成型发展史-挤压与锻造素材.ppt

* 金属的塑性成型新工艺 1 零件的挤压 2 零件的轧制 3 液态模锻 4 液态模锻 5 粉末锻造 6 超塑性成型 7 高能高速成型 零件的挤压 挤压是施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件或半成品的加工方法。 零件挤压的类型： 1、正挤压 金属流动方向与凸模运动方向相同 2、反挤压 金属流动方向与凸模运动方向相反 3、复合挤压 挤压过程中，坯料上一部分金属的流动方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反 4、径向挤压 金属运动方向与凸模运动方向成90° 挤压过程动画仿真 正挤压 反挤压 挤压过程动画仿真 复合挤压 径向挤压 零件的轧制 设备结构简单，吨位小。 劳动条件好，易于实现机械化和自动化，生产率高。 轧制时模具可用价廉的球墨铸铁或冷硬铸铁来制造，节约贵重的模具钢材，加工也较容易。 锻件质量好。 材料利用率高，可达到90％以上，即达到少切屑，甚至无切屑。 零件轧制的特点： 板材轧制原理动画模拟 精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再经切削加工。模锻件尺寸精度可达IT12～IT15，表面粗糙度为Ra3.2～1.6。 精密模锻工艺过程： 先将原始坯料普通模锻成中间坯料→再对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮或缺陷→最后采用无氧化或少氧化加热后精锻(如图)。 精密模锻 需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。 需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其它缺陷等。 应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面形成的氧化皮。 精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工精度。为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。 模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 精密模锻一般都在刚度大、精度高的模锻设备上进行。如曲柄压力机、摩擦压力机或高速锤等。 精密模锻工艺特点： 原材料配制→熔炼→浇注→加压成型→脱模→冷却→热处理→检验→入库。 液态模锻原理仿真 液态模锻 液态模锻的工艺流程： 直接式液态模锻：压头（成型凸模）直接作用在液态金属上，在压力下充型、凝固、并伴有微量的塑性变性组织。适合于生产形状简单、性能要求较高的零件。 间接式液态模锻：同全立式压铸相似。 直接式液态模锻 间接式液态模锻 液态模锻工艺的主要特点： 在成型过程中，液态金属在压力下完成结晶凝固。 已凝固的金属在压力作用下，产生塑性变形，使制件外侧壁紧贴模壁，液态金属自始至终获得等静压。 液态模锻对材料的选择范围很宽，不仅适用于铸造合金，而且还适用于变形合金。 粉末锻造的原理： 粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合的一种金属加工方法。它是将粉末预压成型后，在充满保护气体的炉子中烧结制坯，将坯料加热至锻造温度后模锻而成。 粉末锻造的优点（与模锻相比） 材料利用率高，可达90%以上。而模锻的材料利用率只有50%左右。 机械性能高。材质均匀无各向异性，强度、塑性和冲击韧性都较高。 粉末锻造 锻件精度高，表面光洁，可实现少、无切削加工。 生产率高。每小时产量可达500～1000件。 锻造压力小。如130汽车差速器行星齿轮，钢坯锻造需用2500～3000kN压力机，粉末锻造只需800kN压力机。 可以加工热塑性差的材料。如难于变形的高温铸造合金可用粉末锻造方法锻出形状复杂的零件。采用粉末锻造出的零件有差速器齿轮、柴油机连杆、链轮、衬套等。 超塑性成型 超塑性是指金属或合金在特定条件下，即低的变形速率(e =10－2～10－4/s)、一定的变形温度(约为熔点一半)和均匀的细晶粒度(晶粒平均直径为0.2～5m )，其相对延伸率δ超过100%以上的特性。如钢超过500%、纯钛超过300%、锌铝合金超过1000%。 1．板料冲压 零件直径较小，但很高。选用超塑性材料可以一次拉深成型，质量很好，零件性能无方向性。 2．板料气压成型 超塑性金属板料放于模具中，把板料与模具一起加热到规定温度，向模具内吹入压缩空气或抽出模具内的空气形成负压，板料将贴紧在凹模或凸模上，获得所需形状的工件。该法可加工的板料厚度为0.4～4 mm。 超塑性成型工艺的应用 扩大了可锻金属材料的种类。如过去只能采用铸造 金属填充模膛的性能好，可锻出尺寸精度高、机械加工余量很小、甚至不用加工的零件。 能获得均匀细小的晶粒组织，零件机械性能均匀一致。 金属的变形抗力小，可充分发挥中、小设备的作用。 超塑性模锻工艺特点 高能高速成型是一种在