工程材料与机械制造基础(ii)热加工基础 王俊昌版 第二章 锻压.pptVIP

第二章 锻压 概述： 锻压——对坯料施加外力，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、工件或毛坯的成形加工方法，是锻造和冲压的总称。 压力加工还包括轧制、挤压、拉拨等。 压力加工的基础：塑性变形 轧制、挤压、拉拔以生产原材料为主，用于获取型材、棒材、线材，板材及各种管材。 锻造冲压常用于生产毛坯或零件 特点：①组织致密、再结晶细化、提高力学性能 ②冲压件精度高 ③内腔形状复杂不易获取，（金属流动性不如铸造） §2-1 金属的锻造性能 一、金属的塑性变形概述 复习：弹性变形——弹塑性变形——弹复 塑性变形实质：滑移和孪生 加工硬化 再结晶、再结晶温度 二、热锻、冷锻、温锻、等温锻 1、热锻 T＞T再 2、冷锻 室温下进行的锻造工艺 3、温锻 高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺 4、等温锻：温度保持恒定不变的锻造方法 三、锻造流线和锻造比 1、锻造流线——金属的脆性杂质被打碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，锻后金属组织就具有一定的方向性。 2、锻造比——锻造时变形程度的一种表示方法。 通常用变形前后截面比，长度比或高度比来表示 锻造比对锻件的锻透程度和力学性能的影响： （1）经锻压加工、使金属组织更加致密，力学性能提高 （2）锻造比越大，锻造流线越明显，铸造流线不能用热处理方法消除。 应用：使零件工作时，最大正应力与流线方向重合，最大切应力与流线方向垂直，并使流线分布与零件的轮廊相吻合，尽量不被切断。（如图2-2、2-3） 四、金属的锻造性能 指金属经受锻压加工时成形的难易程度的工艺性能 衡量指标：塑性、变形抗力 决定于金属的本质和变形条件 （一）金属的本质 1、化学成分：纯金属一般具有良好的锻造工艺性能 2、金属组织：纯金属及固溶体锻造性能好 （二）变形条件 1、变形温度：变形温度低、金属的塑性差，变形抗力大。 锻造温度范围—是指锻件由始锻温度到终锻温度的间隔。（碳素钢的锻造温度范围如图2-4） 2、变形速度：单位时间内的变形程度（变形速度的影响如图2-5） 3、应力状态 （1）不同方法，应力状态不同（如图2-6） （2）应力状态对塑性、变形抗力影响（如图2-7） 五、金属的塑性变形规律 （一）体积不变条件 塑性变形的金属密度的变化很小，所以可认为变形前后的体积相等。此假设称为体积不变条件。 实际加热时、金属的氧化、脱碳、变形过程中气孔，缩松和内部微裂纹的压合，均会使密度略有增加，体积稍减小。 利用此可计算零件的坯料尺寸，工件间尺寸及锻模模膛尺寸等。 （二）最小阻力定律 “如果物体在变形过程中其质点有向各种方向移动的可能性时，则物体各质点向着阻力最小的方向移动”。 金属内某一质点流动阻力最小的方向是通过该质点向金属变形部分的周边所作的法线方向。（如图2-8、2-9、2-10、2-11） §2-2 自由锻 自由锻——只用简单通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形获取所需的几何形状及内部质量的锻件。 一、自由锻设备 根据对坯料作用力的性质不同。锻锤（空气锤、蒸汽——空气锤）压力机——水压机 空气锤、蒸汽空气锤 二、自由锻工艺规程的制订 工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 （一）绘制锻件图 自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻件公差，工艺余块等之后绘制的图。 模锻件的锻件图还应考虑分模面的选择，模锻斜度和圆角半径等。 绘制自由锻件图应考虑以下因素： 1、加工余量和锻件公差 加工余量—— 锻件基本尺寸—— 锻件公差—— 2、锻造余块 零件上较小的孔，狭窄的凹档或凸缘。直径差较小而长度不大的台阶等难于锻造的地方，通常都需填满金属，这部分金属称为锻造余块 锻件图的绘制方法：（如图） ①锻件形状用粗实线，同时用假想线描绘出零件的形状。 ②锻件的尺寸和公差标注在尺寸线的上面，零件的尺寸和公差用括号标注在尺寸线的下面或侧面。 ③图上无法标注的技术要求，如锻造温度范围，锻造比、氧化缺陷，脱碳层深度等以技术条件方式用文字说明。 （二）计算坯料的重量和尺寸 1、坯料重量：锻件重量与锻造时各种损耗的重量之和 m坯=m锻+m烧+m芯+m切 2、坯料尺寸：由坯料重量计算坯料体积 3、最后依选择的坯料截面尺寸确定其长度 （三）选择变形工序 基本工序：镦粗、拔长、冲孔、芯棒拔长，马杠扩孔、弯曲、切断、错移、扭转、锻接等。 辅助工序：切痕、压肩 修整工序