特種壓力加工

1、第四章第四章 特種壓力加工方法簡介特種壓力加工方法簡介 精密模鍛精密模鍛 零件擠壓零件擠壓 零件軋制零件軋制 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)壓力加工生產(chǎn)提出了越來越高隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)壓力加工生產(chǎn)提出了越來越高的要求，不僅應(yīng)能生產(chǎn)各種毛坯，更需要直接生產(chǎn)更多的零的要求，不僅應(yīng)能生產(chǎn)各種毛坯，更需要直接生產(chǎn)更多的零件。近年來，在壓力加工生產(chǎn)方面出現(xiàn)了許多特種工藝方法，件。近年來，在壓力加工生產(chǎn)方面出現(xiàn)了許多特種工藝方法，并得到迅速發(fā)展，如精密模鍛、零件擠壓、零件軋制及超塑并得到迅速發(fā)展，如精密模鍛、零件擠壓、零件軋制及超塑性成形等。性成形等。第一節(jié)第一節(jié) 精密模鍛精密模鍛 精密模鍛是在模鍛設(shè)備上鍛造

2、出形狀復(fù)雜、高精度鍛件精密模鍛是在模鍛設(shè)備上鍛造出形狀復(fù)雜、高精度鍛件的鍛造工藝。如精密鍛造錐齒輪，其齒形部分可直接鍛出而的鍛造工藝。如精密鍛造錐齒輪，其齒形部分可直接鍛出而不必再切削加工。不必再切削加工。 精密模鍛件尺寸精度可精密模鍛件尺寸精度可達(dá)達(dá) ITl5ITl2、表面粗糙度、表面粗糙度值值Ra3.21.6 m。圖。圖3 36666是是TSl2差速齒輪鍛件圖。差速齒輪鍛件圖。 保證精密模鍛的措施：保證精密模鍛的措施： (1) (1) 精確計(jì)算原始坯料的尺寸精確計(jì)算原始坯料的尺寸，否則會(huì)增大鍛件尺寸公差，否則會(huì)增大鍛件尺寸公差，降低精度。降低精度。 (2) (2) 精細(xì)清理坯料表面精細(xì)清理

3、坯料表面，除凈坯料表面的氧化皮、脫碳層，除凈坯料表面的氧化皮、脫碳層及其它缺陷等。及其它缺陷等。 (3) (3) 采用無氧化或少氧化加熱法采用無氧化或少氧化加熱法，盡量減少坯料表面形成，盡量減少坯料表面形成的氧化皮。的氧化皮。 (4) (4) 精鍛模膛的精度必須比鍛件精度高兩級(jí)精鍛模膛的精度必須比鍛件精度高兩級(jí)。精鍛模應(yīng)有。精鍛模應(yīng)有導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，以保證合模準(zhǔn)確。精鍛模上應(yīng)開有排氣小孔，導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，以保證合模準(zhǔn)確。精鍛模上應(yīng)開有排氣小孔，以減小金屬的變形阻力，更好地充滿模膛。以減小金屬的變形阻力，更好地充滿模膛。 (5) (5) 模鍛進(jìn)行中要很好地冷卻鍛模和進(jìn)行潤滑模鍛進(jìn)行中要很好地冷卻鍛模

4、和進(jìn)行潤滑。設(shè)備：設(shè)備：精密模鍛一般都在剛度大、運(yùn)動(dòng)精度高的設(shè)備精密模鍛一般都在剛度大、運(yùn)動(dòng)精度高的設(shè)備( (如曲如曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、高速錘等柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、高速錘等) )上進(jìn)行。上進(jìn)行。特點(diǎn)：特點(diǎn)：精度高；精度高；生產(chǎn)率高；生產(chǎn)率高；成本低等。成本低等。第二節(jié)第二節(jié) 零件擠壓零件擠壓擠壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?。擠壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出模孔而變形的加工方法。按金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同，擠壓可分為如下按金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同，擠壓可分為如下四種四種： (1)(1)正擠壓正擠壓金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相同金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)

5、動(dòng)方向相同( (圖圖3 367 a)67 a)； 第二節(jié)第二節(jié) 零件擠壓零件擠壓擠壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒āD壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?。按金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同，擠壓可分為如下按金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同，擠壓可分為如下四種四種： (2)(2)反擠壓反擠壓金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反( (圖圖3 367 b)67 b)； 第二節(jié)第二節(jié) 零件擠壓零件擠壓擠壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒āD壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?。按金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向

