先进材料成形技术与理论3

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1、上上 页页 首首 页页下下 页页3.1.13.1.1金属塑性成形在国民经济中的地位金属塑性成形在国民经济中的地位 金属塑性加工是金属加工方法之一。它是利用金金属塑性加工是金属加工方法之一。它是利用金属的塑性，通过外力使金属发生塑性变形，成为具有属的塑性，通过外力使金属发生塑性变形，成为具有所要求的形状、尺寸和性能的制品的加工方法。这种所要求的形状、尺寸和性能的制品的加工方法。这种加工方法也称为加工方法也称为金属压力加工金属压力加工或或金属塑性加工金属塑性加工。上上 页页首首 页页下下 页页3.1 3.1 金属塑性成形种类与概述金属塑性成形种类与概述 金属塑性加工是通过塑性变形得到所要制件的，金

2、属塑性加工是通过塑性变形得到所要制件的，是一种少是一种少(无无)切屑加工方法。金属塑性加工时，一个切屑加工方法。金属塑性加工时，一个零件是在设备的一个行程或几个行程内完成的，生产零件是在设备的一个行程或几个行程内完成的，生产率很高。对于一定重量的零件，从力学性能、冶金质率很高。对于一定重量的零件，从力学性能、冶金质量和使用可靠性看，金属塑性加工比铸造或机械加工量和使用可靠性看，金属塑性加工比铸造或机械加工方法优越。在汽车、拖拉机、宇航、船舶、兵工、电方法优越。在汽车、拖拉机、宇航、船舶、兵工、电器和日用品等工业部门获得广泛应用。器和日用品等工业部门获得广泛应用。上上 页页 首首 页页下下 页页

3、3.1.2金属塑性成形方法的分类金属塑性成形方法的分类（）体积成形（）体积成形 体积成形所用的坯料为棒材或扁坯。当体积成形所用的坯料为棒材或扁坯。当体积成形时，坯料经受很大的塑性变形，使体积成形时，坯料经受很大的塑性变形，使坯料的形状或横截面以及表面积与体积之比坯料的形状或横截面以及表面积与体积之比发生显著的变化。由于体积成形过程中工件发生显著的变化。由于体积成形过程中工件上绝大部分经受较大的塑性变形。因而成形上绝大部分经受较大的塑性变形。因而成形后基本上不发生弹性恢复现象。后基本上不发生弹性恢复现象。体积成形的典型塑性加工方法：体积成形的典型塑性加工方法：挤压挤压、锻造锻造、轧制轧制和和拉拔

4、拉拔等。等。上上 页页首首 页页下下 页页（）板料成形（）板料成形 所用坯料是各种板材或用板材预先所用坯料是各种板材或用板材预先加工成的中间坯科。板料成形过程中，加工成的中间坯科。板料成形过程中，板坯的形状发生显著变化，其横截面形板坯的形状发生显著变化，其横截面形状基本上不变。当板料成形时，弹性变状基本上不变。当板料成形时，弹性变形在总变形中所占比例是比较大的，因形在总变形中所占比例是比较大的，因此，成形后会发生弹性回复或回弹现象。此，成形后会发生弹性回复或回弹现象。上上页页首首页页下下页页3.1.33.1.3金属塑性成形方法的现状金属塑性成形方法的现状 20 20世纪，塑性成形技术取得了长足

5、的进展。世纪，塑性成形技术取得了长足的进展。主要体现在主要体现在:(1)(1)塑性成形的基础理论已基本形成，包括位错理论、塑性成形的基础理论已基本形成，包括位错理论、Tresca Tresca、MisesMises屈服准则、滑移线理论、主应力法、屈服准则、滑移线理论、主应力法、上限元法以及大变形弹塑性和刚塑性有限元理论等上限元法以及大变形弹塑性和刚塑性有限元理论等(2)(2)以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟，以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟，为人们认识金属塑性成形过程的本质规律提供了新途为人们认识金属塑性成形过程的本质规律提供了新途 径，为实现塑性成形领域的虚拟制造提供

6、了强有力的径，为实现塑性成形领域的虚拟制造提供了强有力的 技术支持技术支持(3)(3)计算机辅助技术计算机辅助技术(CAD CAE CAM)(CAD CAE CAM)在塑性成形领域的应在塑性成形领域的应 用不断深入，使制件质量提高，制造周期下降用不断深入，使制件质量提高，制造周期下降(4)(4)新的成形方法不断出现并得到成功应用，如超塑性成新的成形方法不断出现并得到成功应用，如超塑性成 形、爆炸成形等形、爆炸成形等上上页页首首页页下下页页3.1.43.1.4金属塑性成形方法的最新进展金属塑性成形方法的最新进展（）微成形（）微成形 产品的最小化的要求不仅产品的最小化的要求不仅是来自用户希望随身用

7、的多功是来自用户希望随身用的多功能电子器件小型化，而且还来能电子器件小型化，而且还来自技术的需要，如医疗器械、自技术的需要，如医疗器械、传感器及电子器械的发展需要传感器及电子器械的发展需要制造出微小的零件。目前对微制造出微小的零件。目前对微零件的需求越来越多。由于塑零件的需求越来越多。由于塑性加工的方法最适于大批量低性加工的方法最适于大批量低成本的生产微零件，所以近来成本的生产微零件，所以近来得到很大发展。微零件通常的得到很大发展。微零件通常的界定是至少有某一方向的尺寸界定是至少有某一方向的尺寸小于小于100m100m。图图3-1典型的典型的微成形零件微成形零件上上页页首首页页下下页页（2 2

8、）内高压成形）内高压成形 内高压成形是近内高压成形是近1010多年来迅多年来迅速发展起来的一种成形方法，速发展起来的一种成形方法，它是结构轻量化的一种成形方它是结构轻量化的一种成形方法。法。液体以往多是用于设备的传液体以往多是用于设备的传动，如液压机用油或水传动，动，如液压机用油或水传动，成形还是靠刚性模具进行。近成形还是靠刚性模具进行。近年 来 由 于 液 体 压 力 提 高 到年 来 由 于 液 体 压 力 提 高 到400MPa400MPa，甚至，甚至1000MPa1000MPa，液体已，液体已经可以直接对工件进行成形。经可以直接对工件进行成形。图图3-2内高压成形原理内高压成形原理（3

