材料成形技术基础课件-第三章.pptVIP

第三章 固态材料塑性 成型过程 一、概述 锻造是在加压设备及工（模）具作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。由于金属塑性和变形抗力方面的要求，锻造通常是在高温（再结晶温度以上）下成形的，因此也称为金属热变形或热锻。?? 二、金属塑性成形的理论基础 （一）金属塑性变形的能力 金属塑性变形的能力又称为金属的可锻性，它指金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度。 可锻性的影响因素 1、金属本身的性质 （1）化学成分：化学成份对变形抗力的影响非常复杂。一般情况下，对于各种纯金属，因原子间相互作用不同，变形抗力也不同。同一种金属，纯度愈高，变形抗力愈小。组织状态不同，抗力值也有差异，如退火态与加工态，抗力明显不同。合金成分对可锻造性的影响；杂质对可锻造性的影响。? （2）内部组织： 纯金属及固溶体(如奥氏体)组成的单相组织比多相组织的塑性好，变形抗力低；均匀细小的晶粒比铸态柱状晶组织和粗晶组织的可锻性好。 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(伸长系数δ和断面收缩率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。　　金属在加热过程中，随着温度的升高，其性能变化很大。 塑性成形应避免脆性区：（蓝脆区与热脆区） （2）变形速度 （3）应力状态 应力状态对变形抗力的影响 （二）金属塑性变形的基本规律 塑性变形的实质：是在切应力的作用下，金属内部晶体沿某一平面产生滑移，实现了晶体的塑性变形。　 3、塑性变形对材料组织与性能的影响： （1）冷变形与热变形：　　 冷变形： 冷变形的概念 变形温度低于回复温度，在变形中只有加工硬化作用而无回复与再结晶现象，通常把这种变形称为冷变形或冷加工。  热变形： 热变形的概念 所谓热变形（又称热加工）是指变形金属在完全再结晶条件下进行的塑性变形。一般在热变形时金属所处温度范围是其熔点绝对温度的0. 75-0. 95倍。  金属压力加工最原始的坯料是铸锭。其内部组织很不均匀，晶粒粗大，且存在着许多其他缺陷：如气孔、缩松、偏析、非金属夹杂物等。将这种铸锭经热变形，粗大的铸状晶粒被打碎后，经过再结晶，就可形成细晶粒，同时在热变形过程中还可以将气孔、缩松等压合在一起，使金属的致密性提高。因而使金属的强度提高1.５～2倍，塑韧性提高得更多。 　 下图为曲轴的纤维组织分布： 三、锻造方法 （一）自由锻造 1、自由锻成形的过程特征 自由锻是利用冲击力使坯料在上、下砧座之间产生自由流动，以获得锻件的方法。 （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。 4、自由锻工艺规程的制定 自由锻工艺规程的主要内容 ??? 1）根据零件图绘制锻件图； ??? 2）确定坯料的质量和尺寸； ??? 3）选择锻造工序，决定变形工艺过程； ??? 4）选择锻造设备，确定设备能力； ??? 5）确定锻造温度范围、冷却方式和热处理规范；? ??? 6）规定锻件的技术要求和检验要求； ??? 7）编制劳动组织和确定锻造工时定额。 （2）坯料质量和尺寸计算 　　模锻件坯料质量=模锻件质量+氧化烧损质量+飞边(连皮)质量飞边质量的多少与锻件形状和大小有关，一般可按锻件质量的20%～25%计算。氧化烧损按锻件质量和飞边质量总和的3%～4%计算。其他规则可参照自由锻坯料质量及尺寸计算。  （3）模锻工序的确定　　模锻工序与锻件的形状和尺寸有关。由于每个模锻件都必须有终锻工序，所以工序的选择实 际上就是制坯工序和预锻工序的确定。 1)轮盘类模锻件 指圆形或宽度接近于长度的锻件，如齿轮、十字接盘、法兰盘等，见图3 。这类模锻件在终锻时金属沿高度和径向(或长、宽方向)均产生流动。　　一般的轮盘类模锻件，采用镦粗和终锻工序。对于一些高轮毂、薄轮辐的模锻件，采用镦粗 —预锻—终锻工序，如图3c所示。 2)长轴类模锻件 这类锻件的长度与宽度之比较大，终锻时金属沿高度与宽度方向流动，但长度方向流动不大。长轴类锻件包括主轴、传动轴、转轴、销轴 、曲轴、连杆、杠杆和摆杆等等，如图4所示。这类模锻件的