金屬塑性成形先進(jìn)加工方法

1、. . 金屬塑性成形先進(jìn)加工方法摘要：分析了當(dāng)前金屬塑性加工的幾種技術(shù)：傳統(tǒng)鍛造、精細(xì)鍛造、細(xì)微塑性成形。分析了各種加工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，以及作為先進(jìn)塑性成形加工方法的細(xì)微塑性成形要解決的為題。關(guān)鍵詞 金屬塑性成形 精細(xì)鍛造 細(xì)微塑性成形在現(xiàn)代制造技術(shù)中，人們廣泛的利用金屬材料生產(chǎn)各種零件和產(chǎn)品。金屬加工方法多種多樣，包括成型、切削等。金屬所形成形式其中一種重要的加工方法，它是利用固態(tài)下金屬的塑性，是金屬在外力作用下成形的一種加工方法，因此也稱為金屬塑性加工或金屬壓力加工。金屬塑性成形工藝的種類有很多，包括軋制、擠壓、拉拔、鍛造和沖壓等根本工藝類型。一、傳統(tǒng)鍛造工藝分類及用途 與其它加工方

2、法相比,鍛造加工生產(chǎn)率最高,零件的形狀、尺寸穩(wěn)定性好,并有最正確的綜合力學(xué)性能。鍛件的最大優(yōu)勢(shì)是韌性高,纖維組織合理。鍛造是金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形并獲得所需形狀與性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法。 根據(jù)鍛造生產(chǎn)使用工具和生產(chǎn)工藝的不同，鍛造又可以分為自由鍛、模鍛和胎膜鍛三種。自由鍛 自由鍛是金屬鍛造時(shí)在上下兩貼砧之間自由流動(dòng)的變形。自由鍛又包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移等。自由鍛的設(shè)備較為簡(jiǎn)單，需要較高的操作技術(shù)，不使用專用模具，因此鍛件外表粗糙，尺寸精度低，生產(chǎn)效率也不高，只適用于單件小批量生產(chǎn)。模鍛模鍛是迫使坯料在一定形狀的鍛模模膛內(nèi)產(chǎn)生塑性流動(dòng)成型的方法。模鍛是指將坯料放

3、如上、下模塊的型槽(按零件形狀尺寸加工)間,借助鍛錘錘頭、壓力機(jī)滑塊或液壓機(jī)活動(dòng)橫梁向下的沖擊或壓力成形為鍛件。 由于模鍛時(shí)金屬的成型由模具控制，因此模鍛件有相當(dāng)準(zhǔn)確的外形和尺寸，鍛件的復(fù)雜程度、尺寸精度、外表質(zhì)量均高于自由鍛。胎膜鍛胎膜鍛是利用自由鍛的設(shè)備制坯，然后在自由鍛設(shè)備上使用簡(jiǎn)單的模具成型的方法。使用的模具成為胎膜，胎膜一般不固定在鍛錘上，可以根據(jù)使用需要隨時(shí)放置。胎膜鍛的靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)，不需要昂貴的末端設(shè)備，模具較為簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)效率、鍛造精度、允許的鍛件復(fù)雜程度介于自由鍛和模鍛之間，因此，許多批量不大的中小型鍛件廣泛采用胎膜鍛。二、精細(xì)鍛造技術(shù)精細(xì)鍛造成形技術(shù)( 凈成形) 是指零

4、件鍛造成形后, 只需少量加工或不再加工即符合零件要求的成形技術(shù)。精細(xì)鍛造成形技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成局部,不僅節(jié)約材料、能源, 減少加工工序和設(shè)備, 而且顯著提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量, 降低生產(chǎn)本錢。 目前已應(yīng)用于生產(chǎn)的精細(xì)鍛造工藝很多。按成形溫度不同可以分為冷精鍛、溫精鍛、熱精鍛、復(fù)合精鍛、等溫精鍛等。冷精鍛 冷精鍛是在室溫下進(jìn)展的精細(xì)鍛造工藝。室溫下坯料的塑性差、變形抗力大，在冷鍛時(shí)要產(chǎn)生變形和加工硬化，使鍛模承受高的荷載，因此，需要使用高強(qiáng)度的鍛模和采用防止磨損和粘結(jié)的硬質(zhì)潤滑膜處理方法。另外，為防止坯料裂紋，需要時(shí)進(jìn)展中間退火以保證需要的變形能力。為保持良好的潤滑狀態(tài)，可對(duì)坯料進(jìn)展磷化

