材料成型發(fā)展史-擠壓與鍛造

1、金屬的塑性成型新工藝金屬的塑性成型新工藝 1 零件的擠壓零件的擠壓2 零件的軋制零件的軋制3 液態(tài)模鍛液態(tài)模鍛4 液態(tài)模鍛液態(tài)模鍛5 粉末鍛造粉末鍛造6 超塑性成型超塑性成型7 高能高速成型高能高速成型零件的擠壓零件的擠壓 擠壓擠壓是施加強大壓力作用于模具，迫使放在模是施加強大壓力作用于模具，迫使放在模具內(nèi)的金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形并從模孔中擠出，具內(nèi)的金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形并從?？字袛D出，從而獲得所需零件或半成品的加工方法。從而獲得所需零件或半成品的加工方法。零件擠壓的類型：零件擠壓的類型：1、正擠壓、正擠壓 金屬流動方向與凸模運動方向相同金屬流動方向與凸模運動方向相同2、反擠壓、反擠壓

2、金屬流動方向與凸模運動方向相反金屬流動方向與凸模運動方向相反3、復(fù)合擠壓、復(fù)合擠壓 擠壓過程中，坯料上一部分金屬的流動方向與凸模運動方擠壓過程中，坯料上一部分金屬的流動方向與凸模運動方向相同，而另一部分金屬流動方向與凸模運動方向相反向相同，而另一部分金屬流動方向與凸模運動方向相反4、徑向擠壓、徑向擠壓 金屬運動方向與凸模運動方向成金屬運動方向與凸模運動方向成90擠壓過程動畫仿真擠壓過程動畫仿真正擠壓正擠壓反擠壓反擠壓擠壓過程動畫仿真擠壓過程動畫仿真復(fù)合擠壓復(fù)合擠壓徑向擠壓徑向擠壓零件的軋制零件的軋制設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，噸位小。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，噸位小。 勞動條件好，易于實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)率高。勞動

3、條件好，易于實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)率高。 軋制時模具可用價廉的球墨鑄鐵或冷硬鑄鐵來制造，軋制時模具可用價廉的球墨鑄鐵或冷硬鑄鐵來制造，節(jié)約貴重的模具鋼材，加工也較容易。節(jié)約貴重的模具鋼材，加工也較容易。 鍛件質(zhì)量好。鍛件質(zhì)量好。 材料利用率高，可達到材料利用率高，可達到90以上，即達以上，即達到少切屑，甚至無切屑。到少切屑，甚至無切屑。零件軋制的特點：零件軋制的特點：板材軋制原理動畫模擬板材軋制原理動畫模擬 精密模鍛精密模鍛是在模鍛設(shè)備上鍛造出形狀復(fù)雜、鍛是在模鍛設(shè)備上鍛造出形狀復(fù)雜、鍛件精度高的模鍛工藝。如精密模鍛傘齒輪，其齒形件精度高的模鍛工藝。如精密模鍛傘齒輪，其齒形部分可直接鍛出而不

4、必再經(jīng)切削加工。模鍛件尺寸部分可直接鍛出而不必再經(jīng)切削加工。模鍛件尺寸精度可達精度可達IT12IT15，表面粗糙度為，表面粗糙度為Ra3.21.6。精密模鍛工藝過程：精密模鍛工藝過程： 先將原始坯料普通模鍛先將原始坯料普通模鍛成中間坯料成中間坯料再對中間坯料再對中間坯料進行嚴(yán)格的清理，除去氧化進行嚴(yán)格的清理，除去氧化皮或缺陷皮或缺陷最后采用無氧化最后采用無氧化或少氧化加熱后精鍛或少氧化加熱后精鍛(如圖如圖)。精密模鍛精密模鍛需要精確計算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按坯料質(zhì)量下需要精確計算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按坯料質(zhì)量下料。料。 需要精細清理坯料表面，除凈坯料表面的氧化皮、需要精細清理坯料表面，除凈坯料

