锻造第六节080925.ppt

1、,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,吐圈怎么是人类的专利呢,啊？,哦？,噢？,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,锻件 加热,重点内容,影响可锻性因素,金属 锻造性能,可锻性,衡量标准,始锻温度、终锻温度,加热缺陷,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第三篇 锻 压,金属塑性成形（压力加工）,金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法

2、。,塑性成形 基本生产方式,轧制,挤压,拉拔,冲压,锻压,自由锻造,模型锻造,锻造,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,活塞销,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,一、塑性变形的力学基础： 1塑性变形的本质：位错滑移 2塑性变形屈服准则 (1)屈雷斯加（Tresca）屈服准则 假设123时，则外加最大切应力 max=(1-3)/2 达到推动位错运动所需要的 最小应力时材料则发生屈服 (2)

3、密西斯（Mises）屈服准则 当等效应力达到某定值时，材料即会屈服，即：,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Henri Edouard Tresca (1814 1885) - A French mechanical engineer - A professor father of the field of plasticity Trescas stature as an engineer was such that Gustave Eiffel put his name on numbe

4、r 3 in his list of 72 people making the Eiffel tower in Paris possible. Tresca was also among the designers of the standard metre etalon. France made 28 prototype line standards of platinum-iridium,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Richard Edler von Mises (1883-19

5、53) - was a scientist , He described his work in his own words shortly before his death as being on . practical analysis, integral and differential equations, mechanics, hydrodynamics and aerodynamics, constructive geometry, probability calculus, statistics and philosophy.,Changchun University of Sc

6、ience and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,二、金属锻造性能 1.可锻性： 衡量材料在经受压力加工时获得优质零件难易程度的一个工艺性能。 - 衡量标准： 常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。 塑性越大，变形抗力越小，则可认为金属的可锻性 好；反之则差。,e.g.,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,2.影响可锻性的因素 1) 内在因素 (a)化学成分: 不同化学成分的金属其可锻性不同 (b)合金组织: 金属内部组织结构不同，其可锻性差别很大 2)

7、外在因素 (a)变形温度: 系指金属从开始锻造到锻造终止的温度范围。 - 温度过高: 过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。 - 温度过低：变形抗力难锻，开裂 (b)变形速度: 变形速度即单位时间内的变形程度 (c)应力状态: 金属在经受不同方法进行变形时，所产生的应力大小和性 质（压应力或拉应力）是不同,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,变形抗力,变形抗

8、力,c,v,回复再结晶程度,加工硬化程度,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,冷拔丝机模用单晶硅制造， 因模具内孔要求耐磨,冷拔钢管,以节约钢材、提高钢筋屈服强度为目的，以超过屈服强度而又小于抗拉强度的拉应力拉伸钢筋，使其产生塑性变形的做法叫钢筋冷拉。,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,3.锻造流线与锻造比 1)锻造比: 表示金属变形程度大小 - 拔长工序的锻造比：Y拔长=A0/A=L/

9、L0 式中：A0、A-坯料拔长前后的横截面积 L0、L-坯料拔长前后的长度 - 镦粗工序的锻造比：Y墩粗=H0/H 式中：H0,H-坯料拔长前后的高度。 2)锻造流线(纤维组织): 金属压力加工最原始的坯料是铸锭，铸锭大多具有粗大的结晶组织以及气孔、缩松、不溶于基体金属的非金属夹杂等，在压力加工过程中，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都将沿着变形方向被拉长，呈纤维状分布，这种具有方向性的组织称为锻造流线,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,e.g.,铸造组织,压力加工后组织(镦粗),

10、Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Figure - Flow lines in a forged part,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,三、坯料的加热及锻件的冷却 1加热目的： 提高坯料的塑性，降低变形抗力，改善锻压性能。 2加热原则： 在保证坯料均匀热透的条件下，应尽量缩短加热 时间，以减少金属氧化等缺陷，降低燃料消耗。,Changchun University of Scie

11、nce and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,3.加热缺陷及防止措施 1)脱 碳： 钢中表层碳在高温下与炉气中的氧或氢发生化学反应，生成一氧化碳或甲烷而被烧损掉，使表层含碳量降低的现象。 - 防止措施：无 2)氧 化： 钢中表层金属极易与炉气中的氧化性气体发生化学反应形成氧化皮(FeO、Fe3O4、Fe2O3）的现象 - 防止措施：保证热透前提下，快速加热并减少高温 停留时间。,e.g.,e.g.,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,3)过 热： 坯料的

12、加热温度过高或在高温下长久停留，引起晶粒粗化的现象。 -防止措施 -重新加热反复锻造 -锻后热处理使晶粒细化。 4)过 烧： 加热温度如果超过始锻温度过多并接近熔点温度，晶界处会因炉气中的氧气或其他氧化性气体的渗入而被氧化，晶粒与晶粒之间结合力降低，一经锻打便会碎裂，这种现象称为过烧。 -防止措施：无 (过烧一旦产生，将是无法挽救的),e.g.：Hot rolling,e.g.,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,4.加热设备,Changchun University of Science

13、and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,5.锻造温度范围 1) 始锻温度：开始锻造的温度 在不出现过热的前提下，应尽量提高始锻温度，以使坯料具有最佳的锻造性能。 碳钢的始锻温度：Ts-200左右 2) 终锻温度：终止锻造的温度 钢的终锻温度应高于( ？)温度，以保证金属有足够的塑性以及锻后能获得再结晶组织。 - 终锻温度过高:易形成粗大晶粒，降低力学性能； - 终锻温度过低:锻压性能变差。 碳钢的终锻温度: 800左右,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,

14、Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,常用金属材料的锻造温度范围,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,6锻件的冷却 若锻后冷却不当锻件翘曲，表面硬度升高，产生裂纹 锻后冷却方式： 1) 空 冷:将锻后的锻件放在空气中冷却 2) 坑 冷:将锻后的锻件理入充填着导热性较小的砂子、炉 渣、石灰或石棉的地坑中进行冷却。 3) 炉 冷:将锻后的锻件立即放人500700的加热炉中，随 炉冷却。 冷却速度

15、快慢顺序：空冷？坑冷？炉冷 一般情况下，钢中含碳量及合金元素的含量越高，体积越大，形状越复杂，冷却速度应该超缓慢。,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Home work 12.7 原始坯料长150mm，若拔长到450mm时，锻造比是多少？ 12.9 何谓金属的可锻性？影响金属可锻性的因素是什么？ 12.11 过热和过烧对锻件质量有什么影响？如何防止过热和过烧？,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型

16、基础知识,Business before pleasure,How to make water run uphill?,Science, 256: 1539-1541,1992,梯度表面材料,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Changchun University of Science and Technology 长春理工大学,第十二章 金属塑性成型基础知识,Changchun Universit