复杂不锈钢零件精密挤压过程模拟及工艺优化

《复杂不锈钢零件精密挤压过程模拟及工艺优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、●武汉理工大学硕士学位论文1．1引言第1章绪论近年来，随着制造业的迅速发展及人民生活质量的提高，符合人类可持续发展要求的绿色环保材料．不锈钢，由于其优良的耐蚀性、优越的成形性、优美的外观以及良好的力学性能等诱人的综合性能被广泛地应用于建筑业、汽车运输业、机械制造业和环保等与国计民生相关的领域，不锈钢的生产和使用日益增长【l】。随着消费市场快速增长，中国不锈钢的消费市场已进入大幅度增长时期。据估算，我国在2020年前，将成为世界上不锈钢材料产量和使用量第一的国家。不锈钢的种类有很多，其中奥氏体不锈钢是应用最广泛的一种钢类，其生产和使用的总量占不锈钢使用量的70％，该种材料具有很好

2、的耐腐蚀性，而且它的力学性能也很好，具有较好的塑性，冷热加工性能均良好，此外它还具有无磁性。奥氏体不锈钢具有多种牌号，其中本文研究的304不锈钢材料就是其中应用较为广泛的一种。304不锈钢是铬镍合金奥氏体不锈钢，由于材料中含有Cr、Ni元素，使得材料具有较高的耐腐蚀性和耐酸性能，而且能在常温下保持单一的奥氏体组织，使得其综合力学性能也较好[21。这些优良的性能也使得其广泛应用与多种行业中，卫浴产品、食品生产设备、化工设备、海洋工程、医用设备等方面均应用较多。然而由于304不锈钢材料成形过程完全不同于低合金钢和普通碳钢，其材料加工硬化速率更快，而且在成形时还必须维持其固有的耐腐蚀

3、性能，因此304不锈钢零件的成形大多是采用铸造工艺，但是由于不锈钢材料在进行铸造工艺时材料液态流动性差、体积收缩大、加热温度高等特点，致使不锈钢铸件容易产生多种铸造缺陷，特别是对于复杂异形不锈钢零件，其铸造成形难度更大很容易造成废件，而且不锈钢材料价格日益上涨，然而铸件的材料利用率较低，采用铸造工艺成形不锈钢零件已严重的影响产品的质量和企业的经济效益，面对如此高昂并且不断上涨的材料价格和必须使用的情况，工程行业不得不考虑如何能够更为经济实用地使用这种材料。随着工业的发展，人们也逐渐采用更加经济高效的成形工艺去加工不锈钢零件，例如挤压工艺。但是由于304不锈◆武汉理工大学硕士学位

4、论文钢挤压成形工艺研究并不系统完善，而且在经过挤压变形后加工硬化现象较为明显，造成了挤压模具寿命降低，因此如何降低加工硬化明显的现象并为304不锈钢制品制定较好的挤压成形工艺成为了提高304不锈钢制品质量、降低材料利用率以及提高实际生产经济效益迫切需要解决的问题。1．2课题相关发展研究现状1．2．1精密塑性成形技术现状精密塑性成形技术是近几年发展起来的以成形后的制件尺寸接近或达到成形件尺寸与形状，而后续少加工或无加工的一种新型成形技术，例如：精密模锻、挤压、精冲等。这些工艺的共同点就是节约了材料与能源、提高了生产时效性与经济效益，而且通过精密成形技术还能使制品的质量得到提高。精

5、密塑性成形技术发展至今已经得到了广泛的应用，而且随着吸收改进结合一些其它的技术，精密成形技术逐步的得到了完善，精密塑性成形技术已逐渐成为现在成形技术的发展趋势13，41。通过精密塑性成形技术得到的制件往往形状尺寸精度较高，而随着汽车、电子、航天等主要行业的发展，作为可以提供高精度产品的精密塑性成形工艺也得到了迅猛的发展，目前精密塑性成形技术主要是应用于以下领域中：(1)在一些汽车、摩托车等制造行业中，一些需要进行大批量生产的复杂形状零件；(2)在一些精密仪器或机械等制造业中，一些需要特定较高精度的零件；(3)在航天、航空等特殊领域中，一些特殊材料(例如：钛、锆、钼、铌等合金高价

6、专用材料)的复杂形状零件等f5】。1．2．2挤压成形工艺发展现状挤压成形工艺作为精密塑性成形技术中的一种，它的最主要的特点就是其制件少切屑甚至无切削，一般情况下得到的制件的产品精度较高而且成形工序少。挤压成形工艺是对放在模具模腔(或挤压筒)内的金属坯料施加外力，迫使金属对模腔进行填充，而获得所需截面形状、外形尺寸并具有一定力学性能的挤压制件的塑性加工方法[61。挤压成形工艺按照金属的流动方向可以分为正挤压、反挤压以及复合挤压，如图1．1所示。2●武汉理工大学硕士学位论文!I(a)正挤压件iI嘞反挤压图1-1挤压成形类型件毛坯挤压错汇

7、叫匪蚕纩I■l(c)复合挤压图1．1(a)示

8、意图可以看出，在正挤压情况下，金属材料的流向是与挤压凸模的运动方向一致的，金属材料是在凸模挤压力的作用下，与凸模作同向运动对凹模型腔进行填充，一般正挤压工艺是用于成形一些实心件、空心件，如芯轴、螺钉、顶杆、管子、支架、套管、衬套、弹壳等。对比正挤压工艺，图1．1(b)中反挤压工艺则是金属的流向与挤压凸模的运动方向相反，金属的填充区域反而是远离凹模的，反挤压工艺一般是用于成形各种端面的杯形空心件，如外壳、罩壳、套筒等。图1．1(c)中复合挤压则是金属在成形过程中存在与凸模运动方向相同以及相反的