第二、三篇鑄造成形和金屬塑性成形

1、u 鑄造成形理論基礎(chǔ)鑄造成形理論基礎(chǔ)l金屬液態(tài)成形金屬液態(tài)成形鑄造（鑄造（casting ）：液態(tài)金屬在重力）：液態(tài)金屬在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷卻后，獲得或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷卻后，獲得所需形狀和尺寸的毛坯或零件的方法。所需形狀和尺寸的毛坯或零件的方法。l優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性廣優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性廣 ；成本較低；成本較低 ，易于成形。能夠形成，易于成形。能夠形成復(fù)雜的內(nèi)腔復(fù)雜的內(nèi)腔 。一、一、 熔融合金的流動性及充型能力熔融合金的流動性及充型能力 1. 流動性流動性 液態(tài)合金充滿型腔，形成輪廓清晰、形狀和尺寸液態(tài)合金充滿型腔，形成輪廓清晰、形狀和尺寸符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件的能力。符

2、合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件的能力。 影響合金流動性的因素影響合金流動性的因素 合金成分合金成分l共晶成分的合金共晶成分的合金 凝固溫度最低凝固溫度最低l逐層凝固逐層凝固 ：表層逐漸向中心凝固，固液界面比較滑，：表層逐漸向中心凝固，固液界面比較滑，對液態(tài)合金的流動阻力較小。對液態(tài)合金的流動阻力較小。l糊狀凝固糊狀凝固 ：合金在一定溫度范圍內(nèi)凝固，由于初生樹：合金在一定溫度范圍內(nèi)凝固，由于初生樹枝狀晶體與液體金屬兩相共存，粗糙的固液界面使合金枝狀晶體與液體金屬兩相共存，粗糙的固液界面使合金的流動阻力加大，合金的流動性大大下降。結(jié)晶溫度區(qū)的流動阻力加大，合金的流動性大大下降。結(jié)晶溫度區(qū)間越寬，流動性越差。間越

3、寬，流動性越差。 2、充型能力、充型能力 考慮鑄型及工藝因素影響時(shí)熔融金屬的流動性?？紤]鑄型及工藝因素影響時(shí)熔融金屬的流動性。 影響充型能力的因素影響充型能力的因素 （1）流動性：熔融金屬本身的流動能力，是影響充型能力的主）流動性：熔融金屬本身的流動能力，是影響充型能力的主要因素之一。要因素之一。 （2）澆注溫度及鑄型條件）澆注溫度及鑄型條件 澆注溫度：鑄鋼為澆注溫度：鑄鋼為15201620；鑄鐵；鑄鐵12301450；鋁合金為；鋁合金為680780。 澆注溫度高，也太合金的粘度下降；過熱多大，液態(tài)合澆注溫度高，也太合金的粘度下降；過熱多大，液態(tài)合金所含熱量增加，因而液態(tài)合金傳給鑄型的熱量增多

4、，減緩金所含熱量增加，因而液態(tài)合金傳給鑄型的熱量增多，減緩了合金的冷卻速度，這大大提高了充型能力。因此，提高合了合金的冷卻速度，這大大提高了充型能力。因此，提高合金的澆注溫度，是改善充型能力的重要工藝措施。金的澆注溫度，是改善充型能力的重要工藝措施。 鑄型條件對充型能力有很大影響。鑄型中凡是能增加金屬流動阻力、降低流速和提高金屬冷卻速度的因素，均會降低合金的充型能力。 鑄型壓力、畜熱系數(shù)；鑄件與澆鑄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 二、合金的收縮合金的收縮 l合金的收縮合金的收縮：合金在凝固和冷卻過程中，體積和尺寸減小的現(xiàn)象。 液態(tài)收縮液態(tài)收縮：（T澆）-液相線溫度Tl間的收縮。 凝固收縮凝固收縮：（Tl）-固相線

5、溫度Ts間的收縮。 固態(tài)收縮固態(tài)收縮：（Ts）到室溫間的收縮 l縮孔：縮孔：集中在鑄件上容積較大的孔洞。 l縮松縮松 ：分散在鑄件某些區(qū)域內(nèi)的細(xì)小孔洞洞。 防止縮孔、縮松的方法防止縮孔、縮松的方法： 1、選用結(jié)晶溫度范圍窄的合金。 2、定向凝固 定向凝固：定向凝固：冒口放在厚大部位， 冒口本身最后凝固。 l鑄造應(yīng)力：鑄造應(yīng)力：固態(tài)收縮受到阻礙產(chǎn)生的應(yīng)力 。l鑄造鑄造熱應(yīng)力熱應(yīng)力：壁厚不均勻、各部分收縮不一致產(chǎn)生的應(yīng)力。l鑄造鑄造機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力：合金線收縮 受到鑄型或型芯的機(jī)械阻礙 形成的內(nèi)應(yīng)力。l減小應(yīng)力的措施： 1、使鑄件同時(shí)凝固 同時(shí)凝固同時(shí)凝固 ：鑄件個(gè)部分熱分 布趨于一致，同時(shí)凝固收