5、表面的氧化皮、脫碳層及其它缺陷等。脫碳層及其它缺陷等。 應(yīng)采用無氧化或少氧化加熱法，盡量減少坯料表面應(yīng)采用無氧化或少氧化加熱法，盡量減少坯料表面形成的氧化皮。形成的氧化皮。精密模鍛的鍛件精度很大程度上取決于鍛模的加工精密模鍛的鍛件精度很大程度上取決于鍛模的加工精度。為排除模膛中的氣體，減小金屬流動阻力，使精度。為排除模膛中的氣體，減小金屬流動阻力，使金屬更好地充滿模膛，在凹模上應(yīng)開有排氣小孔。金屬更好地充滿模膛，在凹模上應(yīng)開有排氣小孔。模鍛時要很好地進行潤滑和冷卻鍛模。模鍛時要很好地進行潤滑和冷卻鍛模。精密模鍛一般都在剛度大、精度高的模鍛設(shè)備上進精密模鍛一般都在剛度大、精度高的模鍛設(shè)備上進行。

6、如曲柄壓力機、摩擦壓力機或高速錘等。行。如曲柄壓力機、摩擦壓力機或高速錘等。精密模鍛工藝特點：精密模鍛工藝特點： 原材料配制原材料配制熔煉熔煉澆注澆注加壓成型加壓成型脫脫模模冷卻冷卻熱處理熱處理檢驗檢驗入庫。入庫。液態(tài)模鍛原理仿真液態(tài)模鍛原理仿真液態(tài)模鍛液態(tài)模鍛液態(tài)模鍛的工藝流程：液態(tài)模鍛的工藝流程：直接式液態(tài)模鍛：直接式液態(tài)模鍛：壓頭（成型凸模）直接作用在液態(tài)壓頭（成型凸模）直接作用在液態(tài)金屬上，在壓力下充型、凝固、并伴有微量的塑性變金屬上，在壓力下充型、凝固、并伴有微量的塑性變性組織。適合于生產(chǎn)形狀簡單、性能要求較高的零件。性組織。適合于生產(chǎn)形狀簡單、性能要求較高的零件。間接式液態(tài)模鍛：間

7、接式液態(tài)模鍛：同全立式壓鑄相似。同全立式壓鑄相似。直接式液態(tài)模鍛直接式液態(tài)模鍛間接式液態(tài)模鍛間接式液態(tài)模鍛液態(tài)模鍛工藝的主要特點：液態(tài)模鍛工藝的主要特點：在成型過程中，液態(tài)金屬在壓力下完成結(jié)晶凝在成型過程中，液態(tài)金屬在壓力下完成結(jié)晶凝固。固。已凝固的金屬在壓力作用下，產(chǎn)生塑性變形，已凝固的金屬在壓力作用下，產(chǎn)生塑性變形，使制件外側(cè)壁緊貼模壁，液態(tài)金屬自始至終獲得使制件外側(cè)壁緊貼模壁，液態(tài)金屬自始至終獲得等靜壓。等靜壓。 液態(tài)模鍛對材料的選擇范圍很寬，不僅適用于液態(tài)模鍛對材料的選擇范圍很寬，不僅適用于鑄造合金，而且還適用于變形合金。鑄造合金，而且還適用于變形合金。粉末鍛造的原理：粉末鍛造的原理：

8、 粉末鍛造是粉末冶金成型方法和鍛造相結(jié)合粉末鍛造是粉末冶金成型方法和鍛造相結(jié)合的一種金屬加工方法。它是將粉末預(yù)壓成型后，的一種金屬加工方法。它是將粉末預(yù)壓成型后，在充滿保護氣體的爐子中燒結(jié)制坯，將坯料加熱在充滿保護氣體的爐子中燒結(jié)制坯，將坯料加熱至鍛造溫度后模鍛而成。至鍛造溫度后模鍛而成。粉末鍛造的優(yōu)點粉末鍛造的優(yōu)點（與模鍛相比）（與模鍛相比）材料利用率高，可達材料利用率高，可達90%以上。而模鍛的材料以上。而模鍛的材料利用率只有利用率只有50%左右。左右。機械性能高。材質(zhì)均勻無各向異性，強度、塑機械性能高。材質(zhì)均勻無各向異性，強度、塑性和沖擊韌性都較高。性和沖擊韌性都較高。粉末鍛造粉末鍛造鍛

