塑性成形新发展.ppt

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金属的塑性成形新工艺,精密模锻零件的挤压零件的轧制液态模锻粉末锻造超塑性成形高速高能成形,精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻工艺。

如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再经切削加工。

模锻件尺寸精度可达IT12IT15，表面粗糙度为Ra3.21.6。

精密模锻工艺过程：

先将原始坯料普通模锻成中间坯料再对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮或缺陷最后采用无氧化或少氧化加热后精锻（如图）。

精密模锻,下料需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。

制坯需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其它缺陷等。

加热应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面形成的氧化皮。

先粗锻再精锻精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工精度。

为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。

模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。

零件尺寸精度高，锻造流线完整合理，力学性能好。

应用于成批生产形状复杂，使用性能高的短轴回转体零件和某些节约较多切削加工工时的零件，如齿轮、叶片等。

精密模锻工艺特点：

挤压成形是使坯料在外力作用下，使模具内的金属坯料产生定向塑性变形，并通过模具上的孔型，而获得具有一定形状和尺寸的零件的加工方法。

挤压的优点：

1）可提高成形零件的尺寸精度，并减小表面粗糙度。

2）具有较高的生产率，并可提高材料的利用率。

3）提高零件的力学性能。

4）挤压可生产形状复杂的管材、型材及零件。

缺点：

变形阻力大，需能量较大的锻压设备，模具易磨损。

挤压成形,根据金属的流动方向和凸模运动方向的关系可分为：

1）正挤压：

两者方向相同，如图3-50a所示。

2）反挤压：

两者方向相反，如图3-50b所示。

3）复合挤压：

两方向同时发生，如图3-50c所示。

4）径向挤压：

金属的流动方向与凸模运动方向垂直。

如图3-50d所示。

挤压的分类,汽车转向系类冷挤压样件,根据成形时温度的不同可分为：

1）热挤压：

在挤压前，将金属坯料加热，使坯料在一般锻造温度范围内进行挤压。

塑性好，变形抗力小，但对模具的耐热性能要求高，且零件尺寸精度较低，表面较粗糙。

热挤压氧气瓶视频2）温挤压：

将金属加热到一定温度，再挤压。

既利用其塑性好，变形抗力低；又可提高尺寸精度，减小表面粗糙度。

3）冷挤压：

使金属在室温状态下挤压成形。

变形抗力大，但零件尺寸精度高，表面粗糙度低。

冷挤压成形所产生的加工硬化作用，提高零件的强度。

适用于变形抗力较低，塑性较好的有色金属及其合金、低碳钢、低碳合金钢。

冷挤压活塞销视频,轧制也叫压延，是金属坯料通过一对旋转轧辊之间的间隙而使坯料受挤压产生横截面减少、长度增加的塑性变形过程。

它是生产型材、板材和管材的主要方法。

生产效率高、产品质量好、成本低、节约金属。

按轧辊的形状、轴线配置等的不同，轧制可分为：

辊锻、辗环、横轧、斜轧。

1）辊锻：

使坯料通过一对旋转的装有圆弧形模块的轧辊时受辗压而变形的加工方法，如图3-51所示。

这种方法用于制造扳手、钻头、连杆等。

辊锻,2）辗环：

通过扩大环形坯料的内、外径来获得各种环形零件的工艺方法，如图3-52所示。

这种方法用于加工火车轮箍、轴承座圈、齿轮及凸缘等。

轧制成形,3）横轧：

轧辊轴线与坯料轴线平行，且轧辊与坯料作相对转动的轧制方法；如图3-53所示为齿轮横轧。

冷轧丝杠4）斜轧：

