[精选]锻压成形工艺课件10301.pptx
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1、第第11章章 压力加工压力加工概述:概述:一、压力加工的概念一、压力加工的概念压力加工压力加工是金属坯料在外力的作用下产生塑性变形,是金属坯料在外力的作用下产生塑性变形,从而获得一定形状、尺寸和性能的原材料、毛坯或零从而获得一定形状、尺寸和性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。件的加工方法。二、压力加工的特点和应用范围二、压力加工的特点和应用范围二、压力加工的特点和应用范围二、压力加工的特点和应用范围(1)力学性能高:既可以改变材料的形状和尺寸,又能改变材)力学性能高:既可以改变材料的形状和尺寸,又能改变材料的组织和性能。可以压合铸造组织的内部缺陷,使成分均匀,料的组织和性能。可以压合铸造组织的
2、内部缺陷,使成分均匀,夹杂物均布,形成纤维组织,细化晶粒。所以,夹杂物均布,形成纤维组织,细化晶粒。所以,锻压件的机械性锻压件的机械性能好能好。近年来,采用形变热处理的方法。近年来,采用形变热处理的方法(将压力加工与热处理工将压力加工与热处理工艺相结合艺相结合),可同时获得形变强化和相变强化,进,可同时获得形变强化和相变强化,进步提高零件步提高零件的强韧性。的强韧性。(2)节省金属:由于提高了金属的力学性能,在同样受力和工)节省金属:由于提高了金属的力学性能,在同样受力和工作条件下,可以缩小零件的截面尺寸。作条件下,可以缩小零件的截面尺寸。(3)生产率高:多数压力加工方法,特别是轧制、挤压、拉
3、拔)生产率高:多数压力加工方法,特别是轧制、挤压、拉拔等,金属连续变形,且变形速度很高,故生产率高。等,金属连续变形,且变形速度很高,故生产率高。压力加工与铸造相比,成本较高,成形较困难,由于是在固态压力加工与铸造相比,成本较高,成形较困难,由于是在固态下成形,无法获得截面形状下成形,无法获得截面形状(特别是内脏特别是内脏)复杂的产品。复杂的产品。11-1 压力加工理论基础压力加工理论基础 11-1-1 11-1-1 金属的纤维组织及锻造比金属的纤维组织及锻造比金属的纤维组织及锻造比金属的纤维组织及锻造比锻造比:锻造比:锻造比:锻造比:通常用拔长时的通常用拔长时的通常用拔长时的通常用拔长时的变
4、形程度变形程度变形程度变形程度来衡量。来衡量。来衡量。来衡量。纤维组织:纤维组织:热加工使得材料内部的各种可变形的夹杂物热加工使得材料内部的各种可变形的夹杂物沿塑性变形方向拉长所形成的沿塑性变形方向拉长所形成的流线组织流线组织。纤维组织的明显程度与纤维组织的明显程度与锻造比有关。锻造比有关。锻造比有关。锻造比有关。热加工时应力求使热加工时应力求使流线合理分布:流线合理分布:最大正应力与纤维方向一致,最大切应最大正应力与纤维方向一致,最大切应力与纤维方向垂直,并尽可能使纤维方向沿零件的轮廓力与纤维方向垂直,并尽可能使纤维方向沿零件的轮廓分布而不被切断。分布而不被切断。滚压成型后螺纹内部的纤维分布
5、滚压成型后螺纹内部的纤维分布吊钩中的纤维组织吊钩中的纤维组织 11-1-2 11-1-2 金属的锻造性能金属的锻造性能1、金属的锻造性(可锻性)、金属的锻造性(可锻性)是衡量材料在利用锻造成型时的难易程度的工艺性能。是衡量材料在利用锻造成型时的难易程度的工艺性能。它是由材料的它是由材料的塑性塑性和和变形抗力变形抗力两个因素决定。塑性好,两个因素决定。塑性好,变形抗力小的材料,锻造性能就好。反之依然。变形抗力小的材料,锻造性能就好。反之依然。2、影响金属锻造性的因素、影响金属锻造性的因素1)金属的本质)金属的本质a.化学成分化学成分 低碳钢、低合金钢及铝合金锻造性好,高合金钢的低碳钢、低合金钢及