9、 3）可变轮廓模具成形）可变轮廓模具成形 对小批量多品种板料件成形，如舰艇侧面的弧形板、对小批量多品种板料件成形，如舰艇侧面的弧形板、航空风洞收缩体板、飞机的蒙皮都是三维曲面，批量很小航空风洞收缩体板、飞机的蒙皮都是三维曲面，批量很小甚至是单件生产，由于工件尺寸大，模具成本很高，即使甚至是单件生产，由于工件尺寸大，模具成本很高，即使模具加工完成，也有一个需要修模与调节的过程，用可变模具加工完成，也有一个需要修模与调节的过程，用可变轮廓模具成形是塑性加工界及模具界的研究方向之一。轮廓模具成形是塑性加工界及模具界的研究方向之一。图图3-3可变轮廓成形模具可变轮廓成形模具上上页页首首页页下下页页（4

10、 4）粘性介质压力成形）粘性介质压力成形(VPF)(VPF)粘性介质压力成形是近粘性介质压力成形是近1010年在美国刚开始出年在美国刚开始出现的成形方法，顾名思义，成形时传力介质既不是现的成形方法，顾名思义，成形时传力介质既不是液体，也不是固体，而是一种粘性介质，它适用于液体，也不是固体，而是一种粘性介质，它适用于难成形材料的成形。难成形材料的成形。图图3-4粘性介质压力成形过程示意图粘性介质压力成形过程示意图 上上 页页 首首 页页下下 页页3.1.53.1.5金属塑性成形方法的发展方向金属塑性成形方法的发展方向金属塑性成形方法的发展方向可如金属塑性成形方法的发展方向可如图图3-5具体包括有

11、如下五个方面：具体包括有如下五个方面：（1 1）设计数字化技术设计数字化技术（2 2）反求工程反求工程（3 3）基于知识的工程设计基于知识的工程设计（4 4）分析数字化技术分析数字化技术（5 5）制造数字化技术制造数字化技术塑性成形产品塑性成形产品数字化数字化产品设计产品设计KBEKBE工程工程反向工程反向工程数字化数字化的产品分析的产品分析数字化建模数字化建模虚拟现实虚拟现实数字化数字化的产品制造的产品制造高速切削技术高速切削技术快速原型技术快速原型技术塑性塑性成形技术成形技术系统集成系统集成技术：基于网络的协同设计环境，技术：基于网络的协同设计环境，PDM,MRPIIPDM,MRPII计算

12、机网络计算机网络及工程数据库及工程数据库图图3-5 3-5 金属塑性成形的发展方向金属塑性成形的发展方向金属塑性成形方法的发展方向金属塑性成形方法的发展方向返 回(1)(1)设计数字化技术设计数字化技术 为了提高设计质量，降低成本，缩短产品开发为了提高设计质量，降低成本，缩短产品开发周期，近年来，学术界提出了并行设计、协同设计周期，近年来，学术界提出了并行设计、协同设计大批量定制设计等新的设计理论与方法大批量定制设计等新的设计理论与方法。核心思想核心思想 借助专家知识，采用并行工程方法和产品族的借助专家知识，采用并行工程方法和产品族的设计思想进行产品设计，以便能够有效地满足客户设计思想进行产品

13、设计，以便能够有效地满足客户需求。需求。实施这些设计理论与方法的基础是数字化技术，实施这些设计理论与方法的基础是数字化技术，其中基于知识的工程技术其中基于知识的工程技术(KBE)(KBE)和反求工程技术是和反求工程技术是两项重要支撑技术。两项重要支撑技术。返 回（2 2）反求工程反求工程1)1)数据采集设备和思路数据采集设备和思路2)2)数据前处理数据前处理3)3)数据优化数据优化4)4)曲面重构研究曲面重构研究返 回 上上 页页 首首 页页下下 页页（3）基于知识的工程设计基于知识的工程设计1）KBE的特点的特点KBE是一个知识的处理过程，包含了知识的继承、繁是一个知识的处理过程，包含了知识

14、的继承、繁 衍、集成和管理，它不仅处理显性知识，更关注衍、集成和管理，它不仅处理显性知识，更关注Know how等隐性知识的显性化，因而是创新设计的重要使等隐性知识的显性化，因而是创新设计的重要使 能技术。能技术。KBE处理多领域知识和多种描述形式的知识，是集成处理多领域知识和多种描述形式的知识，是集成 化的大规模知识处理环境。化的大规模知识处理环境。KBE是面向整个设计过程，甚至是产品全生命周期的是面向整个设计过程，甚至是产品全生命周期的 各异构系统的集成，是一种开放的体系结构。各异构系统的集成，是一种开放的体系结构。KBE系统涉及多领域、多学科知识范畴是模拟和协助系统涉及多领域、多学科知识

15、范畴是模拟和协助 人类专家群体的推理决策活动，往往具有分布、分层、人类专家群体的推理决策活动，往往具有分布、分层、并行的特点。并行的特点。上上 页页 首首 页页下下 页页2）KBE技术在塑性成形领域的意义技术在塑性成形领域的意义KBE技术的研究与实施，将有助于提高传统塑性成形技术的创技术的研究与实施，将有助于提高传统塑性成形技术的创 新能力和竞争力，通过有效地组织和管理公共知识库体系，使之新能力和竞争力，通过有效地组织和管理公共知识库体系，使之 成为推动塑性成形技术发展的强大动力。成为推动塑性成形技术发展的强大动力。系统地对系统地对KBE技术在塑性成形领域进行研究与工程实施，在有技术在塑性成形

16、领域进行研究与工程实施，在有 效地提升塑性成形开发技术的同时，有利于提高在其它相关领域效地提升塑性成形开发技术的同时，有利于提高在其它相关领域 影响。影响。基于以信息化带动塑性成形技术发展的战略，实施基于以信息化带动塑性成形技术发展的战略，实施KBE技术，技术，将建立相关企业、研究机构有效整理、继承、运用和形成知识资将建立相关企业、研究机构有效整理、继承、运用和形成知识资 产的方法。产的方法。KBE技术提供了多种获取知识和产生新知识的途径，为相关企技术提供了多种获取知识和产生新知识的途径，为相关企 业和部门的知识积累和原创新能力的提高提供了有效的技术保证。业和部门的知识积累和原创新能力的提高提

