第十二章锻造精选文档.ppt
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1、第十二章锻造本讲稿第一页,共四十八页第一节第一节 金属锻造的基本原理金属锻造的基本原理 1-1-1 金属的塑性变形金属的塑性变形1-2-2 金属锻造基本原理金属锻造基本原理本讲稿第二页,共四十八页2-1-1 2-1-1 金属的塑性变形金属的塑性变形金属的塑性变形金属的塑性变形压力加工压力加工:在外力作用下,使金属产生塑性变形,获得一定几何形在外力作用下,使金属产生塑性变形,获得一定几何形状、尺寸和机械性能毛坯,原材料或零件的加工方法。压力加工有自状、尺寸和机械性能毛坯,原材料或零件的加工方法。压力加工有自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。一、塑
2、性变形实质一、塑性变形实质1。单晶体塑性变形。单晶体塑性变形(1)当无外力,晶格正常排列。)当无外力,晶格正常排列。(2)外力作用使原子离开平横位置,晶格变形,外力消失,变)外力作用使原子离开平横位置,晶格变形,外力消失,变 形消失,全部恢复正常,弹性变形。形消失,全部恢复正常,弹性变形。(3)当外力足够大,沿晶面移动一个或几个原子距离,外力消失,没有)当外力足够大,沿晶面移动一个或几个原子距离,外力消失,没有恢复正常,塑性变形。变形的实质位错运动恢复正常,塑性变形。变形的实质位错运动2。多晶体塑性变形。多晶体塑性变形多晶体是多个位向不同的单晶体变形总和,除了晶内变形外,还有晶多晶体是多个位向
3、不同的单晶体变形总和,除了晶内变形外,还有晶间变形,及晶粒间互相移动及转动。间变形,及晶粒间互相移动及转动。特点:特点:(1)变形过程复杂。)变形过程复杂。(2)变形抗力比单晶体大的多。)变形抗力比单晶体大的多。(3)多晶体塑变以晶内为主,晶间很小。)多晶体塑变以晶内为主,晶间很小。本讲稿第三页,共四十八页二、冷变形后的金属组织与力学性能二、冷变形后的金属组织与力学性能 塑性变形后:塑性变形后:(1)晶粒拉长、压扁,晶界变得模糊不清。)晶粒拉长、压扁,晶界变得模糊不清。(2)晶格扭曲。)晶格扭曲。(3)晶粒间产生碎晶。)晶粒间产生碎晶。使金属的强度、硬度增加,塑性、韧性下降,即加工硬化。使金属
4、的强度、硬度增加,塑性、韧性下降,即加工硬化。增加位错运动阻力,使金属产生形变强化,产生纤维组织。增加位错运动阻力,使金属产生形变强化,产生纤维组织。三、回复与再结晶三、回复与再结晶 加工硬化加工硬化是一种内部能量较高、不稳定状态,具有回复到稳定是一种内部能量较高、不稳定状态,具有回复到稳定 状态的趋势。状态的趋势。1。回复:回复:金属加热到某一温度时,金属加热到某一温度时,T回回=(0.25-0.3)T熔熔,原子获,原子获 得热能,消除晶格扭曲得热能,消除晶格扭曲 和内应力。组织性能变化不大。和内应力。组织性能变化不大。2。再结晶:再结晶:温度继续升高,原子获得更多热能,开始以某些杂质和碎晶
5、为温度继续升高,原子获得更多热能,开始以某些杂质和碎晶为晶核,并继续长大,生成正常晶格的晶粒,从而消除了加工硬化组织。晶核,并继续长大,生成正常晶格的晶粒,从而消除了加工硬化组织。T再再=0.4T熔熔 恢复到变形组织和前力学状态。恢复到变形组织和前力学状态。本讲稿第四页,共四十八页四、热变形后金属组织与力学性能四、热变形后金属组织与力学性能 1。锻造后气孔、缩孔、缩松消除,提高组织致密性。锻造后气孔、缩孔、缩松消除,提高组织致密性。2。粗大晶粒被打碎,细化晶粒。粗大晶粒被打碎,细化晶粒。3。能生成再结晶组织。能生成再结晶组织。4。生成呈纤维状组织。生成呈纤维状组织-流线,使材料具有各向异性。流