6、铝合金锻造性好,高合金钢的锻造性差,铸铁不能锻造。锻造性差,铸铁不能锻造。b.组织结构组织结构 :具有细小的晶粒、单相组织、面心立方结构的合:具有细小的晶粒、单相组织、面心立方结构的合 金具有好的锻造性。金具有好的锻造性。2)变形条件)变形条件a.变形温度变形温度:锻造时,必须合理地控制锻造温度范围,即始锻温锻造时,必须合理地控制锻造温度范围,即始锻温度与终锻温度之间的温度间隔,始锻温度是指金属开始锻造时的温度与终锻温度之间的温度间隔,始锻温度是指金属开始锻造时的温度,度,般为锻造时所允许的最高加热温度,终锻温度是指金属停止般为锻造时所允许的最高加热温度,终锻温度是指金属停止锻造时的温度。锻造
7、时的温度。在锻造过程中随着温度的降低,工件材料的变形在锻造过程中随着温度的降低,工件材料的变形能力下降,变形抗力增大,下降至终锻温度时,必须停止锻造。重能力下降,变形抗力增大,下降至终锻温度时,必须停止锻造。重新加热,以保证材料具有足够的塑性和防止锻裂。新加热,以保证材料具有足够的塑性和防止锻裂。确定锻造温度范用的理论依据主要是合金状态图。确定锻造温度范用的理论依据主要是合金状态图。常见加热缺陷有:氧化、脱碳、常见加热缺陷有:氧化、脱碳、过热过热、过烧过烧 和开裂。和开裂。过热过热:由于加热温度过高或高温下保温时间过长而引由于加热温度过高或高温下保温时间过长而引起晶粒粗大的现象。可通过起晶粒粗
8、大的现象。可通过正火正火细化晶粒,恢复锻造细化晶粒,恢复锻造性能。性能。过烧:过烧:加热温度过高接近金属熔点时,晶界出现氧化加热温度过高接近金属熔点时,晶界出现氧化或熔化的现象。加热缺陷无可挽回。或熔化的现象。加热缺陷无可挽回。b.变形速度变形速度:变形速度:变形速度:指单位时指单位时间内材料间内材料的变形程的变形程度。度。变形速变形速度与锻造度与锻造性能的关性能的关系如图系如图。lC.应力状态:变形方法不同,在金属中产生的应力状态也应力状态:变形方法不同,在金属中产生的应力状态也不同,即使同一种变形方式,金属内内部不同位置的应力不同,即使同一种变形方式,金属内内部不同位置的应力状态也可能不同
9、。状态也可能不同。l 金属在挤压时三向受压金属在挤压时三向受压(图图114(a),表现出较高的塑,表现出较高的塑性和较大的变形抗力;拉拔时两向受压、一向受拉性和较大的变形抗力;拉拔时两向受压、一向受拉(图图ll4(b),表现出较低的塑性和较小的变形抗力;平砧墩粗时表现出较低的塑性和较小的变形抗力;平砧墩粗时(图图11 4(c)),坯料内部处于三向压应力状态,但侧表面),坯料内部处于三向压应力状态,但侧表面层在水平方向却处于拉应力状态,因而在工件侧表面容易层在水平方向却处于拉应力状态,因而在工件侧表面容易产生垂直方向的裂纹。产生垂直方向的裂纹。l三向受压时金属的塑性最好,出现拉应力则使塑性降低。
10、三向受压时金属的塑性最好,出现拉应力则使塑性降低。因为压应力阻碍了微裂纹的产生和发展,而金属处于拉应力因为压应力阻碍了微裂纹的产生和发展,而金属处于拉应力状态时,内部缺陷处会产生应力集小,使缺陷易于扩展和导状态时,内部缺陷处会产生应力集小,使缺陷易于扩展和导致金属的破坏。因此,选择变形方法时,对于塑性好的金属,致金属的破坏。因此,选择变形方法时,对于塑性好的金属,变形时出现拉应力是有利的,可减少变形时的能量消耗。而变形时出现拉应力是有利的,可减少变形时的能量消耗。而对于塑性差的金属材料,应避免在拉应力状态下变形,尽量对于塑性差的金属材料,应避免在拉应力状态下变形,尽量采用三向压应力下变形。采用
