《锻件的特点.docVIP

锻 造 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下，对金属坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状及性能，用以制造机械零件或零件毛坯的成形加工方法，锻造又称作锻压。 锻造具有细化晶粒、致密组织，并可具有连贯的锻造流线，从而可以改善金属的力学性能。此外，锻造还具有生产率高，节省材料的优点。因此锻造在金属热加工中占有重要的地位。本章主要介绍自由锻、模锻及冲压等热加工的基础知识和成形方法。 3.1概述 3.1.1锻压生产的特点 锻压加工与其它加工方法比较，具有较高的生产效率；可消除零件或毛坯的内部缺陷；锻件的形状、尺寸稳定性好，并具有较高的综合力学性能；锻件的最大优势是韧性好、纤维组织合理、锻件间性能变化小；锻件的内部质量与其加工历史有关，且不会被任何一种金属加工工艺超过。图3.1.1示意地表示出了铸造、锻造、机械加工三种金属加工方法所得到的零件低倍宏观流线。 图3.1.1三种金属加工方法所得零件低倍宏观流线 但是锻压生产也存在以下缺点：不能直接锻制成形状较复杂的零件；锻件的尺寸精度不够高；锻压生产所需的重型的机器设备和复杂的工模具，对于厂房基础要求较高，初次投资费用高。 3.1.2锻压生产的适用范围 锻压生产根据使用工具和生产工艺的不同而分为自由锻、模锻和特种锻造。锻造工艺在锻件生产中起着重大作用。工艺流程不同，得到的锻件质量有很大的差别，使用的设备类型、吨位也相去甚远。锻件的应用范围很广，几乎所有运动的重大受力构件都是由锻压成形的。锻压在机器制造业中有着不可替代的作用，一个国家的锻造水平，可反映出这个国家机器制造业的水平。随着科学技术的发展，工业化程度的日益提高，需求锻件的数量逐年增长。据预测，飞机上采用的锻压（包括板料成形）零件将占85%，汽车将占60～70%，农机、拖拉机将占70%。 3.1.3锻压生产的发展趋势 锻压生产虽然生产效率高，锻件综合性能高，节约原材料；但其生产周期较长，成本较高，处于不利的竞争地位。锻压生产要跟上当代科学技术的发展，需要不断改进技术、采用新工艺和新技术，进一步提高锻件的性能指标；同时缩短生产周期、降低成本。 当代科学技术的发展对锻压生产本身的完善和发展有着重大影响，这主要表现在以下几个方面： 首先，材料科学的发展对锻压技术有着最直接的影响。新材料的出现必然对锻压技术提出了新的要求，如高温合金、金属间化合物、陶瓷材料等难变形材料的成形问题。锻压技术也只有在不断解决材料带来的问题的情况下才能得以发展。 其次，新兴科学技术的出现，当前主要是计算机技术在锻压技术各个领域的应用。如锻模计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）. 塑性变形的实质 各种金属压力加工方法都是通过金属的塑性变形实现的。金属受外力后，首先产生弹性变形，当外力超过一定限度后，才产生塑性变形。 弹性变形的实质是在外力的作用下，金属内部的原子偏离了原来的平衡位置，使金属产生变形，这会造成原子位能的提高，而处于高位能的原子具有返回原来位能最低的平衡位置的倾向。因而，当外力取消后，原子返回原来的位置，变形也就消失了。 塑性变形的实质是在外力的作用下金属内部的原子沿一定的晶面和晶向产生了滑移的结果。 在一般情况下，实际金属都是多晶体。多晶体的变形是与其中各个晶粒的变形行为有关的。为了便于研究，有必要先通过单晶体的塑性变形来掌握金属塑性变形的基本规律。 (1)单晶体的塑性变形 实验表明，晶体只有在切应力作用下才会发生塑性变形。 单晶体的塑性变形过程如图3.2.1所示。图3.2.1a为晶体未受外力的原始状态；当晶体受到外力作用时，晶格将产生弹性畸变，如图 3.2.1b所示，此为弹性变形阶段；若外力继续增加，超过一定限度后，晶格的畸变程度超过了弹性变形阶段，则晶体的一部分将会相对另一部分发生滑移，如图3.2.1c所示；晶体发生滑移后，去除外力，晶体的变形将不能全部恢复因而产生了塑性变形，如图3.2.1d所示。 图3.2.1单晶体的变形过程 a)未变形 b)弹性变形C)弹塑性变形 d)塑性变形 (2)多晶体的塑性变形 实际使用的金属材料都不相同的许