金属工艺学17课件.ppt

机 械 工 程 学 院 School of Mechanical Engineering 五、纤维组织及其利用 纤维组织（热加工流线）： 塑性加工中，金属的晶粒形状和晶界分布的杂质沿变形方向被拉长，呈纤维状。纤维组织不能热处理消除，只能通过锻压改变其形状和方向。 应用 纤维组织使金属在纵向上的强度，特别是塑性和韧性比横向高。因此，在设计零件时，应使最大正应力方向与纤维方向一致，最大切应力方向与纤维方向垂直。 工业生产中广泛采用模锻方法制造齿轮及中小型曲轴，用局部镦粗法制造螺栓。 纤维组织沿工件外形轮廓连续分布，有利于工件受力 定义：在锻造过程中，金属通过塑性加工而不开裂，并获得合格零件的能力。 衡量指标：金属的塑性和变形抗力 塑性越高、变形抗力越低，可锻性越好。 第三节 金属的可锻性（塑性成形性能） 一、金属的可锻性（塑性加工性能） 三个主要因素：金属的本质、加工条件、应力状态 1、金属的本质（内在因素）： ①化学成分 碳钢：钢的含碳量越低，可锻性越好; 合金钢：合金元素含量越高，可锻性越差； 纯金属的可锻性优于合金。 ②金属组织 纯金属或单相固溶体（奥氏体）的可锻性优于多相组织； 均匀细晶的可锻性优于粗晶组织和铸态柱状晶； 钢中存在网状二次渗碳体时可锻性下降。 二、影响金属可锻性的因素： 2、加工条件： ①变形温度 温度越高，金属塑性提高，变形抗力降低，可锻性提高。 影响金属可锻性的因素： 锻造温度：始锻温度（AE线低200℃）——终锻温度（800 ℃） 加热温度过高，产生缺陷： 过热：晶粒长大，使综合机械性能下降； 过烧：晶粒边界氧化或熔化 ，一击即碎； 脱碳：碳与环境气体反应，使表层含碳量减少； 严重氧化：表层与 氧反应，生成氧化物。 ②变形速度 速度增加，一方面，回复和再结晶来不及进行，塑性下降，变形抗力增加；另一方面，热效应明显，塑性提高，变形抗力下降，且速度越快热效应越明显。 ∴变形速度较小时，以强化为主；较大时以热效应为主。（以 a为界） 影响金属可锻性的因素： 变形速度 变形抗力 塑性 塑性、抗力 0 a 变形速度对塑性和变形抗力的影响 影响金属可锻性的因素： ③应力状态： 三个方向中的压应力数目越多，金属的塑性越好； 拉应力数目多，则金属的塑性就差。（易产生裂纹） 第二章 锻 造 将金属坯料置于上下抵铁（自由锻）或锻模（模锻）内，用冲击力或压力使金属成形为各种锻件和型材的工艺方法。 锻造可以改善金属的力学性能。 a) 自由锻 b) 胎模锻 c) 模锻 d) 锻件实例 1、定义：自由锻是利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。 一、自由锻 第一节 锻造方法 自 由 锻 优 点 自由锻 自 由 锻 缺 点 自由锻 自由锻的方法—手工锻造、机器锻造 2、自由锻的方法 （1）手工锻造 普京打铁 民间打铁艺人 夫妻店 手工锻造 （2）机器锻造 a）锻锤自由锻 利用冲击力使坯料产生塑性变形，常用设备有： 空气锤---锻件重量范围是1-1000公斤； 蒸汽-空气锤---锻件重量范围是20-1500公斤。 机器锻造 b）液压机自由锻 利用静压力使坯料变形，常用设备是： 水压机---锻件重量可达300t，是重型机械厂锻造生产的主要设备。 机器锻造 自由锻的工序 （1）基本工序 用来改变坯料的形状和尺寸的主要工序，主要包括：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割。 （2）辅助工序 为了完成基本工序而进行的预先变形工序，主要包括：压钳口、倒棱、压肩等。 （3）精整工序 用来提高锻件尺寸及位置精度的工序，主要包括：校正、滚圆、平整等。 3、自由锻的工序 （1）基本工序 自由锻的工序 a) 平砧间镦粗 b) 局部锻粗 礅粗—使坯料高度减小而横截面积增大的锻造工序 。适合于齿轮坯、凸轮和圆盘类锻件。 礅粗时，HO /DO2.5-3拔长—指使坯料的横截面积减小而长度增加的锻造工序。适合于轴类、杆类和长筒类零件。 冲孔—采用冲子将坯料冲出通孔或盲孔的锻造工序。常用于锻件带有孔径大于30mm的通孔或者盲孔 。 弯曲—使坯料按规定角度变形的锻造工序。 自由锻的工序 自由锻的工序 扭转—将坯料的一部分相对另一部分绕其轴线