17、供了有效的技术保证。KBE技术是人工智能技术与其它计算机辅助技术的有效集成，技术是人工智能技术与其它计算机辅助技术的有效集成，从而使计算机辅助技术充分集成了知识，充分模拟专家解决问题从而使计算机辅助技术充分集成了知识，充分模拟专家解决问题 的思路，使复杂工程问题的求解方法更有效。的思路，使复杂工程问题的求解方法更有效。返 回3 3）KBEKBE研究的重点研究的重点基于知识的产品建模基于知识的产品建模工程知识的融合和繁衍技术工程知识的融合和繁衍技术工程知识的表示和推理技术工程知识的表示和推理技术 上上 页页 首首 页页下下 页页（4 4）分析数字化技术）分析数字化技术1 1）数字化模拟）数字化模

18、拟 金属塑性成形过程的机理非常复杂，传统的模具设计金属塑性成形过程的机理非常复杂，传统的模具设计也是基于经验的多反复性过程，从而导致了模具的开发周也是基于经验的多反复性过程，从而导致了模具的开发周期长，开发成本高。期长，开发成本高。金属金属体积成形体积成形过程的数值模拟目前研究的过程的数值模拟目前研究的热点热点主要有主要有应力应变场、温度场和组织结构场的多物理场耦合技术、应力应变场、温度场和组织结构场的多物理场耦合技术、可以避开三维网格再划分这一瓶颈问题的基于任意的拉格可以避开三维网格再划分这一瓶颈问题的基于任意的拉格朗日朗日欧拉描述的有限元法和无网格分析法。欧拉描述的有限元法和无网格分析法。

19、板料成形板料成形过程的数值模拟研究的过程的数值模拟研究的热点热点侧重于采用更为侧重于采用更为准确的材料性能模型和单元类型，提高数值模拟技术预测准确的材料性能模型和单元类型，提高数值模拟技术预测缺陷尤其是预测回弹的能力，同时，越来越多的研究人员缺陷尤其是预测回弹的能力，同时，越来越多的研究人员开始考虑材料的晶体塑性对成形质量的影响。开始考虑材料的晶体塑性对成形质量的影响。返 回2)虚拟现实虚拟现实 虚拟现实技术是实际制造过程在计算机上的虚拟现实技术是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、

20、工在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，以及艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟现实从根本上改变了设计、试制、修改虚拟现实从根本上改变了设计、试制、修改设计和规模生产的传统制造模式，在产品真正制设计和规模生产的传统制造模式，在产品真正制造出来之前，首先在虚拟环境中生成虚拟产品原造出来之前，首先在虚拟环境中生成虚拟产品原型进行性能分析和造型评估，使制造技术走出依型进行性能分析和造型评

21、估，使制造技术走出依赖经验的天地，发展到全方位预报的新阶段。赖经验的天地，发展到全方位预报的新阶段。上上 页页 首首 页页下下 页页（5 5）制造数字化技术）制造数字化技术1 1）高速制造）高速制造高速加工涉及到的新技术主要有高速加工涉及到的新技术主要有:高速主轴高速主轴 高速伺服进给系统高速伺服进给系统 适于高速加工的数控系统适于高速加工的数控系统 刀具技术刀具技术 刀夹装置及快速刀具交换技术刀夹装置及快速刀具交换技术2）快速原型）快速原型返 回从从RP/RTRP/RT技术的现状来看，未来主要技术的现状来看，未来主要发展趋势：发展趋势：提高提高RPRP系统的速度、控制精度和可靠性；开发系统的

22、速度、控制精度和可靠性；开发 专门用于检验设计、模拟制品可视化，而对尺专门用于检验设计、模拟制品可视化，而对尺 寸精度、形状精度和表面粗糙度要求不高的概寸精度、形状精度和表面粗糙度要求不高的概 念机。念机。研究开发成本低、易成形、变形小、强度高、研究开发成本低、易成形、变形小、强度高、耐久及无污染的成形材料。耐久及无污染的成形材料。研究开发新的成形方法。研究开发新的成形方法。研究新的高精度快速模具工艺。研究新的高精度快速模具工艺。上上 页页 首首 页页下下 页页3.23.2金属材料的超塑性及超塑成形金属材料的超塑性及超塑成形3.2.1 3.2.1 金属超塑性的定义金属超塑性的定义 是指材料在一

23、定的内部（组织）条是指材料在一定的内部（组织）条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部（环境）条件下（如温度、应变速率等），（环境）条件下（如温度、应变速率等），呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能（例如大的延伸率）的现象。性能（例如大的延伸率）的现象。上上 页页 首首 页页下下 页页3.2.2 3.2.2 超塑性的历史及发展超塑性的历史及发展 （1）先进材料超塑性的研究，这主要是指金属基复合材）先进材料超塑性的研究，这主要是指金属基复合材料、金属间化合物、陶瓷等材料超塑性的开发，因为这些料、金属间化合物、陶瓷等材料超塑

24、性的开发，因为这些材料具有若干优异的性能，在高技术领域具有广泛的应用材料具有若干优异的性能，在高技术领域具有广泛的应用前景。前景。（2）高速超塑性的研究：提高超塑变形的速率，目的在）高速超塑性的研究：提高超塑变形的速率，目的在于提高超塑成形的生产率；于提高超塑成形的生产率；（3）研究非理想超塑材料（例如共货态工业合金）的超）研究非理想超塑材料（例如共货态工业合金）的超塑性变形规律，探讨降低对超塑变形材料的苛刻要求，而塑性变形规律，探讨降低对超塑变形材料的苛刻要求，而提高成形件的质量，目的在于扩大超塑性技术的应用范围，提高成形件的质量，目的在于扩大超塑性技术的应用范围，使其发挥更大的效益。使其发

