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锻造工艺学PPT复习资料
1.塑性成形的优缺点:
优点:
1)改善金属组织,提高其性能2)流线分布合理;3)少、无切屑,材料利用率高;4)制件精度高;5)生产效率高。
缺点:
设备投资大
2.塑性成形的应用1、薄壁件、复杂形状覆盖件(起美观、整流、吸能作用,受力相对次要);2、承受重载荷的零件(组织性能要求高)
3.对锻件性能的要求:
强度、韧性
4.铸锭有铸造缺陷,如:
偏析、夹杂、气体、气泡、缩孔、缩松、裂纹等。
铸锭通过大的塑性变形,可有效减少其内部缺陷,提高性能
5.型材(棒料、厚板)由铸锭经过挤压、轧制、锻造而成,质量和性能好。
常见的主要缺陷:
表面缺陷:
划痕、折迭、发裂、结疤、粗晶环内部缺陷:
碳化物偏析、白点
6.剪切法(冷、热取决于材料的性质,如硬度不同)设备:
剪床(棒料剪)优点:
效率高,无损耗,模具费用低。
缺点:
坯料局部被压扁,端面不平,有毛刺和裂纹,且高碳钢和合金钢需要预热质量控制:
控制刃口间隙;带支承剪切(改变应力状态);轴向加压。
过程:
出现裂纹,裂纹扩展,断裂
7.锯切法(精确下料法)圆盘锯:
刀片厚3-8毫米,浪费料,可锯坯料直径750毫米带锯:
刀片厚2毫米左右,可锯坯料直径小于350毫米弓锯:
刀片厚2-5毫米,坯料直径小于100毫米
8.加热的目的:
提高金属的塑性,降低其变形抗力,使其易于流动成形并获得良好的锻后组织。
加热很重要,但并非必需;加热缺陷、热胀冷缩(降低锻件尺寸精度);
9.加热方法:
火焰加热(利用燃料燃烧产生的热量,通过对流、辐射等把热量传给坯料表面)优点:
燃料(煤、油、煤气等)来源方便加热炉(煤炉、油炉、煤气炉)结构简单,修造容易,成本低加热适应性强(钢、铝、铜……)缺点:
加热质量差,热效率低,劳动条件差
10.电阻炉加热原理:
利用电流通过炉内的电热体产生的能量,加热炉内的金属坯料。
电热体材料:
铁铬铝合金;镍铬合金;碳化硅元件;二硅化钼
11.接触电加热加热原理:
以低电压(一般为2~15V)大电流直接通过金属坯料,由坯料自身电阻在通过电流时产生的热量加热金属坯料。
12.盐浴炉加热原理:
电流通过炉内电极产生的热量把导电介质——盐熔融,通过高温介质的对流与传导将埋入介质中的金属加热
13.感应电加热加热原理:
坯料放入通过交变电流的螺旋线圈内,利用电磁感应发热直接加热。
14.电加热与火焰加热相比较优点:
劳动条件好,便于实现机械化自动化,升温快,加热质量容易控制。
缺点:
适应性差,设备复杂,费用高。
加热方法的选择要根据具体的锻造要求及投资效益、能源情况、环境保护等多种因素考虑。
燃料加热方法应用广泛,电加热主要用于加热要求高的材料,随着精密加工的要求,电加热比将是主要的加热方法。
15.加热时产生的缺陷及防止措施表层缺陷:
氧化、脱碳、裂纹内部缺陷:
过热、过烧、裂纹
16.氧化钢在加热到高温时,其表层的铁离子与炉气中的氧化性气体(O2,CO2,H2O和SO2)发生化学反应,使金属表层形成氧化皮,称为氧化(烧损)。
氧化实质上是一种扩散过程(需要时间):
铁以离子状态从内部向表面扩散,氧以原子状态吸附到钢坯表面,并向内部扩散。
17.氧化的危害:
造成金属烧损,每加热一次烧损1.5-3%;增加清理工序及清理设备;影响锻件质量及尺寸精度;降低模具寿命、降低切削刀具寿命;影响氧化的因素:
加热温度:
温度越高氧化越重;加热时间:
加热时间越长,氧化越严重;炉气成份:
氧化性、中性、还原性气氛;钢本身的几何形状:
表面积大则氧化重;
18.钢的化学成份:
⑴含碳量大于0.3%时,氧化皮减少(C与O反应生成还原性气体CO);⑵合金元素:
Cr、Ni、Al、Mo能减缓氧化(生成致密的氧化膜,透气性小),Ni、Cr含量为13-20%则几乎无氧化。
