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精密锻造文献小综述

一,总述类

1.1.加工技术展望:

塑性加工既是材料制备的主要手段,又是装备制造的重要环节,它正随着新材料的出现及对装备性能的不断完善而提出的新要求面临很多挑战与机遇,其发展总的趋是:

(1)构件轻量化成形 有两个主要途径,一是从材料角度,采用高强钢、铝合金和镁合金;二是从结构角度,采用管件液压成形和拼焊板成形。

前一成形方法是“按需配料,物尽其用”;后一成形方法是“以空代实”,在减轻重量的同时保持构件有很高的刚度。

应当指出,构件轻量化成形不仅仅是为了减轻产品的重量,而且还为其带来运行过程中显著的节能效果。

(2)柔性化成形 柔性化是制造业的总趋势,即是一种迅速适应产品与构件多变性的制造方式。

这不仅是市场竞争的需求,也应是成形技术发展的趋势,不应再指望一套模具长期用下去的“几十年一贯制”。

减少装备(包括模具)的数量无疑会增加制造的柔性,软模成形(含液压成形、聚氨酯成形及气压成形)可省去凸模或凹模,甚至不用模具的无模胀形已经得到应用,利用可调节的离散化模具成形将会越来越受到重视。

(3)低载荷、节能化成形 塑性加工往往需要很大的动力,成形过程中浪费很多的能量。

因此,如何省力与节能是塑性加工界备受关注的问题。

降低变形力的主要途径有三个,一是降低流动应力,如固-液态成形;二是减少接触面积,如单点成形;三是减少摩擦,如液压成形。

(4)复合成形技术 例如热冲压与淬火结合、激光加热与成形结合及成形与焊接结合等复合成形技术正得到重视。

作为后者的实例,可以提到搅拌摩擦焊,它是将两块金属板沿界面用高速旋转棒产生高温大塑性变形而焊合在一起。

1.2现状:

航空、航天和汽车等高技术领域与高端产业的发展,不断要求零件的高性能、轻量化、高可靠性和功能高效化,由此导致零件的形状复杂化、大型整体化、薄壁化、大小几何尺寸极端结合。

而零件在锻造过程中对工艺参数及其耦合作用极为敏感,并要经历复杂的不均匀变形和组织演化历程,这使得其锻造过程的优化设计与稳健控制极其困难。

因此,从多场耦合、多尺度与全过程的角度深入研究并深刻认识大型复杂锻件高性能精密锻造过程中的变形机理与规律,发展

形性一体化调控的理论与方法,进而发展数字化高性能热精密锻造技术,是解决我国大型复杂锻件成形制造问题的技术途径,具有带动国家制造技术和工业技术水平整体提升的关键作用。

习惯将精密锻造成形技术分为:

冷精锻成形、热精锻成形、温精锻成形、复合成形、复动锻造(闭塞锻造)、等温锻造以及分流锻造等。

我国未来热精密锻造技术的重点发展方向包括:

1)更加关注材料锻造过程中的微观组织协调变形机制,与理论分析相结合,建立高精度、高效率、多尺度、全过程的模型,为实现多场和多尺度模拟的整体优化设计奠定基础。

2)基于多场、多尺度、全过程模拟仿真的大型复杂锻件成形成性过程的多参量、多目标、多约束优化设计,为实现形性一体化调控奠定基础。

3)发展复合成形工艺,探索高性能热精密锻造技术的新原理、新方法。

4)全过程、多尺度数值模拟数值模拟的发展总体趋势是快速与准确。

目前数值模拟多用于单工序分析。

近来通过多尺度数值模拟的方式,可以对多工序生产过程,含加热、各成形工序和其间冷却与随后热处理的组织与性能,实行全过程模拟。

通过这种所谓的“多尺度”模拟方式,可以得到加工、处理全过程的宏观尺寸与微观组织的信息。

2、典型精密锻造工艺:

2.1闭塞锻造和热精密锻造

2.2等温锻造和超塑性锻造

2.3多向锻造

2.4精密冷锻

2.5径向锻造

2.6特种锻造

(1)摆动碾压

(2)辊锻(3)楔横轧

2.1(a)闭塞锻造

2.11工艺:

闭塞锻造成形工艺是最先进的精密锻造成形技术之一。

它是在封闭凹模内通过一个两个冲头单向或双向复动挤压金属一次成形,获得无飞边的近净形精锻件的成形工艺。

闭塞锻造的主要目的是提高材料利用率和减少加工工序。

由于锻造是在封闭模腔内对坯料施加足够压力,再利用上、下冲头对模膛内的坯料进行挤压成形(图所以,锻造过程中坯料处于强烈的三向压应力状态,具有良好的塑性,可以一次成形复杂形状的零件,生产效率高,材料利用率高达85%~90%。

而且金属流线沿锻件轮廓分布连续,具有良好的力学性能。

与传统锻造工艺相比,锻件无飞边,尺寸精度高。

闭塞锻造是一种无飞边模锻,其特点是凹模可分。

成形过程为毛坯先定位,在一定的压力下凹模闭合,然后凸模加压成形。

在整个锻造过程中,可控制上下模动作的先后及其速度,达到闭式模锻的最佳成果

2.12产品:

(1)侧向挤压:

十字轴接

(2)齿状筋肋成形,带十字槽的内座圈(3)背压成形

当在金属流动方向或反方向施加适当的辅助压力时,可使原来不易锻造成形的零件变得可以锻造成形,这种成形法可称为背压成形

闭塞锻造经一次变形就能获得较大的变形量和成形复杂的型面,特别适合形状复杂零件的生产制造。

还能省去后续绝大部分的切削加工。

使制造成本大幅下降。

闭塞锻造主要用于生产圆锥齿轮(汽车差速器传动副)、轿车等速万向节星形套、管接头、十字轴、伞齿轮、星形套等产品。

典型产品如应用浮动闭塞锻造技术生产制造

2.13现状:

闭塞锻造起始于20世纪80年代,90年代正式进入产业化应用。

国内的江苏森威集团飞达股份有限公司、江苏飞船股份有限公司等已成功引入该技术并走在了国内同行的前列。

2.14展望:

(1)闭塞锻造技术在近年内还可很快向闭塞温锻和闭塞热锻领域推广,并延伸至铜合金、铝合金和镁合金锻件以及汽车行业以外的产品领域

(2)闭塞锻造可分为单向、双向、三向、多向锻造。

一般常用的是单向和双向锻造。

后者制件毛坯流动行程短,流动阻力小,设备载荷低,流线均匀对称,制件质量好,用的是对称的浮动模具。

是不是发展的方向之一?

2.1(b)热精密锻造

2.1.1定义:

热精锻成形工艺源于20世纪50年代的德国,主要是指在再结晶温度之上的精密锻造成形工艺。

2.1.2工艺/原理:

热精锻时,高温作用致使材料变形抗力低、塑性好,容易成形形状比较复杂的锻件。

但是,由高温引起的强烈的氧化作用,导致锻件表面质量较差,尺寸精度较低。

热精锻成形工艺大多采用闭式模锻,但它对模具和设备精度要求较高,锻造时坯料体积必须严格控制。

否则模具内部易产生较大压力,且在最后合模阶段的变形抗力较大,容易对模具和锻造设备造成较大的损坏。

故在设计闭式模锻模具时,通常运用分流降压原理来解决此问题。

即在封闭型腔最后充满的地方设置形状与尺寸大小合理的分流降压腔孔.当型腔完全充满后.多余的坯料金属从分流腔孔流出。

这样既解决了坯料体积与型腔体积不能严格相等的矛盾.同时又降低了型腔的内部压力,有利于提高模具寿命,并由此也会产生很好的经济效益。

2.1.3现状:

田福样等人提出了螺旋伞齿轮无飞边一火两锻闭式模锻新工艺和新型模具结构嘲;国外的达纳公司对热精密闭式模锻,特别是锥齿轮和螺旋锥齿轮的精密闭式模锻做了比较深入的研究同.国内的洛阳华冠齿轮股份有限公司多年来也一直从事直齿锥齿轮的生产用。

目前我国载重汽车所用的直齿锥齿轮大多采用热精锻成形工艺生产,其工艺流程为:

下料、车皮、加热、预锻、终锻、切飞边、温精压(或冷精整)复合成形技术生产181.加工的齿形精度可达到8级,完全取代了切齿加工技术。

由于经济效益显著,近年来热精锻技术已获得广泛的开发与。

2.2等温锻造和超塑性锻造

2.2.1(a)等温锻造

等温锻造技术是指坯料在趋于恒定的温度下模锻成形的一种新兴精锻成形工艺。

它与常规锻造的主要区别在于:

它是将锻模的温度控制在和毛坯加热温度大致相同的范围内,解决了温差带来的急剧塑性变化,使热毛坯在被加热到锻造温度的恒温模具中.以较低的应变速率成形。

等温锻造通常在真空或惰性气体气氛保护下进行,目的是为了防止工件和模具的氧化。

等温锻造一般用于锻造温度范围较窄的材料。

特别是对变形温度较敏感、难成形的金属材料和零件,如钛合金、铝合金、镁合金、薄的腹板、高筋和一些较薄零件等。

等温锻造时金属在等温慢速的条件下变形,塑性显著提高,锻件纤维连续、力学性能好、各向异性不明显、余量小、精度高、复杂程度高、无残余应力,材料利用率高达60%~90%。

由于常规热变形工艺中存在着因热变形过程中坯料温度降低而产生一系列影响产品质量的问题,使其发展和应用受到某种程度的限制。

解决坯料在热变形过程中温度降低的问题大致有两种方法,即坯料保温和提高模具的预热温度。

这样热模/等温锻造技术就发展起来了,所谓的等温成形技术就是提高模具的预热温度,使模具温度接近或者等于坯料的变形温度,并且在整个变形过程中保持这一温度。

与普通锻造方法相比,等温锻造具有以下特点:

(1)、没有模具激冷、表面氧化和局部过热,材料具有更理想的微观组织与机械性能。

(2)、锻造载荷小,设备吨位大大减小。

(3)、等温锻造可密切控制锻件尺寸,产品的形状比常规锻造更符合实际需要,从而节省了原材料,并且大大减少了机械加工和降低了成本。

(4)、等温锻造可密切控制加工参数,使产品具有均匀一致的微观组织和优良的机械性能。

等温锻造工艺与热模锻造工艺相比可以显著提高金属材料的塑性。

模锻时,由于热效应放出大量的热量,使金属材料的温度升高,有可能使变形温度范围较窄的金属转变为脆性状态。

等温变形的金属软化过程完全流动,在较低的变形速度下可“愈合”金属材料的显微裂纹。

极大降低了金属的变形抗力。

等温变形坯料的润滑效率提高。

在慢速模锻时,金属呈超塑性状态。

(晶粒尺寸,变形速率合适吗?

)金属变形的抗力大大减小,模锻力相当于普通模锻的几分之一到几十分之一。

形状复杂、薄壁、高筋锻件可一次成形。

等温变形,金属流动性好和充型性好。

在恒温保压下,有扩散蠕变机理作用,可充满型腔的尖角部位,获得轮廓清晰的锻件。

在慢的变形速度下,锻件内部不存在残余应力,使锻件在冷却和热处理时变形减小,提高锻件的质量和几何稳定。

锻件具有均匀的机械性能,等温变形,毛坯摩擦力的减小和温度场均匀,提高金属变形均匀性。

成形后的晶粒仍为等轴晶,

(5)机械性能各项同性,具有较高的抗应力腐蚀性能。

前苏联、美国和英国等工业发达国家早在20世纪60年代初就开始了金属高温等温变形的研究而我国的等温锻造起步较晚.直到20世纪70年代等温锻造工艺在我国才得到了迅猛发展,并用于航天、航空、兵器、船舶、石油化工等行业中。