25、挥更大的效益。上上 页页 首首 页页下下 页页3.2.3 3.2.3 超塑性的分类超塑性的分类（1 1）恒温超塑性或第一类超塑性）恒温超塑性或第一类超塑性（动态超塑动态超塑）。根据。根据材料的组织形态特点也称之为微细晶粒超塑性。一般材料的组织形态特点也称之为微细晶粒超塑性。一般所指超塑性多属这类超塑性，其特点是材料具有微细所指超塑性多属这类超塑性，其特点是材料具有微细的等轴晶粒组织。的等轴晶粒组织。（2 2）相变超塑性或第二类超塑性）相变超塑性或第二类超塑性（环境超塑性环境超塑性），亦，亦称转变超塑性或变态超塑性。称转变超塑性或变态超塑性。3 3）其它超塑性（或第三类超塑性）：在消除应力退）其

26、它超塑性（或第三类超塑性）：在消除应力退火过程中在应力作用下可以得到超塑性。火过程中在应力作用下可以得到超塑性。上上 页页 首首 页页下下 页页3.2.43.2.4典型的超塑性材料典型的超塑性材料 目前已知的超塑性金属及合金已目前已知的超塑性金属及合金已有数百种，按基体区分，有有数百种，按基体区分，有ZnZn、AlAl、TiTi、MgMg、NiNi、PbPb、SnSn、ZrZr、FeFe基等合基等合金。其中包括共析合金、共晶、多元金。其中包括共析合金、共晶、多元合金、高级合金等类型的合金。合金、高级合金等类型的合金。表表3-13-1 上上 页页 首首 页页下下 页页3.2.53.2.5超塑性的

27、应用超塑性的应用 由于金属在超塑状态具有异常高的塑性，极小的由于金属在超塑状态具有异常高的塑性，极小的流动应力，极大的活性及扩散能力，可以在很多领域流动应力，极大的活性及扩散能力，可以在很多领域中应用，包括压力加工、热处理、焊接、铸造、甚至中应用，包括压力加工、热处理、焊接、铸造、甚至切削加工等方面。切削加工等方面。(1)超塑性压力加工方面的应用超塑性压力加工方面的应用 超塑性压力加工属于粘性和不完全粘性加工，超塑性压力加工属于粘性和不完全粘性加工，对于形状复杂或变形量很大零件，都可以一次直接对于形状复杂或变形量很大零件，都可以一次直接成形。成形的方式有气压成形、液压成形、挤压成成形。成形的方

28、式有气压成形、液压成形、挤压成形、锻造成形、拉延成形、无模成形等多种方式。形、锻造成形、拉延成形、无模成形等多种方式。优点优点：流动性好，填充性好，需要设备功率吨流动性好，填充性好，需要设备功率吨位小，材料利用率高，成形件表面精度质量高。位小，材料利用率高，成形件表面精度质量高。上上 页页 首首 页页下下 页页(2)(2)相变超塑性在热处理方面的应用相变超塑性在热处理方面的应用 相变超塑性在热处理领域可以得到相变超塑性在热处理领域可以得到多方面的应用，例如钢材的形变热处理多方面的应用，例如钢材的形变热处理、渗碳、渗氮、渗金属等方面都可以应、渗碳、渗氮、渗金属等方面都可以应用相变超塑性的原理来增

29、加处理效应。用相变超塑性的原理来增加处理效应。相变超塑性还可以有效的细化晶粒，改相变超塑性还可以有效的细化晶粒，改善材料品质。善材料品质。上上 页页 首首 页页下下 页页(3)(3)相变超塑性在焊接方面的应用相变超塑性在焊接方面的应用 无论是恒温超塑性和相变超塑性都可以利用其流动无论是恒温超塑性和相变超塑性都可以利用其流动特性及高扩散能力进行焊接。特性及高扩散能力进行焊接。将两块金属材料接触，利将两块金属材料接触，利用相变超塑性的原理，即施加很小的负荷和加热冷却循环用相变超塑性的原理，即施加很小的负荷和加热冷却循环即可使接触面完全粘和，得到牢固的焊接，称之为即可使接触面完全粘和，得到牢固的焊接

30、，称之为相变超相变超塑性焊接塑性焊接-TSW-TSW。相变超塑性焊接（。相变超塑性焊接（TSWTSW）所用的材料，可）所用的材料，可以是钢材、铸铁、以是钢材、铸铁、AlAl合金、合金、TiTi合金等。焊接对偶可以是同合金等。焊接对偶可以是同种材料，也可以是异种材料。原则上具有相变点的金属或种材料，也可以是异种材料。原则上具有相变点的金属或合金都可以进行超塑性相变焊接。非金属材料的多形体氧合金都可以进行超塑性相变焊接。非金属材料的多形体氧化物，如有代表性的陶瓷，化物，如有代表性的陶瓷，ZrOZrO2 2、MgAlOMgAlO4 4/Al/Al2 2O O3 3、MgO/BeOMgO/BeO、Mg

31、CrOMgCrO4 4等同素异形转变，共晶反应，固溶体反应的材料等同素异形转变，共晶反应，固溶体反应的材料等都可以发生相变超塑性，可以进行固相焊接。等都可以发生相变超塑性，可以进行固相焊接。上上 页页 首首 页页下下 页页(4)(4)相变诱发塑性相变诱发塑性-TRIP-TRIP的应用的应用 根据根据TRIPTRIP的特性，可在许多方面获得应用。如，淬的特性，可在许多方面获得应用。如，淬火时用卡具校形，在紧固力并不太高的情况下能控制马氏火时用卡具校形，在紧固力并不太高的情况下能控制马氏体转变时的变形，是应用了体转变时的变形，是应用了TRIPTRIP的作用。有些不锈钢（的作用。有些不锈钢（AISI

32、301AISI301）在室温压力加工时可以得到很大的变形，其中）在室温压力加工时可以得到很大的变形，其中就有马氏体的诱发转变。如在变形过程中能够控制温度、就有马氏体的诱发转变。如在变形过程中能够控制温度、变形速度及应变量，使马氏体徐徐转变，则会得到更良好变形速度及应变量，使马氏体徐徐转变，则会得到更良好的效果。的效果。在改善材质方面，有些材料经在改善材质方面，有些材料经TRIPTRIP加工，可以在强加工，可以在强度、塑性和韧性等方面获得很高的综合机械性能。度、塑性和韧性等方面获得很高的综合机械性能。一种典型的超塑性工艺：超塑成形一种典型的超塑性工艺：超塑成形-扩散焊复合工艺扩散焊复合工艺已在航

