压铸模与其他模具-第四章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 锻造工艺,主要内容：锻造工艺的基础知识，锻造工艺过,程，常用锻造设备,重点：掌握锻造材料、下料方法和 锻造温度的,确定以及锻造设备的选用,锻压,借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，,从而获得具有一定形状、尺寸和性能的锻压件。,金属坯料,锻压件,塑性变形,自由锻,模锻,板料冲压,挤压,拉拔,轧锻,锻压加工方法,板料轧制,压机拔长,锻压加工方法的特点,能,改善金属的组织，提高金属的机械性能；,提高材料的利用率和经济效益（节省材料和切削加工工时）；,具有较高的劳动生产率。,缺点：,不能获得形状复杂的锻件；,初次投资费用高（设备、工模具、厂房）；,生产现场劳动条件差。,应用：,轧制、挤压、拉拔,金属型材、板材、钢材、线,材等；,自由锻、模锻,承受重载的机械零件，如机器主,轴、重要齿轮、连杆、炮管等；,板料冲压,汽车制造、电器、仪表及日用品。,第一节 锻造前的准备和锻后热处理,教,学,内,容,锻造材料，下料方法和锻造前的加热和,锻后处理。,教,学,难,点,下料方法，锻造温度的确定。,金属塑性变形的实质,金属,晶体,单晶体（理想金属）,多晶体（实际金属）,1,、单晶体的塑性变形,问题：金属材料为什么能产生塑性变形？,塑性变形的实质？,位错,切应力,滑移面,主要方式,滑移变形,2,、多晶体的塑性变形,晶粒位向与受力变形关系,晶内变形,晶粒内部的滑移变形,晶间变形,晶粒间的移动和转动,滑移为塑性变形的主要形式，但受其他晶粒的影响，又有自己复杂的一面,晶粒内部的滑移,金属的锻造性能,金属锻造性能,塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。,影响因素：,1,、金属的本质,化学成分、金属的组织状态,2,、变形条件,变形温度、应力状态,塑性,变形抗力,一、锻造生产用原材料,锻造用钢,锻造用有色合金,锻造用钢,铜合金、铝及铝合金等,按化学成分类,按质量分：普通钢、优质钢个高质钢,合金钢：低、中、高合金钢,按用途分：结构钢、工具钢、特殊用途钢,按钢的冶炼方法分：转炉钢、平炉钢电炉钢,碳素钢：低碳钢、中碳钢和高碳钢,按钢的脱氧程度分：镇静钢、沸腾钢和半镇静钢,二、下料,下料方法,剪切,冷折,锯切,砂轮切割,气割,精密剪切,切口宽度,b=58mm,切口深度,h=a,1/3,a,三、锻前加热、煅后冷却和热处理,3.1.1,、加热的目的：提高金属的塑性，降低变形抗力,3.1.2,、加热的方法：火焰加热和电加热,3.2,、锻造温度范围的确定,锻造温度范围：开始锻造温度和结束锻造温度之间的温度区间。,3.1,、加热的目的和方法,锻造温度的确定方法：,合金相图、塑性图、抗力图、再结晶图等。,碳钢的锻造温度范围一般有由相图就可以确定。,钢在加热过程中会产生哪些缺陷？,过热：当钢的加热超过某一温度时，或在高温下停留时间过长，会引起奥氏体晶粒迅速长大，这种现象称为过热。晶粒开始急剧长大的温度叫做过热温度。,过烧：当坯料的加热超过过热温度，并且在此温度下停留时间过长，不但引起奥氏体晶粒迅速长大，而且还有氧化性气体渗入晶界，这种缺陷称为过烧。产生过烧的温度叫做过烧温度。,始锻温度 ，变形抗力，材料的塑性,始锻温度不能过高,原因是什么？,碳钢的始锻温度：固相线低,150200,随碳含量 ，始锻温度,始锻温度,终锻温度,合金钢通常随着含碳量的增加而降低得更多,始锻温度要根据具体情况适当调整：,采用高速锤锻造时，始锻温度应比通常锻造的始锻温度低,100,；,对铸锭始锻温度可以比同种钢坯高,2050,。