5、處理。在用棒料和盤條進(jìn)展連續(xù)加工時(shí)，目前對(duì)斷面還不能作潤滑處理，正在研究使用磷化潤滑方法的可能?！?】冷鍛件形狀和尺寸較易控制，防止了高溫帶來的誤差，工件的強(qiáng)度和硬度高，外表質(zhì)量好，具有切削加工無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，特別適合大批量的生產(chǎn)，經(jīng)常被用作為最終產(chǎn)品的制造方法。在交通運(yùn)輸工具、航空航天和機(jī)床等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，也為當(dāng)前的交通運(yùn)輸工業(yè)和機(jī)床工業(yè)的飛速開展提供原動(dòng)力。溫精鍛溫精鍛是在再結(jié)晶溫度之下某個(gè)適合的溫度下進(jìn)展的精細(xì)鍛造工藝。溫鍛精細(xì)成形技術(shù)既突破冷鍛成形中變形抗力大、零件形狀不能太復(fù)雜、需增加中間熱處理和外表處理工步的局限性, 又抑制了熱鍛中因強(qiáng)烈氧化作用而降低外表質(zhì)量和尺寸精度的問題

6、。它同時(shí)具有冷鍛和熱鍛的優(yōu)點(diǎn), 抑制了二者的缺點(diǎn)。但是溫精鍛工藝鍛造溫度低、鍛造溫度范圍狹窄且對(duì)其鍛造范圍要求較為嚴(yán)格, 需要高精度專門的設(shè)備, 而且對(duì)模具構(gòu)造和模具材料有較高的要求。【2】熱精鍛鍛造溫度在再結(jié)晶溫度之上的精細(xì)鍛造工藝稱熱精鍛。有塑性變形過程引起的變性硬化效應(yīng)被再結(jié)晶過程的軟化作用所抵消，使材料保持了良好的塑性狀態(tài)，鍛件的變形抗力低，容易成形比擬復(fù)雜的工件,但是因高溫的而強(qiáng)烈氧化降低了工件的外表質(zhì)量和尺寸精度。閉式模鍛是熱精鍛中使用最普遍的工藝方法，產(chǎn)生的變形抗力大，對(duì)設(shè)備和模具造成的損害較大。一般采用分流降壓原理在封閉型腔最后充滿的地方設(shè)置形狀和尺寸大小合理的分流降壓腔孔，當(dāng)

7、型腔中完全充滿后，坯料的多余金屬從分流腔孔擠出, 這樣既解決了坯料體積與型腔體積不能嚴(yán)格相等的矛盾, 同時(shí)又降低了型腔的內(nèi)部壓力, 有利于提高模具壽命。復(fù)合精鍛 復(fù)合精鍛工藝將冷、溫、熱鍛工藝進(jìn)展組合共同完成一個(gè)工件的鍛造, 能發(fā)揮冷、溫、熱鍛的優(yōu)點(diǎn), 摒棄冷、溫、熱鍛的缺點(diǎn)。 表1 不同工藝直齒錐齒輪的技術(shù)性能比擬加工方法彎曲載荷比擬/%外表粗糙度Ra/m摩擦力矩M/(N.m)精度DIN3695/級(jí)機(jī)械加工1002.03.79熱鍛1103.22.510復(fù)合精鍛工藝1400.31.77 【3】從表1可以看出三種不同的加工工藝中，復(fù)合精鍛工藝生產(chǎn)的工件其機(jī)械性能、尺寸精度、外表粗糙度與其它2 個(gè)

