压铸第四章.ppt

第四章锻造工艺 主要内容 锻造工艺的基础知识 锻造工艺过程 常用锻造设备 重点 掌握锻造材料 下料方法和锻造温度的确定以及锻造设备的选用 锻压 借助外力的作用 使金属坯料产生塑性变形 从而获得具有一定形状 尺寸和性能的锻压件 金属坯料 锻压件 塑性变形 自由锻 模锻 板料冲压 挤压 拉拔 轧锻 锻压加工方法 板料轧制 压机拔长 锻压加工方法的特点 能改善金属的组织 提高金属的机械性能 提高材料的利用率和经济效益 节省材料和切削加工工时 具有较高的劳动生产率 缺点 不能获得形状复杂的锻件 初次投资费用高 设备 工模具 厂房 生产现场劳动条件差 应用 轧制 挤压 拉拔 金属型材 板材 钢材 线材等 自由锻 模锻 承受重载的机械零件 如机器主轴 重要齿轮 连杆 炮管等 板料冲压 汽车制造 电器 仪表及日用品 第一节锻造前的准备和锻后热处理 教学内容 锻造材料 下料方法和锻造前的加热和锻后处理 教学难点 下料方法 锻造温度的确定 金属塑性变形的实质 金属 晶体 单晶体 理想金属 多晶体 实际金属 1 单晶体的塑性变形 问题 金属材料为什么能产生塑性变形 塑性变形的实质 位错 切应力 滑移面 主要方式 滑移变形 2 多晶体的塑性变形 晶粒位向与受力变形关系 滑移为塑性变形的主要形式 但受其他晶粒的影响 又有自己复杂的一面 晶粒内部的滑移 金属的锻造性能 金属锻造性能 塑性越好 变形抗力越小 金属的锻造性能越好 影响因素 1 金属的本质化学成分 金属的组织状态2 变形条件变形温度 应力状态 塑性变形抗力 一 锻造生产用原材料 锻造用钢 锻造用有色合金 锻造用钢 铜合金 铝及铝合金等 按化学成分类 按质量分 普通钢 优质钢个高质钢 合金钢 低 中 高合金钢 按用途分 结构钢 工具钢 特殊用途钢 按钢的冶炼方法分 转炉钢 平炉钢电炉钢 碳素钢 低碳钢 中碳钢和高碳钢 按钢的脱氧程度分 镇静钢 沸腾钢和半镇静钢 二 下料 下料方法 剪切 冷折 锯切 砂轮切割 气割 精密剪切 切口宽度b 5 8mm切口深度h a1 3 三 锻前加热 煅后冷却和热处理 3 1 1 加热的目的 提高金属的塑性 降低变形抗力 3 1 2 加热的方法 火焰加热和电加热 3 2 锻造温度范围的确定锻造温度范围 开始锻造温度和结束锻造温度之间的温度区间 3 1 加热的目的和方法 锻造温度的确定方法 合金相图 塑性图 抗力图 再结晶图等 碳钢的锻造温度范围一般有由相图就可以确定 钢在加热过程中会产生哪些缺陷 过热 当钢的加热超过某一温度时 或在高温下停留时间过长 会引起奥氏体晶粒迅速长大 这种现象称为过热 晶粒开始急剧长大的温度叫做过热温度 过烧 当坯料的加热超过过热温度 并且在此温度下停留时间过长 不但引起奥氏体晶粒迅速长大 而且还有氧化性气体渗入晶界 这种缺陷称为过烧 产生过烧的温度叫做过烧温度 始锻温度不能过高 原因是什么 始锻温度终锻温度 合金钢通常随着含碳量的增加而降低得更多 始锻温度要根据具体情况适当调整 采用高速锤锻造时 始锻温度应比通常锻造的始锻温度低100 对铸锭始锻温度可以比同种钢坯高20 50 为什么 为什么 为什么 为保证锻件内部为再结晶组织 终锻温度一般要高于再结晶温度50 100 按照上述原则 碳钢的终锻温度应高于PSE 共析线 线以上20 80 中碳钢 0 25 0 6 的终锻温度处于单相奥氏体区 组织均一 塑性良好 可以锻造 低碳钢 碳含量小于等于0 25 处于奥氏体和铁素体的双相区 此区的塑性良好 终锻温度可以比奥氏体转变线低 高碳钢 碳含量大于0 6 的终锻温度处于奥氏体和渗碳体的双相区 由于在ES线以下会有网状渗碳体形成 这对锻件的性能不利 因此终锻温度在ES线下 而高于PSE 线50 100 注意 图上的S点是共析点 其碳含量为0 77 属高碳钢范围 亚共析钢碳含量在0 218 0 77 过共析钢碳含量在0 77 2 11 终锻温度也要根据具体情况适当调整 对无固态相变的合金 终锻温度要偏低一般精整工序的终锻温度允许比规定值低50 80 为什么 晶粒细化的角度分析接着讲再结晶温度 再结晶指经冷变形的金属在一定温度下加热时 通过新的等轴晶粒形成并逐步取代变形晶粒的过程 再结晶温度指经较大冷变形 大于70 的金属在1小时内能够完成再结晶的最低温度 