6、縮。 2、改善退讓性 3、去應(yīng)力退火三、鑄件常見缺陷鑄件常見缺陷 l冷隔、澆不足冷隔、澆不足充型能力不足。 預(yù)防：提高澆注溫度、澆注速度l氣孔氣孔在金屬液結(jié)殼前氣體未逸出，在鑄件內(nèi)生成的孔洞。 預(yù)防：降低金屬液含氣量；增大型砂的透氣性；在型腔的最高處增設(shè)出氣冒口。l粘砂粘砂粘附鑄件表面上難以清除的砂粒。 機(jī)械粘砂、化學(xué)粘砂l(fā)夾砂夾砂在鑄件表面形成的溝槽和疤痕l砂眼砂眼鑄件內(nèi)部充塞的砂洞。 預(yù)防：提高型砂的強(qiáng)度；增大模樣起模斜度。 l脹砂脹砂在金屬液的壓力作用下鑄件局部脹大l變形變形鑄造應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度。 預(yù)防：反變形量 ，加大加工余量l裂紋裂紋鑄造應(yīng)力大于強(qiáng)度極限。 熱裂：熱裂：高溫下產(chǎn)生熱裂

7、。裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、氧化色。 冷裂：冷裂：在較低溫度下形成的裂紋。裂紋細(xì)小、呈直線狀、裂縫內(nèi)呈藍(lán)色。大而薄的鑄件容易產(chǎn)生冷裂 防止裂紋：減小鑄造應(yīng)力、如鑄件壁厚要均勻；增加型砂的退讓性；降低合金的脆性控制硫、磷量 。u 砂型（砂型（sand mould）鑄造工藝）鑄造工藝 鑄造生產(chǎn)過程l銅鐘通高6.75米，鐘壁厚度不等，最厚處185毫米，最薄處94毫米，重w約46噸。鐘體內(nèi)外遍鑄經(jīng)文，共22.7萬字。銅鐘合金成分為：銅80.54、錫16.40、鋁1.12，為泥范鑄造。永樂大鐘永樂大鐘一、造型（造芯）方法一、造型（造芯）方法 手工造型、機(jī)器造型 手工造型：填砂、緊實(shí)和起模都用手工來完成。

8、 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：操作方便靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。生產(chǎn)率低，勞動 強(qiáng)度大，質(zhì)量 不易保證。故只適用單件、小批量生產(chǎn)。 型（芯）砂的性能：型（芯）砂的性能：強(qiáng)度、透氣性、耐火度、退讓 性、可塑性。 造型：造型：加砂、緊砂和起模用造型機(jī)完成大批量生產(chǎn) 砂型的主要方法。 造芯：造芯：制作鑄件空心、內(nèi)凹部分型芯。手工造型過程：手工造型過程： 備砂 造型（芯） 修型（芯） 烘干 下芯 合箱澆鑄（金屬熔煉）落砂清理檢驗(yàn)。 手工造型常用方法：手工造型常用方法： 過程：過程：準(zhǔn)備砂箱、 模型 填砂緊實(shí) 扎氣孔起模開澆口 整模造型；分活塊造型；挖砂造型；假箱造型；三箱造型；刮板造型。 型芯制造：型芯制造： 放芯骨緊砂開通氣

9、道刷涂料烘干型砂型砂moulding sand配制配制砂型干燥砂型干燥工裝準(zhǔn)備工裝準(zhǔn)備爐料準(zhǔn)備爐料準(zhǔn)備合金冶煉合金冶煉芯砂芯砂core sand配制配制型芯干燥型芯干燥工藝三大塊：冶煉，造型（芯）和澆工藝三大塊：冶煉，造型（芯）和澆注注落砂落砂shakeout 清理清理cleaning 鑄件檢驗(yàn)鑄件檢驗(yàn)入庫入庫砂型砂型sand mould鑄造工藝流程圖鑄造工藝流程圖凝固冷卻凝固冷卻澆注金屬澆注金屬造型、芯造型、芯做木模做木模鑄件空心圓柱的鑄造工藝流程空心圓柱的鑄造工藝流程 二、砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)二、砂型鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄造工藝圖鑄造工藝圖 指導(dǎo)模樣（芯盒）設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、造型和鑄件檢驗(yàn)的工藝文件。

