金属塑性成形工艺及模具设计 教学课件 作者 夏巨谌 第十一章.pptVIP

第十一章 板料金属加工新工艺 第一节 旋压成形 第二节 电水成形 第三节 电磁成形 第四节 激光冲击成形 第五节 超塑性成形 第六节 液压成形 第一节 旋压成形 普通旋压 普通旋压 变薄旋压 1.电液成形 利用储存在电容器中的电能作为能源，使其在液体中瞬时放电，利用放电时所产生的冲击波来加工零件。 第三节 电磁成形 电磁成形的理论基础是物理学中的电磁感应定律。由定律可知变化的电场周围产生变化的磁场，而随时间变化的磁场在其周围空间激发涡旋电场，所以当有导体处于此电场中时就会产生感应电流。在电磁成形过程中，磁场力是工件成形的动力。 电磁成形原理如图11-4所示，将电能储存在高压电容器中，当高压开关闭合时，电容器向线圈中快速放电（微秒级）从而在回路中产生急剧变化的电流，依据电磁感应定律可知，圆线圈周围将产生变化的磁场。随着电容器的不断充放电，在圆线圈周围将产生变化的脉冲磁场，当脉冲磁场穿过工件时就会在金属工件中产生感应电流（涡流），因此，金属工件就成为带电体。依据电磁学知识可以知道，带电的金属工件处于急剧变化的磁场中就会受到磁场力的作用，当这股磁压力达到材料的屈服强度时，金属工件将发生相应的塑性变形，达到成形金属零件的目的。 第四节 激光冲击成形 激光冲击成形原理 采用激光冲击时产生的能量可以使板材实现精密成形，即利用激光冲击工件表面的能量转化体（由透明的约束层和不透明的吸收层组成），使其中的吸收层部分汽化电离并形成冲击波，利用冲击波的压力使板材发生塑性变形，通过逐点冲击和有序的击点分布获得大面积复杂形状。 激光冲击成形系统 激光冲击影响因素分析 能量转化体 能量转化体太薄，激光能量可透过吸收层而直接烧蚀材料。能量转化体太厚，会对激光冲击波形成衰减，导致传到板材的能量损失，降低激光冲击效果。根据吸收层材料和冲击波压力要求的不同，这一薄层的厚度一般在50～100μm 的范围内。 激光参数 当能量转化体确定以后，激光脉冲的功率密度就成为激光诱导的冲击波峰值的主要因素。通过调整激光能量、激光脉冲形状、光斑尺寸、脉冲宽度等参数，以及选择约束层和涂层厚度就可控制作用于每一个照射区域所产生的压应力的大小和层深。再通过调整激光冲击的重叠量和重叠方式，就可以实现工件局部或大面积的精确成形。 激光成形技术特点 激光成形为无模成形，且无需任何形式的外力，因而生产周期短、柔性大，特别适合批量小的大型零件生产。 因不受模具限制， 可容易地复合成形制作各类异形件。 激光成形属热态成形， 总的变形由多次扫描累积而成，而且是在热态下进行，因此能够成形在常温下难于板料成形的难变形或脆性材料。 因每次变形量小， 曲线弯边时不易产生皱曲。 借助形状测量仪及红外测温仪， 可在数控加工机上进行全过程闭环控制，从而既保持零件质量， 又改善生产环境。 对激光束模式无特殊要求，易于实现成形、切割、焊接等激光加工工序的复合化。 工业应用 飞机、卫星及火箭上的零部件 汽车覆盖件 * 旋压：将平板或空心坯料固定在旋压机模具上，在坯料随机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形。 特点及应用：设备和模具较简单，可成形复杂曲线构成的旋转零件。但生产率低，劳动强度较大，比较适用于试制和小批量生产。 分类：普通旋压（不变薄旋压）和强力旋压（变薄旋压）。 一、变形特点 点接触 两种变形 1. 赶棒直接接触的材料产生局部凹陷的塑性变形； 2. 坯料沿着赶棒加压的方向大片倒伏。 图11-1 1-顶块　2-赶棒　3-模具　4-卡盘 二、变形程度 变形程度以旋压系数ｍ表示：m=d/D 坯料直径Ｄ可按等面积法求出，但旋压时材料的变薄较大些，因此应将理论计算值减小5％～7％。 极限旋压系数： 圆筒形件：mmin=0.6~0.8 圆锥形件： mmin=0.2~0.3 图11-2 几道连续工序的旋压 一、变形特点 无凸缘起皱，不受坯料相对厚度的限制，可一次旋压出相对深度较大的零件。 局部变形，因此变形力比冷挤压小得多。 旋压后材料晶粒紧密细化，提高了强度，表面质量也比较好，表面粗糙度Ra可达0.4um。 二、变形程度 变薄旋压的变形程度用减薄率来表示： 第二节 电水成形 图11-3 电液成形基本装置 1一升压变压器；2一整流器；3一充电电阻；4一电容器；5—辅助间隙；6一水；7一液体容腔；8一绝缘子；9一电极；10—坯料；11一抽气孔；12一凹模 图11-4 板材电磁成形原理图 图11-5 激光冲击成形原理图 图11-6 激光冲击成形系统示意图 1 激光源　2导光/ 分光系统　3 光纤　4 冲击头 5 工件冲击体系 6 数控工作台　7