汽車零部件超塑性成形課件

汽車零部件超塑性成形

報(bào)告人：陳飛導(dǎo)師：姚建華，陳智君

2013.5.31浙江工業(yè)大學(xué)激光加工技術(shù)工程研究中心目錄:1、金屬超塑性概況及成形特點(diǎn)2、超塑性的分類3、超塑性成形工藝4、汽車零部件超塑性成形技術(shù)5、超塑性成形展望超塑性成形：超塑性是指在特定的條件下，即在低的應(yīng)變速率，一定的變形溫度(約為熱力學(xué)熔化溫度的一半)和穩(wěn)定而細(xì)小的晶粒度(0.5～5μm)的條件下，某些金屬或合金呈現(xiàn)低強(qiáng)度和大伸長(zhǎng)率的一種特性。其伸長(zhǎng)率可超過(guò)100%以上，如鋼的伸長(zhǎng)率超過(guò)500%，純鈦超過(guò)300%，鋁鋅合金超過(guò)1000%。目前常用的超塑性成形的材料主要有鋁合金、鎂合金、低碳鋼、不銹鋼及高溫合金等。1、金屬超塑性概況及成形特點(diǎn)金屬超塑性發(fā)展概況金屬的超塑性現(xiàn)象，是英國(guó)物理學(xué)家森金斯在1928年發(fā)現(xiàn)的，他給這種現(xiàn)象做如下定義：凡金屬在適當(dāng)?shù)臏囟认拢ù蠹s相當(dāng)于金屬熔點(diǎn)溫度的一半）變得像軟糖一樣柔軟，而應(yīng)變速度10毫米/秒時(shí)產(chǎn)生本身長(zhǎng)度三倍以上的延伸率，均屬于超塑性。最初發(fā)展的超塑性合金是一種簡(jiǎn)單的合金，如錫鉛、鉍錫等。一根鉍錫棒可以拉伸到原長(zhǎng)的19.5倍，然而這些材料的強(qiáng)度太低，不能制造機(jī)器零件，所以并沒(méi)有引起人們的重視。

圖1-1吹塑成形的5083鋁合金墻面裝飾浮雕2超塑性的分類1.微晶組織超塑性(即恒溫超塑性或結(jié)構(gòu)超塑性)其產(chǎn)生的第一個(gè)條件是材料具有均勻的微細(xì)等軸晶粒，晶粒尺寸通常小于10μm，并且在超塑性溫度下晶粒不易長(zhǎng)大，即所謂熱穩(wěn)定性好；第二個(gè)條件是變形溫度T＞0.5Tm，并且在變形時(shí)保持恒定溫度；第三個(gè)條件是應(yīng)變速率比較低，一般=10-4~10-1/s。目前已發(fā)現(xiàn)共晶型和共析型合金具有超塑性，但也不限于此，而在許多的二相合金中相當(dāng)一部分呈現(xiàn)超塑性。一般說(shuō)來(lái)，晶粒越細(xì)越有利于超塑性變形，但對(duì)有些材料來(lái)說(shuō)，例如鈦合金，其晶粒尺寸達(dá)幾十微米時(shí)仍有良好的超塑性能。2.相變超塑性(即變溫超塑性或動(dòng)態(tài)超塑性)

材料在變動(dòng)頻繁的溫度環(huán)境下，受到應(yīng)力作用時(shí)經(jīng)多次循環(huán)相變或同素異形轉(zhuǎn)變而得到的超塑性。圖1-2碳鋼和軸承鋼的伸長(zhǎng)率δ與溫度循環(huán)次數(shù)n之間的關(guān)系(試驗(yàn)溫度幅度：538~816℃；定負(fù)荷：σ=17.6MPa)(2)真空成形這是一種利用抽真空使處于超塑性狀態(tài)下的坯料吸附到模具上的工藝方法，如圖所示。圖1-4薄板氣壓/真空成形工藝過(guò)程圖1-5徑向輔助壓力拉深原理示意圖4.超塑性無(wú)模拉拔成形超塑性無(wú)模拉拔成形是利用超塑性材料在超塑性狀態(tài)下對(duì)溫度的敏感性，只在被加工的棒料或管材外部加設(shè)感應(yīng)加熱圈，并在棒料或管材的兩端施加載荷，當(dāng)感應(yīng)圈移動(dòng)時(shí)，就會(huì)形成橫截面周期變化，甚至非周期變化的棒形零件，或者是變壁厚的管形零件。鋁合金覆蓋件快速超塑性成形技術(shù)在材料塑性允許的范圍內(nèi)，通過(guò)熱沖壓快速完成大部分成形；對(duì)于局部復(fù)雜形狀及難成形部分，則靠后半段的超塑氣脹成形完成。

圖1熱沖壓結(jié)束狀態(tài)圖2超塑性氣脹結(jié)束狀態(tài)4、汽車零部件超塑性成形技術(shù)試驗(yàn)材料：采用西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生產(chǎn)的5083鋁合金板材，規(guī)格為1250ｍｍ×2500ｍｍ×1.0ｍｍ，狀態(tài)Ｈ111。試驗(yàn)應(yīng)變頻率：試驗(yàn)溫度：從400℃開(kāi)始，每25℃為一個(gè)梯度，到550℃止。溫度對(duì)5083鋁合金真應(yīng)力－真應(yīng)變的影響溫度對(duì)5083鋁合金延伸率的影響快速超塑性成形模具：模具主要由水冷板、加熱板、凹模、凸模、壓邊圈、壓邊彈簧等組成。模具材料選用耐熱球墨鑄鐵RTQSI4MO?？焖俪苄猿尚文＞叱錃饧訅簹庠聪到y(tǒng)：氣脹成形氣源系統(tǒng)總結(jié)：很好的解決鋁合金沖壓成形難的問(wèn)題，汽車生產(chǎn)輕量化，減少材料的浪費(fèi)，成形效率可滿足大批量生產(chǎn)。這里的氣脹控制