北京航空材料研究院的杨洪涛、北京科技大学的朱磊、宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司的孟庆通以及宝钢集团上海五钢有限公司周建华等人对钛合金的等温锻造做了较深入的研究。

等温锻造可分为等温精密模锻、等温超塑性模锻和粉末坯等温锻造三类.锻造时一般根据锻件材料和性能要求以及经济性和可行性分析选择合适的等温锻造工艺。

2.2.2等温模锻的工艺设备

(1)设备。

等温模锻要求缓慢成型,因此变形设备通常采用液压机。

液压机的规格,可根据等温模锻的变形力选定。

大体上等温模锻的压力为普通模锻的1/5~1/10。

(2)模具。

由于等温模锻需将模具加热到毛坯的锻造温度,这就必须相应解决一些问题。

铝镁合金的变形温度低,用5CrNiMo、3Cr3Mo3VNb等一般的模具钢作为等温锻模具材料就能满足要求。

钛合金和高温合金的等温锻,则需寻找高温下能够长期稳定可靠工作而且不氧化的模具材料。

一般应选择耐热性良好的合金作模具材料,目的是使其在等温锻造温度下的力学性能高于模锻材料的相应性能。

尤其是模具材料的屈服强度,至少应为模锻材料屈服强度的三倍。

英、美等国在锻造钛合金时,用得较多的模具材料为:

Inconel-713C、INl00、MAR-M200、Udimet700等,前苏联则用铸造镍基高温合金强ЖC6-K,ЖC6-Y,J1114。

我国目前根据材料资源的情况,较多地选用K3铸造高温合金作为等温模锻钛合金用的模具材料。

模锻材料是根据等温锻造的合金牌号和锻件的产量决定,选用高级的高温合金在经济上需要要做具体分析,在锻造小批量锻件时,一般可选用较低级的合金。

高温合金、粉末合金等的等温模锻由于变形温度超过1000℃,所以不宜选用一般的铸造高温合金作模具材料,而要选用高熔点金属(如钼合金)或金属陶瓷作为模具材料。

钼合金在大气中使用,500℃时就开始氧化,因此钼合金必须在真空或惰性气氛中使用。

最近,用陶瓷作为模具材料有了新的进展。

其强度、韧性低和收缩率大的弱点已有所改善。

例如以高纯度的人造氧化铝(添加少量氧化铬和氧化钛)为基体,加入10%~15%的石蜡作为增塑剂,压力浇注成型、焙烧、化学处理和多次浸渍,获得了良好效果。

由于陶瓷材料在这方面的重大进展,再加上它原有的工作温度高(1600℃)、抗蚀性好和成本低等优点,因此可以预计获得更大的发展。

2.2(b)超塑性及其变形机理

2.2.1超塑性

所谓超塑性是指材料在特定条件下的均匀延伸率可达100%乃至更高,而不发生断裂的现象。

特定的条件包括:

(1)材料的内在条件,如一定的化学成分,特有的显微组织及转变(相变、再结晶及固溶度变化等)能力;

(2)外在条件,如变形温度、变形速度等。

在这种特定的条件下,有的超塑性材料的延伸率很容易达到100%,最大可达到8000%以上,而所需的拉伸力却很小,所以又有人将具有超塑性的金属材料称为“金属软糖”或“金属胶”[19]。

当前,一些工业合金进行超塑性变形时,普遍存在的问题是:

最佳应变速率偏低,这对成形工艺不利,最佳变形温度偏高,这给成形模具材料带来一定困难;有些合金对空洞很敏感,这对成形件是有害的。

因此,针对上述情况,首要的研究方向应该是“高速化”、“低温化”、和“抑制空洞”,这也是国内外目前迫切想解决的问题:

Ⅰ.工业规格材料的超塑性化;

Ⅱ.超塑性效应在研制复合材料中应用;