6、的不同，擠壓可分為如下按金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同，擠壓可分為如下四種四種： (3)(3)復(fù)合擠壓復(fù)合擠壓在擠壓過程中，一部分金屬的流動(dòng)方向與凸模在擠壓過程中，一部分金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相同，另一部分金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反運(yùn)動(dòng)方向相同，另一部分金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反( (圖圖3 367 c)67 c)； 第二節(jié)第二節(jié) 零件擠壓零件擠壓擠壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒āD壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?。按金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同，擠壓可分為如下按金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同，擠壓可分為如下四種四種： (4

7、)(4)徑向擠壓徑向擠壓金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向呈金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向呈9090( (圖圖3-67d)3-67d)。 擠壓又可按坯料的擠壓溫度不同分為：擠壓又可按坯料的擠壓溫度不同分為：熱擠壓熱擠壓、冷擠壓冷擠壓和和溫?cái)D壓溫?cái)D壓。(1) (1) 熱擠壓：擠壓時(shí)，坯料變形的溫度高于再結(jié)晶溫度，與鍛熱擠壓：擠壓時(shí)，坯料變形的溫度高于再結(jié)晶溫度，與鍛造溫度相同。造溫度相同。 特點(diǎn)：熱擠壓中，金屬的變形抗力小，允許的變形程度較特點(diǎn)：熱擠壓中，金屬的變形抗力小，允許的變形程度較大，生產(chǎn)率高。但產(chǎn)品表面較粗糙。大，生產(chǎn)率高。但產(chǎn)品表面較粗糙。 應(yīng)用：熱擠壓廣泛地應(yīng)用于冶金部門，生產(chǎn)鋁、銅、鎂及

8、應(yīng)用：熱擠壓廣泛地應(yīng)用于冶金部門，生產(chǎn)鋁、銅、鎂及其合金的型材和管材等。目前也越來越多地用于機(jī)器零件和毛其合金的型材和管材等。目前也越來越多地用于機(jī)器零件和毛坯的生產(chǎn)。坯的生產(chǎn)。 (2) (2) 冷擠壓冷擠壓 擠壓時(shí)坯料變形的溫度低于再結(jié)晶溫度，經(jīng)常是擠壓時(shí)坯料變形的溫度低于再結(jié)晶溫度，經(jīng)常是在室溫下。在室溫下。 特點(diǎn)特點(diǎn)：冷擠壓中冷擠壓中，金屬的變形抗，金屬的變形抗力較大，變形程度不宜過大。力較大，變形程度不宜過大。變形后的金屬變形后的金屬，其內(nèi)部組織，其內(nèi)部組織為冷變形強(qiáng)化組織，故產(chǎn)品的強(qiáng)度為冷變形強(qiáng)化組織，故產(chǎn)品的強(qiáng)度高，且產(chǎn)品的表面較光潔。高，且產(chǎn)品的表面較光潔。應(yīng)用應(yīng)用：圖：圖3-6

9、83-68所示為純鐵底座零所示為純鐵底座零件，長期以來是采用切削加工方法件，長期以來是采用切削加工方法制造，工序多。改用冷擠壓成形后，制造，工序多。改用冷擠壓成形后，一次擠壓成形，尺寸精度完全符合一次擠壓成形，尺寸精度完全符合設(shè)計(jì)要求，表面粗糙度值為設(shè)計(jì)要求，表面粗糙度值為Ra1.40.8 m。 (3) (3) 溫?cái)D壓溫?cái)D壓 溫?cái)D壓時(shí)金屬坯料變形的溫度介于室溫和再結(jié)晶溫?cái)D壓時(shí)金屬坯料變形的溫度介于室溫和再結(jié)晶溫度之間溫度之間(100(100800)800)。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 與熱擠壓相比與熱擠壓相比，坯料氧化脫碳少，表面粗糙度值低，產(chǎn)，坯料氧化脫碳少，表面粗糙度值低，產(chǎn)品尺寸精度較高。品尺寸精度較