11、三向压应力下变形。在金属变形过程中遵循体积不变和最小阻力定在金属变形过程中遵循体积不变和最小阻力定律(金属变形时首先向阻力最小的方向流动)。律(金属变形时首先向阻力最小的方向流动)。11-1-3 11-1-3 金属的变形规律金属的变形规律金属的变形规律金属的变形规律1 1、体积不变定律、体积不变定律、体积不变定律、体积不变定律 金属坯料变形后的体积等于变形前的体积。金属坯料变形后的体积等于变形前的体积。金属坯料变形后的体积等于变形前的体积。金属坯料变形后的体积等于变形前的体积。2 2、最小阻力定律、最小阻力定律、最小阻力定律、最小阻力定律 金属变形时首先向阻力最小的方向流动。金属变形时首先向阻
12、力最小的方向流动。金属变形时首先向阻力最小的方向流动。金属变形时首先向阻力最小的方向流动。一、概述一、概述1、自由锻的概念、自由锻的概念将加热后的坯料放在铁砧上,在压力或冲击力的作用下使其自由变将加热后的坯料放在铁砧上,在压力或冲击力的作用下使其自由变形获得锻件的方法。形获得锻件的方法。2、自由锻的分类、自由锻的分类手工自由锻和机器自由锻。手工自由锻和机器自由锻。3、自由锻的特点、自由锻的特点坯料的变形不受模具限制,设备和工具的通用性大,锻件的重量不坯料的变形不受模具限制,设备和工具的通用性大,锻件的重量不受限制,是受限制,是生产大型锻件的唯一方法生产大型锻件的唯一方法。但是,生产率低,锻件精
13、度。但是,生产率低,锻件精度低,加工余量大,只适合于单件小批量生产形状简单件。低,加工余量大,只适合于单件小批量生产形状简单件。11-2 常用锻造方法常用锻造方法 11-2-1 11-2-1 自由锻造自由锻造自由锻造自由锻造二、自由锻设备二、自由锻设备二、自由锻设备二、自由锻设备1、空气锤、空气锤利用电机作动力,结构小,打击速度快,锤击能量小,只适利用电机作动力,结构小,打击速度快,锤击能量小,只适合于合于100Kg以下以下小件小件的锻造。的锻造。2、蒸汽、蒸汽-空气锤空气锤以以69个大气压的蒸汽或压缩空气为动力。适合于个大气压的蒸汽或压缩空气为动力。适合于中型中型或较或较大锻件的锻造。大锻件
14、的锻造。3、水压机、水压机利用水泵产生的高压水作动力。具有行程大,变形速度慢,利用水泵产生的高压水作动力。具有行程大,变形速度慢,工件变形均匀等优点,并且产生的是静压力,可制成大吨位工件变形均匀等优点,并且产生的是静压力,可制成大吨位的设备,适合于锻造的设备,适合于锻造大型大型锻件。锻件。缺点是结构大,供水与操作系统复杂。缺点是结构大,供水与操作系统复杂。l l基本工序有基本工序有基本工序有基本工序有镦粗镦粗、拔长拔长、冲孔、冲孔、弯曲弯曲、切割等。、切割等。三、自由锻的基本工序三、自由锻的基本工序三、自由锻的基本工序三、自由锻的基本工序1、绘制锻件图(在零件图基础上考虑、绘制锻件图(在零件图
15、基础上考虑加工余量、加工余量、锻件公差、余块锻件公差、余块)其中余块是指为了简化锻件形状、便其中余块是指为了简化锻件形状、便于锻造而增加的一部分金属。于锻造而增加的一部分金属。2、选择自由锻工序依据是锻件的形状、尺寸、技术要求和、选择自由锻工序依据是锻件的形状、尺寸、技术要求和生产数量。生产数量。3、计算坯料质量和尺寸、计算坯料质量和尺寸4、选择锻造设备根据坯料的种类、质量以及锻造基本工序、选择锻造设备根据坯料的种类、质量以及锻造基本工序、设备的锻造能力并结合实际来确定设备的锻造能力并结合实际来确定5、确定锻造温度范围、确定锻造温度范围四、自由锻工艺规程的制订四、自由锻工艺规程的制订名词解释名
