第六章-粉末锻造PPT课件

第6章粉末锻造，第1节粉末锻造工艺，粉末锻造：加热后，在封闭模具中将烧结预成型件锻造成零件的工艺。优点：兼有粉末冶金和精密模锻的优点，可生产相对密度大于98%的粉末锻件，克服了普通粉末冶金零件密度低的缺点。可以获得较均匀的细晶组织，强度和韧性明显提高，粉末锻件的物理机械性能接近、达到甚至超过普通锻件的水平。它保留了普通粉末冶金少切屑、无切屑的优点，通过合理设计预成型件，实施少切屑、无飞边锻造，具有成形准确、材料利用率高、锻造能量低、模具寿命长、成本低的特点。粉末锻造的分类：常见的粉末锻造方法包括粉末热锻和粉末冷锻。粉末热锻分为粉末锻造的三个关键技术：粉末锻造、烧结锻造和锻造烧结：粉末原料的选择。粉末锻件的材料选择、粉末类型、杂质含量和粒度分布、预合金化程度等。预成型设计。材料在锻造过程中的致密化、变形和断裂主要取决于预成型件的设计，包括预成型件的形状、尺寸、密度和质量的设计。锻模设计及寿命锻造工艺条件和热处理。5、影响粉末锻造工艺的因素，多孔坯料的可锻性；锻造压力。锻造温度；锻模温度；润滑和冷却等。锻造开始时，由于多孔坯料容易变形，锻件密度迅速增加。在锻造的后期，由于部分孔隙闭合，金属流动阻力增加，锻造压力迅速增加。为了消除锻件中的残余气孔，需要非常高的锻造压力。研究了在8201080锻造一定应变的铁粉预制坯所需的锻造压力与温度的关系，指出当锻造温度低于900时，锻造压力随温度的升高而降低。当温度高于900时，锻造压力几乎不降低。锻模的温度、润滑和冷却条件对锻件的质量和锻模的使用寿命有很大影响。粉末热锻低合金钢时，锻模温度一般为200310，所用润滑剂与精锻相同。经常使用胶体石墨水剂或二硫化钼油剂。此外，压缩空气用于强制冷却锻模以获得均匀的润滑膜。7、第二粉末锻造工艺的塑性理论。在锻造过程中，多孔预成型件在外力和内力的作用下变形和压紧。用于动压设备(如摩擦压力机、高能高速锤等)。)，上述公式表明，增加锻锤质量m或增加敲击速度v可以增加作用力，即敲击能量。然而，在粉末锻造中，通过增加锻锤的质量比通过增加敲击速度更容易控制。在粉末模锻过程中，多孔预制坯的变形和致密化有三种基本方式：单轴压缩、平面应变压缩和复合压力单轴压缩：无摩擦平模镦粗时的变形方式。没有侧向约束的压缩变形。平面应变压缩：当平模镦粗带材预制棒时，在带材预制棒的中心部分产生平面应变压缩。它是一种一侧受约束的压缩变形。复压：是在热压过程中发生的一种变形。在闭式模锻变形的最后阶段，当预成型件填充模腔时发生的变形也属于再压制。这是完全受约束的压缩变形。镦粗：在外力作用下，降低坯料高度，增加坯料横截面的塑性成形工艺。多孔预制件在锻造过程中的变形特征如下：1 .具有恒定质量的致密体在塑性变形期间遵循相同的体积，而多孔体在锻造期间遵循相同的质量；2.低屈服强度和低拉伸塑性多孔预制体的屈服强度随着预制体孔隙率的增加而降低；并且多孔预制件的屈服强度比致密体的屈服强度低得多小横流金属在压缩过程中的横向流动是锻造变形的主要特征。多孔预制件在锻造过程中同时变形和致密化，遵循恒定质量的条件，但其体积不断减小。由于在锻造过程中消耗了一部分能量以降低预成型件的孔隙率，多孔预成型件比致密预成型件具有更少的侧向流动，并且，13，4，变形和致密化不均匀性。在粉末锻造过程中，由于外部摩擦的存在，预成型件中的应力分布不均匀，应力状态不同，导致预成型件变形和致密化不均匀。第三节粉末锻造工艺的断裂1。粉末冶金锻造过程中预制件的横向流动对粉末锻造的冶金结构完整性和力学性能有很大影响。研究表明，热压件的冲击韧性小于相同材料的热锻件，并且随着横向流动的减少而降低。同时，由于侧向流动，孔受到垂直压缩和剪切变形，因此有利于孔的封闭，并降低预成型件致密时所需的压力。然而，在闭式模锻过程中，预制坯容易开裂。多孔预制件的低拉伸塑性是限制粉末锻造的主要因素。为了解决预成型件的低拉伸塑性与锻造过程中侧向流动需求之间的矛盾，可以采取以下措施：改善润滑条件，合理设计预成型件，控制变形方式，以增加裂纹发生前的应变；采用高温烧结来提高预制件的可锻性。