33、空航天制造业中发挥着日益重要的作用。已在航空航天制造业中发挥着日益重要的作用。上上 页页 首首 页页下下 页页3.3 3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形3.3.1 3.3.1 绪论绪论（1 1）精密塑性体积成形的概念）精密塑性体积成形的概念 是指所成形的制件达到或接近成品零件的形状和尺寸，是指所成形的制件达到或接近成品零件的形状和尺寸，它是在传统塑性加工基础上发展起来的一项新技术。它不它是在传统塑性加工基础上发展起来的一项新技术。它不但可以节材、节能、缩短产品制造周期、降低生产成本，但可以节材、节能、缩短产品制造周期、降低生产成本，而且可以获得合理

34、的金属流线分布，提高零件的承载能力，而且可以获得合理的金属流线分布，提高零件的承载能力，从而可以减轻制件的质量，提高产品的安全性、可靠性和从而可以减轻制件的质量，提高产品的安全性、可靠性和使用寿命。近使用寿命。近2020多年多年,尤其在一些工业发达国家发展迅猛。尤其在一些工业发达国家发展迅猛。目前，精密塑性体积成形技术作为先进制造技术的重要组目前，精密塑性体积成形技术作为先进制造技术的重要组成部分，已成为提高产品性能与质量、提高市场竞争力的成部分，已成为提高产品性能与质量、提高市场竞争力的关键技术和重要途径。关键技术和重要途径。上上 页页 首首 页页下下 页页（2 2）精密塑性成形的精度）精密

35、塑性成形的精度1 1）径向尺寸精度：）径向尺寸精度：一般热模锻件：一般热模锻件：0.50.51.0mm1.0mm热精锻件：热精锻件：0.20.2 0.4mm 0.4mm温精锻件为：温精锻件为：0.1 0.1 0.2mm0.2mm冷精锻件为：冷精锻件为：0.010.010.1mm0.1mm2 2）表面粗糙度：）表面粗糙度：一般热模锻件：一般热模锻件：Ra12.5Ra12.5冷精锻件：冷精锻件：Ra0.2Ra0.20.40.4 上上 页页 首首 页页下下 页页（3 3）影响锻件精度的因素）影响锻件精度的因素坯料的体积偏差（下料或烧损）、模膛坯料的体积偏差（下料或烧损）、模膛的尺寸精度和磨损、模里温

36、度和锻体温的尺寸精度和磨损、模里温度和锻体温度的波动、模具和锻件的弹性变形、锻度的波动、模具和锻件的弹性变形、锻件的形状和尺寸、成形方案、模膛和模件的形状和尺寸、成形方案、模膛和模具结构的设计、润滑惰况、设备、工艺具结构的设计、润滑惰况、设备、工艺艺操作。艺操作。上上 页页 首首 页页下下 页页（4 4）拟定精密塑性体积成形工艺时应注意的问题）拟定精密塑性体积成形工艺时应注意的问题1)1)在设计精锻件图时，而只需保证主要部位尺寸精确，其余部位尺在设计精锻件图时，而只需保证主要部位尺寸精确，其余部位尺 寸精度要求可低些。寸精度要求可低些。2)2)对某些精锻件，适当选用成形工序，可以使坯料容易成形

37、和保证对某些精锻件，适当选用成形工序，可以使坯料容易成形和保证 成形质量，而且可以有效地减小尽位变形力和提高校具寿命。成形质量，而且可以有效地减小尽位变形力和提高校具寿命。3)3)适当地采用精整工序，可以有效地保证精度要求。适当地采用精整工序，可以有效地保证精度要求。4)4)坯料良好的表面质量坯料良好的表面质量(指氧化、脱碳、合金元素贫化和表面粗糙指氧化、脱碳、合金元素贫化和表面粗糙 度等度等)是实现精密成形的前提。是实现精密成形的前提。5)5)设备的精度和刚度对锻件的精度有重要影响，但模具精度的影响设备的精度和刚度对锻件的精度有重要影响，但模具精度的影响 比设备更直接、更重要些。比设备更直接

38、、更重要些。6)6)在精密成形工艺中，润滑是一项极为重要的工艺因素，良好的润在精密成形工艺中，润滑是一项极为重要的工艺因素，良好的润 滑可以有效地降低变形抗力，提高锻件精度和模具寿命。滑可以有效地降低变形抗力，提高锻件精度和模具寿命。7)7)模具结构的正确设计，模具材料的正确选择以及模具的精确加模具结构的正确设计，模具材料的正确选择以及模具的精确加 工，是影响模具寿命的重要因素。工，是影响模具寿命的重要因素。8)8)在高温和中温精密成形时，应对模具和坯料的温度场进行测量和在高温和中温精密成形时，应对模具和坯料的温度场进行测量和 控制。控制。上上 页页 首首 页页下下 页页（5 5）精密塑性成形

39、的应用）精密塑性成形的应用1)1)大批量生产的零件，例如汽车、摩大批量生产的零件，例如汽车、摩 托车上的一些零件，特别是复杂形托车上的一些零件，特别是复杂形 状的零件。状的零件。2)2)航空、航天等工业的一些复杂形状航空、航天等工业的一些复杂形状 的零件，特别是一些难切削的复杂的零件，特别是一些难切削的复杂 形状的零件；难切削的高价零件形状的零件；难切削的高价零件 (如钛、锆、钼、铌等合金如钛、锆、钼、铌等合金)；要求性能高品质、使结构质量轻化要求性能高品质、使结构质量轻化 的零件等。的零件等。上上 页页 首首 页页下下 页页3.3.2 3.3.2 精密塑性体积成形的方法精密塑性体积成形的方法

40、（1 1）精密塑性体积成形的分类）精密塑性体积成形的分类1 1）按成形温度分类）按成形温度分类冷成形冷成形(冷锻冷锻)室温下的成形室温下的成形温成形温成形(温锻温锻)室温以上，再结晶温度室温以上，再结晶温度 以下的成形以下的成形热成形热成形(热锻热锻)在材料再结晶温度以上在材料再结晶温度以上 的成形的成形等温成形（等温锻）等温成形（等温锻）在几乎恒温条件在几乎恒温条件 下的成形，变形温度通常在再结晶温下的成形，变形温度通常在再结晶温 度以上。度以上。上上 页页 首首 页页下下 页页2 2）按成形方法分类）按成形方法分类模锻、挤压、闭塞式锻造、多向模锻、模锻、挤压、闭塞式锻造、多向模锻、径向锻造

