塑性成形新发展.ppt

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1、金属的塑性成形新工艺金属的塑性成形新工艺 精密精密模锻模锻零件的挤压零件的挤压零件的轧制零件的轧制液态模锻液态模锻粉末锻造粉末锻造超塑性成形超塑性成形高速高能成形高速高能成形 精密模锻精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形件精度高的模锻工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再经切削加工。模锻件尺寸部分可直接锻出而不必再经切削加工。模锻件尺寸精度可达精度可达IT12IT15，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra3.21.6。精密模锻工艺过程：精密模锻工艺过程：先将原始坯料普通模锻成先将原始坯料普通模锻成中间坯料中

2、间坯料再对中间坯料进行再对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮或缺严格的清理，除去氧化皮或缺陷陷最后采用无氧化或少氧化最后采用无氧化或少氧化加热后精锻加热后精锻(如如图图)。精密模锻精密模锻下料下料 需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。下料。制坯制坯 需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其它缺陷等。脱碳层及其它缺陷等。加热加热 应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面形成的氧化皮。面形成的氧化皮。先粗锻再精锻先粗锻再精锻 精密模锻的锻件精

3、度很大程度上取决于精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工精度。为排除模膛中的气体，减小金属流动锻模的加工精度。为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。孔。模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。零件尺寸精度高，锻造流线完整合理，力学性能好。零件尺寸精度高，锻造流线完整合理，力学性能好。应用应用于成批生产形状复杂，使用性能高的短轴回转体零于成批生产形状复杂，使用性能高的短轴回转体零件和某些节约较多切削加工工时的零件，如齿轮、叶片件和某些节约较多切削加工工时的零件，如齿轮、

4、叶片等。等。精密模锻工艺特点：精密模锻工艺特点：挤挤压压成成形形是是使使坯坯料料在在外外力力作作用用下下，使使模模具具内内的的金金属属坯坯料料产产生生定定向向塑塑性性变变形形，并并通通过过模模具具上上的的孔孔型型，而而获得具有一定形状和尺寸的零件的加工方法。获得具有一定形状和尺寸的零件的加工方法。挤压的挤压的优优点：点：1 1）可可提提高高成成形形零零件件的的尺尺寸寸精精度度，并并减减小小表表面面粗粗糙糙度度。2 2）具有）具有较较高的生高的生产产率，并可提高材料的利用率。率，并可提高材料的利用率。3 3）提高零件的）提高零件的力学力学性能。性能。4）挤压可生产形状复杂的管材、型材及零件。挤压

5、可生产形状复杂的管材、型材及零件。缺缺点点：变变形形阻阻力力大大，需需能能量量较较大大的的锻锻压压设设备备，模模具具易易磨磨损损。挤压成形挤压成形根据金属的流动方向和凸模运动方向的关系可分为：根据金属的流动方向和凸模运动方向的关系可分为：1 1）正正挤压挤压：两者方向相同两者方向相同，如图如图3-50a3-50a所示。所示。2 2）反反挤压挤压：两者方向相反，两者方向相反，如图如图3-50b3-50b所示。所示。3 3）复合复合挤压挤压：两方向同两方向同时发时发生生，如图如图3-50c3-50c所示。所示。4 4）径径向向挤挤压压：金金属属的的流流动动方方向向与与凸凸模模运运动动方方向向垂垂直

6、直。如如图图3-50d3-50d所示。所示。挤压的分类挤压的分类汽车转向系类冷挤压样件汽车转向系类冷挤压样件 根据成形时温度的不同可分为：根据成形时温度的不同可分为：1 1）热热挤挤压压：在在挤挤压压前前，将将金金属属坯坯料料加加热热，使使坯坯料料在在一一般般锻锻造造温温度度范范围围内内进进行行挤挤压压。塑塑性性好好，变变形形抗抗力力小小，但但对对模模具具的的耐耐热热性性能能要要求求高高，且且零零件件尺尺寸寸精精度度较较低低，表表面面较较粗糙。粗糙。热挤压氧气瓶视频热挤压氧气瓶视频2 2）温温挤挤压压：将将金金属属加加热热到到一一定定温温度度，再再挤挤压压。既既利利用用其其塑塑性性好好，变变形

