特种塑性成形 教学课件 作者 李云江 第3章.ppt

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1、第3章3.1　液态模锻概述3.1.1　液态模锻兴起是铸锻工艺结合的产物3.1.2　液态模锻发展回顾3.1.3　液态模锻发展趋势3.1.4　液态模锻工艺方法分类3.1.5　液态模锻工艺特点及适用范围3.2　液态模锻下的力学过程3.2.1　塑性变形在液态模锻中的地位3.2.2　液态模锻组合体的假设3.2.3　液态锻模过程的力—位移曲线3.2.4　力、位移与时间关系曲线3.3　液锻模设计前准备3.3.1　液锻件的结构工艺性3.3.2　液锻方式的选择3.3.3　液锻件图设计3.4　液锻模结构设计3.4.1　对液锻模的基本要求3.4.2　液锻模设计的步

2、骤3.4.3　液锻模基本机构3.5　液锻模的材料及技术要求3.5.1　工作零件材料的选用3.5.2　液锻模零件的公差及表面粗糙度3.5.3　液锻模的技术要求3.6　液态锻模用设备3.6.1　熔化设备3.6.2　普通液压机3.6.3　压铸机改造的卧式液锻机3.6.4　专用液锻机3.6.5　辅助设备3.6.6　液态锻模实例3.1.1　液态模锻兴起是铸锻工艺结合的产物液态模锻是在压力铸造基础上演变的产物。通过实践人们逐渐认识到，压力铸造虽然取代了金属型铸造的重力浇注方式，改为在高压高速下的充填方式，但金属型铸造利用重力(冒口)的补缩作用，在压力铸造

3、中很难实现，即压力下不可能通过浇道(因浇道比制件凝固早)对熔体持续补缩，直至凝固结束。显然，对于壁厚大于6mm或壁厚相差悬殊的制件，很难获得合格的产品。另外，压铸件不能进行热处理，使它的应用范围受到很大的限制。科学工作者吸取了锻造工艺力学成形的观点，对本来仅是一个物理化学的铸造过程，变成一个物理化学-力学的液态模锻过程，摒弃了压力铸造的浇口和浇道，采用敞口模具，直接上注。3.1　液态模锻概述图3-1　液态模锻工艺流程a)熔化　b)浇注　c)加压　d)顶出3.1.2　液态模锻发展回顾(1)建立了一个物理化学与力学成形相融合的理论体系该理论体系研

4、究了液态模锻下的物理化学过程、凝固过程和力学过程，以揭示压力对合金热物理参数、相图、凝固的热力学和动力学条件的影响规律，制件凝固的热传导和凝固方式、凝固组织特征及力学性能等变化，力学模型及力的传递、压力损失、塑性变形机制、凝固与塑性变形相互交融规律等，为液态模锻过程稳定建立、工艺参数选定和优化、设备的选定和改造等提供了坚实可靠的平台。(2)开展液态模锻材料使用性研究什么材料能用于液态模锻成形？从理论上讲，几乎所有合金，包括铸造、锻造合金，甚至难熔合金，均能进行液态模锻。(3)工艺方法的比较研究液态模锻工艺依据制件的材质、形状及尺寸，存在多种成

5、形方案。(4)液态模锻设备的现状和发展液态模锻设备研究远远不如压铸机。(5)生产规模有较大发展产品涉及铝、镁、锌、铜、高温合金及复合材料，产品遍及机械、交通、家电等。3.1.3　液态模锻发展趋势(1)液态模锻集中了铸、锻成形的优势，是实现能源节约的最好途径液态模锻与铸造相比，不用设置浇冒口或余块，金属液利用率高达95%～98%，制件性能大幅度提高；与锻造工艺比，可以制造形状复杂的制件，并实现毛坯精化，使后续机械加工量小，节省了金属材料，特别是有色合金材料，可节省50%～70%。(2)机械制造业要做大做强，采用先进制造技术是一大前提零件成形技术

6、，虽是多种多样，但铸、锻技术是最基本的，推进液态模锻技术在成形中的应用，补充铸、锻成形不足，使零件制造技术更趋精密高效和低成本，以增强市场的竞争力。3.1.4　液态模锻工艺方法分类图3-2　平冲头直接加压a)实心制件　b)通孔制件图3-3　平冲头间接加压a)加压前　b)加压时图3-4　凸冲头加压法a)杯形件(固定下模)　b)桶形件(可动底板)　c)杯形件(动下模)图3-5　凹冲头加压a)加压前　b)加压时图3-6　复合式冲头加压a)法兰盘类件　b)通孔法兰盘类件图3-7　垂直加压凝固法a)浇注结束　b)充填时图3-9　局部加压凝固法a)浇注　

7、b)充填加压图3-10　低压充填—高压凝固法3.1.5　液态模锻工艺特点及适用范围工艺特点：1)在成形过程中，尚未凝固的金属液自始至终经受等静压，并在压力作用下，发生结晶凝固，流动成形。2)已凝固的金属在成形过程中，在压力作用下产生塑性变形，使毛坯外侧紧贴模膛壁，金属液获得并保持等静压。3)由于凝固层产生塑性变形，要消耗一部分能量，因此金属液承受的等静压值不是定值，而是随着凝固层的增厚而下降。4)固—液区在压力作用下，发生强制性的补缩。适用范围1)在材料种类方面适用性较广，可用于生产各种类型的合金，如铝合金、锌合金、铜合金、灰铸铁、球墨铸铁、

8、碳钢、不锈钢等。2)对于一些形状复杂且性能上又有一定要求的产品，采用液态模锻较为合适。3)在工件壁厚方面，一般来讲不能太薄，否则将给成形带来困难，甚至产生废品。3.