成形技术基础第三章讲义.ppt

第三章 固态材料塑性成型过程;3．1 概述 ;;?s;;三、工业中常用的金属塑性成形方法概述 ;;;4、自由锻造 将加热后的金属坯料置于上下砧铁间受冲击力或压力而变形的加工方法。 5、模型锻造(又叫模锻) 将加热后的金属坯料置于具有一定形状的锻模模膛内受冲击力或压力而变形的加 工方法。 6、板料冲压 金属板料在冲压模之间受压产生分离或变形而形成产品的加工方法。;;;;;;;3、冷变形(又叫冷成形过程)冷变形是指金属在进行塑性变形时的温度低于该金属的再结晶温度。 冷变形的特征是： （1）金属变形后具有加工硬化现象。即金属的强度、硬度升高，塑韧度下降。 （2）冷变形制成的产品尺寸精度高、表面质量好。 （3）对于那些不能或不易用热处理方法提高强度、硬度的金属构件，特别是薄壁细长件，利用金属在成形过程中的加工硬化来提高构件的强度和硬度，则有效而经济。例如各类冷冲压件、冷轧冷挤型材、冷卷弹簧、冷拉线材、冷镦螺栓等等，可见冷变形加工在各行各业中应用广泛。;4、热变形(又叫热成形过程) 热变形是指金属在进行塑性变形时的温度高于该金属的再结晶温度。 特征： ①金属在热变形中始终保持着良好的塑性，可使工件进行大量的塑性变形。又因高温下金属的屈服强度较低，故变形抗力低，易变形。 ②热变形使金属材料内部的缩松、气孔或空隙被压实，粗大(树枝状)的晶粒组织结构被再结晶细化，从而使金属内部组织结构致密细小，力学性能(特别是韧性)明显改善和提高。 ③成形后，材料的力学性能具有方向性。;30号钢锻造状态与铸造状态力学性能比较;3．2 金属塑性成形过程的理论基础 ;;2、变形的加工条件 （1）变形温度的影响 就大多数金属材料而言，提高金属塑性变形时的温度，金属的塑性指标(延伸系数δ和断面减缩率ψ)增加，变形抗力降低，是改善或提高金属可锻性的有效措施，故热变形中，都要将金属预先加热到一定的温度。 热变形中对金属加热还应使金属在加热过程中不产生微裂纹、过热(金属内晶粒急剧长大的现象)、过烧(晶粒间低熔点物质熔化，变形时金属发生破裂)，及出现严重氧化等缺陷???而且温度均匀，加热时间较短和节约燃料等。 ;为保证金属在热变形过程中具有最佳变形条件以及热变形后获得所要求的内部组织，须正确制定金属材料的热变形加热温度范围。 ;（2）变形速度的影响 变形速度指单位时间内的变形程度。它对金属可锻性的影响是比较复杂的。（临界值B） 一方面因变形速度的增大，会使再结晶来不及克服加工硬化现象，金属表现出塑性指标δ和ψ下降、变形抗力增大，可锻性变坏。 另一方面，金属在变形过程中消耗于塑性变形的能量有一部分转换成热能，使金属温度升高(称为热效应现象)。若变形速度足够大，热效应现象很明显，又使金属的塑性指标δ和ψ提高、变形抗力下降，可锻性变好。;;二、金属塑性变形的基本规律;3．3．1 自由锻;一、自由锻成形的过程特征;;1、空气锤 空气锤的吨位(锤头重量）一般为65--750Kg。它的特点是结构较简单，操作方便，维护容易，设备投资少，吨位不大，适用于生产小型锻件。;2、蒸汽--空气锤 它是利用0.7～0.8 MPa压力的蒸汽或0.6－0.8MPa 的压缩空气来工作的。 ; 3、水压机 水压机也是特大型锻件自由锻造的主要设备。常用水压机的压力为5000--150000KN（500～15000 t），可以锻造质量为1－300t的锻件。 ;; 1、绘制锻件图 绘制锻件图是进行自由锻生产必不可少的技术准备工作，锻件图是组织生产过程、制定操作规范、控制和检查产品品质的依据。 绘制锻件图要考虑下列因素： （1）敷料 敷料是为了简化锻件形状便于锻造而增添的金属部分。零件上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面、锥面等都应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。;;;[例]如下图所示的双联齿轮，批量为10件／月，材料为45号钢。 该双联齿轮属小批量生产，故采用自由锻。但因φ25mm的孔放机加工余量后小于φ20mm，无法锻出(即用敷料)，退刀槽用敷料，半径上机加工余量放3.5mm，高度上机加工余量放3mm，锻件公差取±1mm。;;对于中、小型锻件，都用型材(使用最多的是圆钢)，这样可不考虑料头因素，故可将上式简化为： G坯料＝(1十K) G锻件 K是一个与锻件形状有关的系数。 对于实心盘类锻件，K＝2％~3％； 对于阶梯轴类锻件，K＝8％~10％； 对于空心类锻件，K＝10％~12％； 对于其他形状的锻件，可视其复杂程度参照上述三类锻件取K值。 锻件的质量是根据锻件的名义尺寸来计算的。 即 G锻