19.防止氧化的措施:
氧化需要时间和氧化性气氛快速加热、缩短高温下停留时间;保护介质加热、少无氧化加热
20.脱碳:
加热时钢料表面的C和炉气中的氧化性气体(O2,H2O,CO2等)及某些还原性气体(如H2)发生反应,造成钢料表面含碳量的降低,其实质是高温下钢中的C与H或O反应,生成CH4或CO。
其实质也是扩散作用的结果。
脱碳的危害:
使锻件表面变软,强度和耐磨性降低
21.影响脱碳的因素:
加热温度:
随温度升高,脱碳速度增加;加热时间:
时间越长,脱碳层越厚;炉气成分:
炉气中脱碳能力最强的是H2O,其次CO2和O2,最后H2,而CO的含量增加可减少脱碳。
防止脱碳的措施快速加热;保护介质加热
22.钢的化学成份:
C、W、Al加剧脱碳;Cr、Mn阻止脱碳;Si、Ni、V无影响。
23.过热当加热温度超过始锻温度或在高温下停留时间过长,便产生奥氏体晶粒急剧长大,这种晶粒粗大的现象叫做过热。
过热的危害:
力学性能降低(尤其是冲击韧性ak)试样一次冲断时,计算单位横截面积上所消耗的冲击功,得试样的冲击韧性(简支梁摆锤式冲击试验机)挽救措施二次锻造;热处理一般来说,过热组织可以通过足够大的塑性变形来消除,或通过热处理(正火、淬火、反复正火、反复淬火)来消除。
防止过热的措施严格控制加热温度;尽量缩短高温保温时间;锻造时要有足够的塑性变形量,破碎粗大的奥氏体晶粒和分散晶界上的析出相
24.过烧:
当金属加热到接近其熔化温度时,并在此温度下停留过长的时间,不仅晶粒粗大,而且晶界发生局部熔化,氧化性气体进一步侵入晶界,使晶间物质氧化,形成易熔共晶氧化物,破坏晶粒间的结合。
过烧的危害:
晶粒之间失去联系,材料失去塑性和强度,锻造时在表面形成网格状裂纹(龟裂)防止过烧的措施:
遵守加热规范;控制加热温度;特别要控制出炉温度及在高温时的停留时间
25.裂纹(内应力超过强度极限,受力导致开裂)温度应力;组织应力、残余应力
26.温度应力坯料加热过程中,其表面与中心存在较大的温度差,由于表面的热膨胀大于心部,在钢锭的中心部位形成三向拉应力,这种由于温度不均产生的附加应力称为温度应力,加热速度越快,截面上的温差就大,产生的温度应力也越大。
27.组织应力(相变应力)具有相变的材料在加热过程中,表层先相变,心部后相变,且相变前后组织的比容发生变化,由此引起的应力叫组织应力。
28.加热过程中随着温度升高,表层先相变,由珠光体转变为奥氏体,比容减小,表层受拉心部受压。
此时组织应力与温度应力反向,使总的应力数值减小。
随着温度的继续升高,心部相变,此时组织应力心部受拉表层受压。
组织应力方向与温度应力相同,使总的应力数值增大,但此时钢料已接近高温,一般不会造成开裂
29.注意:
1)钢料加热时,特别是在500-550℃以下加热时,此时钢的塑性差,温度应力较大,应避免加热速度过快,以免开裂。
2)对于尺寸大的钢锭和导热性差的高合金钢,低温阶段必须缓慢加热。
30.金属的加热规范钢料在锻前加热时,应尽快达到所规定的始锻温度。
温度升高过快,由于温度应力过大,可能造成钢料破裂。
温度升高过慢,会降低生产率,增加燃料消耗,则需按加热规范进行加热。
加热规范是指坯料从装炉开始到加热完了整个过程对炉子温度和坯料温度随时间变化的规定。
用加热曲线表示。
31.加热过程中含有预热、加热和均热几个阶段。
制定加热规范就是要确定加热过程不同阶段的炉温、升温速度和加热(保温)时间。
预热阶段:
主要是合理规定装料时的炉温;加热阶段:
关键是选择升温时候的加热速度;均热阶段:
保证钢料温度均匀,确定保温时间;
32.加热规范正确与否,对产品质量和各项技术指标影响很大。
正确的加热规范应能保证:
金属在加热过程中不产生裂纹,不过热不过烧,温度均匀,氧化脱碳少,加热时间短和节约能源等。
总之,在保证加热质量的前提下,力求加热过程越快越好!
