第2章 金属塑性成形(第4节)20120318

成形方式： 根据成形时温度的不同可分为： 1）热挤压：在挤压前，将金属坯料加热，使坯料在一般 锻造温度范围内进行挤压。塑性好变形抗力小，但对模具 的耐热性能要求高，且零件尺寸精度较低，表面较粗糙。 2）温挤压：将金属加热到一定温度（对钢材一般8000C以 下），再挤压。既利用其塑性好，变形抗力低；又可提高 尺寸精度，减小表面粗糙度。 3）冷挤压：使金属在室温状态下挤压成形。变形抗力大， 但零件尺寸精度高，表面粗糙度低，冷挤压成形所产生的 加工硬化作用，提高零件的强度。适用于变形抗力较低， 塑性较好的有色金属及其合金、低碳钢、低碳合金钢。
1、挤压成形：
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挤压成形是使坯料在外力作用下，使模具内的金 属坯料产生定向塑性变形并通过模具上的孔型，而获 得具有一定形状和尺寸的零件的加工方法。
挤压的优点：
1）可提高成形零件的尺寸精度，并减小表面粗糙度。 2）具有较高的生产率，并可提高材料的利用率。 3）提高零件的机械性能。 4）挤压可生产形状复杂的管材、型材及零件。 缺点：变形阻力大，需能量较大的锻压设备，模具易磨 损。
根据金属的流动方向和凸模运动方向的关系可分为： 1）正挤压：，如图2-53b所示。 3）复合挤压：两方向同时发生；如图2-53c所示。 4）径向挤压：金属的流动方向与凸模运动方向垂直。如图2-53d所示。
图2-53 挤压的几种方式
应用 ①型材和管材 (一次塑性成形)多采用热挤压。 ②各种零件 (二次塑性成形)多采用冷挤压。
特点及应用 1) 特点 ① 生产率高。(轧辊生产率为锤上模锻的5～10倍) ② 质量好。(连续变形、变形均匀) ③ 节约金属材料。(比锤上模锻损耗降低6～10个 百分点) ④ 劳动条件好,易于实现机械化和自动化。 ⑤ 设备结构简单,对厂房地基条件要求低。 2) 应用 ① 型材轧制 ② 零件的轧制
图2-61 摆动辗压
7、液态模锻：将定量的熔化金属液倒入凹模型腔 内，在金属液即将凝固或半凝固状态下用冲头加压， 使其凝固成形的加工方法。
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8、高速高能成形： 在极短的时间（几毫秒）内，将化学能、电 能、电磁能或机械能传递给被加工的金属材料， 使之迅速成形的加工工艺。 高速高能成形分为电磁成形、爆炸成形、放 电成形和高速锤成形四种形式。 高速高能成形可加工难加工材料，加工精度 高，加工时间短，设备费用较低。缺点是：噪声
大，单位时间内的产量低。
1) 电磁成形
当开头闭合时，
贮存在电容器中的电
能形成高速增长和衰 减的脉冲电流，并在
周围形成一个强大的
变化磁场，处于磁场 中的坯料内部会产生 感应电流，与磁场相 互作用的结果是使坯 料高速贴模成形。
电 磁 成 形工艺对管 子和管接头 的连接装配 特别适合， 已在生产中 得到推广应 用。
第四节 其它塑性成形方法
压力加工生产新要求： 1）生产过程机械化和自动化； 2）提高制造精度，实现少无切削加工； 3）新型材料的出现，要有相应的锻压加工成形方 法。如挤压、轧制、精密模锻、拔制、超塑性成 形、粉末冶金等。
1、挤压成形 2、轧制成形 3、拉拔成形 4、旋压成形 5、超塑性成形 6、摆动辗压 7、液态模锻 8、高速高能成形
2、轧制成形：
轧制也叫压延，是金属坯料通过一对旋转轧辊之 间的间隙而使坯料受挤压产生横截面减少、长度增加 的塑性变形过程。是生产型材、板材和管材的主要方 法。生产效率高、产品质量好、成本低、节约金属。 按轧辊的形状、轴线配置可分为：辊锻、辗环、 横轧、斜轧。
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1）辊锻：使 坯料通过一对 旋转的装有圆 弧形模块的轧 辊受辗压而变 形的加工方法， 如图2-54所示， 用于制造扳手、 钻头、连杆等。
2) 爆炸成形
利用炸药爆炸的化学能使金属材料变形的加工 方法。
3) 放电成形
闭合开头，使 贮存在电容器中的 电荷经液体中的电 极放电，在放电回 路中产生强大的冲 击波（可达 30000A），电极附 近的水被迅速气化， 产生很高的冲击压 力，使坯料成形。
4) 高速锤成形 利用高压气体（140个大气压的空气或 氦气）的突然膨胀，推动锤头系统和框架系 统作高速相对运动，使金属坯料在高速冲击 下成形。
３) 应用 主要用于生产各种断面的型材、线材和管材。 如生产圆钢、扁钢、电线、电缆、无缝钢管等， 特别适于加工各种规格的线材。
4、旋压成形 １）原理 旋压是将平板坯料 和半成品零件利用旋 压机或供旋压用的车 床的旋转以芯模和手 工工具（俗称赶棒） 使材料逐步变形到所 要求的零件形状的一 种加工方法。
超塑性是指金属材 料在特定条件下所表现 出极大的异常塑性的现 象；利用材料的超塑性 进行成形的方法即为超 塑性成形。如图2-60所 示。变形抗力低、充模 性能好、工件尺寸精确、 机械性能好。
图2-60 塑性板料拉深示意图 视频
6、摆动辗压：
上模轴线与坯料的轴线倾斜一个角度，上模一边绕 轴线旋转，一边对坯料进行压缩的加工方法。如图2-61 所示。局部变形，无冲击，噪声振动小，生产率高；常 用于加工回转体类、盘饼类零件，如汽车半轴、齿轮等。
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2）辗环：是通过扩大环形坯料的内、外径来获得各种环 形零件的工艺方法，如图所示，用于火车轮箍、轴承座圈、 齿轮及凸缘等。
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3）横轧：是轧辊轴线与坯料轴线平行，且轧辊与坯料作 相对转动的轧制方法。
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4）斜轧：轧辊相互倾斜配置，以相同方向旋转，坯料在 轧辊的作用下反方向旋转，同时作轴向运动的轧制方法。
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２）特点 ① 模具结构简单、费用低，机床简单。 ②加工的范围比较广。即可制造旋转体筒形件, 又可进行螺纹加工、还可进行翻孔、缩口、卷 边和切边等工序。 ③生产率低，操作技术要求高。零件的通用性 及互换性较差。 ３）应用
旋压主要适用于单件及小批量生产，并只
能加工厚度在３ｍｍ以下的金属板料。
5、超塑性成形：
3、拉拔成形：
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１) 原理
拉拔是使金属坯料通过一定形状的模孔，使其横截面减 小、长度增加的加工方法，如图2-59所示
图2-59 拉拔示意图
２) 特点 ① 应力状态：变形时金属处于一拉两压的应力状 态。 ② 变形抗力小； ③ 产生拔制应力（拔制，以拉力使坯料穿过各种 形状的锥形模孔，改变它的断面，以获得尺寸精确、 表面光洁制品的塑性加工方法），塑性被降低。故 变形量受限，中间需退火、润滑处理。 ④ 拉拔成形常在冷态下进行。