10、高。與冷擠壓相比與冷擠壓相比，變形抗力低，增大了每個(gè)工序的變形程，變形抗力低，增大了每個(gè)工序的變形程度，提高了模具的壽命，擴(kuò)大了冷擠壓產(chǎn)品材料的品種。度，提高了模具的壽命，擴(kuò)大了冷擠壓產(chǎn)品材料的品種。溫?cái)D壓產(chǎn)品的表面粗糙度值可達(dá)溫?cái)D壓產(chǎn)品的表面粗糙度值可達(dá)Ra6.33.2m。應(yīng)用：應(yīng)用：適合于擠壓中碳鋼和合金鋼件。適合于擠壓中碳鋼和合金鋼件。 如電機(jī)不銹鋼接頭外殼如電機(jī)不銹鋼接頭外殼( (圖圖3 369)69)，若采用冷擠壓制，若采用冷擠壓制作，需經(jīng)多次擠壓才能完成?，F(xiàn)采用溫?cái)D壓成形作，需經(jīng)多次擠壓才能完成?，F(xiàn)采用溫?cái)D壓成形( (變形溫變形溫度度360)360)，只需兩次擠壓即可成形。，只需兩

11、次擠壓即可成形。其過程為：第一次用復(fù)合擠壓將其過程為：第一次用復(fù)合擠壓將21 mm21 mm處的尾部擠出，處的尾部擠出， 第二次用正擠壓，即可獲得平底工件。第二次用正擠壓，即可獲得平底工件。零件擠壓工藝具特點(diǎn)：零件擠壓工藝具特點(diǎn)：(1) (1) 擠壓時(shí)金屬坯料處于三向受壓狀態(tài)，可提高金屬坯料的塑性，擠壓時(shí)金屬坯料處于三向受壓狀態(tài)，可提高金屬坯料的塑性，因而適合于擠壓的材料品種多因而適合于擠壓的材料品種多，如非鐵金屬、碳鋼、合金鋼、不銹，如非鐵金屬、碳鋼、合金鋼、不銹鋼及工業(yè)純鐵等。在一定的變形量下，某些高碳鋼、軸承鋼，甚至鋼及工業(yè)純鐵等。在一定的變形量下，某些高碳鋼、軸承鋼，甚至高速鋼等也可進(jìn)

12、行擠壓。高速鋼等也可進(jìn)行擠壓。(2) (2) 可制出形狀復(fù)雜、深孔、薄壁和異型斷面的零件可制出形狀復(fù)雜、深孔、薄壁和異型斷面的零件。(3) (3) 擠壓零件的精度可達(dá)擠壓零件的精度可達(dá)IT7IT7IT6IT6，表面粗糙度值可達(dá)，表面粗糙度值可達(dá)Ra3.2Ra3.20.40.4m m，從而可達(dá)到少、無屑加工的目的，從而可達(dá)到少、無屑加工的目的。(4) (4) 擠壓變形后，零件內(nèi)部的纖維組織基本上是沿零件外形分布而擠壓變形后，零件內(nèi)部的纖維組織基本上是沿零件外形分布而不被切斷，從而提高了零件的力學(xué)性能不被切斷，從而提高了零件的力學(xué)性能。(5) (5) 節(jié)省原材料節(jié)省原材料。其材料利用率可達(dá)。其材料

13、利用率可達(dá)7070，生產(chǎn)率也較高，比其它，生產(chǎn)率也較高，比其它鍛造方法提高幾倍。鍛造方法提高幾倍。設(shè)備：擠壓是在專用擠壓機(jī)設(shè)備：擠壓是在專用擠壓機(jī)( (有液壓式、曲軸式、肘桿式等有液壓式、曲軸式、肘桿式等) )上上進(jìn)行的，也可在適當(dāng)改造后的通用曲柄壓力機(jī)或摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行的，也可在適當(dāng)改造后的通用曲柄壓力機(jī)或摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行。進(jìn)行。第三節(jié)第三節(jié) 零件軋制零件軋制優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、成本低，并可大量減少金屬材料消優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、成本低，并可大量減少金屬材料消耗等。耗等。分類：根據(jù)軋輥軸線與坯料軸線方向的不同，軋制分為縱軋、分類：根據(jù)軋輥軸線與坯料軸線方向的不同，軋制分為縱軋、橫軋、斜