10、在零件圖上用規(guī)定的紅、蘭等各色符號表示：澆注位置、分型面、加工澆注位置、分型面、加工余量、收縮率、起模斜度、反變形量、澆、冒口系統(tǒng)、冷鐵，鑄肋，余量、收縮率、起模斜度、反變形量、澆、冒口系統(tǒng)、冷鐵，鑄肋，砂芯數(shù)量及芯頭大小、下芯次序等。砂芯數(shù)量及芯頭大小、下芯次序等。（一）選擇澆注位置遵循原則（一）選擇澆注位置遵循原則：1、重要加工面朝下或位于側(cè)面。 2、鑄件的大平面應(yīng)朝下。3、面積大的薄壁置于鑄型下部、垂直或傾斜位置。 4、厚大部分放上部或側(cè)面 ，以便 定向凝固 。（二）鑄型分型面的選擇原則（二）鑄型分型面的選擇原則1、簡化工藝、便于起模，使造型工藝簡化、簡化工藝、便于起模，使造型工藝簡化

11、盡量使分型面平盡量使分型面平 直、數(shù)量少，避免不必要的活塊和型芯。直、數(shù)量少，避免不必要的活塊和型芯。2、盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱、盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱3、盡量使型腔及主要型芯位于下型、盡量使型腔及主要型芯位于下型 （三）工藝參數(shù)的確定（三）工藝參數(shù)的確定 機(jī)械加工余量、起模斜度、收縮率、型芯頭尺寸等具體參數(shù)機(jī)械加工余量、起模斜度、收縮率、型芯頭尺寸等具體參數(shù) 灰鑄鐵加工余量表灰鑄鐵加工余量表1-6 、最小鑄孔表、最小鑄孔表1-7、型芯頭、型芯頭 收縮率收縮率 %100件件模LLLK（四）鑄造工藝設(shè)計(jì)的一般程序（四）鑄造工藝設(shè)計(jì)的一般程序 1、鑄造工藝設(shè)計(jì)、畫鑄造工藝圖：、

12、鑄造工藝設(shè)計(jì)、畫鑄造工藝圖：產(chǎn)品零件的技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)工藝性分析。產(chǎn)品零件的技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)工藝性分析。選擇鑄造及造型方法。選擇鑄造及造型方法。確定澆注位置和分型面。確定澆注位置和分型面。選用工藝參數(shù)。選用工藝參數(shù)。設(shè)計(jì)澆冒口、冷鐵和鑄肋。設(shè)計(jì)澆冒口、冷鐵和鑄肋。型芯設(shè)計(jì)。型芯設(shè)計(jì)。2、畫鑄件毛坯圖、畫鑄件毛坯圖在鑄造工藝圖基礎(chǔ)上在鑄造工藝圖基礎(chǔ)上 。3、鑄型裝配圖、鑄型裝配圖4、鑄造工藝卡片：說明造型、造芯、澆注、打箱、清理等工藝操作過程、鑄造工藝卡片：說明造型、造芯、澆注、打箱、清理等工藝操作過程及要求及要求C6140車床進(jìn)給箱鑄造工藝方案分析車床進(jìn)給箱鑄造工藝方案分析車床進(jìn)給箱鑄造工藝圖車床

13、進(jìn)給箱鑄造工藝圖三、鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求u鑄件的外形必須力求簡單、造型方便鑄件的外形必須力求簡單、造型方便 ，不加工表面，應(yīng)給出結(jié)構(gòu)斜度，不加工表面，應(yīng)給出結(jié)構(gòu)斜度，u鑄件的內(nèi)腔必須力求簡單、盡量少用型芯鑄件的內(nèi)腔必須力求簡單、盡量少用型芯2、合金性能對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求、合金性能對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求u壁厚均勻壁厚均勻 u內(nèi)表面及外表面轉(zhuǎn)角的連接處應(yīng)為圓角內(nèi)表面及外表面轉(zhuǎn)角的連接處應(yīng)為圓角 u鑄件上部大的水平面（按澆注位置）設(shè)計(jì)成傾斜面鑄件上部大的水平面（按澆注位置）設(shè)計(jì)成傾斜面 u采用能夠自由收縮或減緩收縮受阻的結(jié)構(gòu)采用

14、能夠自由收縮或減緩收縮受阻的結(jié)構(gòu) u厚壁與薄壁相連接要逐步過渡厚壁與薄壁相連接要逐步過渡 u應(yīng)采用對稱或加肋的結(jié)構(gòu)應(yīng)采用對稱或加肋的結(jié)構(gòu) 8-3 特種鑄造特種鑄造一、熔模鑄造（失蠟鑄造）一、熔模鑄造（失蠟鑄造）1熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程 制造蠟?zāi)Ｖ圃煜災(zāi)?制造型殼制造型殼 熔化蠟?zāi)Ｈ刍災(zāi)Ｃ撓灻撓?焙燒焙燒澆注澆注 脫殼和清理脫殼和清理 2、熔模鑄造的特點(diǎn)、熔模鑄造的特點(diǎn)（1）鑄件形狀復(fù)雜精度高。）鑄件形狀復(fù)雜精度高。（尺寸精度達(dá)（尺寸精度達(dá)IT11IT14，表面粗糙度，表面粗糙度Ra12.51.6m，最小壁厚為，最小壁厚為0.3mm，最小孔徑為，最小孔徑為0.5mm.（2）鑄造合