9、件精度高，表面光潔，可實現(xiàn)少、無切削加工。鍛件精度高，表面光潔，可實現(xiàn)少、無切削加工。生產(chǎn)率高。每小時產(chǎn)量可達生產(chǎn)率高。每小時產(chǎn)量可達5001000件。件。鍛造壓力小。如鍛造壓力小。如130汽車差速器行星齒輪，鋼坯汽車差速器行星齒輪，鋼坯鍛造需用鍛造需用25003000kN壓力機，粉末鍛造只需壓力機，粉末鍛造只需800kN壓力機。壓力機?？梢约庸崴苄圆畹牟牧稀Ｈ珉y于變形的高溫鑄可以加工熱塑性差的材料。如難于變形的高溫鑄造合金可用粉末鍛造方法鍛出形狀復(fù)雜的零件。采造合金可用粉末鍛造方法鍛出形狀復(fù)雜的零件。采用粉末鍛造出的零件有差速器齒輪、柴油機連桿、用粉末鍛造出的零件有差速器齒輪、柴油機連桿、

10、鏈輪、襯套等。鏈輪、襯套等。超塑性成型超塑性成型 超塑性超塑性是指金屬或合金在特定條件下，是指金屬或合金在特定條件下，即低的變形速率即低的變形速率(e =102104/s)、一定的、一定的變形溫度變形溫度(約為熔點一半約為熔點一半)和均勻的細晶粒度和均勻的細晶粒度(晶粒平均直徑為晶粒平均直徑為0.25m )，其相對延伸率，其相對延伸率超過超過100%以上的特性。如鋼超過以上的特性。如鋼超過500%、純、純鈦超過鈦超過300%、鋅鋁合金超過、鋅鋁合金超過1000%。1板料沖壓板料沖壓 零件直徑較小，但很高。選用零件直徑較小，但很高。選用超塑性材料可以一次拉深成型，質(zhì)超塑性材料可以一次拉深成型，質(zhì)

11、量很好，零件性能無方向性。量很好，零件性能無方向性。2板料氣壓成型板料氣壓成型 超塑性金屬板料放于模具中，超塑性金屬板料放于模具中，把板料與模具一起加熱到規(guī)定溫把板料與模具一起加熱到規(guī)定溫度，向模具內(nèi)吹入壓縮空氣或抽度，向模具內(nèi)吹入壓縮空氣或抽出模具內(nèi)的空氣形成負壓，板料出模具內(nèi)的空氣形成負壓，板料將貼緊在凹?；蛲鼓Ｉ?，獲得所將貼緊在凹?；蛲鼓Ｉ希@得所需形狀的工件。該法可加工的板需形狀的工件。該法可加工的板料厚度為料厚度為0.44 mm。超塑性成型工藝的應(yīng)用超塑性成型工藝的應(yīng)用擴大了可鍛金屬材料的種類。如過去只能采擴大了可鍛金屬材料的種類。如過去只能采用鑄造用鑄造金屬填充模膛的性能好，可鍛出

12、尺寸精度高、金屬填充模膛的性能好，可鍛出尺寸精度高、機械加工余量很小、甚至不用加工的零件。機械加工余量很小、甚至不用加工的零件。能獲得均勻細小的晶粒組織，零件機械性能能獲得均勻細小的晶粒組織，零件機械性能均勻一致。均勻一致。金屬的變形抗力小，可充分發(fā)揮中、小設(shè)備金屬的變形抗力小，可充分發(fā)揮中、小設(shè)備的作用。的作用。超塑性模鍛工藝特點超塑性模鍛工藝特點 高能高速成型是一種在極短時間內(nèi)釋放高能量高能高速成型是一種在極短時間內(nèi)釋放高能量而使金屬變形的成型方法。而使金屬變形的成型方法。高能高速成型的特點高能高速成型的特點:模具簡單模具簡單零件精度高，表面質(zhì)量好零件精度高，表面質(zhì)量好可提高材料的塑性變形能力可提高材料的塑性變形能力利于采用復(fù)合工藝?yán)诓捎脧?fù)合工藝高能高速成型高能高速成型1爆炸成型爆炸成型 爆炸成型是利用爆炸物質(zhì)在爆炸瞬間釋放出巨大的爆炸成型是利用爆炸物質(zhì)在爆炸瞬間釋放出巨大的化學(xué)能對金屬毛坯進行加工的高能高速成型方法。除高化學(xué)能對金屬毛坯進行加工的高能高速成型方法。除高能高速成型共有的特點外，爆炸成型還具有以下特點：能高速成型共有的特點外，爆炸成型還具有以下特點： (1)簡化設(shè)備簡化設(shè)備 (2)適于大型零件成型