4-锻造成型

14锻造成型AnhuiUniversityofTechnology2锻造：是借助锻锤、压力机等设备对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和一定组织性能的锻件。锻压：是对坯料施加外力，利用金属的塑性变形，改变坯料的尺寸和形状，并改善其内部组织和力学性能，获得所需毛坯或零件的成形加工方法。它是锻造和冲压成形的总称。AnhuiUniversityofTechnology3（1）锻件质量较高，工件组织致密，力学性能高；（2）除自由锻以外，其余锻压加工生产率较高；自由锻适合单件小批量生产，灵活性较大；（3）节约金属材料。锻造的特点：在塑性变形中，能使坯料的粗晶粒破碎、疏松、孔隙被压实、焊合，锻件的内部组织和性能得到较大改善。锻造的分类：（1）自由锻：镦粗、镦延、冲孔、截断、弯曲、扭转（2）模型锻造：开式模锻、闭式模锻（3）胎膜锻AnhuiUniversityofTechnology4AnhuiUniversityofTechnology5常用锻造方法比较加工方法适用范围生产率锻件精度模具寿命模具特点劳动条件机械化与自动化单件生产成本批量生产成本自由锻小、中、大型锻件，单件小批量生产。低低－－差难低高胎模锻小、中型锻件，中小批量生产。较高中较低模具简单，不固定在设备上，取换方便差较难中较低锤上模锻中、小型锻件，大批生产，适合锻造各类型模锻件高中中锻模固定在锤头和砧座上，模膛复杂，造价高差较易高低AnhuiUniversityofTechnology6自由锻造自由锻造：是指借助锻压设备上下砧块的压力使坯料成形的压力加工方法，在锻造过程中，金属沿垂直于作用力的方向上自由变形。基本工艺过程：自由锻变形区域镦弯双鼓形AnhuiUniversityofTechnology7平砧间镦粗在带孔的垫板间镦粗在漏盘或模子内局部镦粗AnhuiUniversityofTechnology8自由锻造的主要设备锻锤：空气锤（100kg)和蒸汽——空气锤(1500kg)生产中使用的锻锤有空气锤和蒸汽-空气锤，其吨位以锻锤落下部分的质量表示。空气锤锤击速度高，吨位较小，只有500N～10KN，用于锻造100kg以下的锻件。蒸汽-空气锤的吨位较大，可达10～50KN，用于锻造1500kg以下的锻件。液压机：水压机（300t)和油压机液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，其压力可达5～15000KN，可锻造重达300t的大型锻件，是生产大型锻件的唯一方式。水压机是以静压力作用在坯料上，工作时震动小，易将锻件锻透，变形速度慢，有利于金属的再结晶，可以提高锻件塑性，工作效率高；但设备庞大，造价高；水压机的规格用其产生的最大压力来表示，一般为5MN～125MN，主要用于大型锻件和高合金钢锻件的锻造,可锻钢锭的质量1t～300t；我国一重2006年自行研发制造的150MN(1.5万吨)全数字操控水压机可锻件质量达600吨。为世界第一。AnhuiUniversityofTechnology9一重研制的150MN(1.5万吨)全数字操控水压机AnhuiUniversityofTechnology10世界最大铸钢件——18500吨油压机上横梁,中信重工集团，2009年。11.95米，宽3.8米，高4.59米，毛坯总重达520吨，需要浇铸钢水829.5吨，是目前世界上一次组织钢水最多、浇铸吨位最重的特大型铸钢件。将我国最大锻件能力从现在的190吨提高到400吨AnhuiUniversityofTechnology11AnhuiUniversityofTechnology12全世界拥有大型模锻液压机四十多台，其中有42％在美国。美国WymanGordon公司、俄罗斯BCMIIO公司、法国AD公司是世界上拥有模锻。液压机公称压力最大、品种、数量最多的3个企业。