金属塑性变形与锻造工艺方法.ppt
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金属塑性变形与锻造工艺方法.ppt
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2004金工教研室,机械制造基础,机械制造基础,金工教研室制造科学与工程学院2007年春季学期,第三讲金属塑性变形与锻造工艺方法,2004金工教研室,机械制造基础,第三讲金属塑性变形与锻造工艺方法,压力加工塑性变形冷/热基本生产方式轧制、拉拔、挤压、锻造、板料冲压制作原材料金属型材、板材、管材、线材零件主轴、齿轮、枪炮管、汽车覆盖件、日用五金,压力加工演示,2004金工教研室,机械制造基础,本讲内容,一、金属塑性变形二、锻造方法:
自由锻三、锻造方法:
模锻四、锻造工艺问题五、锻造结构工艺性六、板料冲压七、特种压力加工方法简介,2004金工教研室,机械制造基础,一、金属塑性变形,单晶体滑移变形纯理论设想,未变形,弹性变形,弹塑性变形,塑性变形,2004金工教研室,机械制造基础,位错运动,晶体内部存在大量“缺陷”“位错”为主:
使变形抗力增大千倍,未变形,位错运动,塑性变形,2004金工教研室,机械制造基础,多晶体塑性变形,低温下变形过大会引起金属破坏,2004金工教研室,机械制造基础,常温下塑性变形=组织与性能,内部组织晶粒沿最大变形方向伸长晶格与晶粒扭曲,产生内应力晶粒间产生碎晶性能冷变形强化:
阻碍进一步变形变形增大=强度硬度提高,塑性韧性降低碎晶、晶格扭曲阻碍变形,2004金工教研室,机械制造基础,塑性变形与性能的关系,强度硬度提高塑性韧性降低,常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响,2004金工教研室,机械制造基础,冷变形强化的回复,不稳定=自发回复稳定状态(温度),2004金工教研室,机械制造基础,回复与再结晶温度,回复温度T回(0.250.3)T熔0.4T熔时,碎晶位核再结晶T再0.4T熔冷变形:
再结晶温度以下的塑性变形热变形:
以上强化与再结晶过程同时存在,强化消失再结晶退火:
冷变形后进行,2004金工教研室,机械制造基础,两种金属的变形,铅(熔点327):
0时的变形T再0.4T熔0.4(327273)K240K0273K:
热变形钨(熔点3380):
1100时的变形T再0.4T熔0.4(3380273)K1461K11001373K:
冷变形注意:
冷变形不是“室温”下的变形,2004金工教研室,机械制造基础,金属纤维组织,铸锭缺陷=纤维组织=性能方向性=竹竿纵向塑性韧性提高,横向降低不能用热处理消除,2004金工教研室,机械制造基础,金属可锻性,压力加工获得优良制品的工艺性能塑性好、变形抗力小=工艺性好取决于金属的本质:
碳化物都不好化学成分:
纯金属、含碳量小好内部组织:
纯金属、故溶体、晶粒细好加工条件变形温度、变形速度、应力状态,2004金工教研室,机械制造基础,变形温度,高温=塑性好、易变形=太高=过热、过烧始锻:
AE线以下200终锻:
800,2004金工教研室,机械制造基础,变形速度,单位时间内的变形程度对可锻性的影响?
速度快=强化难以及时消除=可锻性差?
速度快=热能=提高塑性=可锻性好?
高速锤才明显变好,2004金工教研室,机械制造基础,应力状态,三向应力=塑性好两向应力=塑性差拉应力不好,2004金工教研室,机械制造基础,讨论:
“趁热打铁”,铁:
能打吗?