16、词解释:flange(法兰法兰)A protruding rim,edge,rib,or collar,as on a wheel or a pipe shaft,used to strengthen an object,hold it in place,or attach it to another object.凸缘车轮或管道上突出的边、缘、肋条或环圈,用来增加凸缘车轮或管道上突出的边、缘、肋条或环圈,用来增加物体强度、固定物体或使某一物体附着在另一物体上物体强度、固定物体或使某一物体附着在另一物体上.法兰阀法兰阀Tower flange flange.Flange一、概述一、概述1、模锻
17、的概念、模锻的概念将加热后的坯料放在锻模模膛内受压变形获得锻件的方法。将加热后的坯料放在锻模模膛内受压变形获得锻件的方法。2、模锻的分类、模锻的分类锤上模锻和其它设备上模锻(曲柄压力机、平锻机、摩擦压力机等)锤上模锻和其它设备上模锻(曲柄压力机、平锻机、摩擦压力机等)3、模锻的特点、模锻的特点生产率高,锻件形状可以较复杂,锻件尺寸精确,加工余量小,机生产率高,锻件形状可以较复杂,锻件尺寸精确,加工余量小,机械性能好。但是,锻模受较大的冲击力和热疲劳应力,需要专用模械性能好。但是,锻模受较大的冲击力和热疲劳应力,需要专用模具钢,模具成本高,只适合于大批量生产中小件。具钢,模具成本高,只适合于大批
18、量生产中小件。11-2-2 11-2-2 模型锻造模型锻造模型锻造模型锻造1、模锻设备、模锻设备蒸汽蒸汽-空气锤(与自由锻的蒸汽空气锤(与自由锻的蒸汽-空气锤结构工作原理空气锤结构工作原理基本相同)与其它模锻设备相比,模锻锤的打击速度基本相同)与其它模锻设备相比,模锻锤的打击速度快(快(68m/s)行程不固定,可在一副锻模的不同模膛行程不固定,可在一副锻模的不同模膛完成多种工序。完成多种工序。缺点:震动大,无顶出装置,只适合于高度较小的缺点:震动大,无顶出装置,只适合于高度较小的 锻件及精度要求不高的锻件的锻造。锻件及精度要求不高的锻件的锻造。2、锻模结构、锻模结构由带燕尾由带燕尾上模上模和和
19、下模下模组成。组成。锻模模膛锻模模膛可分为:可分为:制坯模膛制坯模膛和和模锻模膛模锻模膛二、二、锤上模锻锤上模锻1)绘制锻件图(选择分模面、加工余量和模锻公)绘制锻件图(选择分模面、加工余量和模锻公 差、连皮、模锻斜度和圆角半径)差、连皮、模锻斜度和圆角半径)2)计算坯料质量和尺寸)计算坯料质量和尺寸3)选择模锻工序)选择模锻工序4)选择锻造设备)选择锻造设备5)确定锻造温度范围)确定锻造温度范围3 3、模锻工艺规程的制订、模锻工艺规程的制订、模锻工艺规程的制订、模锻工艺规程的制订选择分模面选择分模面确定加工余量、公差、余块和连皮。连皮是指模锻时不能确定加工余量、公差、余块和连皮。连皮是指模锻
20、时不能直接锻出通孔,在该部位留有一层较薄的金属。直接锻出通孔,在该部位留有一层较薄的金属。确定模锻斜度和圆角半径(便于取出锻件)。确定模锻斜度和圆角半径(便于取出锻件)。选择模锻工序选择模锻工序变形工序的确定变形工序的确定根据锻件图复杂程度确定,之后设计模膛。根据锻件图复杂程度确定,之后设计模膛。与锤上模锻相比其特点:与锤上模锻相比其特点:1)滑块行程固定,机身结构刚性大,导轨的导向精度高。滑块行程固定,机身结构刚性大,导轨的导向精度高。2)设有上下顶出装置,可自动脱模,故锻件的模锻斜度小。设有上下顶出装置,可自动脱模,故锻件的模锻斜度小。3)变形是在滑块的一次行程中完成,变形比较均匀,力学变
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- 精选 锻压 成形 工艺 课件 10301
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