1、第三篇 金屬的塑性加工,2,概述,壓力機加工-俗稱“打鐵” 歷史：商代鐵韌銅鉞，合金鋼鍛制的寶劍 壓力加工的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品的重量和質(zhì)量指標(biāo)，能反映一個國家的工業(yè)制造水平。,金屬塑性加工：利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的塑性變形，來獲得具有一定形狀、尺寸和機械性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，也稱為金屬塑性成型或壓力加工。 對象：各類鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金,3,壓力加工的實質(zhì)及材料,4,基本生產(chǎn)方式,5,6,金屬塑性變形的實質(zhì),塑性變形對金屬組織和性能的影響,金屬的可鍛性,第一章 金屬的塑性變形,7,1-1 金屬塑性變形的實質(zhì),金屬變形,彈性變形,塑性變形,單晶體的塑性變形,多晶體的塑性變形,

2、8,一、單晶體的塑性變形,1）滑移,單晶體在切應(yīng)力作用下，晶體會發(fā)生彈性變形，當(dāng)切應(yīng)力超過某一臨界值時，晶體的一部分相對另一部分沿一定的晶面發(fā)生相對滑動,塑性變形的實質(zhì)：晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果。,9,金屬塑性變形的實質(zhì)是晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移變形，其中位錯是引起滑移變形的主要原因。,晶體內(nèi)部存在三種缺陷：點、線、面。 位錯：晶體內(nèi)部的線缺陷,位錯移動：高位能的位錯處原子，在比理論值小的切應(yīng)力下滑移。從一個位置滑移到另一個位置。,實測滑移力合金,組織狀態(tài),C：C%，HB,變形抗力鍛造性能,晶粒大小影響鍛造性能（粗晶16-20m/s）,水壓機0.1-0.3m/s，鍛錘7-8m/s,26,應(yīng)力狀態(tài),三向壓

3、應(yīng)力 塑性最好、變形抗力最小。,三向拉應(yīng)力 塑性最差、變形抗力最大。,壓應(yīng)力使各種缺陷受到抑制，不易擴展， 拉應(yīng)力促使晶間變形，加速晶界破壞，裂紋擴展,應(yīng)力性質(zhì)、大小和方向影響鍛造性能,壓應(yīng)力，數(shù)值，鍛造性能，反之鍛造性能,27,2.1 自由鍛,自由鍛是利用沖擊力或靜壓力使金屬在上、下砧之間產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需鍛件的鍛造方法。 金屬沿變形方向自由流動，不受限制。,分類,手工鍛造（小型鍛件）,機械鍛造（中、大型鍛件）,設(shè)備,小型：空氣錘（沖擊力）,大、中型,空氣-蒸汽自由鍛錘（沖擊力）,水壓機（靜壓力）,分類,28,錘上模鍛,蒸汽-空氣錘 。合模準(zhǔn)確。 噸位：110t，可鍛150kg以下鍛

4、件。,由上、下兩個模塊組成，有模膛。,單模膛鍛模、多模膛鍛模,29,2.1 自由鍛,自由鍛特點,設(shè)備及工具簡單，實用性強，靈活 ； 設(shè)備所需功率； 鍛件的精度低（最大偏差70-80mm）； 生產(chǎn)率低，勞動強度大；,應(yīng)用,單件、小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)大型鍛件和特大型鍛件唯一成型的方法。,30,自由鍛工序,輔助工序：壓鉗口、倒棱、壓肩,基本工序：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切斷、扭轉(zhuǎn)、錯移,精整工序：校直、精壓,2.2 自由鍛工藝制定,31,鍛件分類及基本工序方案,32,1.余塊（敷料）,為了簡化零件的形狀和結(jié)構(gòu)，便于鍛造而增加的一部分金屬。,繪制鍛件圖（加工余量、余塊、公差） 選擇鍛造工序 確定坯料質(zhì)量和

5、尺寸,33,2.鍛件余量,成形時為了保證機械加工最終獲得所需尺寸而允許保留的多余金屬。,34,3.鍛件公差,鍛件名義尺寸的允許變動量。,35,確定坯料質(zhì)量和尺寸,確定坯料質(zhì)量G坯,燒損：（第一次）G=（G鍛+孔芯+切頭）2%3%。（其余)1.5%2%。,36,確定坯料尺寸,鍛件坯料尺寸計算 在確定坯料尺寸時主要考慮鍛造比的取值，一般鍛造比不小于2.5-3。 Y鍛（鍛造比）F坯/F鍛（拔前、后橫截面積） 鋼錠：取Y鍛2.53.0型鋼：取Y鍛1.31.5 確定坯料長度L坯 坯料體積 V坯=G坯/坯料密度 確定坯料橫截面積 F坯 F坯= Y鍛 * F鍛 坯料長度 L坯=V坯/F坯,37,使加熱后的金