15、金不受限制，）鑄造合金不受限制， （3）鑄件生產(chǎn)批量不受限制）鑄件生產(chǎn)批量不受限制 （4）工序繁雜，生產(chǎn)周期長、成本較高；）工序繁雜，生產(chǎn)周期長、成本較高； 應(yīng)用：應(yīng)用：葉片、泵的葉輪、切削刀具等葉片、泵的葉輪、切削刀具等25kg以下鑄件以下鑄件二、金屬型鑄造二、金屬型鑄造（鑄型用金屬制成）種類種類垂直分型式、水平分型式、復(fù)合分型式垂直分型式、水平分型式、復(fù)合分型式金屬型鑄造的工藝過程金屬型鑄造的工藝過程 表面噴刷涂料表面噴刷涂料 預(yù)熱金屬型預(yù)熱金屬型澆注澆注 開型開型金屬型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用金屬型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 1、有較高的尺寸精度（、有較高的尺寸精度（IT12IT16） 2、鑄件冷卻速

16、度快，晶粒較細(xì)，、鑄件冷卻速度快，晶粒較細(xì)， 3、可實(shí)現(xiàn)一型多鑄，勞動生產(chǎn)率高。、可實(shí)現(xiàn)一型多鑄，勞動生產(chǎn)率高。 4、金屬型制造成本高、金屬型制造成本高 ，不適宜熔點(diǎn)高、形狀復(fù)雜和薄壁鑄件；鑄鐵，不適宜熔點(diǎn)高、形狀復(fù)雜和薄壁鑄件；鑄鐵件表面易產(chǎn)生白口件表面易產(chǎn)生白口 應(yīng)用：應(yīng)用：大批量生產(chǎn)的銅合金、鋁合金鑄件，活塞、連桿、汽缸蓋等。大批量生產(chǎn)的銅合金、鋁合金鑄件，活塞、連桿、汽缸蓋等。三、壓力鑄造三、壓力鑄造 將熔融合金在高壓、高速條件下充型的精密鑄造方法。（比壓：將熔融合金在高壓、高速條件下充型的精密鑄造方法。（比壓：3070MPa）壓鑄機(jī)壓鑄機(jī)熱壓室、冷壓室（立式、臥式）兩類。熱壓室、冷壓

17、室（立式、臥式）兩類。壓力鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用壓力鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 1、鑄件尺寸精度高，、鑄件尺寸精度高，IT11IT13，Ra6.31.6m。2、可鑄壁薄、形狀復(fù)雜、具有小孔、螺紋的鑄件。、可鑄壁薄、形狀復(fù)雜、具有小孔、螺紋的鑄件。3、鑄件內(nèi)部組織極細(xì)密，、鑄件內(nèi)部組織極細(xì)密，4、生產(chǎn)率高，可實(shí)現(xiàn)半自動化及自動化生產(chǎn)。、生產(chǎn)率高，可實(shí)現(xiàn)半自動化及自動化生產(chǎn)。 5、壓鑄件皮下易產(chǎn)生氣孔，易產(chǎn)生縮孔和縮松；、壓鑄件皮下易產(chǎn)生氣孔，易產(chǎn)生縮孔和縮松；6、設(shè)備投資大，鑄型制造周期長、造價(jià)高，不宜小批量生產(chǎn)、設(shè)備投資大，鑄型制造周期長、造價(jià)高，不宜小批量生產(chǎn)。四、低壓鑄造四、低壓鑄造 液體金屬在壓

18、力（液體金屬在壓力（0.020.06MPa）作用下，由下而上）作用下，由下而上 充充填型腔的鑄造工藝。填型腔的鑄造工藝。 特點(diǎn)特點(diǎn) ： 壓力和速度可以調(diào)節(jié)；壓力和速度可以調(diào)節(jié)；充型平穩(wěn)無飛濺現(xiàn)象；充型平穩(wěn)無飛濺現(xiàn)象；鑄件組鑄件組織致密；織致密；鑄件合格率高，節(jié)省金屬；鑄件合格率高，節(jié)省金屬；設(shè)備投資少，勞動條件好。設(shè)備投資少，勞動條件好。 用途：用途：發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、活塞、葉輪等。發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、活塞、葉輪等。五、離心鑄造五、離心鑄造 液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的一種鑄液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的一種鑄造方法造方法 。 鑄型轉(zhuǎn)速在鑄型轉(zhuǎn)速在2501500r/mi