,为什么？,终锻温度，锻件的力学性能 ；,终锻温度低于再结晶温度，材料的塑性 ，变形抗力 会导致锻件在冷却和后续工序中产生开裂。,为什么？,为什么？,为保证,锻件,内部为再结晶组织，终锻温度一般要高于再结晶温度,50100,。,按照上述原则，碳钢的终锻温度应高于,PSE,（共析线）线以上,2080,。,中碳钢（,0.25%0.6%,）的终锻温度处于单相奥氏体区，组织均一，塑性良好，可以锻造。,低碳钢（碳含量小于等于,0.25%,）处于奥氏体和铁素体的双相区，此区的塑性良好。终锻温度可以比奥氏体转变线低。,高碳钢（碳含量大于,0.6%,）的终锻温度处于奥氏体和渗碳体的双相区，由于在,ES,线以下会有网状渗碳体形成，这对锻件的性能不利，因此终锻温度在,ES,线下，而高于,PSE,线,50100,。,注意：图上的,S,点是共析点，其碳含量为,0.77%,，属高碳钢范围；亚共析钢碳含量在,0.218%0.77%,，过共析钢碳含量在,0.77%2.11%,终锻温度也要根据具体情况适当调整：,对无固态相变的合金，终锻温度要偏低,一般精整工序的终锻温度允许比规定值低,5080,为什么？,晶粒细化的角度分析,接着讲,再结晶温度,再结晶指经冷变形的金属在一定温度下加热时，通过新的等轴晶粒形成并逐步取代变形晶粒的过程。,再结晶温度指经较大冷变形（大于,70%,）的金属在,1,小时内能够完成再结晶的最低温度。工业纯金属的最低再结晶温度是其熔点的,0.40.5,倍。,保持加工硬化，消除内应力。,消除加工硬化，提高塑性。,再结晶速度取决于加热温度和变形程度。,再结晶是一个形核、长大过程。,常用金属材料的锻造温度范围见课本上的表,4-1,3.3,、锻件的冷却和后处理,锻件的锻后冷却是指锻件从终锻温度出模冷却到室温的过程。,温度应力,组织应力,残余应力,内应力,由于温度不均匀而产生的内应力叫温度应力。,组织应力：由于冷却过程发生相变，相变前后组织的体积不同，因此会产生应力。,残余应力：由于冷却过程变形不均而引起的应力,3.3.1,、冷却方法：,空冷（单件或堆放在一起，直接在空气中冷却。不能放在潮湿的地面或金属板上。）,在干燥的灰、砂坑或砂箱内冷却（锻件入箱温度不应低于,500,，砂灰的厚度不小于,80mm,）,在炉内冷却,3.3.2,、锻件的后处理,退伙,正火,调制（淬火,+,高温回火）,四、小结：,4.2,、锻造前为什么要对坯料进行加热？,4.1,、如何判断金属材料锻造性能的好坏？,4.3,、锻造温度指什么？,对碳钢材料来讲用那种方法确定锻造温度？,4.4,、锻造后要进行哪些工作？,第二节 锻造工艺的基本工序和工步,教,学,内,容,了解锻造工艺和基本工步,教,学,重,点,锻造工序和工步的内容。,一、锻造工艺的种类和特点,工艺特点：,坯料变形时，除与上、下抵铁或其它辅助工具接触部分表面外，都是,自由表面，变形不受限制。,1.1,、自由锻,利用 使加热好的金属在上、下抵铁之间产生变形。,冲击力或压力,平砧镦粗,垫环镦粗,弯曲,自由,锻,常用工具,自由锻特点与应用,工具简单，不需造价昂贵的模具,可以锻造各种重量的锻件，对于大型锻件几乎是唯一的锻造方法,自由锻所需设备的吨位较小,锻件的尺寸精度低，加工余量大,锻件形状简单，生产率低，劳动强度大,自由锻应用,单件和小批量生产,。,自由锻属于敞开式、局部变形或局部连续变形,1.2,、模锻,将加热后的坯料放在模膛内受压 变形而获得锻件的一种加工方法。,毛边,模锻件的特点及应用,尺寸精度高；,锻件形状复杂；,操作简单，生产效率高；,流线完整、性能好。,特点：,应用：,中、小型锻件的成批和大量生产,为什么？