41、、精压、摆动辗压、精密辗压、径向锻造、精压、摆动辗压、精密辗压、特种轧制、变薄拉深、强力旋压和粉末特种轧制、变薄拉深、强力旋压和粉末成形等。成形等。上上 页页 首首 页页下下 页页 热成形热成形(热锻热锻)的优点：变形抗力低、材料塑性好、流动性好、成形的优点：变形抗力低、材料塑性好、流动性好、成形 容易、所需设备吨位小容易、所需设备吨位小。缺点：产品的尺寸精度低、表面质量差、缺点：产品的尺寸精度低、表面质量差、钢件表面氧化严重、模具寿命低、生产条件差。钢件表面氧化严重、模具寿命低、生产条件差。冷成形冷成形(冷锻冷锻)的优点：产品的尺寸精度高、表面质量好、材料利用的优点：产品的尺寸精度高、表面质

42、量好、材料利用 率高率高。缺点：冷成形的变形抗力大、材料塑性低、流动性差。缺点：冷成形的变形抗力大、材料塑性低、流动性差。温成形温成形(温锻温锻)的特点：的特点：与冷锻比较与冷锻比较，温锻时变形抗力小、材料塑性好，成形比冷锻容易，温锻时变形抗力小、材料塑性好，成形比冷锻容易，采采 用比冷锻大的变形量，减少工序数目、减少模具费用和压力机吨位，用比冷锻大的变形量，减少工序数目、减少模具费用和压力机吨位，寿命比冷锻时高；寿命比冷锻时高；与热锻相比与热锻相比，温锻时加热温度低，氧化、脱碳减轻，产品的尺寸精，温锻时加热温度低，氧化、脱碳减轻，产品的尺寸精度度 和表面质量较好。主要用于冷锻变形时硬化剧烈或

43、者变形抗力高的和表面质量较好。主要用于冷锻变形时硬化剧烈或者变形抗力高的不不 锈钢、合金钢、轴承钢和工具钢等；冷变形时塑性差、容易开裂的锈钢、合金钢、轴承钢和工具钢等；冷变形时塑性差、容易开裂的材材 料；冷态难加工，热态时严重氧化、吸气的材料；形状复杂，或料；冷态难加工，热态时严重氧化、吸气的材料；形状复杂，或为改为改 改善产品综合力学性能而不宜采用冷锻时；变形程度较大，或改善产品综合力学性能而不宜采用冷锻时；变形程度较大，或零件尺零件尺 寸较大，致冷锻时现有设备能力不足；为了便于组织连续生产时。寸较大，致冷锻时现有设备能力不足；为了便于组织连续生产时。等温成形等温成形(等温锻等温锻)的特点：

44、等温成形是在几乎恒温的条件下成的特点：等温成形是在几乎恒温的条件下成 形，模具也加热到与坯料相同的温度。主要用于铝合金、镁合金和形，模具也加热到与坯料相同的温度。主要用于铝合金、镁合金和 钛合金锻件的成形。钛合金锻件的成形。上上 页页 首首 页页下下 页页（2 2）小飞边和无飞边模锻）小飞边和无飞边模锻图图3-63-6普通开式普通开式模锻时，金属的模锻时，金属的变形过程变形过程 上上 页页 首首 页页下下 页页小飞边模锻小飞边模锻图图3 37 7小飞边模锻零件小飞边模锻零件 上上 页页 首首 页页下下 页页无飞边模锻，亦称闭式模锻无飞边模锻，亦称闭式模锻图图3 38 8无飞边闭式模锻模膛结构无

45、飞边闭式模锻模膛结构 上上 页页 首首 页页下下 页页无飞边模锻的优点：无飞边模锻的优点：有利于金属充满模腔，有利于进行精密有利于金属充满模腔，有利于进行精密模锻；减少了飞边损耗，并节省了切飞边设模锻；减少了飞边损耗，并节省了切飞边设备；无飞边模锻时金属处于明显的三向压应备；无飞边模锻时金属处于明显的三向压应力状态塑性材料的成形。力状态塑性材料的成形。无飞边模锻应满足的下列条件：无飞边模锻应满足的下列条件：坯料体积准确；坯料形状合理，并能在坯料体积准确；坯料形状合理，并能在模膛内淮确定位；能够较推确地控制打击能模膛内淮确定位；能够较推确地控制打击能量或模压力；有简便的取件措施或顶料机构。量或模

46、压力；有简便的取件措施或顶料机构。上上 页页 首首 页页下下 页页（3 3）挤压）挤压 挤压是金属在三个方向的不均匀压应力作用下，挤压是金属在三个方向的不均匀压应力作用下，从模孔中挤出或流人模膛内以获得所需尺寸、形状从模孔中挤出或流人模膛内以获得所需尺寸、形状的制品或零件的塑性成形工序。的制品或零件的塑性成形工序。挤压工艺不但可以提高金属的塑性，生产复杂挤压工艺不但可以提高金属的塑性，生产复杂截面形状的制品，而且可以提高锻件的精度，改善截面形状的制品，而且可以提高锻件的精度，改善锻件的内部组织和力学性能，提高生产率和节约金锻件的内部组织和力学性能，提高生产率和节约金属材料等。属材料等。挤压的种

47、类包括：正挤压（挤压的种类包括：正挤压（图图3 39 9）、反挤压）、反挤压（图图3 31010）、复合挤压（）、复合挤压（图图3 31111）、径向挤压）、径向挤压（图图3 31212）。）。图图3 39 9正挤压示意图正挤压示意图图图3 31010反挤压示意图反挤压示意图返 回图图3 31111复合挤压示意图复合挤压示意图图图3 31212径向挤压示意图径向挤压示意图返 回 上上 页页 首首 页页下下 页页 挤压的变形过程包括挤压的变形过程包括四个阶段：充满阶段；开四个阶段：充满阶段；开始挤出阶段；稳定挤压阶始挤出阶段；稳定挤压阶段；终了挤压阶段。段；终了挤压阶段。图图3 31313挤压变