6、屬在模膛內(nèi)受壓變形以獲得所需鍛件的方法。（受阻變形）,錘上模鍛 其他設(shè)備上模鍛：曲柄壓力機上模鍛、摩擦螺旋壓力機上模鍛 胎膜鍛,實質(zhì),金屬在模膛內(nèi)成形，變形阻力大，變形不均勻,2.2 模 鍛,38,模鍛特點,典 型 模 鍛 件, 生產(chǎn)率高；, 材料利用率高；, 可鍛造形狀較復(fù)雜的零件；, 鍛件重量小。, 鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量高；, 模具成本高、設(shè)備昂貴；,應(yīng)用, 成批，大批量，中小型鍛件,39,曲柄壓力機上模鍛,壓力機上模鍛,40,壓力機上模鍛,摩擦壓力機上模鍛,41,錘上模鍛,鍛模結(jié)構(gòu),模 膛,模鍛模膛,終鍛模膛,預(yù)鍛模膛,模膛,制坯模膛,拔長模膛,滾壓模膛,彎曲模膛,切斷模膛,42,（

7、1）制坯模膛,功用：對于形狀復(fù)雜的模鍛件，使金屬能很好地分布和充滿模鍛模膛，預(yù)先在制坯模膛中制形狀基本接近模鍛件形狀坯件。,1）拔長模膛： 坯料某部分的截面積,而其長度。兼有去除氧化皮的作用。（長軸類鍛件）,2) 滾壓模膛,坯料長度不變，使坯料一部分截面，局部截面。（變截面長軸類鍛件的制坯） 要不斷翻轉(zhuǎn)坯料。,43,3）彎曲模膛,垂直力使坯料彎曲。,4）切斷模膛,上模、下模的角部組成的一對刀口，切割金屬。,44,2）終鍛模膛：,使坯料最后變形到所需的形狀、尺寸,終鍛模膛有飛邊槽，斜度、圓角小。,容納多余金屬，增加金屬流出阻力填滿模膛，墊片上下模不被撞擊。,（2）模鍛模膛,1）預(yù)鍛：,功用：使坯

8、料接近鍛件的形狀、尺寸， 終鍛變形量，保證終鍛時獲得成形飽滿、無折疊、裂紋的優(yōu)質(zhì)鍛件。,特點：沒有飛邊槽，模鍛斜度和圓角半徑較大。,預(yù)段模膛設(shè)計注意： 1、應(yīng)使預(yù)鍛后的鍛坯在終鍛時以鐓粗方式成形。寬度比終鍛減小0.5-1mm，高度增加2-5mm。 2.圓角半徑比終鍛大2-5mm。,45,2.3 鍛造工藝規(guī)程的制訂,1. 分模面 分模面：上、下?；蛲埂挤纸缑?選分模面原則： 1)便于取出鍛件鍛件最大尺寸截面處。 2)便于發(fā)現(xiàn)錯模上、下兩模腔輪廓一致。 3)便于金屬充型分模面在模腔淺而寬位置。 4)盡量減少余塊沿徑向分布。 5)盡量分型面為平面,46,2.模鍛斜度 模鍛件上平行錘擊方向的表面必須

9、有斜度（5-15），以便取出鍛件。 (標(biāo)準(zhǔn)度數(shù)5，7，10，12) 模鍛斜度與模鏜深度和寬度有關(guān)（h/b ,斜度 ）。內(nèi)側(cè)斜度比外側(cè)稍大些。 3.模鍛圓角半徑 所有交角均做成圓角，可以易于充滿模膛，避免尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛件外尖角處的磨損。 鍛件內(nèi)圓角R，鍛件外圓角r（1.5-12mm）。R比r大2-3倍，hR 4.沖孔連皮厚度（盲孔） 孔徑大于25mm,該孔應(yīng)鍛出；孔徑為2580mm時,沖孔連皮厚度取48mm。,47,一、自由鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題,1、 避免錐體或斜面結(jié)構(gòu),不合理,合理,2-5 鍛件結(jié)構(gòu)工藝性,原則：鍛造方便、節(jié)約金屬、提高生產(chǎn)率。,總要求：形狀盡量簡單。,48,自由鍛件

10、結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題, 2、避免曲面相交形成空間曲線,不合理,合理,第二章 鍛造,49,自由鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題,3、 避免加強筋、凸臺、工字形截面。,不合理,合理,第二章 鍛造,50,自由鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題, 4、采用組合工藝：避免鍛打橫截面有急劇變化或形狀復(fù)雜的鍛件。,不合理,合理,不合理,合理,第二章 鍛造,51,二、模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題, 1、確定合理分模面（保證鍛件容易取出，且使余塊最少，鍛模易制造。）,第二章 鍛造,2、設(shè)計模鍛斜度、模鍛圓角,3、零件外形力求簡單、平直和對稱 （避免截面相差過大，及薄壁、高筋、直徑過大的凸緣。）,52,模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題,第二章 鍛造,模鍛件的小截面直徑與大截面直徑之比不小于0.5.,薄壁,高而薄的凸緣,53,模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題,4、 避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu),第二章 鍛造,54,模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題, 5、模鍛件整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，復(fù)雜的 采用鍛-焊組合工藝。,第二章 鍛造,55,沖壓