南昌大学金属工艺学第3篇划红线.ppt

第三篇 金属塑性加工,概述：,一、定义:,2、成形实质：固态流动成形,3、目的：获得具有一定形状，尺寸和机械性的原材料毛坯和零件。,二、特点及应用,1、压力加工件机械性能高。,2、材料利用率高。,1、必要条件,外力（外因）,塑性变形能力（内因）,3、不易获得形状复杂的锻件。,用于制造形状较简单，受力复杂的零件毛坯。,金属塑性加工 ：利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。,1.1 金属塑性变形的实质,第一章 金属的塑性变形,一、单晶体的塑性变形,2、在作用下的变形情况,只能使晶体产生弹性变形或断裂而不能产生塑性变形。,3、作用下使金属材料发生塑性的变形。,1、晶体受外力作用下的分力：晶体受外力作用时将分解为与晶面（滑移面）垂直的正应力（ ）和与晶面平行的切应力（ ）。,1）滑移,2）孪生,：是使部分晶体相对与另一部分晶体作原子间距的整数部移动，是塑性变形的主要方式。,：是使部分晶体相对与另一部分晶体移动，并使这两部分晶体沿某一晶面成镜面对称。,随着塑性变形的进行，强度硬度增加而塑性韧性下降的现象称为加工硬化。,1.2 塑性变形后金属的组织和性能,一、组织的变化,1、晶粒沿变形最大方向伸长；,2、晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；,3、晶粒间产生碎晶,二、性能的变化加工硬化,1、概念,P104,2、对生产的影响, 可提高金属的强度，硬度和耐磨性,冷卷弹簧提高屈强比,冷冲自行车挡泥板提高金属的表面强度, 给继续变形造成困难,3、消除再结晶, 回复, 再结晶,T再0.4T熔 （ K ）, 晶粒长大,当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时，金属以一些碎晶、杂质为核心，形成细小的等轴晶粒,使加工硬化彻底消除，塑性完全恢复的现象。,P105,P105，有文字上差别,4、冷热变形, 冷变形在再结晶温度以下进行的塑性变形,特点：a.精度高，表面质量好,b.强度、硬度高,c.劳动条件好,d.变形抗力大，内应力大, 热变形在再结晶温度以上进行的塑性变形,特点：,机械性能得的提高,a.晶粒得到细化,缺陷被消除,b.形成纤维组织性能是有方向性, 纤维组织的合理利用,a.零件最大正应力方向与纤维方向平行。,b.零件最大切应力方向与纤维方向垂直。,C. 纤维沿零件轮廓形状分布不被切断。,一、概念,金属的锻造性是指金属材料锻造的难易程度,二、衡量指标,1、 塑性：金属不产生裂纹所允许的最大变形程度， 塑性好则锻造性好。,2、 变形抗力：金属在变形时抵抗工具作用的力， 变形抗力小则锻造性。,1.3 金属的锻造性（可锻性）,4、生产率低，劳动强度大，对工人技术水平要求高。, 特点,主要用于品种繁多的单件小批生产。,1、所用设备、工具简单、通用、成本低、灵活性大。,2、锻件大小不限，是制造大型锻件的唯一方法。,3、锻件精度低，形状不能太复杂。,1) 镦粗 毛坯高度减小,横断面积增大的锻造工序。,用于锻造齿轮坯、法兰盘等零件毛坯。,2) 拔长 使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序。,用于锻造轴杆及套筒类零件毛坯。,3) 冲孔 采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。,用于锻造带孔锻件。,自由锻工序,自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类。,1. 基本工序,1. 锤上模锻,1）设备（蒸气空气模锻锤）,(1) 锤头与导轨之间的间隙小且导轨很长。,(2)砧座质量大且机架与砧座直接连接。,2）锻模,(1) 模锻模膛,终锻模膛,形状与锻件一致设有飞边槽,带孔件冲孔连皮,飞边槽的作用：增大金属流出模膛阻力,使金属更好充满模膛。容纳多余的金属。, 预锻模膛,形状接近锻件，斜度、圆角比较大。,无飞边槽,(2) 制坯模膛,(2) 制坯模膛, 拔长模膛, 滚挤模膛, 弯曲模膛, 切断模膛,用它来减少坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。,用它来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻件形状来分布。,对于弯曲的杆类模锻件，需要用弯曲模膛来弯曲坯料。,它是在上模与下模的角部组成一对刀口，用来切断金属。,a.便于锻件取出且分模面为平面； b. 使上下模膛深度最浅； c. 上下模膛沿分模面轮廓一致； d. 使锻件上加余块最少。, 分模面的择,3) 模锻工艺规程,(1) 绘制模锻件图, 确定余量、公差和余块 一般：余量为0.55mm，公差为0.33mm, 模锻斜度,便于取出锻件21, 模锻圆角,a.便于金属流动与充型,b.防止模膛过早开裂与压塌,r外(1.512)mm,R内(23)r外,P118,二、模锻零件结构工艺性,1.便于锻件取出，加余块最少，锻模易于制造,2.外形力求简单、平直和对称，尽量避免锻件截面积差别 过大，避免锻件上有薄壁、高筋和凸起结构,3.复杂件要考虑锻焊组合结构,2.3 锻件结构的工艺,2.外形尽量简单避免截交与相贯.,1.不允许有锥度和斜面,3.不允许有筋和凸台,4.复杂件，断面有急剧变化的锻件应采用组合件.,一、 自由锻锻件结构工艺性,P123,一、落料与冲孔工序,1.冲裁使坯料按封闭轮廓分离,落料冲下部分为工件，周边为废料。,冲孔冲下部分为废料，周边是工件。,将冲压件与板料按要求的轮廓线分离的工序,如剪切、落料、冲孔。落料和冲孔总称为冲裁。,3.1 分离工序,冲裁时应注意的问题, 凸凹模工作部分应有锋利的刃口。, 凸凹模间应有合理的间隙。, 正确确定凸凹模刃口的尺寸,冲孔：D凸D孔 D凹D凸2Z,落料：D凹D落 D凸D凹2Z, 合理排样,有搭边排样,无搭边排样,其中 Z 为单边间隙。,2.修整,3.切断,3.2 变形工序,材料只发生位移,不破坏(不分离) 的工序。,1.拉深：使平板毛坯变成开口空心零件的工序。,b.凸凹模间要有合理的间隙；,a.凸凹模工作部分要有合理的圆角；, 防止拉裂,c.限制拉深系数( m )不能太小 ；,d.进行适当的润滑,必要时在两次拉深之间需进行退火处理。, 防止起皱增加压板,一次拉深：,产品直径,原料直径,进行多次拉深时：,2.弯曲：使板料或坯件弯成一定角度和形状的工序。, 防止弯裂,a.控制相对弯曲半径 r/s 不能太小。,b.合理利用纤维组织, 防止回弹,r/s 板料强度 回弹,3. 翻边：使板料获得一定高度凸缘的方法,材料厚度,防止孔边拉裂, 限制翻边系数, 凸凹模工作部分要有圆角,K0 d0/d 不能太小,4.成型：利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。, 增加刚性 如压筋。, 制造特殊形状的零件如胀形和收口。,五、冲压工序举例,1、汽车消音器,一、简单冲模：在冲床的一次冲程中只完成一个工序