14、軋、楔橫軋等幾種。橫軋、斜軋、楔橫軋等幾種。一、縱軋一、縱軋 縱軋是軋輥軸線與坯料軸線互相垂直的軋制方法。包括各縱軋是軋輥軸線與坯料軸線互相垂直的軋制方法。包括各種型材軋制和輥鍛軋制等。種型材軋制和輥鍛軋制等。 輥鍛軋制是使坯料通過裝有弧形模塊的一輥鍛軋制是使坯料通過裝有弧形模塊的一對(duì)作相反旋轉(zhuǎn)的軋輥，受壓變形的生產(chǎn)方法對(duì)作相反旋轉(zhuǎn)的軋輥，受壓變形的生產(chǎn)方法( (圖圖3 370)70)。 輥鍛軋制既可作為模鍛前的制坯工序，也輥鍛軋制既可作為模鍛前的制坯工序，也可直接輥鍛工件。目前，成形輥鍛適用于生產(chǎn)可直接輥鍛工件。目前，成形輥鍛適用于生產(chǎn)如下三種類型的鍛件：如下三種類型的鍛件： (1) (1)

15、 扁斷面的長桿件扁斷面的長桿件：如板手、活動(dòng)扳手、：如板手、活動(dòng)扳手、鏈環(huán)等。鏈環(huán)等。 (2) (2) 帶有不變形頭部、而沿長度方向橫截帶有不變形頭部、而沿長度方向橫截面面積遞減的鍛件面面積遞減的鍛件：如葉片等。葉片輥鍛成形：如葉片等。葉片輥鍛成形與銑削成形相比，材料利用率提高與銑削成形相比，材料利用率提高4 4倍，生產(chǎn)率倍，生產(chǎn)率提高提高2.52.5倍，且葉片質(zhì)量好。倍，且葉片質(zhì)量好。 (3)(3)連桿件連桿件：用輥鍛工藝鍛制連桿生產(chǎn)率高，：用輥鍛工藝鍛制連桿生產(chǎn)率高，工藝過程得以簡化，但需進(jìn)行后續(xù)的精整工藝。工藝過程得以簡化，但需進(jìn)行后續(xù)的精整工藝。 (1)(1)輾環(huán)軋制輾環(huán)軋制 它是用來

16、擴(kuò)大環(huán)形坯料的內(nèi)外直徑，獲得各種它是用來擴(kuò)大環(huán)形坯料的內(nèi)外直徑，獲得各種環(huán)狀零件的軋制方法環(huán)狀零件的軋制方法( (圖圖3-71)3-71)。 驅(qū)動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)輥 1 1由電機(jī)帶動(dòng)由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，利用摩擦力使坯料旋轉(zhuǎn)，利用摩擦力使坯料5 5在驅(qū)動(dòng)輥和芯輥在驅(qū)動(dòng)輥和芯輥2 2之間受之間受壓變形。驅(qū)動(dòng)輥還可由油壓變形。驅(qū)動(dòng)輥還可由油缸推動(dòng)作上下移動(dòng)。改變缸推動(dòng)作上下移動(dòng)。改變1 1、2 2兩輥間的距離，使坯兩輥間的距離，使坯料厚度逐漸變小，而直徑料厚度逐漸變小，而直徑得到擴(kuò)大。導(dǎo)向輥得到擴(kuò)大。導(dǎo)向輥3 3用以用以保持正確運(yùn)送坯料。信號(hào)保持正確運(yùn)送坯料。信號(hào)輥輥4 4用來控制環(huán)件直徑。用來控制環(huán)件直徑。坯料

17、變形到與輥坯料變形到與輥4 4接觸，接觸，信號(hào)輥立即發(fā)出信號(hào)，使信號(hào)輥立即發(fā)出信號(hào)，使輥輥1 1停止工作。停止工作。 (1)(1)輾環(huán)軋制輾環(huán)軋制 它是用來擴(kuò)大環(huán)形坯料的內(nèi)外直徑，獲得各種它是用來擴(kuò)大環(huán)形坯料的內(nèi)外直徑，獲得各種環(huán)狀零件的軋制方法環(huán)狀零件的軋制方法( (圖圖3-71)3-71)。 這種方法生產(chǎn)的環(huán)類這種方法生產(chǎn)的環(huán)類件呈各種形狀，如火車輪件呈各種形狀，如火車輪箍、軸承座圈、齒輪及法箍、軸承座圈、齒輪及法蘭等。蘭等。 (2) (2) 齒輪軋制齒輪軋制 采用熱橫軋可制造出直齒輪和斜齒輪采用熱橫軋可制造出直齒輪和斜齒輪( (圖圖3-72)3-72)這是一種無屑或少屑加工齒輪的新工藝。