Ⅲ.超塑性的低温且高速化;

Ⅳ.超塑性非破坏试验。

其中Ⅲ是特别重要的。

实现微细晶超塑性,最重要的是细化晶粒,使m值、延伸率具有最大值的最佳应变速率显著的向高应变速度方向移动;使最佳应变速度区间扩大。

用于锻造,上述两点非常有利。

进行超塑性加工时,无需更换原有设备,只需添加一部分设备即可。

另外一个新的研究领域是在非常高的应变速率下,金属合金、金属基复合材料和机械合金化材料的超塑性行为。

晶粒最细机械合金化铝合金在50s-1的高流变速率下,延伸率可达1000%。

该类材料精确的超塑性变形机制尚不十分清楚,值得进一步研究

2.2.2超塑性材料的特点

超塑性材料的特点是在低应力下显示出巨大的超塑性。

利用高压、高速或者超声波的叠加也可能增大超塑性,但是,那是从外界供给多余的能量强制地使变形能力增大的结果,并非材料本身的塑性。

超塑性的出现首先取决于材料的内在条件,如化学成分、显微组织(包括晶粒大小、形状及分布)及是否具有相变(包括同素异形转变、有序-无序转变及固溶-脱溶变化等)能力。

具备上述内在条件的材料,在适当的外在或实验条件下便产生超塑性。

实验条件包括温度、加热方式(恒温或温度循环)及应变速率等。

而超塑性是材料本身所具有的内部因素和外界因素保持合理平衡结果而产生的,其实质最终是内、外因素协调的稳定状态的动态过程。

2.2.3超塑性的分类

目前对超塑性的分类,按照材料变形特点和所处状态,可分为组织超塑性、相变超塑性和其它超塑性三大类[21-23]。

2.2.3.1组织超塑性(微细晶超塑性)

组织超塑性应具备三个条件,即:

晶粒度细小;变形温度恒定;应变速率缓慢。

1、晶粒度。

材料在变形以前,必须晶粒细化或超细化、等轴化,并在变形期间要保持稳定。

晶粒超细化的程度要达到0.5~5μm,一般不超过10μm,但在个别情况下,如钛合金在粗晶状态下也有超塑性。

一般来说,愈等轴化,愈利于超塑性的提高。

片状的或针状的组织,使塑性

迅速降低[24]。

2、变形温度。

组织超塑性是在恒温下产生的,没有相变等组织结构上的转变,故也称为恒温超塑性或静态超塑性。

一般是在材料的(0.5~0.7)Tm(Tm:

材料的熔化温度)温度下呈现超塑性。

3、应变速率。

超塑性变形应变速率要慢,因为原子扩散蠕变成形需要足够的时间。

应当注意,使金属变形的工具移动速度和变形材料本身的应变速率不是同义语。

2.2.3.2相变超塑性

相变超塑性是材料在变动频繁的温度环境下受到应力作用时经多次循环相变或同素异形转变而得到的很大的变形。

在应力作用下每次转变循环得到一次跳跃的均匀变形,多次循环即可得到累计的大变形量。

相变超塑性的第一个条件是金属及合金具有固态结构转变能力;第二个条件是应力作用;第三个条件是在相变温度上下循环加热和冷却,诱发它产生反复的结构变化,使金属原子发生剧烈运动而出现超塑性。

所以相变超塑性又称为动态超塑性。

2.2.3.3其他超塑性

1、短暂超塑性

又称临时超塑性。

它是指材料在一定条件下出现短时间的细而

稳定的等轴晶粒组织并显示出的超塑性。

短暂超塑性是在再结晶及组织转变时的极不稳定的纤维组织状态下生长的等轴细晶粒,并在晶粒长大前的短暂时间内快速施加外力,才能显示出来。

2、相变诱发超塑性

通常将钢从奥氏体快速冷却淬火,可得到马氏体组织。

这种马氏体起始转变温度称Ms点,它与钢的化学成份有关。

但马氏体也可从加工不稳定的奥氏体诱发而得到,即在Ms点以上的一定温度区间加工变形,可以促使奥氏体向马氏体逐渐转变,在转变过程中也可以得到异常高的延伸。

塑性的大小与转变量的多少、变形温度及应变速率有关。

这种过程是“转变诱发塑性”。

2.3多向锻造

2.3.1优点

(1)与单轴成形工艺相比,多向锻造大变形下的材料内部易产生交错变形带,有利于组织细化,其主要晶粒细化机制是一种类似连续动态再结晶的形变诱导晶粒细化.