48、形曲线挤压变形曲线图图3 31414挤压变形过程示意图挤压变形过程示意图 上上 页页 首首 页页下下 页页（4 4）闭塞式锻造）闭塞式锻造图图3 31515闭塞式锻造示意图闭塞式锻造示意图 上上 页页 首首 页页下下 页页闭塞式锻造的优点是：闭塞式锻造的优点是：1 1）生产效率高，一次成形便可以）生产效率高，一次成形便可以 获得形状复杂的精锻件获得形状复杂的精锻件2 2）由于成形过程中坯料处于强烈）由于成形过程中坯料处于强烈 的三向压应力状态，适于成形的三向压应力状态，适于成形 低塑性材料低塑性材料3 3）流线沿锻件外形连续分布。）流线沿锻件外形连续分布。因此，锻件的力学性能好因此，锻件的力学

49、性能好 上上 页页 首首 页页下下 页页（5 5）多向模锻）多向模锻 多向模锻是在几个方面同时对坯料进行锻造的多向模锻是在几个方面同时对坯料进行锻造的一种新工艺，主要用于生产外形复杂的中空锻件。一种新工艺，主要用于生产外形复杂的中空锻件。图图3 31616多向模锻的过程示意图多向模锻的过程示意图 上上 页页 首首 页页下下 页页典型的多向模锻件，如图典型的多向模锻件，如图3 31717所示所示图图3 31717典型的多向模锻件典型的多向模锻件 上上 页页 首首 页页下下 页页1 1）多向模锻的变形过程）多向模锻的变形过程第第I I阶段阶段基本形成阶段由于多向模锻件大都是形状复杂的基本形成阶段由

50、于多向模锻件大都是形状复杂的 中空锻件，而且通常坯料是等截面的，第中空锻件，而且通常坯料是等截面的，第I I阶段金属的阶段金属的 变形流动特点主要是反挤变形流动特点主要是反挤镦粗成形和径向挤压成形。镦粗成形和径向挤压成形。第第IIII阶段阶段充满阶段由第充满阶段由第I I阶段结束到金属完全充满模腔为阶段结束到金属完全充满模腔为 止为第止为第IIII阶段，此阶段的变形量很小，但此阶段结束时阶段，此阶段的变形量很小，但此阶段结束时 的变形力比第的变形力比第I I阶段未可增大阶段未可增大(2(23)3)倍。倍。第第IIIIII阶段阶段形成飞边阶段此时坯料已极少变形，只是在极形成飞边阶段此时坯料已极少

51、变形，只是在极 大的模压力作用下，冲头附近的金属有少量变形，并逆大的模压力作用下，冲头附近的金属有少量变形，并逆 着冲头运动的方向流动，形成纵向飞边。如果此时凹模着冲头运动的方向流动，形成纵向飞边。如果此时凹模 的台模力不够大时，还可能沿凹模分模面处形成横向飞的台模力不够大时，还可能沿凹模分模面处形成横向飞 边。此阶段的变形力急剧增大。这个阶段的变形对多向边。此阶段的变形力急剧增大。这个阶段的变形对多向 模锻有害无益，是不希望出现的，它不仅影响模具寿命，模锻有害无益，是不希望出现的，它不仅影响模具寿命，而且产生飞边后，清除也非常困难。而且产生飞边后，清除也非常困难。上上 页页 首首 页页下下

52、页页2 2）多向模锻的优点）多向模锻的优点 与普通模锻相比，多向模锻与普通模锻相比，多向模锻能能锻出形状更为复杂，尺小更锻出形状更为复杂，尺小更 加精确的无飞边、无模锻斜度加精确的无飞边、无模锻斜度(或很小模锻斜度或很小模锻斜度)的中空锻的中空锻 件，使锻件最大眼度地接近成品零件的形状尺寸。从而显件，使锻件最大眼度地接近成品零件的形状尺寸。从而显 著地提高材料利用率，减少机械加工工时，降低成本。著地提高材料利用率，减少机械加工工时，降低成本。多向模锻只需坯料一次加热和压机一次行程便可使锻件成多向模锻只需坯料一次加热和压机一次行程便可使锻件成 形，可以减少模锻工序，提高生产效率，能节省加热设备形

53、，可以减少模锻工序，提高生产效率，能节省加热设备 和能源，减少贵重金属的烧损、锻件表面的脱碳及合金元和能源，减少贵重金属的烧损、锻件表面的脱碳及合金元 素的贫化。一次加热和一次成形，意味着金属在一火之内素的贫化。一次加热和一次成形，意味着金属在一火之内 得到大变形量的变形，为获得晶粒细小均匀和组织致密的得到大变形量的变形，为获得晶粒细小均匀和组织致密的 铵件创造了有利条件，对无相变的高温合金有重耍意义。铵件创造了有利条件，对无相变的高温合金有重耍意义。由于多向模锻不产生飞边，可避免锻件流线末端外露，提由于多向模锻不产生飞边，可避免锻件流线末端外露，提 高锻件的机械性能，尤其是抗应力腐蚀的性能。

54、高锻件的机械性能，尤其是抗应力腐蚀的性能。多向模锻时，坏料是在强烈的压应力状态下变形的，可使多向模锻时，坏料是在强烈的压应力状态下变形的，可使 金属塑性大为提高，这对锻造低塑性的难变形合金是很重金属塑性大为提高，这对锻造低塑性的难变形合金是很重 要的。要的。上上 页页 首首 页页下下 页页 要求使用刚性好精度高的专用设备要求使用刚性好精度高的专用设备 或在通用设备上附加专用的模锻装或在通用设备上附加专用的模锻装 置置 要求坯料的尺寸与质量精确要求坯料的尺寸与质量精确 要求对坯料进行少、无氧化加热或要求对坯料进行少、无氧化加热或 设置去氧化皮的装置设置去氧化皮的装置3 3）多向模锻的缺点）多向模