19、n 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 鑄中空鑄件不用型芯；鑄中空鑄件不用型芯； 提高金屬充型能力提高金屬充型能力 ； 補(bǔ)縮條件補(bǔ)縮條件好好 ； 無澆注系統(tǒng)和冒口，節(jié)約金屬無澆注系統(tǒng)和冒口，節(jié)約金屬 。 用途：用途：鑄鐵管、汽缸套、銅套、雙金屬軸承、無縫管坯、造紙機(jī)滾筒等鑄鐵管、汽缸套、銅套、雙金屬軸承、無縫管坯、造紙機(jī)滾筒等鑄件鑄件 。六、陶瓷型鑄造六、陶瓷型鑄造工藝過程工藝過程 ：砂套造型砂套造型 灌漿膠結(jié)灌漿膠結(jié)起模、噴燒起模、噴燒 焙燒焙燒合型合型 澆注澆注 特點(diǎn)：特點(diǎn)：尺寸精度和表面粗糙度等與熔模鑄造相近尺寸精度和表面粗糙度等與熔模鑄造相近 ；鑄件的大小不受鑄件的大小不受限制限制 ；投資少、生產(chǎn)周期短；投

20、資少、生產(chǎn)周期短；不適于生產(chǎn)批量大、重量輕或形狀不適于生產(chǎn)批量大、重量輕或形狀復(fù)雜的鑄件復(fù)雜的鑄件 ；主要用于：主要用于：生產(chǎn)厚大的精密鑄件生產(chǎn)厚大的精密鑄件 其它特種鑄造：其它特種鑄造：實(shí)型鑄造實(shí)型鑄造發(fā)泡塑料模樣造型，澆鑄后模樣氣化發(fā)泡塑料模樣造型，澆鑄后模樣氣化 磁型鑄造磁型鑄造用磁丸微震緊實(shí)的實(shí)型鑄造。用磁丸微震緊實(shí)的實(shí)型鑄造。擠壓鑄造擠壓鑄造 型腔內(nèi)對金屬液施加機(jī)械壓力的鑄造工藝型腔內(nèi)對金屬液施加機(jī)械壓力的鑄造工藝 l8-4 常用合金鑄造生產(chǎn)常用合金鑄造生產(chǎn)l一、鑄鐵一、鑄鐵l灰鑄鐵灰鑄鐵:鑄造性能優(yōu)良，鑄造工藝簡單，生產(chǎn)中多采用同時(shí)凝固原則 l灰鑄鐵主要在沖天爐、電爐熔煉。l孕育處

21、理：鐵液中沖入硅鐵合金孕育劑處理方法。石墨分布均勻細(xì)小，含碳量愈少、石墨愈細(xì)小，鑄鐵的強(qiáng)度愈高。l球墨鑄鐵球墨鑄鐵l鐵液：高碳（Wc=3.6%4.0%） 、低硫、磷、錳。l球化處理：（沖入法）1.0%1.6%稀土鎂合金。l孕育：的主要作用是促進(jìn)鑄鐵石墨化l二、鑄鋼件的生產(chǎn)二、鑄鋼件的生產(chǎn)l鑄造性能差、熔點(diǎn)高，易氧化；流動性差；收縮大l鑄鋼的熔煉：電弧爐、平爐、感應(yīng)電爐l鑄造工藝特點(diǎn)：l1、型砂強(qiáng)度、耐火度、透氣性要求高人造石英砂。l2、采用定向凝固原則l3、嚴(yán)格控制澆注溫度l熱處理：wC0.35%均勻化退火；wC0.35%正火。l三、非鐵合金鑄件的生產(chǎn)三、非鐵合金鑄件的生產(chǎn)l鑄件收縮大、實(shí)現(xiàn)定

22、向凝固。坩鍋爐來熔化。l 四、常用鑄造方法的選擇四、常用鑄造方法的選擇l常用鑄造方法比較見表1-18。 塑性成形：塑性成形：利用金屬材料的塑性變形規(guī)律利用金屬材料的塑性變形規(guī)律,在外力的作用下獲得具有一定形在外力的作用下獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。塑性成形的方法：塑性成形的方法：自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、拉拔、軋制自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、拉拔、軋制特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）能改善金屬的組織，提高金屬的力學(xué)性能）能改善金屬的組織，提高金屬的力學(xué)性能 （2）可提高材料的利用率）可提高材料的利用率 （3）具有較高的生產(chǎn)率）具有較

