精密锻造文献小综述讲解
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精密锻造成形技术的应用及其发展导言精密锻造成形技术是一种宏观加工方法,它是通过锻造工艺将金属材料一步一步地用压力变形,最终实现工件的成形。
这种工艺有很多优点,如精度高、表面质量好、材料利用率高等。
在制造业中应用非常广泛,尤其在航空、航天、汽车等高端制造领域,成为生产高精度零部件的重要工艺之一。
本文将探讨精密锻造成形技术的应用以及其未来的发展趋势。
精密锻造成形技术的应用航空、航天领域精密锻造成形技术在航空、航天领域中的应用非常广泛,主要用于生产复杂的金属材料构件,如强制润滑轴承、涡轮叶片、变形块等。
这些零部件在飞行过程中需要经受住极端的温度、压力和负载等环境的考验,要求零部件精度高、重量轻,以确保飞行器的正确运行。
由于精密锻造成形技术具有加工精度高、表面质量好、强度高等优点,所以被广泛应用于飞行器的生产中。
汽车制造随着汽车行业的不断发展和普及,对汽车制造的要求也越来越高。
精密锻造成形技术在汽车制造中的应用越来越广泛,主要用于生产发动机、转向系统、悬挂系统等重要部件。
比起传统的铸造工艺,精密锻造成形技术可以生产出更加精密、高强度、轻量的零部件,使汽车性能更加卓越,受到了汽车制造企业的广泛认可。
其他领域除了航空、航天和汽车制造领域外,精密锻造成形技术还在其他领域得到了广泛的应用。
例如,在医疗设备制造中,精密锻造成形技术可以生产出高精度的医疗器械;在工业机器人设备制造中,精密锻造成形技术可以生产出高精度的零部件,提高了工业机器人的精度和稳定性。
精密锻造成形技术的未来发展随着经济的不断发展和工业技术的不断进步,精密锻造成形技术的应用将会更加广泛。
其中,主要有以下几个方面的发展趋势:数字化加工随着人工智能、云计算、大数据等新技术的出现和发展,数字化加工技术将逐渐取代传统的机械加工。
数字化加工具有高效、节能、精度高等优点,可以提高生产效率,降低生产成本。
精密锻造成形技术的数字化加工技术在未来将更加广泛应用,提高生产自动化水平,实现工艺的数字化控制。
汽车零部件精密锻造技术应用和质量控制摘要:由于锻压技术制造出来的零件具有很高的韧性及较高强度,适合进行大批量加工,所以汽车自身需要使用锻造技术进行生产的零件接近60%。
近几年,伴随汽车产量的逐渐增加,各个主机厂家的汽车产能不断提升,零件的整合也处于同步计划当中。
部分汽车制造行业在轻量与节油率追求中,通过精锻技术来代替切削技术,改变了开发新型汽车产品的方向,因此这些都能给锻造技术的稳定发展提供有效的发展机会。
关键词:汽车;零部件;锻造技术1 精密锻造发展的主要工艺形式精锻技术指加工出质量较高与尺度较准的飞边较少的净形锻件技术。
以往热锻技术不能实现近净锻件的合理获取,针对该问题,应该在原先热锻前提下,通过塑性概念、科学材料、摩擦学推动锻造技术的改造,并进行精锻工艺的研发。
当前此类技术类型繁多,通常需要按照锻造时的温度计成形方法合理区分。
1.1 锻造温度区分锻造温度区分可以分成冷锻、温锻、冷锻复合锻:a.冷锻工艺。
此类工艺指的是在正常室温下的一种精密塑性成形技术,具有切削加工无可比拟的优点,如制品的机械性能好、生产率高和材料利用率高,特别适合于大批量生产,而且可以作为最终产品的制造方法。
b.温锻工艺。
此类工艺在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造技术。
温锻也称中温锻造,与冷锻相比较,温锻的优点是锻件变形所需的变形能量小得多,因为温锻时的变形抗力显著下降,模具寿命高,可以使冷锻时很难加工的非对称零件也能顺利成形,也可以采用温锻锻造高碳钢和高合金钢锻件。
与热锻相比较,温锻不仅使锻件的尺寸精度大大提高,使表面粗糙度大大降低,而且还能提高材料利用率,节省机械加工工作量,温锻工艺生产的锻件余量比热锻时小得多,氧化皮也很少。
c.冷锻复合锻。