采用无横向流动和断裂风险的热再压缩方法。利用粉末合金的细晶超塑性和相变超塑性进行锻造；采用大变形锻造方法对锻造早期出现的裂纹进行二次锻造。16，粉末锻造的断裂极限。通过一系列圆柱体试样的镦粗试验，得到了压缩应变(高真应变 h=(？)；(h/h0)和拉伸应变(圆周真应变 0=(？)；(d/d0 ),从而得到多孔坯料在断裂过程中表面主应变之间的关系，这种关系称为断裂应变迹线，也称为成形极限应变曲线。17，18，从图中可以看出，所有试验材料的断裂应变轨迹是一条斜率为1/2的直线，并且平行于均匀压缩(无摩擦)的应变轨迹。这表明，当各种材料断裂时，转鼓表面的总应变关系是相同的。在均匀压缩时，气缸表面不会形成鼓形，其周向应力为零，因此不会发生断裂。当偏离这一条件时，可能会发生断裂。每条断裂应变轨迹与纵轴的截距表示平面应变条件下断裂前的应变。由于烧结致密体中孔隙的存在，断裂应变轨迹的纵向截距远低于致密致密体，室温下的断裂应变轨迹低于高温下的断裂应变轨迹。基本流动模型研究变形分析在锻造过程中，形状复杂的粉末锻件可分为几个区域，每个区域都有一个特殊的塑性流动模型。对于各种轴对称锻件，这些区域包括横向流动(垂直于冲头运动方向)、反向挤压(与冲头方向相反)和前挤压(与冲头运动方向相同)。20、21岁。将各种变形模型断裂时的表面主应变与简单镦粗试验测得的线性断裂应变轨迹进行比较，从而得出预制棒的设计方法。以这种方式，预成型件的形状和尺寸可以被修改，使得材料的应变位于断裂应变迹线之下。注：在上述分析中，仅考虑了表面断裂问题，未研究由预成型件的低拉伸塑性或锻造过程中的剪切变形引起的内部断裂问题，也未涉及锻模的磨损问题。锻模磨损是一个重要的经济因素，因此在设计时必须考虑材料流动对锻模磨损的影响。预制件的设计不仅要考虑材料流动和致密化，还要考虑锻造过程中的断裂。在o推导了预制棒纵横比与锻件断裂纵横比之间的关系。假设裂纹即将发生的时刻是预成型件到达模具壁的时刻，因此裂纹发生时的纵横比是再压制阶段开始时的纵横比。当设计形状类似锻件的预成型件时，为了防止金属在任何两个部件之间折叠和断裂，预成型件每个部件中金属量的分布不应导致过多的金属从一个部件流向另一个部件。应该指出的是，除了考虑锻造性能要求、材料流动和断裂外，预成型件设计还应考虑锻模的使用寿命。粉末锻造工艺第四段的变形机理，由于多孔预制体是由基体金属和气孔组成的复合材料，在锻造过程中同时产生塑性变形和致密化，与致密金属坯料锻造过程中塑性变形的微观机理相比，具有不同的特点。致密金属塑性变形的微观结构主要是金属晶体的位错运动。然而，多孔预制体塑性变形和致密化的微观结构不仅是基体金属晶体的粒间和粒内变形，还与孔隙变形有关。由于基体金属晶体的塑性变形很小，在研究粉末锻造过程中塑性变形和致密化的微观结构时，应重点研究颗粒间的变形机理和孔隙变形规律。首先，粉末锻造过程中的孔隙变形规律受变形程度、变形方式和应力状态的影响。其次，变形程度受还原铁粉预制品的无摩擦均匀单轴压缩的影响。例如，当高度降低率小于5%时，孔形态几乎没有变化。当高度降低率为17%时，颗粒和孔隙都会受到一定程度的挤压。当高度降低率超过48%时，压扁现象进一步加剧。当高度降低率接近48%时，有一些小的圆形内孔。当高度降低率达到70%时，内孔也会不同程度地变平。28岁。变形方式和应力状态影响孔隙。孔隙仅受流体静力状态的影响。静水压力状态可以使多孔坯体致密，通过弹性变形和塑性变形可以减小孔隙体积。孔隙同时受到流体静应力和剪切应力的影响。在变形过程中，孔隙体积不仅受到流体静压力，而且由于剪切变形，孔隙被封闭和拉长。因此，采用不同的锻造方法，孔隙变形方法不同，锻件的残余气孔和孔隙形态也不同。在热再压缩过程中，孔隙仅被轴向压缩应力压平，因为材料几乎不产生横向流动。在镦粗过程中，由于材料的横向流动，孔隙同时受到轴向压缩和剪切变形，这易于使孔隙伸长和闭合，并减小多孔坯体致密化所需的力。由于热镦粗过程中没有材料的横向流动和气孔的剪切