(锻造)工业上“铁”即是“铸铁”可锻性极差,绝对不能“打”趁热:
锻造温度是有严格限制的,2004金工教研室,机械制造基础,二、锻造方法:
自由锻,自由:
坯料沿各个方向自由变形流动适应性极强大型、特大型锻件唯一成形方法设备上下各一个抵铁锤锻(中小型锻件):
锻锤冲击力液(水)压机(大型锻件):
液压力,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻基本设备:
空气锤,自由锻基本工序演示,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻工序基本工序,镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻工序基本工序,镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻工序基本工序,镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻工序基本工序,镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻工序基本工序,镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻工序基本工序,镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻工序基本工序,镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻工序基本工序,镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工艺:
盘类锻件,拔长镦粗冲孔,盘类零件锻造过程演示,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工艺:
轴类锻件,镦粗拔长切肩锻台阶,大、中、小型轴类零件锻造过程演示,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工艺:
筒类锻件,镦粗拔长冲孔在芯轴上拔长,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工艺:
环类锻件,镦粗拔长冲孔在芯轴上扩孔,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工艺:
曲轴类锻件,镦粗拔长错移锻台阶扭转,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工艺:
弯曲类锻件,拔长弯曲,叉杆类零件锻造过程演示,2004金工教研室,机械制造基础,三、锻造方法:
模锻,在锻模模膛内变形变形流动受限锻件尺寸精确、结构可较复杂、生产率高按设备分类锤上模锻曲柄压力机上模锻摩擦压力机上模锻胎模锻,2004金工教研室,机械制造基础,锤上模锻,锤上模锻演示,2004金工教研室,机械制造基础,锻模,1锤头2上模3飞边槽4下模5模垫6/7/10楔铁8分模面9模膛,2004金工教研室,机械制造基础,锻模件,2004金工教研室,机械制造基础,制坯模膛拔长,2004金工教研室,机械制造基础,制坯模膛滚压,2004金工教研室,机械制造基础,制坯模膛弯曲和切断,2004金工教研室,机械制造基础,弯曲连杆的锻造过程,2004金工教研室,机械制造基础,曲柄压力机,2004金工教研室,机械制造基础,曲柄压力机用的锻模,2004金工教研室,机械制造基础,摩擦压力机,摩擦压力机模锻演示,2004金工教研室,机械制造基础,胎模锻,在自由锻设备上增加胎模三种胎模:
扣模、筒模、合模,2004金工教研室,机械制造基础,筒模,2004金工教研室,机械制造基础,合模,2004金工教研室,机械制造基础,三种胎模锻模具彩图,2004金工教研室,机械制造基础,四、锻造工艺问题,锻件图设计敷料、余量、公差、分模面模锻斜度、模锻圆角半径、冲孔连皮坯料重量和尺寸计算G坯料G锻件G烧损G料头锻造工序设计其他问题温度及加热冷却规程、辅助工序,2004金工教研室,机械制造基础,敷料、余量、公差,2004金工教研室,机械制造基础,分模面,2004金工教研室,机械制造基础,模锻斜度,2004金工教研室,机械制造基础,模锻圆角半径,2004金工教研室,机械制造基础,冲孔连皮,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工序(工步)设计,长轴类零件:
拔长-滚压-弯曲-预锻-终锻,最后锻压方向与轴线垂直,小型长轴零件一次可锻出多个,周期性轧制可省去拔长、滚压,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工序(工步)设计,短轴类零件:
镦粗-预锻-终锻,最后锻压方向与轴线平行,2004金工教研室,机械制造基础,半轴的自由锻工艺,2004金工教研室,机械制造基础,锻造工艺过程,锻出头部,拔长,拔长及修正台阶,拔长并留出台阶,锻出凹挡及拔长端部并修整,2004金工教研室,机械制造基础,五、锻造结构工艺性,锻件结构工艺性好锻造成型方便节约金属保证质量提高生产率工艺性原则:
相对的,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻件,力求简单,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻件,少用圆锥、斜面,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻件,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻件,杆类零件,避免复杂相贯线,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻件,杆类零件,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻件,盘类零件,避免筋板、小孔、凸台面,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻件,盘类零件,避免筋板、小孔、凸台面,2004金工教研室,机械制造基础,自由锻件,复杂零件:
拆开,复杂形状改为组合零件,2004金工教研室,机械制造基础,模锻件,避免型腔过深,2004金工教研室,机械制造基础,模锻件,2004金工教研室,机械制造基础,合理的模锻件,2004金工教研室,机械制造基础,模锻件,2004金工教研室,机械制造基础,六、板料冲压,利用冲模使板料:
分离、变形常温下进行:
冷冲压810mm:
热冲压应用广泛:
汽车、航空、电器工艺特点废料少、精度好、重量轻、成本低设备操作简单,板料冲压演示,板料冲压工序,2004金工教研室,机械制造基础,分离工序,冲裁:
落料及冲孔,弹性变形,塑性变形,断裂开始,断裂,2004金工教研室,机械制造基础,凸凹模间歇,过大:
边缘粗糙过小:
上下裂纹也不能很好重合间歇大小还影响模具寿命摩擦大小、机件受力大小cm,2004金工教研室,机械制造基础,冲裁件排样,2004金工教研室,机械制造基础,材料消耗对比,2004金工教研室,机械制造基础,修整:
类似切削加工,2004金工教研室,机械制造基础,变形工序,拉深,2004金工教研室,机械制造基础,彩图,2004金工教研室,机械制造基础,拉深系数,md/Dm0.50.8d:
拉深件直径;D:
坯料直径,2004金工教研室,机械制造基础,多次拉深,m太小则必须多次拉深由于加工硬化一次比一次严重m应该逐步变大,多次拉深演示,2004金工教研室,机械制造基础,起皱拉深件,损坏零件侧面起皱痕迹拉断损坏拉深模板材越薄、m越小,越容易起皱,2004金工教研室,机械制造基础,彩图,2004金工教研室,机械制造基础,压边圈防止起皱,2004金工教研室,机械制造基础,彩图,2004金工教研室,机械制造基础,旋压拉深,2004金工教研室,机械制造基础,弯曲,2004金工教研室,机械制造基础,彩图,2004金工教研室,机械制造基础,弯曲时的纤维方向,2004金工教研室,机械制造基础,翻边,2004金工教研室,机械制造基础,成形胀形,2004金工教研室,机械制造基础,简单冲模,2004金工教研室,机械制造基础,连续冲模,连续模演示,2004金工教研室,机械制造基础,复合冲模,复合模演示,2004金工教研室,机械制造基础,冲压件的结构工艺性,避免长槽、长悬臂,2004金工教研室,机械制造基础,节省材料,2004金工教研室,机械制造基础,结构尺寸与板材厚度的关系,2004金工教研室,机械制造基础,交接处:
圆弧过渡,2004金工教研室,机械制造基础,对弯曲件的要求,R大于最小弯曲半径H2L(1.52),2004金工教研室,机械制造基础,对拉深件的要求,单次拉深深度不宜过大最小许可半径,2004金工教研室,机械制造基础,简化工艺、节省材料,复杂零件:
冲压焊接,2004金工教研室,机械制造基础,简化工艺、节省材料,采用冲口工艺:
减少零件数量,2004金工教研室,机械制造基础,简化工艺、节省材料,保证性能不变的前提下,简化形状,2004金工教研室,机械制造基础,冲压件的厚度,合理使用加强筋,减小壁厚,2004金工教研室,机械制造基础,冲压件的精度和表面质量,精度上限落料件:
IT10冲孔件:
IT9弯曲件:
IT10IT9拉深件:
高度IT10IT8、直径IT10IT9整形后IT7IT6表面质量:
不超过原材料,2004金工教研室,机械制造基础,七、特种压力加工方法简介,精密模锻,2004金工教研室,机械制造基础,零件挤压,正挤压反挤压复合挤压径向挤压,四种挤压方向演示,2004金工教研室,机械制造基础,零件挤压,热挤压:
高于再结晶温度表面脱碳,粗糙冷挤压:
低于再结晶温度变形抗力大、表面光滑温挤压:
介于室温和再结晶温度之间抗力不大,表面尚可比冷变形模具简单提高模具寿命,热挤压演示,2004金工教研室,机械制造基础,零件挤压的工艺特点,三向应力,塑性好(高碳钢、高速钢)可制造形状复杂、深孔、薄壁、异型断面的零件IT76,Ra3.20.4纤维组织不断材料利用率高,2004金工教研室,机械制造基础,零件轧制,纵轧,麻花钻和丝杠轧制过程演示,2004金工教研室,机械制造基础,零件轧制,板材轧制,棒材轧制,2004金工教研室,机械制造基础,零件轧制,横轧碾环轧制齿轮轧制,2004金工教研室,机械制造基础,零件轧制,斜轧,2004金工教研室,机械制造基础,零件轧制,楔横轧,2004金工教研室,机械制造基础,总结,金属的塑性变形金属的锻造性能锻造自由锻、模锻锻造工艺问题锻件的结构工艺性板料冲压两种工艺结构工艺性特种压力加工,超塑性变形实验演示,2004金工教研室,机械制造基础,作业!
作业:
习题集一(18-26、27-29,37、38)二(15-32)、三(10-19)教材p111113(3、6、7、10、11题)p124(2、3、6、7题)思考:
教材p96(1-6题)p111113(1、2、4、5、8、9题)p124(1、4、5、8题),
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- 金属 塑性变形 锻造 工艺 方法