33.几个概念:
1)装炉温度:
坯料装炉时的炉温2)加热速度:
单位时间内温度上升的度数3)均热保温:
加热到锻造温度下的保温4)加热时间:
开始加热至始锻温度的时间5)始锻温度、终锻温度、锻造温度范围
34.装炉温度:
对于导温性好与断面尺寸小的普通钢坯料,装炉温度不受限制,而对于导温性差及断面尺寸大的合金钢坯,则必须加以限制。
高速钢冷锭装炉温度为600℃,大型毛坯的炉温度为650℃,小型坯料的炉温度为750-800℃
35.总之,在制定加热规范时,首先要考虑坯料的断面尺寸,其次是要考虑化学成分及有关性能(塑性,强度极限,导温系数,膨胀系数,组织特点等),再参考有关资料和手册。
36.合理的加热规范应该能保证在整个加热过程中,坯料截面上的温差和温度应力在许可范围内,并尽可能缩短加热时间,提高生产效率。
37.锻造温度范围的确定基本原则:
合理的锻造温度范围,应保证金属具有良好的塑性和较低的变形抗力。
并在此条件下尽量扩大锻造温度范围,以减少加热火次。
具体锻造温度范围应根据铁碳相图来确定
38.
39.始锻温度保证无过烧;低于固相线150-250℃;
40.考虑材料种类(钢锭、钢材)钢锭铸态组织稳定,产生过烧倾向小,因此其始锻温度比同钢种的钢材要高20-50℃;考虑打击速度(高速成形的热效应,使坯料温升引起过烧,其始锻温度比通常低100℃。
大型锻件最后一火的始锻温度,要考虑锻后冷却过程中的晶粒长大。
41.终锻温度过高:
锻件晶粒粗大,可能产生魏氏组织。
过低:
加工硬化严重,易开裂。
再结晶不充分甚至不能再结晶,导致晶粒粗大。
原则:
保证良好的塑性;保证锻后获得较好的组织性能。
42.魏氏组织及其产生原因:
亚共析钢从奥氏体相区缓慢冷却时,铁素体沿奥氏体晶界析出,呈片状(或针状),并向奥氏体晶粒内部生长。
这些分布在原奥氏体内部的片状共析铁素体组织称为魏氏组织。
魏氏组织的危害:
影响钢的力学性能,特别是降低钢的冲击韧性,因此要尽量避免产生魏氏组织。
43.终锻温度:
稍高于再结晶温度低碳钢:
奥氏体、铁素体双相区(塑性均较好)中碳钢:
奥氏体单相区(组织均匀,塑性良好)高碳钢:
奥氏体、渗碳体双相区(破碎析出的滲碳体,避免终锻后沿晶界析出网状滲碳体)注意:
高碳钢终锻温度为何选在奥氏体、渗碳体双相区?