AnhuiUniversityofTechnology13重庆市西南铝业集团有限公司，30000吨级模锻液压机,1971年造AnhuiUniversityofTechnology14国产大型客机模型大飞机配套大型模锻液压机项目“降落”昆山世界最大10万吨级模锻液压机，三台齐造，航空工业关键设备。工程总投资：40亿元以上工程期限：2008年-2012年现在16万吨模锻液压机预研成功，一旦需要，随时可装备。16万吨是俄罗斯7.5万吨压机的2倍多，是美国4.5万吨的3.5倍多。AnhuiUniversityofTechnology15自由锻锤模锻锤锤模锻示意图锤模锻的工作原理和自由锻锤相同，仅是模锻的机架直接安装在砧座上形成封闭结构，导轨长且和锤头之间的间隙较小。AnhuiUniversityofTechnology16四柱液压机单柱液压机AnhuiUniversityofTechnology17胎膜锻摩擦压力机上膜锻AnhuiUniversityofTechnology18锻造时，锻件的形状是通过各种变形工序将坯料逐步锻成的。自由锻的工序按其作用不同分为：基本工序、辅助工序和精整工序三类。1.基本工序使坯料完成主要变形的工序称为基本工序，常用的有镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、切割、扭转、错移和锻接等2.辅助工序为方便基本工序的操作，先对坯料进行少量的变形，如压肩、压钳口、倒棱等；3.精整工序为使锻件尺寸、表面合格，基本工序后应用的工序,如校正、滚圆、表面平整等。自由锻工序AnhuiUniversityofTechnology19AnhuiUniversityofTechnology20锻件分类及基本工序方案AnhuiUniversityofTechnology21AnhuiUniversityofTechnology22送进量过大的影响送进量过小的影响拔长AnhuiUniversityofTechnology23弯曲AnhuiUniversityofTechnology24采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序叫冲孔。实心冲子冲孔空心冲子冲孔在垫环上冲孔冲孔在冲子下面的圆柱区,金属受镦粗作用向四周流动,但受到外环形区的阻碍而处于三向压应力状态，环形区则切向受拉，坯料外形也常常发生走样。变形特点:AnhuiUniversityofTechnology25自由锻的特点和应用1、锻件的质量范围宽（大型锻件），操作工具简单；2、生产效率低，劳动强度大，金属损耗大；3、锻件尺寸精度低，形状不太复杂；4、适于单件小批量生产和锻造大型零件毛坯。AnhuiUniversityofTechnology26模锻利用模具使毛坯变形而获锻件的锻造方法.模锻分类：按模膛是否产生飞边分：开式模锻、闭式模锻；模锻按使用的设备不同分为：锤上模锻、曲柄压力机上模锻、平锻机上模锻及摩擦压力机上模锻等。其中锤上模锻是常用的模锻方法。1.锤上模锻的特点：(1)与自由锻相比，生产率高；(2)锻件形状较复杂，尺寸精度高;(3)切削余量小，材料利用率高；(4)操作简单及模具费用高等特点；(5)锤上模锻适用于中小型锻件的大批量生产。模锻AnhuiUniversityofTechnology27锤锻模具结构AnhuiUniversityofTechnology28其它特点：1、锤头上下运动精确，上下模能对准，可以保证锻件的精度；2、同时机架与砧座相连，以提高打击效率；3、模锻锤的吨位也是以落下部分质量表示的。一般为0.5t-30t，常用的是1t-10t。AnhuiUniversityofTechnology29按模膛功用不同，锻模分为：(1)模锻模膛金属在模膛中发生整体变形，由此分：1)终锻模膛由它可得锻件最终形状和尺寸，其结构特点是：沿模膛四周有飞边槽；对通孔锻件锻后留有冲孔连皮。2)预锻模膛使坯料变形到接近锻件的形状和尺寸。特点：无飞边槽。AnhuiUniversityofTechnology30(2)制坯模膛此外还有：成形模膛；镦粗台及击扁面等。对复杂件预先的部分变形加工。