23、高的生產(chǎn)率 （4）可獲得精度較高的毛坯或零件）可獲得精度較高的毛坯或零件（5）壓力加工不能加工脆性材料（如鑄鐵）壓力加工不能加工脆性材料（如鑄鐵）一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì) 金屬塑性變形的概念金屬塑性變形的概念 金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)：金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)：晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果。晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果。 塑性成形實(shí)質(zhì)：塑性成形實(shí)質(zhì)：金屬在固態(tài)下，通過金屬在固態(tài)下，通過力使坯料塑性流動（晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移）。力使坯料塑性流動（晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移）。 二、金屬塑性變形對組織和性能的影響二、金屬塑性變形對組織和性能的影響 （一）（一） 金屬在常溫下塑性變形后，組織將發(fā)生以下變化：金屬在常溫

24、下塑性變形后，組織將發(fā)生以下變化：晶粒沿最大變形方向伸長；晶粒沿最大變形方向伸長；晶格與晶粒發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；晶格與晶粒發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；晶粒間產(chǎn)生碎晶。晶粒間產(chǎn)生碎晶。（二）（二） 塑性變形對力學(xué)性能的影響塑性變形對力學(xué)性能的影響 1、產(chǎn)生加工硬化、產(chǎn)生加工硬化 金屬在常溫下隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度上升，而塑性和韌性金屬在常溫下隨著變形量的增加，強(qiáng)度和硬度上升，而塑性和韌性 下降的現(xiàn)象，稱冷變形強(qiáng)化，又稱下降的現(xiàn)象，稱冷變形強(qiáng)化，又稱加工硬化加工硬化。 回復(fù)：回復(fù)：溫度升高時(shí)，原子因獲得熱能，使原子得以回復(fù)正常排列，消溫度升高時(shí)，原子因獲得熱能，使原子得以回復(fù)正常排列，消 除了晶

25、格扭曲，部分的消除加工硬化。這一過程叫回復(fù)。除了晶格扭曲，部分的消除加工硬化。這一過程叫回復(fù)。 再結(jié)晶：再結(jié)晶：當(dāng)溫度升高時(shí)，金屬原子獲得更多的熱能，開始以某些碎晶當(dāng)溫度升高時(shí)，金屬原子獲得更多的熱能，開始以某些碎晶或雜質(zhì)為核心，按變形前的晶格結(jié)構(gòu)結(jié)晶形成新的晶粒，從而消除了全部或雜質(zhì)為核心，按變形前的晶格結(jié)構(gòu)結(jié)晶形成新的晶粒，從而消除了全部的冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象，這個(gè)過程叫再結(jié)晶。這時(shí)的溫度叫再結(jié)晶溫度。的冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象，這個(gè)過程叫再結(jié)晶。這時(shí)的溫度叫再結(jié)晶溫度。 在實(shí)際生產(chǎn)中，采用加熱的方法使金屬發(fā)生再結(jié)晶，再次獲得良好的在實(shí)際生產(chǎn)中，采用加熱的方法使金屬發(fā)生再結(jié)晶，再次獲得良好的塑性，以便于使

26、金屬繼續(xù)塑性變形產(chǎn)生加工硬化，來提高其強(qiáng)度和硬度。塑性，以便于使金屬繼續(xù)塑性變形產(chǎn)生加工硬化，來提高其強(qiáng)度和硬度。 塑性變形塑性變形產(chǎn)生加工硬化產(chǎn)生加工硬化回復(fù)回復(fù)再結(jié)晶再結(jié)晶提高塑性提高塑性塑性變形塑性變形提提高強(qiáng)度和硬度高強(qiáng)度和硬度 塑性變形有以下兩種：塑性變形有以下兩種： 冷變形：冷變形：在再結(jié)晶以下的變形叫冷變形。變形過程中無再結(jié)晶現(xiàn)象。在再結(jié)晶以下的變形叫冷變形。變形過程中無再結(jié)晶現(xiàn)象。變形后的金屬具有冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象。變形后的金屬具有冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象。 熱變形：熱變形：在再結(jié)晶溫度以上的變形叫熱變形。在再結(jié)晶溫度以上的變形叫熱變形。2、纖維組織的利用、纖維組織的利用 纖維組織對金屬的力

27、學(xué)性能有很多的纖維組織對金屬的力學(xué)性能有很多的影響，使金屬在性能上有了方向性。影響，使金屬在性能上有了方向性。（1）變形程度的影響）變形程度的影響 纖維組織的明顯程度與金屬的變形程度有關(guān)。變形程度越大，纖維纖維組織的明顯程度與金屬的變形程度有關(guān)。變形程度越大，纖維組織越明顯，金屬在縱向（平行于纖維方向）上塑性和韌性越高，而在組織越明顯，金屬在縱向（平行于纖維方向）上塑性和韌性越高，而在橫向（垂直纖維方向）上塑性和韌姓降低。橫向（垂直纖維方向）上塑性和韌姓降低。 常用常用鍛造比鍛造比來表示變形程度：來表示變形程度：鍛造比鍛造比Y鍛鍛：拔長拔長Y鍛鍛=S0/S；鐓粗鐓粗Y鍛鍛=H0/H 碳鋼碳鋼Y