此类工艺指通过金属温锻成型手段进行接近产品终极形态的基本制成,通过清理与润滑后,利用冷锻方式精整毛坯或者整形,最终精整产品的部分可以满足冷锻水平。
1.2 成形方式区分在以往闭式模锻技术发展中,在没有飞边的模锻前提下,可让闭塞锻造技术以及分流锻造技术实现有效增加,模具可让以往热锻中的上下模、顶杆等简单的模具结构实现有效突破。
近年来,随着工业制造技术的不断发展,高精密轴承套圈锻造技术在机械制造领域中扮演着越来越重要的角色。
高精密轴承套圈锻造技术的应用,不仅可以提高产品的精密度和稳定性,还可以大幅降低生产成本,提高工业制造的效率和质量。
一、高精密轴承套圈锻造技术的定义和概述高精密轴承套圈锻造技术是指利用特定设备和工艺,将金属材料在一定的温度和压力下进行塑性变形,使得轴承套圈的尺寸精确、几何形状复杂、尺寸精度高、表面质量好的一种成形工艺。
在实际应用中,高精密轴承套圈锻造技术已经被广泛应用于航空、汽车、机械等领域。
二、高精密轴承套圈锻造技术的关键技术1.材料选用:高精密轴承套圈的锻造材料通常为高强度合金钢或不锈钢,具有优异的热加工性和机械性能。
2.模具设计:模具是高精密轴承套圈锻造过程中的关键设备,其设计需要考虑到产品的尺寸精度、几何形状和表面质量等因素。
3.加热控制:在轴承套圈的锻造过程中,加热温度和保温时间的控制对产品的质量起着至关重要的作用。
4.锻造工艺:通过控制锻造力和锻造速度,保证轴承套圈在锻造过程中不产生过多的内部应力和缺陷。
三、高精密轴承套圈锻造技术的应用1.航空航天领域:在航空航天领域,要求轴承套圈具有高精密度和高强度,以满足飞行器在高速飞行和复杂工作环境下的要求。
2.汽车制造领域:在汽车制造领域,高精密轴承套圈锻造技术可以大幅提高汽车轴承的使用寿命和性能稳定性,提高汽车的安全性和经济性。
3.机械制造领域:在机械制造领域,高精密轴承套圈锻造技术可以提高机械零部件的精密度和稳定性,降低生产成本,提高产品的市场竞争力。
四、高精密轴承套圈锻造技术的发展趋势随着材料科学、模具设计和加热控制技术的不断创新,高精密轴承套圈锻造技术将会在未来得到进一步的优化和提升。
随着全球工业制造的迅速发展,高精密轴承套圈锻造技术的应用领域将会越来越广泛。
五、结语高精密轴承套圈锻造技术是当前工业制造领域中一项非常重要的技术,其应用可以提高产品的制造精度和稳定性,降低生产成本,提高市场竞争力。
汽车齿轮的精密锻造技术摘要:本文介绍了精密锻造成形在汽车齿轮制造中的应用,总结了各种齿形精密锻造的关键技术,特别提到分流锻造在齿形成形方面的应用。
关键词:齿轮锻造;精密锻造前言:齿轮精密锻造成形是一种优质、高效、低消耗的先进制造技术,被广泛地用于汽车齿形零件的大批量生产中。
随着精密锻造工艺和精密模具制造技术的进步,汽车齿轮和齿形类零件的生产已越来越多地采用精密锻造成形。
当前国外一台普通轿车采用的精锻件总质量已达到(40—45)Kg,其中齿形类零件总质量达10Kg以上。
精锻成形的齿轮单件质量可达1Kg以上、齿形精度达到(DIN) 7级。
随着汽车的轻量化要求和人们环保意识的增强,汽车齿轮制造业将更多地应用精锻成形技术。
一.伞齿轮的精锻成形1. 伞齿轮(锥齿轮)的热精锻成形(1)早期的伞齿轮精密锻造伞齿轮的精密锻造最早见于50年代德国的拜尔工厂,并在蒂森等公司得到广泛的应用(1)。
我国上海汽车齿轮厂等在70年代采用热精锻技术,成功进行了伞齿轮的精密锻造生产。
在当时社会主义大协作的环境下,伞齿轮的精锻技术很快在齿轮行业得到推广应用。
该技术的应用和发展得益于2项当时先进的技术:模具的放电加工技术和毛坯感应加热技术。
先淬火后加工的放电加工避免了模具淬火变形带来的齿廓误差;快速加热的中频感应加热解决了齿轮毛坯在加热过程中的氧化和脱碳问题,以上2项技术的应用使锻造成形的伞齿轮齿面达到无切削加工要求(图1、图2)。
图1.精锻成形的行星和半轴齿轮图2.精锻成形的汽车行星齿轮(2)锻造设备伞齿轮的锻造设备在国外一般使用热模锻压力机。