(2材料晶粒细化过程存在一临界应变量.当实际应变量s。

小于临界应变量E。

时,组织不均匀,同时硬度值随晶粒尺寸的减小而迅速增大;一旦氏超过£。

后,材料基本为动态再结晶细晶组织,硬度值随晶粒尺寸减小增加缓慢,进一步细化变得困难.

形变中外加载荷方向的变化(此为多向锻造工艺最显著特点)有助于形成相互交错高密度位错墙,材料在低、中等应变下产生大量具有高密度位错亚晶.随着应变的累积,这些亚晶逐渐等轴化且位向差增大,最终形成超细组织.变形过程中晶粒内部易形成取向各异、相互交错的变形带和微剪切带,从而引起晶粒连续破碎,晶粒细化机制与连续性动态再结晶相似.

,经过多向锻造后,材料的硬度、强度和伸长率均有较高的增加.除伸长率外,硬度和强度均随着锻压次数和应变量的增加而增加。

应注意到与其它单轴成形工艺如轧制、单向压缩不同,多向锻造工艺其外加载荷轴方向是变化的,因此材料内部易产生取向各异、彼此交错的变形带(图5).本文作者对此进行对比分析:

在第一道次压缩后材料内部变形带基本平行,继续沿先前载荷方向压缩时,随着变形的进行,这些变形带的位向差会有所增大,间距逐渐缩小,最终形成高密度流线组织.反之采用多向锻造工艺,变形带取向将随外加载荷轴方向的变化而改变,在晶粒内部相互交变形带交汇处位错塞积严重,密度较大,位错间相互纠缠形成胞状组织(具有几何晶界).变形量继续增加就会促使胞状组织转变成亚晶粒(具有独立的滑移系),进一步增加变形量亚晶会转变成具有小角度晶界或大角度晶界的新晶粒

2.3.2现在的文献总结

2.4精密冷锻

2.4.1.定义:

将不加热的金属材料直接进行锻造称为冷锻.主要包括冷挤压与冷镦挤。

冷精锻工艺由于在室温下成形,所以工件形状和尺寸较易控制,可避免高温带来的外形误差,锻件表面无氧化和烧损等热加工缺陷,具有高的表面质量和精度。

可代替某些切削加工。

同时,冷精锻产生的加工硬化效果可使冷锻件的强度显著提高,因此冷精锻生产的制件精度比温精锻和热精锻都要高,在精密成形领域有着其独特的优势。

但在冷锻成形过程中,工件塑性差、变形抗力大、填充效果差,对模具和设备要求高,而且很难成形结构复杂的零件。

冷挤压是利用金属材料塑性变形原理,在室温的条件下,将冷态的金属毛坯放入装在压力机上的模具型腔内,在强大的压力和一定的速度作用下,迫使金属毛坯产生塑性流动,通过凸模与凹模的间隙或凹模出口,挤出空心或断面比毛坯

断面要小的实心零件,可获得所需一定形状及尺寸,还具有较高力学性能挤压件的工艺技术。

国际上将冷挤压、冷镦统称为冷锻。

冷锻是精密塑性加工技术的重要组成部分。

冷锻成形是获得近似最终形状锻件的主要手段。

室温下成形使得冷锻产品的表面质量、尺寸精度、材料利用率、制造成本及机械性能都优于温锻和热锻。

根据挤压时金属流动方向与凸模运动方向之间的关系,冷挤压可以分为以下四种基本变形方式:

正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。

2.4.2优缺点:

(1)节约原材料

(2)提高劳动生产率用冷挤压工艺代替切削加工制造零件,能使生产率提高几倍、几十倍、甚至上百倍。

(3)制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。

零件的精度可达IT7~IT8级,表面粗糙度可达R0.2~R0.6。

因此,用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。

(4)提高零件的力学性能。

冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形

成合理的纤维流线分布,使零件的强度远高于原材料的强度。

此外,合理的冷挤压工艺可使零件表面形成压应力而提高疲劳强度。

因此,某些原需热处理强化的零件用冷挤压工艺后可省去热处理工艺,有些零件原需要用强度高的钢材制造,用冷挤压工艺后就可用强度较低的钢材替用。

(5)可加工形状复杂的,难以切削加工的零件。

如异形截面、复杂内腔、内齿及表面看不见的内槽等

(6)降低零件成本。

由于冷挤压工艺具有节约原材料、提高生产率、减少零件的切削加工量、可用较差的材料代用优质材料等优点,从而使零件成本大大降低。

冷挤压工艺的缺点如下:

(1)对模具要求高。

冷挤压时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著增大,这使得模具所受的应力远比一般冲压模大,冷挤压钢材时,模具所受的应力常达2000MPa~2500MPa。

例如制造一个直径38mm,壁厚5.6mm,高100mm的低碳钢杯形件为例,采用拉延方法加工时,最大变形力仅为17t,而采用冷挤压方法加工时,则需变形力132t,这时作用在冷挤压凸模上的单位压力达2300MPa以上。

模具除需要具有高强度外,还需有足够的冲击韧性和耐磨性。

此外,金属毛坯在模具中强烈的塑性变形,会使模具温度升高至250oC~300oC左右,因而,模具材料需要一定的回火稳定性。

由于上述情况,冷挤压模具的寿命远低于冲压模。

(2)需要大吨位的压力机。

由于冷挤压时毛坯的变形抗力大,需用数百吨甚至几千吨的压力机。

(3)由于冷挤压的模具成本高,一般只适用于大批量生产的零件。

它适宜的最小批量是5~10万件。

(4)冷挤压加工对毛坯的要求比其它压力加工工艺都高,它除了要求毛坯具有准确的几何形状和较高的尺寸精度外,还要求在冷挤压前对毛坯进行严格的软化退火处理及表面润滑处理。

这不但增加了工序,需占用较大的生产面积,而且难以实现生产自动化。

(5)不宜用于高强度材料加工。

(6)冷挤压零件的塑性、冲击韧性变差,而且零件的残余应力大,这会引起

零件变形和耐腐蚀性的降低(产生应力腐蚀)。

2.4.3.应用范围:

冷精锻成形技术比较适合多品种小批量生产,主要用来制造汽车、摩托车的各种零部件以及一些齿形零件,如早期的活塞销、轮胎螺母、球头销,现今的等速万向节、发电机爪极、花键轴、起动齿轮、差速器锥齿轮、十字轴、三销轴、螺旋锥齿轮、汽车后轮轴、轿车等速万向节外套、星形套、变速箱传动轴、斜齿轮等各种零部件。

2.4.4.现状:

目前.江苏是国内精锻技术水平的先进代表之一.如江苏大丰森威集团汽车精锻件厂是中国最大的专业化冷锻厂,一些典型的高难度冷锻件如轿车等速万向节外套、星形套、变速箱传动轴等,在该厂均已实现批量化生产。

2.5径向锻造

2.5.1基本知识

1.旋转锻造是在多锤头对击的精锻机上生产精密轴类件的一种专用工艺。

锻造时,毛坯旋转送进,达到直径减小、长度增大和成形的目的。

在每一小步,毛坯只有一部分变形,实行逐段锻打,在高频往复锻打后得到合格锻件[15,16]。

旋转锻造兼有脉冲加载和多向锻打两个特点,而且脉冲打击频率

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