6、线,使材料具有各向异性。铸锭组织不均,晶粒粗大,气孔、夹杂,塑性变形后,再铸锭组织不均,晶粒粗大,气孔、夹杂,塑性变形后,再结晶可消除加工硬化组织。流线结晶可消除加工硬化组织。流线-锻件中夹杂物沿变形方向被锻件中夹杂物沿变形方向被拉长,分布呈纤维状拉长,分布呈纤维状-流线。变形量越大,各向异性越明显。流线。变形量越大,各向异性越明显。5。使用原则:(。使用原则:(1)分布与零件轮廓一致。)分布与零件轮廓一致。(2)正应力方向与纤维组织一致。)正应力方向与纤维组织一致。本讲稿第五页,共四十八页五、金属变形程度五、金属变形程度 常用锻造比表示常用锻造比表示 Y=F0/F F0表示变形前面积;表示变
7、形前面积;F表示变形后面积。表示变形后面积。钢锭钢锭Y=2-3 合金钢合金钢Y=3-4 高速钢高速钢Y=5-12六、冷、热变形比较六、冷、热变形比较 热变形特点:热变形特点:(1)均匀、细化晶粒。)均匀、细化晶粒。(2)消除加工硬化。)消除加工硬化。(3)高温、塑性好。)高温、塑性好。(4)需要加热。因此氧化严重。)需要加热。因此氧化严重。(5)精度比冷加工差。)精度比冷加工差。(6)设备贵,维修费高。)设备贵,维修费高。冷变形特点:冷变形特点:(1)不需加热。)不需加热。(2)精度、表面质量好。)精度、表面质量好。(3)硬度、强度高。)硬度、强度高。(4)材料具有各向异性。)材料具有各向异性
8、。(5)设备贵。)设备贵。(6)存在残余应力,易产生裂纹)存在残余应力,易产生裂纹 本讲稿第六页,共四十八页2-1-2 金属锻造基本原理金属锻造基本原理一、金属塑性变形的基本规律一、金属塑性变形的基本规律 1。体积不变定律;。体积不变定律;2。最小阻力定律。最小阻力定律二、金属的锻造性能二、金属的锻造性能:金属的锻造性能是指金属材料在压力作用下,变形金属的锻造性能是指金属材料在压力作用下,变形 的难易程度工艺性能。常用塑性和变形抗力来衡量的难易程度工艺性能。常用塑性和变形抗力来衡量 ,塑性好,变形抗力小,锻造性能好。,塑性好,变形抗力小,锻造性能好。三、影响锻造性能主要因素:三、影响锻造性能主
9、要因素:1。金属本质。金属本质(1)化学成分:纯金属好。)化学成分:纯金属好。(2)金属组织:单一组织可锻性好。)金属组织:单一组织可锻性好。2。加工条件。加工条件(1)变形温度)变形温度(2)变形速度)变形速度(3)应力状态)应力状态本讲稿第七页,共四十八页n n四、锻造比四、锻造比四、锻造比四、锻造比n n1 1、锻造比、锻造比、锻造比、锻造比锻造时金属变形程度的一种表示方法。锻造时金属变形程度的一种表示方法。锻造时金属变形程度的一种表示方法。锻造时金属变形程度的一种表示方法。n n2 2、分类:拔长时的锻造比、分类:拔长时的锻造比、分类:拔长时的锻造比、分类:拔长时的锻造比 Y拔拔拔拔=
10、S0 0/S=L/L0 0n n n n 镦粗时的锻造比镦粗时的锻造比镦粗时的锻造比镦粗时的锻造比 Y镦镦镦镦=H0 0/H=S/S0 0n n H0 0、L0 0、S0 0分别为坯料变形前的高、长、横截面分别为坯料变形前的高、长、横截面分别为坯料变形前的高、长、横截面分别为坯料变形前的高、长、横截面 积积积积n n H、L、S分别为坯料变形后的高、长、横截面积分别为坯料变形后的高、长、横截面积分别为坯料变形后的高、长、横截面积分别为坯料变形后的高、长、横截面积n n n n3 3、锻造比与力学性能的关系及选择原则、锻造比与力学性能的关系及选择原则、锻造比与力学性能的关系及选择原则、锻造比与力
11、学性能的关系及选择原则n n在一般情况下增加锻造比可以改善金属组织和力学性能在一般情况下增加锻造比可以改善金属组织和力学性能在一般情况下增加锻造比可以改善金属组织和力学性能在一般情况下增加锻造比可以改善金属组织和力学性能n n但是如果锻造比大于但是如果锻造比大于但是如果锻造比大于但是如果锻造比大于5 5时,锻件的力学性能不在提高,各向时,锻件的力学性能不在提高,各向时,锻件的力学性能不在提高,各向时,锻件的力学性能不在提高,各向异性进一步增加。异性进一步增加。异性进一步增加。异性进一步增加。n n一般原则一般原则一般原则一般原则n n非合金结构钢非合金结构钢非合金结构钢非合金结构钢 :Y=2-
