第二章等温成形与超塑性成形PPT课件

0.5学时
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在常规成形条件下，一些较难成形的金属 材料，如钛合金、铝合金、镁合金、镍合金、 合金钢等，成形温度范围比较狭窄，流动性比 较差，伸长率大多也不高。在锻造具有薄的腹 板、高筋的零件件时，毛坯的热量迅速从模具 散失，变形抗力很快增加，塑性急剧降低，不 仅需要大幅度提高设备吨位，也易造成锻件开 裂等缺陷。因此，不得不增加锻件厚度和机械 加工余量，从而降低了材料利用率，提高了制 件成本。在成形形状复杂的壳体零件时，往往 需要较多的工序，在受到材料塑性限制时，成 形就更加困难。
和 m 值 的 影 响 很 显 著 ， 只 有 控 制 在 ＝ 1 0 4～ 1 0 1m in 1范 围 内 ，
才 能 获 得 超 塑 性 。 2、变形温度 超 塑 性 变 形 温 度 大 约 在 0 . 5 T m 左 右 ， 当 低 于 或 超 过 某 一 温 度 范 围 时 ， 就 不 出 现 超 塑 性 现 象 。
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第一节 等温锻造与超塑性锻造的 特点与应用
1 超塑性的定义 超塑性是指材料在一定的内部（组
织）条件（如晶粒形状及尺寸，相变等） 和外部（环境）条件下（如温度、应变 速率等），呈现出异常低的流变抗力、 异常高的流变性能（例如大的延伸率） 的现象。
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2 等温成形的特点 2. 1 等温成形的基本特点 1）为防止毛坯的温度散失，等温锻造时模具和坯料 要保持在相同的恒定温度下，这一温度是介于冷锻温 度和热锻温度之间的一个中间温度。
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1）为防止毛坯的温度散失，等温锻造时模具和 坯料要保持在相同的恒定温度下，这一温度是介 于冷锻温度和热锻温度之间的一个中间温度。
2）考虑到材料在等温锻造时具有一定的粘性， 即应变速率敏感性，等温锻造的变形速度很低。
3）模具温度稍低于毛坯温度。
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3 超塑性成形的基本特点
1、应变速率 细 晶 超 塑 性 具 有 高 度 的 速 度 敏 感 性 ， 速 度 的 变 化 对 流 动 应 力
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2.2 等温闭式模锻与超塑性闭式模锻的工艺特点
闭式模锻在等温锻造与超塑性锻造中获得了远比在常规锻造中广 泛的应用。常规锻造中的闭式模锻主要用于轴对称锻件，而等温闭 式模锻与超塑性闭式模锻可用于长轴类锻件与异形锻件，如叶片。
闭式模锻也可分为精模锻与粗模锻，精模锻锻件一般不需后续机 械加工或仅需少量机械加工；但某些薄腹件，考虑成形的需要和避 免在顶出时发生翘曲，宜增加机械加工余量，采用粗模锻。
本章的基本情况
教学内容：等温与超塑性成形基础知识、超塑性成形的特点及设备选择、工 艺实例分析。
教学目的：掌握等温与超塑性成形基本概念、基本原理， 掌握等温与超塑性
成形特点及应用范围，初步掌握超塑性成形工艺规范及工艺方案制定。
教学重点：等温与超塑性成形工艺特点、超塑性成形工艺方案制定。
教学难点：等温与超塑性成形锻造力的计算、超塑性成形工艺方案制定。
闭式模锻为无飞边模锻，其高度方向（即加载方向）的尺寸取决 于坯料大小，故下料重量公差较严。
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2.3 等温成形与超塑性成形的材料及工艺规范
采用等温锻造和超塑性成形的常规材料包括认合金、 铝合金、铁合金、合盘钢、高温合金、双相不锈刚 等．等温成形和超塑性成形工艺规范的确定以材料流动 应力低、塑性高、氧化少为原则．并要兼顾模具材料的 承受能力。材料在等温状态卜的流动应力受温度、应变 和应变速率的影响，既具有应变硬化特性．又具有应变 速率强化特性．依材料．钻种、成形温度和应变速率不 同，下述两种特性彼此消长．材料的塑性也同样受上述 因素的影响。
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2.1 成形材料
采用等温锻造的常规材料包括钛合金、铝合金、 镁合金、合金钢等。等温锻造工艺规范的确定以材 料流动应力低、塑性高、氧化少为原则，并要兼顾 到模具材料的承受能力。材料在等温状态下的流动 应力受温度、应变和应变速率的影响，即具有应变 硬化特性，又具有应变速率强化特性，依材料品种、 成形温度和应变速率不同，上述两种特性彼此消长。 而材料的塑性也同样受上述因素的影响。
教学手段：多媒体、板书和组织课程讨论相结合。
学时分配：
3.1超塑性成形的特点与适用范围
0.5学时
3.2等温与超塑性成形的材料与工艺规范
0.5学时
3.3等温与超塑性成形的变形力计算及设备选择
0.5学时
3.4 等温与超塑性成形的摩擦与润滑
0.5学时
3.5 等温与超塑性成形的成形工艺与应用
0.5学时
3.6 等温与超塑性成形的工艺实例
3、 组 织 的 影 响 金 属 需 要 具 有 超 细 、 等 轴 、 双 相 及 稳 定 的 晶 粒 。
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微细晶粒超塑性具有三个条件，即材料具
有等轴稳定的细晶组织时可呈现超塑性。此时，
材料具有低的流动应力．超高的延伸率，良好
的流动性与复写性，晶间滑移变形的比例大幅
度提高。超塑性成形分为锻造和板材成形两
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第二节 等温锻造与超塑性成形的 材料与工艺规范
采用等温锻造的常规材料包括钛合金、铝 合金、镁合金、合金钢等。等温锻造工艺规范 的确定以材料流动应力低、塑性高、氧化少为 原则，并要兼顾到模具材料的承受能力。材料 在等温状态下的流动应力受温度、应变和应变 速率的影响，即具有应变硬化特性，又具有应 变速率强化特性，依材料品种、成形温度和应 变速率不同，上述两种特性彼此消长。而材料 的塑性也同样受上述因素的影响。
2）考虑到材料在等温锻造时具有一定的粘性，即应 变速率敏感性，等温锻造的变形速度很低。
3）模具温度稍低于毛坯温度。
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等温锻造特别适合于那些锻造温区窄 的难变形材料，例如高温合金、钛合金、 粉末高温合金等。等温锻造过程变形材 料中常发生动态再结晶，从而使锻件中 的组织呈均匀的等轴细晶形态。等温成 形的零件尺寸精度高，既节约了材料， 又减少了加工工时。
类．超塑性锻造和等温锻造的区别在于前者要
求材料其有等轴细品的组织，而后者并不要求
这一条件．共同点是两者均在等温状态下进行
锻造．
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3 主要应用
1、超塑性气胀成形
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2、板料超塑性气压成形
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3、超塑性体积成形
超塑性体积成形包括不同的方式（例如模锻、 挤压等），主要是利用了材料在超塑性条件下流 变抗力低，流动性好等特点。一般情况下，超塑 性体积成形中模具与成形件处于相同的温度，因 此它也属于等温成形的范畴，只是超塑性成形中 对于材料，对于应变速率及温度有更严格的要求。