工艺技术-锻压成形工艺课件(ppt 102页)

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1、第11章压力加工概述：一、压力加工的概念压力加工是金属坯料在外力的作用下产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。二、压力加工的特点和应用范围（1）力学性能高：既可以改变材料的形状和尺寸，又能改变材料的组织和性能。可以压合铸造组织的内部缺陷，使成分均匀，夹杂物均布，形成纤维组织，细化晶粒。所以，锻压件的机械性能好。近年来，采用形变热处理的方法(将压力加工与热处理工艺相结合)，可同时获得形变强化和相变强化，进—步提高零件的强韧性。（2）节省金属：由于提高了金属的力学性能，在

2、同样受力和工作条件下，可以缩小零件的截面尺寸。（3）生产率高：多数压力加工方法，特别是轧制、挤压、拉拔等，金属连续变形，且变形速度很高，故生产率高。压力加工与铸造相比，成本较高，成形较困难，由于是在固态下成形，无法获得截面形状(特别是内脏)复杂的产品。§11-1压力加工理论基础§11-1-1金属的纤维组织及锻造比锻造比：通常用拔长时的变形程度来衡量。纤维组织：热加工使得材料内部的各种可变形的夹杂物沿塑性变形方向拉长所形成的流线组织。纤维组织的明显程度与锻造比有关。热加工时应力求使流线合理分布：最大正应力

3、与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直，并尽可能使纤维方向沿零件的轮廓分布而不被切断。滚压成型后螺纹内部的纤维分布吊钩中的纤维组织§11-1-2金属的锻造性能1、金属的锻造性（可锻性）是衡量材料在利用锻造成型时的难易程度的工艺性能。它是由材料的塑性和变形抗力两个因素决定。塑性好，变形抗力小的材料，锻造性能就好。反之依然。2、影响金属锻造性的因素1）金属的本质a.化学成分低碳钢、低合金钢及铝合金锻造性好，高合金钢的锻造性差，铸铁不能锻造。b.组织结构：具有细小的晶粒、单相组织、面心立方结构的合金具有好的

4、锻造性。2）变形条件a.变形温度:锻造时，必须合理地控制锻造温度范围，即始锻温度与终锻温度之间的温度间隔，始锻温度是指金属开始锻造时的温度，—般为锻造时所允许的最高加热温度，终锻温度是指金属停止锻造时的温度。在锻造过程中随着温度的降低，工件材料的变形能力下降，变形抗力增大，下降至终锻温度时，必须停止锻造。重新加热，以保证材料具有足够的塑性和防止锻裂。确定锻造温度范用的理论依据主要是合金状态图。常见加热缺陷有：氧化、脱碳、过热、过烧和开裂。过热:由于加热温度过高或高温下保温时间过长而引起晶粒粗大的现象。可

5、通过正火细化晶粒，恢复锻造性能。过烧：加热温度过高接近金属熔点时，晶界出现氧化或熔化的现象。加热缺陷无可挽回。b.变形速度:变形速度：指单位时间内材料的变形程度。变形速度与锻造性能的关系如图。C.应力状态：变形方法不同，在金属中产生的应力状态也不同，即使同一种变形方式，金属内内部不同位置的应力状态也可能不同。金属在挤压时三向受压(图11~4(a))，，表现出较高的塑性和较大的变形抗力；拉拔时两向受压、一向受拉(图ll—4(b)),表现出较低的塑性和较小的变形抗力；平砧墩粗时(图11~4(c)），坯料内部

6、处于三向压应力状态，但侧表面层在水平方向却处于拉应力状态，因而在工件侧表面容易产生垂直方向的裂纹。三向受压时金属的塑性最好，出现拉应力则使塑性降低。因为压应力阻碍了微裂纹的产生和发展，而金属处于拉应力状态时，内部缺陷处会产生应力集小，使缺陷易于扩展和导致金属的破坏。因此，选择变形方法时，对于塑性好的金属，变形时出现拉应力是有利的，可减少变形时的能量消耗。而对于塑性差的金属材料，应避免在拉应力状态下变形，尽量采用三向压应力下变形。在金属变形过程中遵循体积不变和最小阻力定律（金属变形时首先向阻力最小的方向流

7、动）。§11-1-3金属的变形规律1、体积不变定律金属坯料变形后的体积等于变形前的体积。2、最小阻力定律金属变形时首先向阻力最小的方向流动。一、概述1、自由锻的概念将加热后的坯料放在铁砧上，在压力或冲击力的作用下使其自由变形获得锻件的方法。2、自由锻的分类手工自由锻和机器自由锻。3、自由锻的特点坯料的变形不受模具限制，设备和工具的通用性大，锻件的重量不受限制，是生产大型锻件的唯一方法。但是，生产率低，锻件精度低，加工余量大，只适合于单件小批量生产形状简单件。§11-2常用锻造方法§11-2-1自由锻造二

8、、自由锻设备1、空气锤利用电机作动力，结构小，打击速度快，锤击能量小，只适合于100Kg以下小件的锻造。2、蒸汽-空气锤以6~9个大气压的蒸汽或压缩空气为动力。适合于中型或较大锻件的锻造。3、水压机利用水泵产生的高压水作动力。具有行程大，变形速度慢，工件变形均匀等优点，并且产生的是静压力，可制成大吨位的设备，适合于锻造大型锻件。缺点是结构大，供水与操作系统复杂。基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等。三、自由锻的基本工序1、绘制锻件图（在