超塑性的应用讲义PPT.ppt

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1、题目：超塑性的应用主讲：内容目录一、概述二、超塑性的应用分类三、应用的前景和方向四、参考文献由于金属及合金在超塑性状态具有异常好的塑性和极低的流动应力，极大的活性和扩散能力，对成形加工极为有利。并且对于形状极为复杂或变形量很大的零件，应用超塑性都可以一次成形。超塑性在工业生产的很多领域中得到了应用。一、概述二、超塑性的应用分类根据应用方向不同，主要包括：1.压力加工方面的应用2.热处理方面的应用3.焊接方面的应用超塑性压力加工：属于粘性和不完全粘性加工，对形状复杂或变形量很大的零件，都可以一次直接成形。成形的方式：气压成形、液压成形、体积成形、板材成形

2、、管材成形、杯突成形、无模成形、无模拉拔等多种方式。其优点：流动性好，填充性好，需要设备功率吨位小，材料利用率高，成形件表面精度质量高。相应的困难：需要一定的成形温度和持续时间，对设备、模具润滑、材料保护等都有一定的特殊要求。1.压力加工方面的应用1.压力加工方面的应用压力加工的基本条件：温度条件：整个变形过程中要保持坯料在最佳温度范围内。变形速度：超塑合金的最佳变速范围一般处于低速区。润滑：直接影响成形压力、流动性和填充性。工件毛坯的预处理：直接影响成形性能和成形后零件质量。一般通过拉伸试验、金相观察和硬度测试检查。1.压力加工方面的应用以下针对气压

3、成形作简要介绍：气压成形是在超塑条件下，将毛坯周边压紧，然后通过流体压力使毛坯变薄而成形的一种成形工艺。它是最能体现超塑性成形全部特点的一种新工艺，也是超塑性加工中最有前途的工艺。与挤压成形相似，气压成形不需要传统胀形的高能量、高压力。气压成形是自体变形，气体压力几乎全部作用于金属变形。由于超塑材料的变形应力很小(Zn-22%Al的Qb-0.2kg/mm2)。使得成形压力比传统的成形压力降低了2到3个数量级。即由传统成形的几千个、几百个大气压，降低到几十个、几个大气压。而且可以一次进行很大的变形，制成轮廓清晰、形状复杂的零件。而且成形表面精致，几乎与接

4、触模具具有同等的表面质量。1.压力加工方面的应用气压成形过程中材料的变形可以分为三个阶段：第一阶段:自由变形阶段，用小压力以获得尽量均匀的壁厚。如下图（a）至（b）所示（板材为矩形模板）图（a）图（b）1.压力加工方面的应用第二阶段：与模具开始接触阶段，由于摩擦阻力，凡与模具接触部分，几乎不再参加变形，也尽量用小压力低速变形。如下图（c）所示第三阶段：圆角凸出部分连续变形。即填充模具的细部，如圆角、沟槽等部分需最大压力，以使局部填满。如下图（d）所示图（c）图（d）1.压力加工方面的应用在气压成形时，由于材质的变化和加工环境条件会引起材料局部缩减。主要

5、原因：①半球成形时，由于边底部分受到夹持，变形困难，而中间（圆顶）部分接近自由胀形，变形容易，因而引起局部缩减。②材料与模具接触时间不同，由于摩擦阻力的原因，所以先接触的部分变形困难，相对尺寸要厚，而最后成形的圆角沟槽等部分最容易形成局部缩减。变形过程中材料的变形状况如上图（a）-（d）所示。发展方向：该技术在航空航天和汽车工业中具有广泛的应用前景，但在成形过程中，由于周边材料被模具压紧不参与变形，零件面积增加完全由材料的变薄来实现，同时应力和应变场分布不均匀造成了零件最终壁厚的明显差异，即使对应变速率敏感系数m值接近于1.0的高硬化材料也难以避免厚度

6、分布明显不均的问题，它直接关系零件能否满足设计要求，因而是限制该工艺应用和发展的关键问题之一。如何改进超塑性气压成形工艺方法，改善厚度分布，提高超塑成形零件的质量就成为众多学者和工程技术人员普遍关注和研究的问题。1.压力加工方面的应用1.压力加工方面的应用为改善这种不均匀的变形状况，简要介绍一种用半球形触头预先接触增加摩擦阻力的方法。如下图所示（大礼帽形容器）材料用Zn-22%Al合金，加工温度250oC，成形压力为1.06kg/cm3。图1-1用球形触头反向加压的成形方法P>P01.压力加工方面的应用其成形特点：预先加以反向压力，使杯体最易在变形中减

7、薄的杯顶部分先与触头接触。由于摩擦阻力的原因，这部分在开始时相对变形量要小，而使周边不易变形的部分首先加大变形，经一定的变形量以后，再正向加压，使之与模壁全部接触，这样就可以得到壁厚比较均匀的容器。2.热处理方面的应用主要表现为相变超塑性在热处理方面的应用，例如用于钢材的形变热处理、等温锻造、渗炭、渗氮、渗金属等方面；另外相变超塑性还可以有效的细化晶粒，改善材料品质。1.应用相变超塑性改善金属材质：在相变超塑性处理过程中，每一次通过相变点A1或A3的热循环由于新相的形成，晶粒可以得到一次细化。多次以后可以得到极细的晶粒组织。纯铁、亚共析钢、共析钢、过共

8、析钢及铸铁都可以通过快速的循环加热—冷却方式来细化晶粒。2.热处理方面的应用2.相变超塑性在表