7、形抗抗力力低低；又又可可提提高高尺尺寸寸精精度度，减减小小表表面面粗粗糙度。糙度。3 3）冷冷挤挤压压：使使金金属属在在室室温温状状态态下下挤挤压压成成形形。变变形形抗抗力力大大，但但零零件件尺尺寸寸精精度度高高，表表面面粗粗糙糙度度低低。冷冷挤挤压压成成形形所所产产生生的的加加工工硬硬化化作作用用，提提高高零零件件的的强强度度。适适用用于于变变形形抗抗力力较较低低，塑塑性性较较好好的的有有色色金金属属及及其其合合金金、低低碳碳钢钢、低低碳碳合合金金钢钢。冷挤压活塞销视频冷挤压活塞销视频 轧轧制制也也叫叫压压延延，是是金金属属坯坯料料通通过过一一对对旋旋转转轧轧辊辊之之间间的的间间隙隙而而使使

8、坯坯料料受受挤挤压压产产生生横横截截面面减减少少、长长度度增增加加的的塑塑性性变变形形过过程程。它它是是生生产产型型材材、板板材材和和管管材材的的主主要要方方法法。生生产产效效率高、产品质量好、成本低、节约金属。率高、产品质量好、成本低、节约金属。按按轧轧辊辊的的形形状状、轴轴线线配配置置等等的的不不同同，轧轧制制可可分分为为：辊辊锻、辗环、横轧、斜轧。锻、辗环、横轧、斜轧。1）辊辊锻锻：使使坯坯料料通通过过一一对对旋旋转转的的装装有有圆圆弧弧形形模模块块的的轧轧辊辊时时受受辗辗压压而而变变形形的的加加工工方方法法，如如图图3-51所所示示。这这种种方方法法用用于制造扳手、钻头、连杆等。于制造

9、扳手、钻头、连杆等。辊锻辊锻2）辗辗环环：通通过过扩扩大大环环形形坯坯料料的的内内、外外径径来来获获得得各各种种环环形形零零件件的的工工艺艺方方法法，如如图图3-52所所示示。这这种种方方法法用用于于加加工工火火车车轮箍、轴承座圈、齿轮及凸缘等。轮箍、轴承座圈、齿轮及凸缘等。轧制成形轧制成形3 3）横横轧轧：轧轧辊辊轴轴线线与与坯坯料料轴轴线线平平行行，且且轧轧辊辊与与坯坯料料作作相相对转动的轧制方法；对转动的轧制方法；如图如图3-533-53所示为齿轮横轧。所示为齿轮横轧。冷轧丝杠冷轧丝杠4 4）斜斜轧轧：轧轧辊辊相相互互倾倾斜斜配配置置，以以相相同同方方向向旋旋转转，坯坯料料在在轧轧辊辊的

10、的作作用用下下反反方方向向旋旋转转，同同时时作作轴轴向向运运动动的的轧轧制制方方法法，如如图图3-54a3-54a轧轧制制钢钢球球，图图3-54b3-54b轧轧制制周周期期变变截截面面型型材材。轧轧制制麻花钻视频麻花钻视频 5 5）楔楔横横轧轧：利利用用两两个个外外表表面面镶镶有有楔楔形形凸凸块块、作作同同向向旋旋转转的的平平行行轧轧辊辊对对沿沿轧轧辊辊轴轴向向送送进进的的坯坯料料进进行行轧轧制制的的方方法法，如如图图3-553-55所示，主要用于加工阶梯轴、锥形轴等。所示，主要用于加工阶梯轴、锥形轴等。汽车前桥自动生产线汽车前桥自动生产线 原材料配制原材料配制熔炼熔炼浇注浇注加压成型加压成型

