哈工大研究生塑性体积成形大作业1

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1、复杂构件精密锻造技术的新进展学院：材料科学与工程学院姓名：孙巍学号：14S109063摘要：本文综述了精密锻造成形技术的研究与应用现状，介绍了冷精锻、热精锻、温精锻、复合精锻工艺、等温锻造成型、复动锻造及分流锻造的应用现状和发展方向；并简单介绍了粉末锻造；最后对精密锻造成形技术发展方向进行了展望。关键词：复杂构件；精密铸造；进展材料、能源和信息是当代科学技术的三大支柱，材料成形与加工是现代材料科学的组成要素之一。近年来,随着机械工业，尤其是汽车工业的飞速发展，与国际竞争的日趋激化，零部件及其设计与生产过程的高精度、高性能

2、、高效率、低成本、低能耗,已成为提高产品竞争力的主要途径。常规切削加工技术和普通锻造成形制坯工艺已难以满足发展要求，因此以生产尽量接近最终形状的产品，甚至是以完全提供成品零件为目标应是塑性加工技术变革的必然趋势和发展方向[1]。精密锻造成形技术作为先进制造技术的主要组成部分，伴随着汽车、摩托车、兵器、航空、航天、电子以及通用机械等支柱产业的需求与发展而得到了迅速的发展，并已成为提高产品性能与质量,提高市场竞争力的关键技术与重要途径。因为精密锻造成形不但可以节材、节能，缩短产品制造周期，降低生产成本，而且可以使金属流线沿零

3、件轮廓合理分布，获得更好的材料组织结构与性能，从而可以减轻制件的质量，提高产品的安全性、可靠性和使用寿命[2]。精密锻造成形技术，亦称近形或近净成形技术，是指零件成形后仅需要少量加工或不再加工就可以用作机械构件的成形技术，即制造接近零件形状和尺寸要求的毛坯。它是在普通锻造成形工艺的基础上逐渐完善和发展起来的一项先进制造技术，集合了新材料、新能源、信息技术、计算机技术等多学科高新技术于一体的应用技术，具有高效率、节能、节材、高精度、轻量化、低成本等优点。在20世纪70年代到90年代期间，精密锻造成形技术取得了飞速发展，并逐

4、渐在发展中形成了由锻压设备、成形工艺、锻造模具、成形过程的数值模拟和工艺优化等构成的锻造成形体系。精密锻造成形过程中金属的流线沿零件外形分布合理而不被切断，不仅能提高零件的承载能力，而且还能够获得更好的组织结构，得到安全性、可靠性和使用寿命都较高、外观较好的产品，获得更好的经济效益。激烈的市场竞争也使得发展新型精密锻造成形技术成为制造业的主流趋势。目前，精密锻造成形技术主要应用于两个方面：精化毛坯（用精密锻造技术取代粗机械加工工序，即将精锻件直接进行精切削加工得到成品零件）和精锻零件（一般用于精密成形零件上难切削加工的部

5、位），而其他部位仍需进行少量的切削加工[3]。1.1各种精密锻造成形工艺精密锻造成形工艺可按多种方式分类，按成形温度可分为：高温、中温、室温、超塑等温精锻成形；按变形时金属的流动情况可分为：开式、闭式、半闭式精锻成形；按变形速度可分为：一般、慢速、高速精锻成形等。1.1.1热精锻工艺锻造温度在再结晶温度之上的精密锻造工艺称为热精锻。热精锻材料变形抗力低、塑性好，容易成形比较复杂的工件，但是因强烈氧化作用，工件表面质量和尺寸精度较低。热精锻常用的工艺方法为闭式模锻，由于下料不准，模具设计、制造精度不够等原因，闭式模锻最后合

6、模阶段变形抗力很大，对设备和模具造成较大的损害。解决该问题常用的方法是分流降压原理,即在封闭型腔最后充满的地方设置形状与尺寸大小合理的分流降压腔孔。当型腔完全充满后坯料的多余金属从分流腔孔挤出,这样既解决了坯料体积与型腔体积不能严格相等的矛盾，同时又降低了型腔的内部压力，有利于提高模具寿命。早在20世纪50年代，由于缺乏足够的齿轮加工机床，德国人开始用闭式热模锻的方法试制直齿锥齿轮。热精锻齿轮技术的开发应用在我国起步于20世纪70年代初期,成熟于20世纪80年代中后期。1970年上海机械化工艺研究所和上海汽车齿轮厂合作,

7、对美国大道奇T234汽车差速器行星齿轮进行热精锻工艺成形试验,并于1973年投资建立精锻车间,进行批量生产[4]；20世纪80年代，山东大学开展了伞齿轮精密锻造工艺研发，并实现了产业化。由于经济效益显着，近年来热精锻工艺获得了广泛的应用。1.1.2冷精锻成形将不加热的金属材料直接进行锻造称为冷锻，主要包括冷挤压与冷镦挤[5]。冷精锻工艺是在室温下锻造成形的一种精锻成形技术，冷态金属在压力作用下发生塑性变形，生成各种不同形状的精密锻件。冷精锻工艺由于在室温下成形，所以工件形状和尺寸较易控制，可避免高温带来的外形误差，锻件表

8、面无氧化和烧损等热加工缺陷，具有高的表面质量和精度，可代替某些切削加工。同时，冷精锻产生的加工硬化效果可使冷锻件的强度显着提高，因此冷精锻生产的制件精度比温精锻和热精锻都要高，在精密成形领域有着其独特的优势。但在冷锻成形过程中，工件塑性差、变形抗力大、填充效果差，对模具和设备要求高，而且很难成形结构复杂的零件。冷精锻