8、工藝相比, 都有所提高 。因此,復(fù)合精鍛工藝是目前精鍛工藝開展的一個(gè)重要方向。等溫精鍛 等溫鍛造工藝的關(guān)鍵是要求坯料在一定溫度點(diǎn)或者在一定溫度段發(fā)生變形，而且對(duì)不同變形坯料來說，其最正確變形溫度有所不同，所以在等溫鍛造過程中溫度的控制十分重要。鍛模的溫度要控制在和毛坯加熱溫度大致一樣的范圍內(nèi)，使毛坯在溫度根本不變的條件下完成鍛造。等溫鍛造加工得到的鍛件，組織均勻、力學(xué)性能優(yōu)良，鍛件無回彈、尺寸穩(wěn)定、材料的利用率高、外表質(zhì)量好，因此等溫鍛造的實(shí)用性比擬廣。在航空工業(yè)中常用的鈦合金、高溫合金、粉末合金等高性能材料鍛造溫度范圍窄、變形抗力大，使用常規(guī)的模鍛方法成型困難重重，都采用等溫鍛造工藝。我國等

9、溫鍛造技術(shù)是從上個(gè)世紀(jì)80年代開場(chǎng)的,經(jīng)過幾十年的開展已經(jīng)到達(dá)較為成熟的程度。目前,我國應(yīng)用等溫鍛造技術(shù)可以對(duì)不同的鍛件進(jìn)展鍛造,并使鍛件呈現(xiàn)較好的組織均勻性、構(gòu)造穩(wěn)定性,同時(shí)還可以有效提高鍛件材料的應(yīng)用效率,節(jié)省材料?！?】3、 微細(xì)塑性成形技術(shù) 微細(xì)塑性成形加工生產(chǎn)的零件尺寸可以到達(dá)500nm到500m的范圍，特別適于微機(jī)電系統(tǒng)器件的制造，而且生產(chǎn)本錢低、效率高，零件的強(qiáng)度高、外表質(zhì)量好、尺寸精度高、工藝簡(jiǎn)單，在微型器件的批量生產(chǎn)制造方面顯示了巨大的潛力。目前，微塑性成形工藝和方法的研究主要集中在微體積成型和微沖壓成型兩個(gè)方面。微體積成形方面主要進(jìn)展微連接器、彈簧、螺釘、頂桿、齒輪、閥體、

10、泵計(jì)葉片等微型器件的精細(xì)成型研究。微沖壓成型主要研究微拉伸、微沖裁、 增量成形、和彎曲微沖壓的方法。微成形工藝是一項(xiàng)新興的多學(xué)科穿插的工藝技術(shù)，經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者幾十年的研究和實(shí)驗(yàn)，該技術(shù)已得到一定的開展。但仍有一些問題需要解決，如：如何制造出精度較高,且足夠用于微細(xì)塑性成形的工具來、如何在高速度的情況下獲得較高的尺寸精度和外表質(zhì)量。4、 完畢語 塑性加工具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗等特點(diǎn), 已成為當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)的重要開展方向。還可以推動(dòng)汽車工業(yè)、機(jī)械裝備工業(yè)、航空、航天工業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)的開展。同時(shí)材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息控制技術(shù)等的快速開展, 又為塑性成形技術(shù)提供更多更新的開展根底。當(dāng)前工業(yè)部門的廣泛需求為塑性成形新工藝新設(shè)備的開展提供了強(qiáng)大的原動(dòng)力和空前的機(jī)遇。因此, 塑性加工技術(shù)的開展需要加快從經(jīng)歷向科學(xué)化轉(zhuǎn)化的進(jìn)程, 做到更精、更省、更凈。我國的塑性加工領(lǐng)域, 將在科技、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)開展全球化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的大趨勢(shì)下,加強(qiáng)各方力量的聯(lián)合, 加強(qiáng)技術(shù)的綜合與集成, 提高塑性加工技術(shù)隊(duì)伍和工業(yè)界的整體素質(zhì)和綜合水平, 加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力, 努力使我國的塑性加工業(yè)早日進(jìn)入世界制造強(qiáng)國之林。參考文獻(xiàn)【1】蔣鵬羅守靖 謝談胡福榮 國內(nèi)精細(xì)鍛造技術(shù)的近期狀況第1 屆全國精細(xì)鍛造學(xué)術(shù)研討會(huì)論文綜述【J