但在60-70年代的中国,热模锻压力机是非常昂贵的设备。
因此,国内企业普遍使用的锻造设备是双盘摩擦压力机(图3)。
该设备结构简单,价格便宜,很快成为齿轮精锻的主力设备。
但摩擦压力机技术陈旧、难以控制打击精度、而且能源利用率较低。
随着高能螺旋压力机和电动螺旋压力机的出现(图4),落后的摩擦压力机有被取代的趋势。
精密锻造成型技术及应用分析李新同,李 克,李元衡(衡水通用铁路器材有限公司,河北衡水053200)摘 要:伴随着我国机械制造业的快速发展,我国工业制造的水平不断提升,以制造配件为主的精密锻造成型技术也逐渐完善与成熟,这也标志着我国机械制造的技术水平得到了进一步提升。
相对于传统切削加工技术与普通锻造成型技术,精密锻造成型技术的制作成品,更接近于生产最终的需求形状,因此使得精密锻造成型技术广泛应用于各种产品制作中。
基于此,针对于精密锻造成型技术的分析,详细阐述了精密锻造呈现技术及其应用,以及同时合理化探究了精密锻造成型技术的发展趋势。
关键词:精密锻造;锻造成型;成型技术doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2019.01.042 引言精密锻造成型技术作为普通锻造成型工艺基础上改进的新型锻造成型技术,精密锻造成型技术融合了新材料、新能源、信息技术与计算机技术等多种技术优势,具有高效率、节能、节材、高精度与低成本等优点,其自20世纪70年代开始进行发展后,逐渐成为制造业市场竞争的主流技术。
对此,为了促使精密锻造成型技术获得进一步的发展,本文立足于精密锻造成型技术及应用的角度进行了相关探析。
精密锻造成型技术及应用1.1 冷精锻成型冷精锻成型技术分为两种制作工艺,即冷挤压技术与冷镦剂技术,其制作过程是在室温下对金属材料进行加工锻造,使得金属材料能够受到施加压力后,产生塑性变性的情况,进而根据零件使用需求生成不同尺寸与类型的零件。
冷精锻原材料分为有色金属与黑色金属两种,如银、铝合金与不锈钢等材料,其选择原材料进行制作时,需要根据零件需求的化学、物理与力学等性能,选择合适的材料进行预先软化、表面与润滑处理后,才能进行冷精锻的成型制作。
1.2 温精锻成型温精锻成型技术是在20世纪60年代逐渐发展起来的一种精锻成型技术,其制作流程主要是先将锻件进行预热处理,然后在结晶温度以下某个合适温度下,进行产品的锻造制作,以形成所需形状与尺寸的零件。
精密锻造技术的研究现状及发展趋势
精密锻造技术是一种高精度、高效率、高品质的金属加工技术。
目前,其应用领域已广泛涉及汽车、航空、航天、工程机械、电子、医疗器械等行业。
研究现状:
1. 精密锻造的精度和表面质量不断提高:随着先进材料、模具及工艺技术的发展,精密锻造的尺寸精度、形状精度和表面质量不断提高,能够满足不同领域对于精度和质量的需求。
2. 材料的多样化和可塑性的提高:现代材料的多样化,使得精密锻造技术可以处理更加复杂的金属材料,而材料的可塑性的提高,则使得精密锻造能够加工更加复杂的工件。
3. 工艺流程的创新和智能化:随着数字化技术、物联网技术和智能化制造的发展,精密锻造技术的工艺流程得到了创新和智能化,大大提高了生产效率和产品质量。
发展趋势:
1. 制造技术趋向智能化:未来,精密锻造技术将是更加智能化的制造过程,通过数字化技术、人工智能技术和自动化技术等方面的创新来提高制造效率和生产质量。
2. 环境友好型设计:精密锻造的设计趋势将会更加注重环境的保护,减少污染和能源的浪费。
3. 面向多学科的合作:为了更好地应对未来的需求,精密锻造技术将会更加强调多学科合作。
不仅与材料科学、机械工程等学科的合作,也将与建模仿真、数值分析、智能制造等方面的合作。
文献综述题目手柄的模锻模设计姓名专业机械设计制造及其自动化学号指导教师张莉郑州科技学院机械工程学院二○一七年二月摘要:本文主要介绍了模具行业国内外的发展状况以及我国与国外模具技术的巨大差距,分析了我国未来锻模工业和技术的发展趋势。