工业纯金属的最低再结晶温度是其熔点的0 4 0 5倍 保持加工硬化 消除内应力 消除加工硬化 提高塑性 再结晶速度取决于加热温度和变形程度 再结晶是一个形核 长大过程 常用金属材料的锻造温度范围见课本上的表4 1 3 3 锻件的冷却和后处理 锻件的锻后冷却是指锻件从终锻温度出模冷却到室温的过程 温度应力 组织应力 残余应力 由于温度不均匀而产生的内应力叫温度应力 组织应力 由于冷却过程发生相变 相变前后组织的体积不同 因此会产生应力 残余应力 由于冷却过程变形不均而引起的应力 3 3 1 冷却方法 空冷 单件或堆放在一起 直接在空气中冷却 不能放在潮湿的地面或金属板上 在干燥的灰 砂坑或砂箱内冷却 锻件入箱温度不应低于500 砂灰的厚度不小于80mm 在炉内冷却 3 3 2 锻件的后处理退伙正火调制 淬火 高温回火 四 小结 4 2 锻造前为什么要对坯料进行加热 4 1 如何判断金属材料锻造性能的好坏 4 3 锻造温度指什么 对碳钢材料来讲用那种方法确定锻造温度 4 4 锻造后要进行哪些工作 第二节锻造工艺的基本工序和工步 教学内容 了解锻造工艺和基本工步 教学重点 锻造工序和工步的内容 一 锻造工艺的种类和特点 工艺特点 坯料变形时 除与上 下抵铁或其它辅助工具接触部分表面外 都是自由表面 变形不受限制 平砧镦粗 垫环镦粗 弯曲 自由锻常用工具 自由锻特点与应用 工具简单 不需造价昂贵的模具可以锻造各种重量的锻件 对于大型锻件几乎是唯一的锻造方法自由锻所需设备的吨位较小锻件的尺寸精度低 加工余量大锻件形状简单 生产率低 劳动强度大 自由锻应用 单件和小批量生产 自由锻属于敞开式 局部变形或局部连续变形 1 2 模锻 将加热后的坯料放在模膛内受压变形而获得锻件的一种加工方法 毛边 模锻件的特点及应用 尺寸精度高 锻件形状复杂 操作简单 生产效率高 流线完整 性能好 特点 应用 中 小型锻件的成批和大量生产 为什么 答案 1 受模锻设备吨位的限制 2 锻模成本高 1 胎模锻的特点 胎模锻是介于自由锻与模锻之间的锻造方法 胎模锻一般先用自由锻制坯 再在胎膜中最后成形 与自由锻相比 胎模锻生产率和锻件尺寸精度高 表面粗糙度值小 节省金属材料 锻件成本低 与模锻相比 胎模制造简单 成本低 使用方便 但所需锻锤规格和操作者劳动强度大 生产率和锻件尺寸精度不如锤上模锻高 2 胎模的结构及应用 胎膜不固定在锤头和砧座上 需要时放在下砧铁上 按其结构可大致分为扣模 合模和套模三种主要类型 1 3 胎膜锻 扣模 套模 合模 二 锻造工序和工步的内容 2 1 自由锻造工序 后处理 弯曲 基本工序 镦粗 基本工序 拔长 基本工序 冲孔 基本工序 弯曲 基本工序 错移 基本工序 扭转 2 2 模锻造工序 后续 制坯工步 制坯模膛 锻件初步成形 模锻工步 模锻模膛 锻件最终成形 弯曲连杆的多模膛锻模 拔长模膛 滚压模膛 弯曲模膛 本节内容小结 锻造工艺按加工方法的不同 一般有哪几类 锻件的一般生产流程是 自由锻造基本工序 模锻造基本工序 第三节锻造设备简介 教学内容 了解锻造设备的结构原理和应用 教学重点 确定锻造设备吨位 一 锻造设备分类 蒸汽 空气锻锤 夹板锤 对击锤 螺旋压力机 平锻机 液压机 曲柄压力机 液压锤 动载撞击的锻造设备 静载加压的锻造设备 动 静联合的锻造设备 高效能冲击的锻造设备 高速锤 爆炸成形 电磁成形等 旋压机 摆碾机 辊锻机 二 主要锻造设备的结构原理和应用 自由锻设备 模锻设备 蒸汽 空气模锻锤鉴结构1 锤头2 上模3 下模4 踏板5 砧座6 立柱7 曲杆 气缸 锤杆 可以镦粗 拔长 滚挤 弯曲 成形 预锻 终锻 优点 缺点 模锻锤 曲柄压力机 行程不能调节 不能拔长和滚挤 每个变形工步在一次行程中完成 平锻机 平锻机 平锻机上模锻过程及其锻件 摩擦压锻机 螺杆与滑块非刚性连接 承受偏心能力差 滑块行程 打击能量可自动调节 摩擦压力机 三 锻造设备吨位的确定 3 1 热模锻曲柄压力机 螺旋压力机 液压机吨位 F0 K1K2 sA 其中 K1 应变速度系数K2 变形方式和摩擦条件影响系数A 投影面积 mm2 F0 所需要的锻压力 N s 终锻温度下皮料的真实强度 MPa F 1 2 1 25 F0 3 2 锤锻吨位 W F0 H2g 2 其中 W 锻