11、脱脱模模冷却冷却热处理热处理检验检验入库。入库。液态模锻视频液态模锻视频液态模锻液态模锻液态模锻液态模锻的工艺流程：的工艺流程：液态模锻液态模锻工艺的主要特点：工艺的主要特点：在成型过程中，液态金属在压力下完成结晶凝固。在成型过程中，液态金属在压力下完成结晶凝固。已凝固的金属在压力作用下，产生塑性变形，使制已凝固的金属在压力作用下，产生塑性变形，使制件外侧壁紧贴模壁，液态金属自始至终获得等静压。件外侧壁紧贴模壁，液态金属自始至终获得等静压。液态模锻对材料的选择范围很宽，不仅适用于铸造液态模锻对材料的选择范围很宽，不仅适用于铸造合金，而且还适用于变形合金。合金，而且还适用于变形合金。粉末锻造的原

12、理：粉末锻造的原理：粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合的粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合的一种金属加工方法。它是将粉末预压成型后，在一种金属加工方法。它是将粉末预压成型后，在充满保护气体的炉子中烧结制坯，将坯料加热至充满保护气体的炉子中烧结制坯，将坯料加热至锻造温度后模锻而成。锻造温度后模锻而成。粉末锻造粉末锻造 粉粉末末冶冶金金的的主主要要工工序序有有粉粉末末制制备备、粉粉末末预预处处理理、成成形形、烧结及后处理烧结及后处理等。等。粉末锻造的优点粉末锻造的优点（与模锻相比）（与模锻相比）材料利用率高，可达材料利用率高，可达90%以上。而模锻的材料利用率只以上。而模锻的材料利用率只有

13、有50%左右。左右。机械性能高。材质均匀无各向异性，强度、塑性和冲击机械性能高。材质均匀无各向异性，强度、塑性和冲击韧性都较高。韧性都较高。锻件精度高，表面光洁，可实现少、无切削加工。锻件精度高，表面光洁，可实现少、无切削加工。生产率高。每小时产量可达生产率高。每小时产量可达5001000件。件。锻造压力小。如锻造压力小。如130汽车差速器行星齿轮，钢坯锻造需用汽车差速器行星齿轮，钢坯锻造需用25003000kN压力机，粉末锻造只需压力机，粉末锻造只需800kN压力机。压力机。可以加工热塑性差的材料。如难于变形的高温铸造合金可以加工热塑性差的材料。如难于变形的高温铸造合金可用粉末锻造方法锻出形

14、状复杂的零件。可用粉末锻造方法锻出形状复杂的零件。采用粉末锻造出的零件有差速器齿轮、柴油机连杆、链采用粉末锻造出的零件有差速器齿轮、柴油机连杆、链轮、衬套等。轮、衬套等。超塑性：超塑性：指金属或合金在极低的变形速率（指金属或合金在极低的变形速率（=10-2-10-4 mm/s），一定的变形温度（约为熔点的），一定的变形温度（约为熔点的 1/2）和均匀的结晶粒度（晶粒平均直径为）和均匀的结晶粒度（晶粒平均直径为0.55m）下，其相对伸长率）下，其相对伸长率可超过可超过100%以上的特以上的特性，如钢性，如钢500%，纯铁，纯铁300%，锌铝，锌铝1000%。超塑性成形工艺超塑性成形工艺:气胀成形

15、和体积成形气胀成形和体积成形l气胀成形是用气体的压力使板坯料（也有管坯料或其他形状坯料）成形为壳型件.l超塑性体积成形包括不同的方式（例如模锻、挤压等），主要是利用了材料在超塑性条件下流变抗力低，流动性好等特点.超塑性成形超塑性成形1板料冲压板料冲压 零件直径较小，但很高。零件直径较小，但很高。选用超塑性材料可以选用超塑性材料可以一次拉一次拉深成型深成型，质量很好，零件性，质量很好，零件性能无方向性。能无方向性。3.挤压拉拔挤压拉拔 超塑性成型工艺的应用超塑性成型工艺的应用图图2-84 塑性板料拉深示意图塑性板料拉深示意图1凸模凸模 2压板压板 3凹模凹模 4电热元件电热元件5板料板料 6-高