还介绍了模锻的一般锻造工艺和锻模的一般设计思路以及我国锻造行业存在的一些问题,强调了锻模制造技术所占有的重要地位。
随着大量引进国外先进的锻模技术与制造工艺和我国锻模具设计制造水平的不断提高,为锻造技术的发展提供了良好的发展平台,我国的锻造工业将迎来跨越式发展。
关键词:发展状况;模具技术;发展趋势;锻造工艺;锻造技术一、引言模具是制造业的重要基础装备,模具制造技术是精密成形的关键,比如精密复杂冷温锻模技术,我国冷温精锻企业已掌握冷温精锻件尺寸精度、模具变形控制与补偿的关系,在模具生产中能够达到较高的技术指标,如:齿轮模具型腔尺寸精度达到0.005~0.01mm;冷锻齿轮零件传动精度达到7级,可替代齿形切削加工;表面粗糙度值Rz≤10 μm;齿形模寿命达5万件以上。
锻造工艺加工的零件广泛应用在航空航天、发电、船舶、汽车、工程机械及机床等领域。
锻件可分为模锻件和自由锻件,其中模锻件的比例约占70%,模锻件中汽车锻件约占70%。
锻模是金属成形中的重要工艺装备,锻模的设计、选材、制造质量及其成本不仅仅影响锻模寿命和模锻件成本,还直接地影响模锻件内部组织、几何形状、尺寸、质量以及模锻件的交货周期。
近几年, 在国内良好经济环境下和国家产业结构调整政策的推动下,我国锻造行业有了较快速度的发展,2009年模锻件产量达到了531万吨。
锻造企业对高质量、长寿命的模具需求更为紧迫,也促使国外模具材料、模具加工设备、模具修复技术的大量进口,国内锻造企业也在积极研究开发长寿命模具技术。
我国的模具行业将在良好的宏观环境下得到快速发展。
二、国内外研究状况(1)国外模具发展状况国外,特别是欧美和日韩等地区的模具工业起步较早,拥有比较先进的生产管理技术和经验。
我国精密锻造成型技术及应用摘要:汽车、摩托车以及其他机械产品都是一国制造业技术水平的重要标志,它的发展趋势也决定了汽车锻压工艺与装备技术的进步,当前发展趋势具有产品规模化、型号多样化、生产效率高、型号灵活变化、可共线制造、整车覆盖部件生产大型化和一体化等特征。
这其中有一个精加工技术——精细铸造,因为它物料利用效率较好,很少需要磨削甚至无切削,生产成本较低等特点而被广泛应用于机械加工行业。
本文着重阐述了冷锻、温锻、闭塞锻压、复合成型、精密热模锻和等温铸造成形等技术,及其中精密铸造已在我国国内汽车、航空航天和通用机械领域中的应用情况。
关键词:冷锻成形;温锻热锻;闭塞锻造;复合成形引言随着中国机械制造业尤其是汽车和摩托车制造业的快速成长,以及国际竞争的日趋激烈,零件的产品设计和生产质量要求以实现高精度、高性能、高效率、低成本和低能耗为目标,已成为提高企业效益的重要方法,但常规等锻造技术已不能满足企业等需求,精密制造技术应运而生。
精密铸造技术,是以金属粉末(或者是金属和非金属粉末的混合物)为原料, 再由模具进行热成型烧结加工来生产的特殊金属、复合材料及各种产品的生产过程。
粉末冶金在技术方面也是精密锻造的一种,且粉末冶金制造出来的产品精度要优于传统精密锻造技术制造出来的产品,而且产品一致性要更好一些。
一、多种精密锻造技术及其应用1.1冷精锻成形冷精锻成型就是使金属在常温下产生体积塑性变形并把其加工成为复杂部件的一种严格成形作业,主要有冷挤压和冷镦挤两种成形方式。
冷锻金属材料还包括普通金属和黑色金属,如:银、铝、钴、钛以及合金、中低碳钢与不锈钢等。
冷锻选材应兼顾使用要求及工艺要求,并依据产品零件所需物理和化学及力学等性能指标,确定适宜的选材。
并且在铸造前还必须先对钢材做软化处理,而坯料也必须做好表面处理和润滑处理,才能使用冷挤压,从而提高模具的寿命。
由于这种方法是采用专用压力机及高精度模具把钢铁在常温状态下挤制成多种形状的机械部件,因而制得的成品精度高、强度高,并节省了材料及能源[1]。
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。
二、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。