轧辊相互倾斜配置，以相同方向旋转，坯料在轧辊的作用下反方向旋转，同时作轴向运动的轧制方法，如图3-54a轧制钢球，图3-54b轧制周期变截面型材。

轧制麻花钻视频,5）楔横轧：

利用两个外表面镶有楔形凸块、作同向旋转的平行轧辊对沿轧辊轴向送进的坯料进行轧制的方法，如图3-55所示，主要用于加工阶梯轴、锥形轴等。

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液态模锻视频,液态模锻,液态模锻的工艺流程：

液态模锻工艺的主要特点：

在成型过程中，液态金属在压力下完成结晶凝固。

已凝固的金属在压力作用下，产生塑性变形，使制件外侧壁紧贴模壁，液态金属自始至终获得等静压。

液态模锻对材料的选择范围很宽，不仅适用于铸造合金，而且还适用于变形合金。

粉末锻造的原理：

粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合的一种金属加工方法。

它是将粉末预压成型后，在充满保护气体的炉子中烧结制坯，将坯料加热至锻造温度后模锻而成。

粉末锻造,粉末冶金的主要工序有粉末制备、粉末预处理、成形、烧结及后处理等。

粉末锻造的优点（与模锻相比）,材料利用率高，可达90%以上。

而模锻的材料利用率只有50%左右。

机械性能高。

材质均匀无各向异性，强度、塑性和冲击韧性都较高。

锻件精度高，表面光洁，可实现少、无切削加工。

生产率高。

每小时产量可达5001000件。

锻造压力小。

如130汽车差速器行星齿轮，钢坯锻造需用25003000kN压力机，粉末锻造只需800kN压力机。

可以加工热塑性差的材料。

如难于变形的高温铸造合金可用粉末锻造方法锻出形状复杂的零件。

采用粉末锻造出的零件有差速器齿轮、柴油机连杆、链轮、衬套等。

超塑性：

指金属或合金在极低的变形速率（=10-2-10-4mm/s），一定的变形温度（约为熔点的1/2）和均匀的结晶粒度（晶粒平均直径为0.55m）下，其相对伸长率可超过100%以上的特性，如钢500%，纯铁300%，锌铝1000%。

超塑性成形工艺:

气胀成形和体积成形气胀成形是用气体的压力使板坯料（也有管坯料或其他形状坯料）成形为壳型件.超塑性体积成形包括不同的方式（例如模锻、挤压等），主要是利用了材料在超塑性条件下流变抗力低，流动性好等特点.,超塑性成形,1板料冲压零件直径较小，但很高。

选用超塑性材料可以一次拉深成型，质量很好，零件性能无方向性。

3.挤压拉拔,超塑性成型工艺的应用,图2-84塑性板料拉深示意图,1凸模2压板3凹模4电热元件5板料6-高压油孔7工件,2板料气压成型超塑性金属板料放于模具中，把板料与模具一起加热到规定温度，向模具内吹入压缩空气或抽出模具内的空气形成负压，板料将贴紧在凹模或凸模上，获得所需形状的工件。

该法可加工的板料厚度为0.44mm。

超塑加工钛合金视频,高能高速成型是一种在极短时间内释放高能量而使金属变形的成型方法。

高能高速成型的特点:

模具简单零件精度高，表面质量好可提高材料的塑性变形能力利于采用复合工艺,高能高速成型,1爆炸成型爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的化学能对金属毛坯进行加工的高能高速成型方法。

除高能高速成型共有的特点外，爆炸成型还具有以下特点：

（1）简化设备

（2）适于大型零件成型,2电液成型电液成型是利用液体中强电流脉冲放电所产生的强大冲击波对金属进行加工的一种高能高速成型方法。

3电磁成型电磁成型是利用脉冲磁场对金属坯料进行压力加工的高能高速成型方法。

高能高速成型的类型,返回文档,图3-50挤压的几种方式,a）,b）,c）,d）,a）正挤压b）反挤压c）复合挤压d）径向挤压1凸模2凹模3坯料4挤压产品,返回文档,图3-51辊锻,1锻辊2模块3坯料,返回文档,图3-52辗环,1驱动辊2芯辊3坯料4导向辊5信号辊,返回文档,图3-53热轧齿轮示意图,1带形轧轮2坯料3感应加热器,返回文档,图3-54螺旋斜轧,a）轧制钢球b）轧制周期变截面型材,返回文档,图3-55两辊式楔横轧,1导板2轧件3带楔形凸块的轧辊,返回文档,图3-56拉拔示意图,1模具2坯料,返回文档,图3-57塑性板料拉深示意图,1凸模2压板3凹模4电热元件5板料6-高压油孔7工件,a）拉深过程b）成品件,返回文档,图3-58摆动辗压,