第四章 精确高效金属塑性成形工艺

坯料是超塑性材料，挤压温度和应变速率都控制在超塑性成 形要求的范围内的等温挤压方法。 二、超塑性等温锻造方法： 1、超塑性等温锻造特征： 要求缓慢变形。 2、模具加热方法： ⑴ 火焰加热 ⑵ 电阻加热 ⑶ 感应加热
第四节 辊锻工艺技术
一、概述： 1、辊锻的概念：
辊锻是将轧制工艺应用到锻造生产中的一种锻造新工艺。 辊锻是通过一对反向旋转的模具，使毛坯连续地产生局部 变形，从而得到锻件所要求的形状和尺寸的锻造方法。 2、辊锻变形的特点： ⑴ 所需设备吨位小：辊锻是连续局部成形过程。 ⑵ 生产率高：连续成形，效率高。 ⑶ 公害小，劳动条件好：辊锻是静压成形过程，无震动，噪 音小。 ⑷ 模具制造成本低：辊锻无冲击震动，对模具材料要求低。 ⑸ 锻件材料消耗少，尺寸稳定。 ⑹ 易于实现机械化与自动化生产。 3、辊锻的分类：
3、辊锻成形工艺 4、楔横轧成形工艺 5、粉末冶金锻造工艺 三、金属塑性成形加工新工艺特点 1、产品形状、尺寸精度高； 2、表面质量好； 3、内部组织和性能好； 4、易实现自动化生产：减少了生产环节； 5、生产效率高； 6、材料损耗少； 7、节能。
第二节 超塑性成形工艺
一、概述 1、超塑性成形工艺： ⑴ 超塑性及超塑性材料 ① 超塑性：是指材料在低载荷作用下，其拉伸变形的伸长率 超过100%的现象，称为超塑性。 ② 超塑性材料：具有能超过100%伸长率的材料，称为超塑性 材料。 超塑性材料目前有200余种，具体包括：锌合金、铝合金、铜 合金、钛合金、不锈钢等。 ⑵ 超塑性成形工艺： 对超塑性材料进行金属成性加工的工艺方法，称为超塑性成形 工艺。
2、超塑性成形工艺的特点： ⑴ 形状复杂的工件可以一次成形； ⑵ 产品组织细小、均匀，且性能好、稳定； ⑶ 变形抗力小； ⑷ 产品的精度高。 3、超塑性分类： ⑴ 微晶组织超塑性：材料具有均匀的、稳定的微细晶粒，晶 粒尺寸小于10µm。 ⑵ 相变超塑性：是材料应具有固态相变的特性，在低载荷作 用下，使金属在相变温度上循环加热和冷却，这样能诱发产生 反复的组织结构变化，使金属原子发生剧烈运动而呈现超塑性。 ⑶ 其它超塑性：普通非超塑性材料在一定条件下快速变形时， 也能显示超塑性。
二、楔横轧工艺流程： 工艺流程如下： 长棒料 定尺下料 加热 轧制 空冷 正火 抛丸清理 矫直 检验 1、长棒料：从冶金厂生产的棒料，长度一般为4—6米。 2、定尺下料：按照零件毛坯体积加上料头损失为下料体积下 料。 3、加热：中频电感加热。 4、轧制：轧制温度：碳钢和低合金钢1000—1200度。 5、空冷：在空气中冷却。 6、正火：消除应力，提高硬度。 7、抛丸清理：清除轧制、正火后轧件表面的氧化皮和毛刺等。 8、矫直：经正火等处理后产生变形，应矫正消除。 9、检验：检验几何尺寸与形状、表面质量、内部质量等。
⑴ 制坯辊锻： 主要用于成轴类锻件模锻前的制坯工序。 ⑵ 成形辊锻： 是指对于成轴类、板片类某些锻件可以在辊锻机上实现终成 形、部分成形或初成形的辊锻。 二、辊锻工艺的应用： 1、模锻前制坯：可大大提高模锻的生产率。 2、长杆件的成形辊锻：如搬手、叶片等零件。 三、辊锻设备： 1、悬臂式辊锻机： 如图所示。刚性较差，用于制坯辊锻。 2、双支承辊锻机：如图所示。刚性好，用于成形辊锻。
第四章 精确高效金属塑性成形工艺
第一节 概述