16、压油孔高压油孔 7工件工件 2板料气压成型板料气压成型 超塑性金属板料放于模具中，超塑性金属板料放于模具中，把板料与模具一起加热到规定温度把板料与模具一起加热到规定温度，向模具内吹入压缩空气或抽出模，向模具内吹入压缩空气或抽出模具内的空气形成负压，板料将贴紧具内的空气形成负压，板料将贴紧在凹模或凸模上，获得所需形状的在凹模或凸模上，获得所需形状的工件。该法可加工的板料厚度为工件。该法可加工的板料厚度为0.44 mm。超塑加工钛合金视频超塑加工钛合金视频 高能高速成型是一种在极短时间内释放高能量高能高速成型是一种在极短时间内释放高能量而使金属变形的成型方法。而使金属变形的成型方法。高能高速成型的

17、特点高能高速成型的特点:模具简单模具简单零件精度高，表面质量好零件精度高，表面质量好可提高材料的塑性变形能力可提高材料的塑性变形能力利于采用复合工艺利于采用复合工艺高能高速成型高能高速成型1爆炸成型爆炸成型 爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的化学能对金属毛坯进行加工的高能高速成型方法。除高化学能对金属毛坯进行加工的高能高速成型方法。除高能高速成型共有的特点外，爆炸成型还具有以下特点：能高速成型共有的特点外，爆炸成型还具有以下特点：(1)简化设备简化设备 (2)适于大型零件成型适于大型零件成型2电液成型电液成型 电液成型是利用液体中强电流脉冲

18、放电所产生的强大电液成型是利用液体中强电流脉冲放电所产生的强大冲击波对金属进行加工的一种高能高速成型方法。冲击波对金属进行加工的一种高能高速成型方法。3电磁成型电磁成型 电磁成型是利用脉冲磁场对金属坯料进行压力加工电磁成型是利用脉冲磁场对金属坯料进行压力加工的高能高速成型方法。的高能高速成型方法。高能高速成型的类型高能高速成型的类型返回文档返回文档图图3-50 挤压的几种方式挤压的几种方式a)b)c)d)a)正挤压正挤压 b)反挤压反挤压 c)复合挤压复合挤压 d)径向挤压径向挤压 1凸模凸模 2凹模凹模 3坯料坯料 4挤压产品挤压产品返回文档返回文档图图3-51 辊锻辊锻1锻辊锻辊 2模块模

19、块 3坯料坯料 返回文档返回文档图图3-52 辗环辗环1驱动辊驱动辊 2芯辊芯辊 3坯料坯料 4导向辊导向辊 5信号辊信号辊 返回文档返回文档图图3-53 热轧齿轮示意图热轧齿轮示意图1带形轧轮带形轧轮 2坯料坯料 3感应加热器感应加热器 返回文档返回文档图图3-54 螺旋斜轧螺旋斜轧a)轧制钢球轧制钢球 b)轧制周期变截面型材轧制周期变截面型材 返回文档返回文档图图3-55 两辊式楔横轧两辊式楔横轧11导板导板 2轧件轧件 3带楔形凸块的轧辊带楔形凸块的轧辊 返回文档返回文档图图3-56 拉拔示意图拉拔示意图11模具模具 2坯料坯料 返回文档返回文档图图3-57 塑性板料拉深示意图塑性板料拉深示意图1凸模凸模 2压板压板 3凹模凹模 4电热元件电热元件5板料板料 6-高压油孔高压油孔 7工件工件 a)拉深过程拉深过程 b)成品件成品件返回文档返回文档图图3-58 摆动辗压摆动辗压