有：1）拔长模膛；2）滚压模膛；3）弯曲模膛；4）切断模膛；AnhuiUniversityofTechnology312.曲柄压力机上模锻的特点(1)产生静压力；(2)压力机行程固定；(3)导向严细，自动顶件；(4)锻模镶块组合简又省；(5)清除氧化皮困难；(6)效率高，锻件精，设备贵，宜大量生产。AnhuiUniversityofTechnology323.摩擦压力机上模锻的特点(1)工艺范围广;(2)特别适合于低塑性合金的锻造;(3)节省金属，可实现精密锻造;(4)只适用于单模膛模锻;(5)设备构造简单，造价低，基建要求不高维修方便;(6)生产率低,中小锻件的中小批量生产中应用较广。摩擦压力机是介于模锻锤与曲柄压力机之间的一种锻压设备，通过摩擦盘摩擦运动，使滑块及安装在滑块下端的上模进行上下往复运动实现坯料的锻压成形。AnhuiUniversityofTechnology33开式模锻变形特征，将整个变形过程分为四个阶段：第Ⅰ阶段(自由变形或称镦粗变形阶段)。在这一阶段，坯料在型槽中发生镦粗变形，对于某些形状的锻件可能伴有局部压入变形。当被镦粗的坯料与模膛侧壁接触时，表明此阶段结束。此时变形金属处于较弱的三向压应力状态，变形抗力也较小。第Ⅱ阶段(形成毛边阶段)。第Ⅰ阶段结束后，由于金属流动受到模膛壁的阻碍，坯料在垂直于作用力方向的自由流动受到限制，继续压缩时，金属流动方向有两个，一个平行于受力方向，流向模膛深处，一个继续沿垂直于作用力方向流向毛边槽，形成少许毛边。此时变形抗力明显增大，毛边桥部内侧的金属处于较强的三向压应力状态。第Ⅲ阶段(充满型槽阶段)。毛边形成后，随着变形的继续进行，毛边逐渐减薄，形成一个阻力圈，使得金属流向毛边槽的阻力急剧增大。当这个阻力大于金属流向模膛深处和圆角处的阻力时，迫使金属继续向模膛深处和圆角处流动，直到整个模膛完全充满为止。此阶段变形金属处于更强的三向压应力状态，变形抗力急剧增大。第Ⅳ阶段(锻足或称打靠阶段)。通常坯料体积略大于模膛容积，因此，当模膛完全充满后，尚须继续压缩至上下模接触（即打靠）。多余金属全部排入毛边槽，以保证高度尺寸符合要求。这一阶段变形仅发生在分模面附近的不大区域内，其它部位则在静水压力作用下压合空洞、疏松或使变形体处于弹性变形状态。此阶段由于毛边厚度进一步减薄和冷却，多余金属由桥口流出的阻力很大，这时变形区处于最强的三向压应力状态，变形抗力也最大。有研究表明，此阶段的压下量虽小于2mm，它消耗的能量却占总能量的30%～50%。AnhuiUniversityofTechnology34开式模锻过程中，变形金属的具体流动情况主要取决于各流动方向上的阻力变化，影响变形金属流动的因素主要有：1.型槽的具体尺寸和形状；2.毛边槽桥口尺寸和锻件分模位置；3.设备的工作速度、运动特征。毛边槽的作用是：1.造成足够大的水平方向阻力,迫使金属充满模膛，保证锻件外廓尺寸准确；2.缓冲模具撞击。由于毛边金属层的阻隔，可以缓冲上下模块的直接撞击，提高锻模寿命；3.容纳多余金属。AnhuiUniversityofTechnology35胎膜锻胎模锻：是自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。介于自由锻和模锻之间的锻造方法。胎模锻造一般先采用自由锻制坯，然后在胎模中终锻成形。锻件的形状和尺寸主要靠胎模的型槽来保证。胎模不固定在设备上，锻造时用工具夹持着进行锻打。胎膜锻特点：(1)胎模不固定；(2)不需要模锻设备，锻模简单，加工成本低；(3)工艺灵活，适应性强等优点;(4)劳动强度大，效率低。适用于小型锻件中小批量的生产。AnhuiUniversityofTechnology36胎模的种类很多，常用的胎模有扣模、合模、摔模、套筒模、弯曲模等。扣模由上扣和下扣组成，主要用来对毛坯进行局部或全部扣形。锻造时，毛坯不转动。用于制造长杆等非回转体锻件合模通常由上、下两部分组成，上下模用导柱和导销定位，用于制造形状复杂的非回转体锻件。胎膜锻AnhuiUniversityofTechnology37摔模由上摔和下摔以及摔把组成，用于