44.锻后冷却(终锻温度-室温)冷却方法:
空冷;坑冷(箱冷);炉冷。
各种冷却方法的根本区别在于冷却速度的不同
45.锻后冷却过程中的常见缺陷1、裂纹-冷却过程中产生的内应力引起温度应力:
初期,后期;软钢,硬钢;组织应力:
马氏体转变比容增大;残余应力:
变形不均或加工硬化引起的内应力2、白点形态:
纵向断口呈圆形或椭圆形白色斑点,横向呈细小的裂纹。
危害:
降低力学性能,热处理时易引起淬火开裂,使用时易造成零件断裂。
形成原因:
氢和组织应力共同作用的结果,冷却速度越快,它们的作用越显著,且锻件尺寸越大,白点越易形成。
3、网状碳化物含碳高的钢种(如:
过共析钢、轴承钢等)终锻温度高且锻后缓冷,由奥氏体中大量析出二次碳化物,这时碳原子具有较大的活性和足够的时间扩散到晶界,于是沿奥氏体晶界形成网状碳化物
46.锻件冷却规范-选择合适的冷却速度:
⑴锻件合金化程度越高,冷却速度应该越慢(成份越简单,冷却速度可以越快)⑵含碳高的钢种(如过共析钢、轴承钢等)要求先快冷(空冷、鼓风、喷雾,避免碳化物沿晶界析出),冷却至相变温度以下(700℃)则要求缓冷⑶高速钢等空冷自淬钢(如W18Cr4V、4Cr13、3Cr2W8V)要求缓冷⑷相对钢材锻造而言,相同材料的钢锭(铸锭)锻造冷却速度应该较慢⑸相对小锻件而言,大锻件应该采用较慢的冷却速度(原因在于锻件大则表层与心部温差大,温度应力大)
47.自由锻是一种用来进行单件、小批量锻件和大锻件生产的锻造方法。
它是将加热到锻造温度的坯料,在自由锻设备和简单通用工具下,通过人工操作控制其金属流动以获得所需形状和尺寸的锻件优点:
1、通用性强,灵活性大,使用工具简单;2、属于局部加载(某些工艺),设备所需吨位比模锻小得多。
10万kN自由锻水压机→百吨以上大型锻件 10万kN模锻水压机→几百公斤锻件大型锻件只能采用自由锻工艺缺点:
人工操作,锻件精度差,生产率低,劳动强度大→提高精度和实现机械化方向发展
48.机器自由锻可分为:
锤上自由锻→中小型锻件水压机、液压机自由锻→大型锻件。
径向锻造机锻造→阶梯轴和异型截面轴类零件
49.工序分类:
基本工序:
较大幅度改变坯料形状和尺寸的工序,有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、错移、扭转等。
辅助工序:
为了完成基本工序而使坯料预先变形的工序,如钢锭倒棱、分段压痕等。
修正工序:
用来精整锻件尺寸和形状而使其完全达到锻件图要求的工序,如鼓形滚圆、端面平整、弯曲校直等,变形量小。
50.镦粗:
使坯料截面增加,高度减小的锻造工序。
镦粗是制造饼、块、盘类锻件的主要变形工序,是空心锻件冲孔前的准备工序,是轴、杆类锻件需要增加后续拔长变形程度的预备工序。
镦粗可提高锻件力学性能,减少异向性。
反复镦粗拔长又能破碎铸造组织,改善高合金钢中碳化物的形状和分布。
51.用途:
1)由高径比大的坯料得到高径比小的锻件;2)在冲孔之前增大坯料截面并平整端面;3)提高下一步拔长工序的锻造比;4)提高锻件的横向机械性能,减小机械性能的异向性;5)反复镦拔可打碎合金工具钢中的碳化物,并使其均布。
52.锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法。
锻造比以金属变形前后的横断面积的比值来表示。
不同的锻造工序,锻造比的计算方法各不相同。