28、鍛鍛= 23；合金鋼；合金鋼Y鍛鍛= 34；高合金工具鋼（高速鋼）（高合金工具鋼（高速鋼）（Y鍛鍛=512）；型材）；型材Y鍛鍛= 1.11.3 （2）纖維組織的利用）纖維組織的利用 零件工作時(shí)正應(yīng)力方向與零件工作時(shí)正應(yīng)力方向與纖維方向一致，切應(yīng)力方向纖維方向一致，切應(yīng)力方向與纖維方向垂直。與纖維方向垂直。 纖維方向的分布與零件纖維方向的分布與零件的外形輪廓相符合不被切斷的外形輪廓相符合不被切斷 。三、金屬的可鍛性（塑性變形性）三、金屬的可鍛性（塑性變形性） 衡量金屬材料在塑性變形時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)制品的難易程度。衡量金屬材料在塑性變形時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)制品的難易程度。 金屬的可鍛性：金屬的可鍛性：塑性和變形

29、抗力來衡量。塑性和變形抗力來衡量。1、影響金屬可鍛性的內(nèi)在因素、影響金屬可鍛性的內(nèi)在因素 化學(xué)成分：化學(xué)成分：Wc；合金元素；合金元素 金屬組織金屬組織 ：2、影響金屬可鍛性的加工條件、影響金屬可鍛性的加工條件 變形溫度；變形溫度； 變形速度；變形速度； 應(yīng)力狀態(tài)；應(yīng)力狀態(tài)；四、金屬變形的規(guī)律四、金屬變形的規(guī)律1、體積不變規(guī)律、體積不變規(guī)律 （1）塑性變形只有形狀和尺寸的改變，無體積的變化；）塑性變形只有形狀和尺寸的改變，無體積的變化；（2）不論應(yīng)變狀態(tài)如何，必有一個(gè)主應(yīng)變與其它兩個(gè)主應(yīng)變的符號相反，）不論應(yīng)變狀態(tài)如何，必有一個(gè)主應(yīng)變與其它兩個(gè)主應(yīng)變的符號相反，且絕對值最大。且絕對值最大。（3

30、）根據(jù)兩個(gè)主應(yīng)變值，可算出第三個(gè)主應(yīng)變大小。）根據(jù)兩個(gè)主應(yīng)變值，可算出第三個(gè)主應(yīng)變大小。2、最小阻力定律、最小阻力定律金屬在塑性變形過程中，如果金金屬在塑性變形過程中，如果金屬質(zhì)點(diǎn)有向幾種方向移動的可能時(shí)，則金屬各質(zhì)點(diǎn)將屬質(zhì)點(diǎn)有向幾種方向移動的可能時(shí)，則金屬各質(zhì)點(diǎn)將向阻力最小的方向移動。向阻力最小的方向移動。9-2 自由鍛自由鍛l一、自由鍛工序一、自由鍛工序l基本工序：鐓粗、拔長、彎曲、沖孔、切割等l輔助工序：壓鉗口、壓鋼錠棱邊、切肩等l修整：校正、滾圓、平整 l二、自由鍛工藝規(guī)程的制定二、自由鍛工藝規(guī)程的制定 l1、繪制自由鍛件圖、繪制自由鍛件圖 l （1）敷料 （2）鍛件余量 （3）鍛件公

31、差l2、確定坯料質(zhì)量尺寸、確定坯料質(zhì)量尺寸 l G坯料= G鍛件+G燒損+G料頭l3、選擇鍛造工序、選擇鍛造工序 l4、選擇鍛造設(shè)備、選擇鍛造設(shè)備 l5確定鍛造溫度范圍確定鍛造溫度范圍 l三、自由鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、自由鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) l設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則：滿足使用性能，形狀應(yīng)盡量簡單。l1鍛件上不應(yīng)具有錐體l或斜面結(jié)構(gòu)。 l2鍛件幾何體的交接處l不應(yīng)形成空間曲線。l l3鍛件上不應(yīng)設(shè)計(jì)出加強(qiáng)筋、l凸臺、工字形截面或空間曲線形表面 l4設(shè)計(jì)成由簡單件構(gòu)成的組合體。l9-3 模鍛模鍛 l模鍛模鍛：在模鍛設(shè)備上，利用金屬鍛模使坯料在模膛內(nèi)受壓發(fā)生塑性變形的鍛造方法。l 一、錘上模鍛的工藝特點(diǎn)一、錘上模