一、金属塑性成形加工方法 1、定义：是利用金属产生塑性变形的能力，使金属在外力作 用下产生塑性变形，成为具有所要求的形状、尺寸和性能的产品 的加工工艺方法，称为金属塑性成形加工方法或金属压力加工工 艺方法。 2、传统的金属塑性成形加工方法： 轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压等方法。 二、金属塑性成形加工新工艺 1、超塑性成形工艺 2、等温成形工艺
金属粉末经压实后烧结、再用烧结体作为锻造毛坯的锻造方 法，称为粉末冶金锻造。 2、粉末冶金锻造工艺： 如图。
二、超塑性变形机理： 超塑性变形机理的研究还处于初步阶段，超塑性变形机理有 待进一步深入研究。 1、超塑性变形特征： ⑴ 变形过程中，晶粒并没有被拉长，仍保持等轴状； ⑵ 晶粒内部很少变形； ⑶ 晶界滑移和晶粒转动不产生间隙和裂纹。 2、晶界滑移和扩散蠕变联合机理： 机理如图所示。 该机理只在低应变速率的超塑性变形时成立。 三、超塑性成形工艺及应用： 1、气压成形工艺：
第五节 楔横轧工艺技术
一、概述： 1、楔横轧的概念： 是指轧件的轴线与轧辊的轴线平行，两个带楔形凸棱的轧辊， 以相同的方向旋转，并带动圆形轧件反向旋转，轧件在楔形孔型 的作用下，轧制成各种形状台阶轴的轧制方法。如图。 2、楔横轧的特点： ⑴ 产品的质量好，尺寸形状精度高； ⑵ 材料利用率高； ⑶ 振动小，噪音低； ⑷ 模具制造成本低； ⑸ 易于实现机械化与自动化生产。
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第三节 等温成形工艺
一、等温成形工艺概述： 1、等温成形工艺定义：
是指将坯料、模具都加热到变形温度，并在成形过程中，坯 料和模具温度基本上保持不变的成形方法，称为等温成形。 ⑵ 等温成形方法： ① 等温锻造： 指将坯料、模具都加热到锻造温度，并在锻造过程中，坯料 和模具温度基本上保持不变的锻造方法。 ② 等温挤压： 指将坯料、模具都加热到挤压温度，并在挤压过程中，坯料 和模具温度基本上保持不变的挤压方法。 ③ 超塑性等温锻造： 坯料是超塑性材料，锻造温度和应变速率都控制在超塑性成 形要求的范围内的等温锻造方法。 ④ 超塑性等温挤压：
是一种特殊的胀形工艺。如图3-9，3-10 ⑴ 凸模成形法： 原理如图所示。 特点：内表面尺寸精度高，形状准确； 模具加工容易； 脱模困难。 ⑵ 凹模成形法： 原理如图所示。 特点：外表面尺寸精度高，形状准确； 模具加工较困难； 脱模容易。
2、真空成形工艺： 是一种成形压力只有一个大气压的气压成形。只适用于成形 厚度较小、强度较低的板料。 ⑴ 凸模成形工艺：如图 将加热后的毛料，吸附在具有零件内形的凸模上的成形方法。 特点：内侧尺寸精度高。 ⑵ 凹模成形工艺：如图 将加热后的毛料，吸附在具有零件外形的凹模上的成形方法。 特点：外侧尺寸精度高。
第六节 粉末冶金锻造工艺
一、概述： 1、粉末冶金的概念 粉末冶金：是指制取金属粉末或用金属粉末作为原料，经过 成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺 技术。 2、粉末冶金工艺的基本工序： ⑴ 原料粉末的制取和准备； ⑵ 将金属粉末制成所需形状的坯块； ⑶ 将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结，使制品 具有最终的物理、化学和力学性能。 二、粉末冶金锻造工艺： 1、粉末冶金锻造：