53.1、拔长时,锻造比为y=F0/F1或y=L1/L0式中F0,L0—拔长前钢锭或钢坯的横断面积和长度;F1,L0—拔长后钢锭或钢坯的横截面积和长度。
2、镦粗时的锻造比,也称镦粗比或压缩比,其值为y=F1/F0或y=H0/H1,F0,H0—镦粗前钢锭或钢坯的横截面积和高度;F1,H1—镦粗后钢锭或钢坯的横截面积和高度。
54.金属变形流动特点变形的不均匀性(变形分布不均匀,变形不同时性)。
原因:
坯料上下端接触模具处的摩擦阻力及模具对工件的冷却。
变形不均的后果内部组织不均匀,表面裂纹
55.困难变形区(I区)该区域由于存在摩擦且温度较低,不易满足屈服条件,很难产生塑性变形易变形区(II区)该区域在III区的包围下变形,受强大的三向压应力作用易于产生塑性变形。
铸态组织被充分打碎,再结晶充分(变形是再结晶的动力),得到细晶锻态组织,锭料中原有孔隙被焊合。
变形居中区(III区)该区域相当于一个受内压的圆环,该内压来自于II区的作用,在内压的作用下,该区域易被胀裂。
56.主要质量问题1)内部组织不均匀,上下端部分保留铸态组织;2)侧表面纵向裂纹或45度方向裂纹;3)失稳弯曲,发展成折叠(高径比过大)。
57.解决措施I区:
润滑(摩擦);预热工具(低温);软金属垫(难变形);III区:
套环镦粗(内胀、纵裂);铆镦、叠镦、擀铁→凹形毛坯(鼓肚)。
58.高毛坯镦粗特点:
1)形成双鼓形;2)易失稳弯曲,进而可能发展成为折叠。
59.双鼓形成的原因:
1)坯料与模具之间的摩擦,困难变形区象楔形刚性块向下运动,对于其外侧的金属具有扩胀作用,使其处于径向受压,切向受拉的应力状态,易满足屈服条件而产生塑性变形(由于作用力传递不到中间,尤其是锤击太轻时,变形仅发生在靠近两端的区域,尤其是中间温度较低时,结果形成哑铃形)。
2)惯性(锤上锻时,上部金属流动速度快易变形)。
60.矮毛坯镦粗按变形程度大小也可分为三个区域,但变形较均匀,鼓肚较小。
这是由于相对高度较小,内部各处的变形条件相差不太大。
61.圆环镦粗1)无摩擦时,圆环均匀压缩,均匀向外流动,其内径、外径均增大;2)摩擦很大时,与模具表面接触的金属象“粘”在模具上一样不能流动,结果部分金属向内流动,部分向外流动,造成内径减小(向内凸),外径增大(向外鼓);3)摩擦介于二者之间时,与模具表面接触的金属也能流动。
向内、向外流动的金属之间存在着一个分界面,这就是“中性层”。
中性层的径向流动速度为零,且其位置是随时间变化的。
62.圆环压缩应力分析:
质点受三向压应力作用。
其中环向应力对微元体有一个沿径向向外的分力,该力与金属向内流动时摩擦力的方向相同,共同阻碍金属向内流动,所以中性层以内的金属较少,更多的金属则位于中性层以外。
63.反复镦拔工艺(打碎网状碳化物)单向镦拔;双向镦拔(十字镦拔);三向镦拔(双十字镦拔)使镦粗时困难变形区在拔长时受到变形,使整个坯料各处变形都比较均匀。
64.矩形坯料镦粗矩形截面在镦粗过程中的变化趋势:
逐渐由矩形向圆形过渡(趋圆)。
65.塑性变形时金属流动的方向1)古布金的最小阻力定律。
在塑性变形过程中,当变形物体的质点有向各个方向移动的可能性,质点将沿阻力最小的方向移动。
这一规律就叫最小阻力定律可知:
变形体内的质点,在垂直于外力方向的位移应发生在该点到断面周界的最短法线上。
2)矩形坯料、方形坯料金属流动的方向分三种情况:
摩擦很大时金属沿最短的路径流动;无摩擦时金属均匀向外流动;一般摩擦时金属的流动介于二者之间。
