第三章固态成形技术PPT.ppt

材料成形技术基础;第1节 概述 第2节 金属塑性成形过程的理论基础 第3节 锻造方法 第4节 板料成形方法 第5节 其它他塑性成形简介;;3.1 概述;金属塑性成形的主要方法;冷变形过程的特征： 变形后具有加工硬化现象，强度、硬度升高，塑性和韧度下降。 热变形过程的特征： ① 金属在热变形中始终保持良好的塑性，可使工件进行大量的塑性变形；又因高温下金属的屈服强度较低，故变形抗力低，易于变形。 ②热变形使内部组织结构致密细小，力学性能特别是韧度明显改善和提高。因为金属材料内部的缩松、气孔或空隙被压实，粗大（树枝状）的晶粒组织结构被再结晶细化。 ③形成纤维组织，力学性能具有方向性。 ;冷变形过程优点：;3.2 金属塑性成形过程的理论基础;影响金属塑性成形性能的因素： 内在因素、加工条件、应力状态等。 ⑴内在因素： ①化学成分—钢的含碳量越大，塑性成形性越差;钢的合金元素含量越高，塑性成形性能越差. ②金属组织—单相固溶体的塑性成形性优于多相组织，常温下，均匀细晶的塑性成形性优于粗晶组织，钢中存在网状二次渗碳体时塑性成形性下降。;⑵加工条件： ①变形温度 温度越高，塑性指标增加，变形抗力降低，可锻性提高。 ②变形速度 一方面变形速度增大硬化速度随之增大，塑性指标下降，变形抗力增大，可锻性变坏； 另一方面变形速度越大，热效应越明显，使塑性指标提高、变形抗力下降，可锻性变好。 一般生产条件下采用较小变形速度。;⑶应力状态： 三个方向中的压应力数目越多，塑性越好，变形抗力增大；拉应力数目多，则金属的塑性就差，变形抗力降低。;3.2.2 塑性变形基本规律;⑴定义：自由锻造是利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。;自 由 锻 优 点;自 由 锻 缺 点;⑵自由锻成形过程 ;⑵自由锻成形过程 1）绘制锻件图 绘制锻件图时要考虑: 敷料 加工余量 锻件公差;锻件加工余量： 与零件的形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有关，通常自由锻锻件的加工余量为4～6mm，它与生产的设备、工装精度、加热的控制和操作技术水平有关，零件越大，形状越复杂，则余量就大。 锻件公差： 锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，因为锻造操作中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原因，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。规定锻件的公差，有利于提高生产率。自由锻锻件的公差一般为±（1～2）mm。;2）计算坯料质量和尺寸 ①确定坯料质量： G坯料=G锻件+G烧损+G料头 式中：G坯料——坯料质量。 G锻件——锻件质量。 G烧损——加热时坯料因表面氧化而烧损的质量，第一次加热取被加热金属质量分数的2%~3%，以后各次加热取1.5%~2.0%； G料头——锻造过程中被冲掉的那部分金属的质量，如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部产生的料头等。;②确定坯料尺寸 首先根据材料的密度和坯料质量计算出坯料相应的体积； 根据体积不变原则和采用的基本工序类型（如拔长、镦粗等）的锻造比、高度与直径之比等； 然后计算出坯料横截面积、直径或边长等尺寸。 ;中小型锻件，大多使用型材，圆钢应用较多。 当锻件锻造的第一工序为镦粗时，则： 1.25D≤H≤2.5D 坯料直径为： 式中 —坯料的体积坯料的高度或长度： ;当锻造件的第一工序为拔长时，则： 由此便可计算坯料直径 ,即 圆坯料 方坯料 注意：圆钢直径大小是标准的，如计算的坯料直径与圆钢标准直径不符，则应将坯料直径就近取成圆钢直径，然后再重新计算坯料高度H或长度L。;典型锻件的锻造比;⑶选择锻造工序、确定锻造温度和冷却规范等。 ①选择锻造工序 分为基本工序、辅助工序、精整工序三类。 基本工序：镦粗、拔长、冲孔等;盘类锻件;筒及环类锻件;曲拐轴类锻件;辅助工序：压肩、倒棱、压钳口等。 精整工序：整形、清出表面氧化皮等。 ;②锻造温度范围及加热冷却范围 常用金属材料的锻造温度范围;锻后锻件的冷却： 锻件仍有较高的温度，冷却时由于表面冷却快，内部冷的慢，锻件表里收缩不一，可能使一些塑性较低的或大型复杂锻件产生变形或开裂等缺陷。;锻件冷却方式常有下列3种： 1）直接