,答案：,1,）,受模锻设备吨位的限制；,2,）,锻模成本高。,1,）胎模锻的特点,胎模锻是介于自由锻与模锻之间的锻造方法。胎模锻一般先用自由锻制坯，再在胎膜中最后成形。,与自由锻相比，胎模锻生产率和锻件尺寸精度高、表面粗糙度值小、节省金属材料、锻件成本低。,与模锻相比，胎模制造简单，成本低，使用方便；但所需锻锤规格和操作者劳动强度大，生产率和锻件尺寸精度不如锤上模锻高。,2,）胎模的结构及应用,胎膜不固定在锤头和砧座上，需要时放在下砧铁上。按其结构可大致分为扣模、合模和套模三种主要类型。,1.3,、胎膜锻,扣模,套模,合模,二、锻造工序和工步的内容,2.1,、自由锻造工序,后处理,备料,加热,锻造工序,镦粗,拔长,冲孔,弯曲,基本工序,镦粗,基本工序,拔长,基本工序,冲孔,基本工序,弯曲,基本工序,错移,基本工序,扭转,2.2,、模锻造工序,制坯,预锻,终锻,后续,制坯工步，制坯模膛（锻件初步成形）,模锻工步，模锻模膛（锻件最终成形）,弯曲连杆的多模膛锻模,拔长模膛,滚压模膛,弯曲模膛,本节内容小结：,锻造工艺按加工方法的不同，一般有哪几类？,锻件的一般生产流程是,后处理,备料,加热,锻造工序,自由锻造基本工序,镦粗,拔长,冲孔,弯曲,模锻造基本工序,制坯,预锻,终锻,后续,第三节 锻造设备简介,教,学,内,容,了解锻造设备的结构原理和应用,教,学,重,点,确定锻造设备吨位,一、锻造设备分类,蒸汽,空气锻锤、夹板锤、对击锤、螺旋压力机,平锻机、液压机、曲柄压力机,液压锤,动载撞击的锻造设备,静载加压的锻造设备,动、静联合的锻造设备,高效能冲击的锻造设备,高速锤、爆炸成形、电磁成形等,旋压机、摆碾机、辊锻机,锻 造 设 备,直线往复运动,旋转运动,设备,吨位（,T,）,锻件质量,作用力,动力,空气锤,0.051,100 kg,冲击力,电动机,蒸气,-,空气锤,0.55,1500 kg,冲击力,蒸气或压缩空气,水压机,50015000,1300T,静压力,高压水,),二、主要锻造设备的结构原理和应用,自由锻设备,模锻设备,锻造力性质,锻件精度,生产率,模锻锤,冲击力,较低,较低,曲柄压力机,压力,较高,较高,平锻机,压力,较高,较高,摩擦压力机,冲击力,压力,较高,较低,模锻设备,蒸汽,空气模锻锤鉴结构,1,锤头,2,上模,3,下模,4,踏板,5,砧座,6,立柱,7,曲杆,气缸,锤杆,可以镦粗、拔长、滚挤、弯曲、成形、预锻、终锻。,优点：,缺点：,模锻锤,曲柄压力机,行程不能调节；不能拔长和滚挤；每个变形工步在一次行程中完成。,平锻机,平锻机,平锻机上模锻过程及其锻件,摩擦压锻机,螺杆与滑块非刚性连接，承受偏心能力差；,滑块行程、打击能量可自动调节。,摩擦压力机,三、锻造设备吨位的确定,3.1,、热模锻曲柄压力机、螺旋压力机、液压机吨位,F,0,=K,1,K,2,s,A,其中：,K,1,应变速度系数,K,2,变形方式和摩擦条件影响系数,A,投影面积（,mm,2,),F,0,所需要的锻压力（,N,）,s,终锻温度下坯料的真实强度（,MPa,）,F=(1.21.25)F,0,3.2,、锤锻吨位,W=(F,0,H 2g)/,2,其中：,W,锻锤落下部分的重量,H,锻锤压下量（,m),短处打击频率,F,0,所需要的锻压力（,N,）,打击速度（,m/s,）,g,重力加速度（,9.8m/s,2,),3.3,、工厂常见简便公式,W=0.1 K A,W=,（,0.350.63,）,K,0,A,W,0,=(1-0.005D)(1.1-2/D),2,(0.75+0.001D,2,)D,s,F=800W,F=1000W,胎模锻,模锻,圆形锻件，模锻吨位,自由锻,模锻,四、作业,4-3,4-5,