎曲：5. 5. 改動(dòng)：改動(dòng)：6. 6. 錯(cuò)移：錯(cuò)移：1. 1. 礅粗：礅粗：2. 2. 拔長(zhǎng)：拔長(zhǎng)：，S SL L芯軸拔長(zhǎng)芯軸擴(kuò)孔三、自在鍛工藝規(guī)程的制定三、自在鍛工藝規(guī)程的制定1. 1. 鍛件圖的繪制鍛件圖的繪制1 1機(jī)械加工余量機(jī)械加工余量2 2公差公差3 3敷料敷料2. 2. 坯料分量和尺寸的計(jì)算坯料分量和尺寸的計(jì)算

11、G坯坯 = 1+kG鍛鍛G坯坯 = G鍛鍛+G料頭料頭+G芯料芯料+G燒燒K K 耗費(fèi)系數(shù)耗費(fèi)系數(shù)1/31/4余余量量Y=F坯坯/F鍛鍛Y=H坯坯/H鍛鍛拔長(zhǎng)：拔長(zhǎng)：鐓粗：鐓粗：1.25H0/D02.5max鍛坯YFF圓截面坯料：圓截面坯料：坯坯坯DHDV45 . 2438 . 0坯坯VD所以：所以：長(zhǎng)軸類鍛件：長(zhǎng)軸類鍛件：max鍛坯DYD3 . 3 . 鍛造工序的選擇鍛造工序的選擇軸、桿類零件：鐓粗、拔長(zhǎng)軸、桿類零件：鐓粗、拔長(zhǎng)盤(pán)類、環(huán)類零件：鐓粗拔長(zhǎng)及鐓粗、盤(pán)類、環(huán)類零件：鐓粗拔長(zhǎng)及鐓粗、 沖孔芯軸上擴(kuò)孔沖孔芯軸上擴(kuò)孔筒類零件：鐓粗、沖孔、在芯軸上拔長(zhǎng)筒類零件：鐓粗、沖孔、在芯軸上拔長(zhǎng)4

12、. 4 . 鍛造溫度范圍及加熱火次確實(shí)定鍛造溫度范圍及加熱火次確實(shí)定5 . 5 . 鍛造設(shè)備的選擇鍛造設(shè)備的選擇6 . 6 . 確定工時(shí)確定工時(shí) 7 . 7 . 填寫(xiě)工藝卡填寫(xiě)工藝卡2-2 2-2 模型鍛造模型鍛造模型鍛造模型鍛造 將金屬坯料放在具有一定外形的模鍛模膛將金屬坯料放在具有一定外形的模鍛模膛 內(nèi)受壓、變形，獲得鍛件的方法。內(nèi)受壓、變形，獲得鍛件的方法。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1消費(fèi)率高；消費(fèi)率高； 2鍛件的尺寸精度和外表質(zhì)量高；3 3資料利用率高；資料利用率高；4 4可鍛造外形較復(fù)雜的零件；可鍛造外形較復(fù)雜的零件；5 5模具本錢(qián)高、設(shè)備昂貴；模具本錢(qián)高、設(shè)備昂貴；6 6鍛件不能恣意大。普通

13、不得超越鍛件不能恣意大。普通不得超越150kg150kg。一、錘上模鍛一、錘上模鍛一錘上模鍛設(shè)備一錘上模鍛設(shè)備蒸汽蒸汽空氣模鍛捶空氣模鍛捶運(yùn)用：外形較復(fù)雜的中小型零件的成批、大量消費(fèi)。運(yùn)用：外形較復(fù)雜的中小型零件的成批、大量消費(fèi)。二鍛模構(gòu)造二鍛模構(gòu)造鍛模鍛模模膛模膛飛邊槽飛邊槽橋部橋部倉(cāng)部倉(cāng)部 構(gòu)成鍛件根本外形和尺寸的空腔。構(gòu)成鍛件根本外形和尺寸的空腔。 包容多余的金屬。包容多余的金屬。 添加金屬流動(dòng)的阻力，促使金屬充溢模膛。添加金屬流動(dòng)的阻力，促使金屬充溢模膛。三模膛的分類三模膛的分類模膛模膛模鍛模膛模鍛模膛制坯模膛制坯模膛終鍛模膛終鍛模膛預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛延伸模膛延伸模膛滾壓模膛滾壓模膛彎曲

14、模膛彎曲模膛切斷模膛切斷模膛四鍛模工藝規(guī)程的制定四鍛模工藝規(guī)程的制定1. 1. 繪制鍛件圖繪制鍛件圖1 1分模面的選擇分模面的選擇分模面應(yīng)選在鍛件的最大截面處；分模面應(yīng)選在鍛件的最大截面處；分模面的選擇應(yīng)使模膛淺而對(duì)稱；分模面的選擇應(yīng)使模膛淺而對(duì)稱；分模面的選擇應(yīng)使鍛件上所加敷料最少；分模面的選擇應(yīng)使鍛件上所加敷料最少；分模面應(yīng)最好是平直面。分模面應(yīng)最好是平直面。aaccddbb2)2)確定加工余量、公差和敷料確定加工余量、公差和敷料加工余量：14mm公差：0.33mm3 3設(shè)計(jì)模鍛斜度設(shè)計(jì)模鍛斜度外壁斜度：57 0內(nèi)壁斜度：712 04 4設(shè)計(jì)模鍛圓角設(shè)計(jì)模鍛圓角外圓角：r = 1.512m

15、m內(nèi)圓角：R=23r5 5確定沖孔連皮確定沖孔連皮2. 2. 確定模鍛工序確定模鍛工序1 1根本工序根本工序圓盤(pán)類零件：鐓粗圓盤(pán)類零件：鐓粗 預(yù)鍛預(yù)鍛 終鍛終鍛長(zhǎng)桿類零件：制坯長(zhǎng)桿類零件：制坯 預(yù)鍛預(yù)鍛 終鍛終鍛2 2修正工序修正工序切邊；沖孔； 校正； 熱處置；清理。汽車(chē)凸輪軸汽車(chē)凸輪軸工序：拔長(zhǎng)、滾擠、預(yù)鍛、工序：拔長(zhǎng)、滾擠、預(yù)鍛、終鍛、切邊。終鍛、切邊。二、胎模鍛造二、胎模鍛造利用自在鍛設(shè)備在活動(dòng)模具上消費(fèi)模鍛件的方法。1. 1. 扣?？勰?. 2. 筒模筒模3. 3. 合模合模運(yùn)用：沒(méi)有模鍛設(shè)備的中、小型鍛件的批量消費(fèi)。2-3 2-3 板料沖壓板料沖壓利用沖模對(duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生分別或變形獲利用沖模對(duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生分別或變形獲得所需零件的工