32、鍛的工藝特點(diǎn)l1、可多次連續(xù)錘擊，逐步成型。 l2、錘頭的行程、打擊速度或打擊能量均可調(diào)節(jié)。 l3、金屬在上模模膛中具有更好的充填效果 l4、適應(yīng)性廣，可生產(chǎn)多種類型的鍛件 l5、不適合低塑性材料（如鎂合金等）。l二、錘上模鍛鍛模結(jié)構(gòu)二、錘上模鍛鍛模結(jié)構(gòu) l制坯模膛：拔長模膛、滾壓模膛、彎曲模膛、切斷模膛 l模鍛模膛：終鍛模膛、預(yù)鍛模膛 l 三、錘上模鍛工藝規(guī)程的制定三、錘上模鍛工藝規(guī)程的制定 l工藝規(guī)程：繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步（模膛）、選擇鍛造設(shè)備、確定鍛造溫度范圍等 l 1繪制模鍛件圖 l（）分模面（）分模面 l1）應(yīng)選在模鍛件最大水平投影尺寸的截面上。l2）分模面的應(yīng)使

33、上下模模膛輪廓一致。 l3）分模面應(yīng)使零件所加的敷料最少 。l（）加工余量、公差和敷料（）加工余量、公差和敷料 l（）模鍛斜度（）模鍛斜度 l斜度為515；內(nèi)壁比外壁大25 l（4）設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu) l（5）對復(fù)雜鍛件，為減少敷料，簡化模鍛工藝，在可能條件下，應(yīng)采用鍛造焊接或鍛造機(jī)械連接組合工藝。 l 五、其它模鍛方法五、其它模鍛方法 l胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上用胎模生產(chǎn)模鍛件的工藝方法 l模鍛生產(chǎn)的壓力機(jī)有摩擦壓力機(jī)、平鍛機(jī)、水壓機(jī)、曲柄壓力機(jī) l9-4 板料沖壓板料沖壓 l利用沖模在壓力機(jī)上l使板料分離或變形，l獲得沖壓件的加工l方法。l沖壓設(shè)備：剪床 沖床 l一、沖壓工序及工

34、藝設(shè)計(jì)一、沖壓工序及工藝設(shè)計(jì) l（一）分離工序l分離工序是使板料的一部分與另一部分分離 l1沖裁變形過程沖裁變形過程（a）彈性變形階段 （b）塑性變形階段 （c）剪裂分離階段l沖裁凸模、凹模鋒利，l間隙=510板厚。l沖裁件斷面：l1圓角帶（塌角）l2光亮帶（光面）l3剪裂帶；4毛刺。 l 2沖裁工藝設(shè)計(jì)沖裁工藝設(shè)計(jì) l（1）沖裁間隙的選擇）沖裁間隙的選擇 Z=2C t l（2）刃口尺寸計(jì)算）刃口尺寸計(jì)算 l 1) 落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；沖孔時(shí)凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。l 2）凹模的刃口的基本尺寸=落料件的最小極限尺寸；l 凸模刃口基本尺寸=孔的最大極限尺寸。l 3）采用配制加工時(shí)，刃口尺寸的制造公差

35、一般為沖件公差的1/31/4。 l 4）沖件形狀簡單模具用分別加工法，沖件形狀復(fù)雜的模具用配制法計(jì)算刃口尺寸計(jì)算。l（3）沖裁力計(jì)算）沖裁力計(jì)算 F=KLt或 F=Ltbl（4）排樣設(shè)計(jì)）排樣設(shè)計(jì) a）有廢料排樣法 b）少廢料排樣法 c）無廢料排樣法 l 3整修與精沖整修與精沖 l整修：利用模具將沖裁件的邊緣切去一小層金屬(0.10.4mm) ，從而提高沖裁件斷面質(zhì)量與精度。工件精度：IT76級 l精密沖裁：無間隙(負(fù)間隙沖裁 )l 整修 精密沖裁l l （二）彎曲工序（二）彎曲工序 l1彎曲變形過程與特點(diǎn) l（1）彎曲變形區(qū) l（2）最小彎曲半徑rmin ：彎曲半徑大于rminl（3）中性層：計(jì)算彎曲件展開長度的依據(jù)。l （4）回彈 l2、彎曲工藝設(shè)計(jì)l （1）彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性l直邊高H2t； L12t l（2）毛坯展開尺寸計(jì)算 l （3）彎曲力的計(jì)算 l （4）彎曲件的工序安排 （三）拉深（三）拉深 平板形成中空形狀的沖壓工序l1拉深變形過程與質(zhì)量控制拉深變形過程與質(zhì)量控制 l衡量拉深變形程度大小的主要工藝參數(shù)是拉深系數(shù)，