12、3Y=2-3、高速钢、高速钢、高速钢、高速钢 :Y=5-12Y=5-12、n n 合金结构钢合金结构钢合金结构钢合金结构钢 :Y=3-4Y=3-4、不锈钢、不锈钢、不锈钢、不锈钢 :Y=4-6 Y=4-6、n n 扎制钢扎制钢扎制钢扎制钢 :Y=1.1 Y=1.11.31.3 本讲稿第八页,共四十八页 第二节 自由锻2-2-2 模锻和胎模锻模锻和胎模锻2-2-3 其它加工方法其它加工方法2-2-1 自由锻自由锻本讲稿第九页,共四十八页2-2-1 自由锻自由锻自由锻:自由锻:是利用冲击力或压力,使金属坯料在上下抵铁之间变是利用冲击力或压力,使金属坯料在上下抵铁之间变 形,在垂直压力方向自由流动。
13、可分为手工自由锻、形,在垂直压力方向自由流动。可分为手工自由锻、机器自由锻。机器自由锻。特点:特点:1。设备简单、通用性强。设备简单、通用性强。2。生产率低。生产率低。3。锻件精度差,消耗金属多。锻件精度差,消耗金属多。一、一、自由锻设备自由锻设备 锻锤、空气锤、蒸汽锤。锻锤、空气锤、蒸汽锤。压力机、利用压力来锻打工件。压力机、利用压力来锻打工件。二、二、自由锻工序自由锻工序 基本工序:基本工序:使金属产生塑性变形,获得所需形状、尺寸过程。使金属产生塑性变形,获得所需形状、尺寸过程。墩粗、拔长、扩孔、墩粗、拔长、扩孔、冲孔冲孔、弯曲、错移、扭转等。、弯曲、错移、扭转等。辅助工序和精整工序辅助工
14、序和精整工序:切肩、压钳口、精整、切肩、压钳口、精整、去氧化皮去氧化皮等。本讲稿第十页,共四十八页三、自由锻的工艺规程三、自由锻的工艺规程1、编制工艺规程的一般原则、编制工艺规程的一般原则(1)、了解零件的实际生产情况)、了解零件的实际生产情况(2)、保证满足锻件的技术要求)、保证满足锻件的技术要求(3)、生产工艺上的可能性、可靠性和经济性。)、生产工艺上的可能性、可靠性和经济性。2、一般步骤、一般步骤(1)、熟悉零件图纸和技术要求)、熟悉零件图纸和技术要求(2)、确定锻件主要形状,根据零件图制定锻件图)、确定锻件主要形状,根据零件图制定锻件图(3)、)、根据锻件图确定坯料重量和尺寸根据锻件图
15、确定坯料重量和尺寸(4)、)、确定锻造工序和,确定加热火次,确定锻造设备确定锻造工序和,确定加热火次,确定锻造设备(5)、确定毛坯的钢号,)、确定毛坯的钢号,锻造温度,冷却方式、热处理锻造温度,冷却方式、热处理(6)、规定技术要求,填写工艺卡片)、规定技术要求,填写工艺卡片四、绘制锻件图四、绘制锻件图 根据零件图,绘制根据零件图,绘制锻件图锻件图应考虑以下几点:应考虑以下几点:1。简化锻件形状。为了简化锻件形状,不易锻出部位加敷料。简化锻件形状。为了简化锻件形状,不易锻出部位加敷料。即余块即余块 2。确定锻件公差。确定锻件公差。3。确定锻件加工余量。确定锻件加工余量。4。计算毛坯重量、尺寸。计
16、算毛坯重量、尺寸。M坯坯=M件件+M冲孔冲孔+M切切+M烧烧 5。选择锻造工序。选择锻造工序本讲稿第十一页,共四十八页2-2-2 自由锻工艺设计自由锻工艺设计一、锻件工艺分析一、锻件工艺分析 1。自由锻件结构工艺性。自由锻件结构工艺性(1)应避免斜面和圆锥面。)应避免斜面和圆锥面。图4.3-1 轴类自由锻锻件结构本讲稿第十二页,共四十八页(2)不能圆弧连接)不能圆弧连接。a)工艺性差的结构b)工艺性好的结构图4.3-2 杆类自由锻锻件结构本讲稿第十三页,共四十八页(3)不能有凸台、加强筋。)不能有凸台、加强筋。a)b)a)工艺性差的结构工艺性差的结构b)工艺性好的结构工艺性好的结构图图 盘盘类
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