18、這是一種無屑或少屑加工齒輪的新工藝。 軋制前將坯料加熱，然軋制前將坯料加熱，然后將帶有齒形的軋輪后將帶有齒形的軋輪1 1 作徑作徑向進(jìn)給，迫使軋輪與坯料向進(jìn)給，迫使軋輪與坯料 2 2對(duì)輾，這樣坯料上的一部分對(duì)輾，這樣坯料上的一部分金屬受壓形成齒谷，相鄰部金屬受壓形成齒谷，相鄰部分的金屬被軋輪齒部分的金屬被軋輪齒部“反擠反擠”而上升，形成齒頂。而上升，形成齒頂。 三、斜軋三、斜軋 斜軋亦稱螺旋斜軋。它是軋輥軸線與坯料軸線相交一定角斜軋亦稱螺旋斜軋。它是軋輥軸線與坯料軸線相交一定角度的軋制方法度的軋制方法( (圖圖3-73)3-73)。 如鋼球軋制、周期軋制、冷軋絲杠等。如鋼球軋制、周期軋制、冷軋

19、絲杠等。 螺旋斜軋采用兩個(gè)帶有螺旋型槽的軋輥，互相交叉成一螺旋斜軋采用兩個(gè)帶有螺旋型槽的軋輥，互相交叉成一定角度，并做同方向旋轉(zhuǎn)，使坯料在軋輥間既繞自身軸線轉(zhuǎn)定角度，并做同方向旋轉(zhuǎn)，使坯料在軋輥間既繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，又向前進(jìn)。與此同時(shí)受壓變形獲得所需產(chǎn)品。動(dòng)，又向前進(jìn)。與此同時(shí)受壓變形獲得所需產(chǎn)品。 產(chǎn)品形狀由型槽決定，軋制過程連續(xù)進(jìn)行。產(chǎn)品形狀由型槽決定，軋制過程連續(xù)進(jìn)行。四、楔橫軋四、楔橫軋 帶有楔形模具的兩帶有楔形模具的兩( (或三個(gè)或三個(gè)) )軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)，軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)，棒料在它的作用下反向旋轉(zhuǎn)的軋制，稱為棒料在它的作用下反向旋轉(zhuǎn)的軋制，稱為楔橫軋楔橫軋( (圖圖3-

20、74)3-74)。 楔橫軋的變形過程，主要是靠兩個(gè)楔形凸塊壓縮坯料，使楔橫軋的變形過程，主要是靠兩個(gè)楔形凸塊壓縮坯料，使坯料徑向尺寸減小，長度增加。坯料徑向尺寸減小，長度增加。 楔形凸塊展開后如圖楔形凸塊展開后如圖3-753-75所示。所示。 楔形凸塊由三部分組成，楔形凸塊由三部分組成，即即楔人部分楔人部分、展寬部分展寬部分和和精精整部分整部分。 軋制時(shí)楔入部分首先與軋制時(shí)楔入部分首先與坯料接觸坯料接觸，將坯料壓出環(huán)形，將坯料壓出環(huán)形槽，稱為楔入過程。槽，稱為楔入過程。 然后楔形凸塊上展寬部然后楔形凸塊上展寬部分的側(cè)面把環(huán)形槽逐漸擴(kuò)展分的側(cè)面把環(huán)形槽逐漸擴(kuò)展，使變形部分的寬度增加使變形部分的寬度增加( (展展寬部分寬部分) )。 達(dá)到所需寬度后達(dá)到所需寬度后，由楔，由楔形凸塊上的第三部分對(duì)軋件形凸塊上的第三部分對(duì)軋件進(jìn)行精整。進(jìn)行精整。 軋件變形過程如圖軋件變形過程如圖3 37676所示。所示。 楔橫軋有如下優(yōu)點(diǎn)：楔橫軋有如下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高：生產(chǎn)率高：每臺(tái)軋機(jī)每小時(shí)可生產(chǎn)數(shù)百甚至上千個(gè)鍛每臺(tái)軋機(jī)每小時(shí)可生產(chǎn)數(shù)百甚至上千個(gè)鍛件；件；產(chǎn)品精度高產(chǎn)品精度高：采用高剛度軋機(jī)或冷軋時(shí)，可達(dá)到無屑：采用高剛度軋機(jī)或冷軋時(shí)，可達(dá)到無屑加工要求；加工要求；設(shè)備投資少，模具壽命高。設(shè)備投資少，模具壽命高。生產(chǎn)中無沖擊，噪聲小，易