由此可推知在有摩擦的情况下要想增加某个方向的尺寸,必须使多数金属向这个方向流动。
66.拔长使坯料长度增加而截面减小的工序,称为拔长。
拔长可用于获得具有长轴线的锻件,如光轴、带台阶的轴、曲轴、拉杆等受力及变形特点:
局部加载、局部受力、局部变形
67.变形特点与镦粗的异同变形区的变形和流动与镦粗相近(变形分区、变形分布),但又区别于自由镦粗:
拔长是两端带有不变形区域(外端)的镦粗,金属的变形流动既受工具的影响(摩擦、降温),又受外端的影响(限制横向展宽)。
2、外端及外端对变形区的影响外端:
与变形区相连但又不变形的区域外端对拔长时金属变形流动的影响:
限制横向展宽,有利于金属轴向流动。
外端对变形区金属的影响主要是通过阻碍变形区金属的流动,进而产生或加剧附加的应力和应变。
变形区与外端的交界上即过渡区处产生了切应力,从而阻碍了变形区金属的横向流动。
68.矩形截面拔长的生产率1、压下量的确定压下量大,压缩次数可减少,生产率高,但必须考虑下面两个因素:
⑴考虑金属的塑性⑵考虑翻转90度再压时坯料是否弯曲,应保证宽度与高度之比a/h<2.5。
(拔长要打击多次,以消除鼓肚和满足截面尺寸)2、送进量的确定送进量小,金属易于轴向流动,但压缩次数多;送进量大,金属不易向轴向流动,但压缩次数少。
通常送进量l=(0.4-0.8)b,b平砧的宽度。
69.矩形截面拔长可能出现的质量问题、产生原因及解决方法(低塑性材料)1、表面横向裂纹;2、角裂;3、对角裂纹;4、内部横向裂纹;5、折叠;6、锻不透
70.表面横向裂纹(图4-39(a))原因:
上表面:
上表面的金属主要是由于轴心区金属的变形而被拉着伸长,由于外端的影响,变形区拉着外端变形,变形过度则开裂,产生表面横向裂纹;侧表面:
送进量和压下量过大,材料展宽过多而产生较大的拉应力,使鼓肚发展成裂纹。
措施:
上表面:
控制压下量、凸弧砧(压缩时可以产生水平方向的分力,抵消一部分摩擦力的影响,改善受力情况和应力状态,从而利于接触面附近金属的轴向流动);侧表面:
控制压下量
71.角裂原因:
温度降引起塑性下降措施:
操作时注意经常倒角
72.对角裂纹原因:
对角线附近强烈的剪切变形。
热成形塑性功转化为热量,可能过烧;未热透或冷成形工件内部温度低,因强烈的剪切变形和加工硬化,造成开裂。
措施:
“两轻一重”打击法在始锻及接近终端温度应轻击;在900-1050℃钢材塑性好时重击,打碎钢中的大块碳化物;避免在同一个地方反复重击。
73.倒角时的裂纹(对角裂纹)原因:
不均匀变形、附加拉应力,打击较重时产生。
措施:
轻击、圆形砧内倒角
74.内部横向裂纹原因:
变形不均引起附加拉应力措施:
增加送进量
75.折迭原因:
1)送进量过小造成只有表层变形;2)压下量过大翻转90度打击时,由弯曲发展成折迭。
措施:
增加送进量、控制压下量
76.端面内凹原因:
送进量过小造成只有表层变形,措施:
增加送进量
77.锻不透(镦粗、拔长)原因:
送进量过小造成只有表层变形由于钢锭轴心部分有疏松、气孔、微裂纹等缺陷,钢锭越大缺陷越严重,若锻不透则不能消除这些缺陷,影响锻件质量。
措施:
⑴采用宽砧、大送进量,用走扁方的方法进行锻造;⑵表面降温锻造法(中心压实法)。
使心部处于高温高静水压状态,焊合内部缺陷。
78.圆截面拔长质量问题、产生原因及解决方法:
1、内部纵裂原因:
附加拉应力+困难变形区(刚性楔子)的作用措施:
⑴圆→扁、方→圆;⑵型砧拔长(摔子,限制横向流动)。
79.空心件拔长:
减小坯料外径,增加其长度,也叫芯轴拔长,用于锻造长筒类零件。
图中A区为直接受力区,B区为间接受力区,B区的受力和变形主要是由A区的变形引起的。
80.1、外端对变形的影响:
外端的存在限制了A区的切向流动,有利于金属的轴向流动,这是对拔长有利的;无外端则变成扩孔(椭圆形孔);A区轴向流动时又拉着外端一起伸长。
2、质量问题:
孔壁裂纹(尤其是在端部)原因:
经一次压缩后内孔扩大,转一定角度再压时,孔壁与芯轴间存在间隙,在弯矩的作用下,产生切向拉应力导致开裂。
切向流动越多越易开裂。
注意:
坯料端部更容易产生孔壁裂纹(该处外侧无外端限制、间隙大、温度低)措施:
1)用V型砧;2)提高此处终锻温度并预热芯轴;3)提高相对壁厚t/d(t为空心件壁厚,d为芯轴直径)。
t/d越大对金属切向流动的限制越强,一般说来:
t/d>0.5采用上平下V,t/d<=0.5采用上V下V;
81.实心单面冲孔:
将坯料放在漏盘上,把略带锥度而两端平整的实心冲头大端朝下,对准漏盘孔放正,锤击冲头小端面,直至坯料冲穿为止,也称为漏孔。
特点:
走样小,芯料损耗大,多用于薄坯料冲孔,H/D<0.125
82.在坯料上制透孔或不透孔的工序,称为冲孔,锻造各种空心锻件时,需要冲孔。
冲孔分为:
实心冲头冲孔和空心冲头冲孔实心冲头冲孔分为:
单面冲孔和双面冲孔主要工具:
冲头(碳素工具钢T7)
83.实心双面冲孔:
冲入深度约为坯料高度的2/3-3/4时,取出冲头,将坯料翻转180度,再把冲头对准孔位,进行锤击,直至冲穿为止(放煤粉与不放煤粉)。
特点:
不受坯料厚度限制,芯料损失小,走样大。
84.开式冲孔:
毛坯外周围无约束的自由状态,闭式冲孔:
依靠刚性的凹模筒壁,阻止圆环B区外周的自由胀大,在A区金属压缩并向四周扩张流动的作用下,B区产生很大的径向和周向的压应力,产生沿轴向的伸长变形。
85.冲孔的受力与变形分析(单面实心冲孔):
冲孔一般属于局部加载、整体受力、整体变形1、各区域的应力应变状态可将坯料分为直接受力区(A区)和间接受力区(B区)
86.A区:
变形近似于在环形金属(B区)包围下的镦粗,处于三向受压的应力状态,具有镦粗的一些特点。
由于摩擦及作用力的分散等因素的影响,A区金属不是同时进入塑性状态的,当坯料较高时,随着冲头的下移,变形区也逐渐下移(变形逐渐由上往下发展)。
87.B区:
B区的变形主要是由A区的变形引起的,该区域内层最易满足塑性条件,所以变形从内向外逐次进入塑性状态,而随着冲头的下移,该区域的变形也逐渐由上向下发展。
88.坯料轴向(Z方向)尺寸的变化:
D/d较小,则εz<0,轴向缩短(“拉缩”);D/d较大(D/d≈5),则εz≈0,轴向尺寸基本不变;D/d很大,则εz>0,轴向尺寸增大(坯料内侧高度增加)其中,D为坯料直径,d为冲头直径。
89.冲孔前坯料高度H0的确定D/d<5,则H0=1.1~1.2H,D/d≥5,则H0=H
90.冲孔质量分析:
1、走样现象:
冲孔后使坯料高度下降,外径上小下大,上端凹进,下端凸出。
为减小走样,应使D0/d≥3。
2、裂纹外侧表面的裂纹:
A区金属向外流动,迫使B区外径扩大,使外层金属受到切向拉应力作用而开裂。
D/d越小越容易开裂,为保证质量,一般要求D0/d≥
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