金属材料的成型工艺ppt课件

从而获得具有一定形状、尺寸和性
能的锻压件。
金属坯料
塑性变形
锻压件
一、金属塑性变形的实质
问题：金属材料为什么能产生塑性变形？ 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
主要方式——滑移变形
切应力
位错
滑移面
2、多晶体的塑性变形
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
太大 熔模铸造是一种少、无切削的先进精密成形工艺，最适
合25kg以下的高熔点、难加工合金铸件的批量生产。如汽 轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车上小型精密铸件。
二、金属型铸造
金属型铸造是在重力作用下将液态金属浇入金 属铸型的成形方法。
金属型的结构可分为：水平分型式、垂直分 型式及复合分型式等。金属型一般用铸铁、铸钢； 铸件的内腔可用金属型芯或砂芯来形成。
卧式压铸机
热压铸原理
热压铸机
压力铸造的特点：
铸件的尺寸精度高（IT8~12,Ra3.2~0.4） 铸件的强度和表面硬度都较高 生产效率高（一般为50~150次/小时） 铸件表皮下有气孔，不能多余量加工和热处理 设备投资大，压铸型制造成本高，适宜大量生产
压力铸造主要用于铝合金、锌合金和铜合金铸件。 压铸件广泛应用与汽车、仪器仪表、计算机、医疗器械 等制造业，如发动机汽缸体、汽缸盖、仪表和照相机的 壳体与支架、管接头、齿轮等。
水平分型式
垂直分型式
铸造铝活塞的金属型及金属型芯
铰链开合式金属型
组合式金属型芯
金属型优点：
一型多铸，生产效率高 铸件尺寸精度高，表面质量
好 (IT12~14, Ra6.3~12.5) 铸件冷却快，组织致密，机
械性能好
金属型缺点：
金属型成本高 没有退让性，不宜生 产形状复杂的铸件 铸件冷却快，组织致 密，机械性能好
收缩
主要影响因素 金属的流动性
浇注温度 充型压力 凝固方式 冷却速度
金属的流动性：
改善金属 有利于 的流动性
金属流动性 测试实验
实验如右图所示：
形成薄壁复杂的铸件 排除内部夹杂物和气体 加快凝固中液体的补缩
铸造的分类
铸造
砂型铸造 特种铸造
手工造型
Fra Baidu bibliotek机器造型
金属型铸造 熔模铸造 压力铸造 低压铸造 陶瓷型铸造 离心铸造
离心铸造是铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承的 主要生产方法，铸件最大可达十多吨。此外，在耐热钢 辊道、特殊钢的无缝管坯、造纸机干燥滚筒等生产中得 到应用。
几种造型方法的比较
120 100
80 60 40 20
0 铸件精度
生产率 毛坯利用率 铸件尺寸
砂型铸造 熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造
1、不受铸件材质、尺寸、质量和生产批量的限制； 2、属于一次性铸造成形，造型工作量大； 3、铸件精度和表面质量差； 4、砂型铸造缺陷多，废品率高，机械性能较差； 5、设备简单、投资少，价格低廉，应用广泛。
特种铸造
挤压铸造
熔模铸造 压力铸造
特种 铸造
离心铸造 陶瓷型铸造
金属型铸造
低压铸造
一、熔模铸造
机器造型
机器造型的实质
机器造型的特点
将填砂、紧实、和起模等 主要工序实现机械化
生产效率高，劳动强度低，产品质量稳定
造型生产线示意图
机器造型方法
机器造型方法：振压造型、高压造型、抛砂造型。
1、振压造型工作原理
a) 填砂 b) 振实 c) 压实 d) 起模
2、多触头高压造型
3、抛砂机
砂型铸造的特点：
晶粒位向与受 力变形关系
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
1、冷变形强化（加工硬化）
金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升高， 而塑性、韧性下降的现象——冷变形强化
产生原因：滑移面上产生了微小碎 晶，晶格畸变。（内应力）
铸造的工艺基础
定义：铸造是指将熔融态的金属（或 合金）浇注于特定型腔的铸型中凝固 成形的金属材料成形方法。
铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
实质：液态金属（或合金）充填铸型 型腔并在其中凝固和冷却。
砂型铸造
铸造主要影响因素
铸造的主要影响因素主要体现在二个方面：
阶段
铸 充型 造 凝固
四、离心铸造
离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型 中，使其在离心力作用下成形并凝固的铸 造方法。
a) 垂直轴线
b)水平轴线
离心铸造的特点：
铸件组织致密，机械性能好 不用型芯和浇注系统，简化生产，节约金属 金属液的充型能力强，便于流动性差的合金及薄壁铸件 便于制造双金属结构 铸件易产生偏析，内孔不准确且内表面粗糙
§4.4 金属材料的 成型工艺
铸造、 压力加工、焊接、 机加工、粉末冶金
压力加工
轧制 拉拔 挤压 锻造 冲压
原材料的加工——型材、板 材、管材
零件成品或毛坯的 加工
自由锻 挤压
拉拔
模锻 板 料 冲 压
轧制
金属的压力加工
压力加工（锻压）——借助外力的 作用，使金属坯料产生塑性变形，
第三章 金属材料
第一节 金属材料的制备与合成 第二节 金属的晶体结构及晶体缺陷 第三节 纯金属的结晶和铸锭 第四节 金属材料的成型工艺
§4.4 金属材料的 成型工艺
铸造、压力加工、焊接、 机加工、粉末冶金
铸造
铸造是生产金属零件毛坯的主要工 艺方法之一
特点
可一次成型内腔、外形复杂的毛坯 成本低 工艺灵活 适合于批量生产 公差较大 易产生内部缺陷
熔模铸造是在易熔模样表 面包覆若干层耐火材料， 待其硬化后，将模样熔去 制成中空型壳，经浇注而 获得铸件的成形方法。
熔模铸造工艺过程：
制造熔模、制模组、 上涂料（及撒砂）、脱模、 焙烧、浇注、落砂、切浇 口。
熔模铸造的特点：
铸件的精度和表面质量较高（IT11~13,Ra1.6~12.5） 合金种类不受限制，钢铁及有色金属均可适用 可铸出形状复杂的铸件 生产批量不受限制 工艺过程较复杂，生产周期长，成本高铸件尺寸不能
金属型铸造主要用于铜、铝、镁等有色金属铸件的大 批量生产。如内燃机活塞、汽缸盖、油泵壳体、轴瓦、 轴套等。
三、压力铸造
压力铸造是将液态金属在高压作用下快速 压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸 件的方法。通常有冷压铸和热压铸两种方式。
压铸工艺过程：
a) 注入金属
b) 压铸
c) 抽芯
d)顶出铸件