55、锻的缺点 上上 页页 首首 页页下下 页页（6 6）径向锻造）径向锻造 径向锻造是在自由锻型砧拔长的基础上发展起来的，用径向锻造是在自由锻型砧拔长的基础上发展起来的，用于长轴类件锻造的新工艺，用于锻造截面为圆形、方形或多于长轴类件锻造的新工艺，用于锻造截面为圆形、方形或多边形的等截面或变截面的实心轴边形的等截面或变截面的实心轴(图图3 318a)18a)、内孔形状复杂、内孔形状复杂或内孔细长的空心轴或内孔细长的空心轴(图图3 318b)18b)。图图3 31818径向锻造零件径向锻造零件 上上 页页 首首 页页下下 页页图图3 31919径向锻造工作原理径向锻造工作原理 上上 页页 首首 页页

56、下下 页页1 1）径向锻造的变形特点）径向锻造的变形特点 径向锻造是多向同时锻打，可以有效地限制金属的径向锻造是多向同时锻打，可以有效地限制金属的横向流动，提高轴向的延伸效率。横向流动，提高轴向的延伸效率。径向锻造是多向锻打，能够减少和消除坯料横断面径向锻造是多向锻打，能够减少和消除坯料横断面内的径向拉应力，可以锻造低塑性，高强度的难熔金属，内的径向拉应力，可以锻造低塑性，高强度的难熔金属，如钨、钼、铌、锆、钛及其合金。如钨、钼、铌、锆、钛及其合金。径向锻造机的径向锻造机的“脉冲加载脉冲加载”频率很高，每分钟在数频率很高，每分钟在数百次甚至上千次以上，这种加载方式可以使金属的内外摩百次甚至上千

57、次以上，这种加载方式可以使金属的内外摩擦系数降低，使变形更均匀，更易深入内部，有利于改善擦系数降低，使变形更均匀，更易深入内部，有利于改善锻件心部组织，提高其性能。锻件心部组织，提高其性能。径向锻造时每次锻打的变形量很小，变形区域小，径向锻造时每次锻打的变形量很小，变形区域小，金属移动的体积也很小。因此，可以减小变形力，减小设金属移动的体积也很小。因此，可以减小变形力，减小设备吨位和提高工具的使用寿命。备吨位和提高工具的使用寿命。上上 页页 首首 页页下下 页页2 2）径向锻造的加工质量）径向锻造的加工质量 由于径向锻机的工作精确度高、刚度大和每由于径向锻机的工作精确度高、刚度大和每次锻打的变

58、形量小，因此径向锻造的锻件可以获次锻打的变形量小，因此径向锻造的锻件可以获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度 冷锻时：尺寸精度为冷锻时：尺寸精度为(2(24)4)级，表面粗糙度级，表面粗糙度为为Ra(0.8Ra(0.80.4)0.4)；热锻时：尺寸精度；热锻时：尺寸精度 (6(67)7)级，级，表面粗糙度为表面粗糙度为Ra(1.6Ra(1.63.2)3.2)。锻件的表面粗糙度。锻件的表面粗糙度随坯料横截面压缩量的增大而降低。随坯料横截面压缩量的增大而降低。上上 页页 首首 页页下下 页页3 3）径向锻造的加工范围）径向锻造的加工范围 径向锻造的锻件，其尺寸已达

59、到径向锻造的锻件，其尺寸已达到相当大的范围。如，在滚柱式旋转锻相当大的范围。如，在滚柱式旋转锻机上锻制的锻件，其直径从机上锻制的锻件，其直径从15mm(15mm(实心的实心的)到到320mm(320mm(管管)。目前国内使。目前国内使用 的 径 向 锻 机 可 锻 最 大 直 径 为用 的 径 向 锻 机 可 锻 最 大 直 径 为250mm 250mm 的实心件、最长达的实心件、最长达6m6m。世界。世界上已有可锻最大直径为上已有可锻最大直径为900mm 900mm、长、长度达度达10m10m的径向锻机。的径向锻机。上上 页页 首首 页页下下 页页4 4）径向锻造的锻件品种）径向锻造的锻件品

60、种 电机轴、机床主轴、火车轴、汽车、飞机、坦电机轴、机床主轴、火车轴、汽车、飞机、坦 克上的实心轴和锥度轴，以及自动步枪的活塞克上的实心轴和锥度轴，以及自动步枪的活塞 杆等杆等 带有来复线的枪管、炮管和深螺母、内花键等带有来复线的枪管、炮管和深螺母、内花键等 有特定形状内孔的零件有特定形状内孔的零件 各种汽车桥管、各种高压储气瓶、炮弹、航家各种汽车桥管、各种高压储气瓶、炮弹、航家 用球形储气瓶、火箭用喷管等需缩口、缩径的用球形储气瓶、火箭用喷管等需缩口、缩径的 零件零件 矩形、六边形、八边形以及三棱刺刀等异形截矩形、六边形、八边形以及三棱刺刀等异形截 面的零件面的零件 上上 页页 首首 页页下

61、下 页页（7 7）摆动辗压）摆动辗压 摆动辗压是摆动辗压是2020世纪世纪6060年代出现的一种新的压力加工年代出现的一种新的压力加工成形方法。它适于盘类、饼类和带法兰的轴类件成形成形方法。它适于盘类、饼类和带法兰的轴类件成形，特别适用于较薄工件的成形。，特别适用于较薄工件的成形。摆头摆头(上模上模)；2 2 坯料；坯料；33滑块；滑块；进给缸。进给缸。图图3 32020摆动辗压工作原理摆动辗压工作原理 上上 页页 首首 页页下下 页页a.a.厚件摆辗时的变形区厚件摆辗时的变形区 b.b.薄件摆辗时的变形区薄件摆辗时的变形区图图3 32121摆辗时的变形区摆辗时的变形区 上上 页页 首首 页页

62、下下 页页图图3 32222普通模锻与摆动辗压所需轴向力的比较普通模锻与摆动辗压所需轴向力的比较 上上 页页 首首 页页下下 页页摆动辗压的优点包括：摆动辗压的优点包括：省力，可以用较小设备成形较大的锻件；省力，可以用较小设备成形较大的锻件；因摆动辗压是局部加载成形工艺，因此可以大大因摆动辗压是局部加载成形工艺，因此可以大大 降低变形力降低变形力。加工相同锻件，其辗压力仅是常规加工相同锻件，其辗压力仅是常规 锻造方法变形力的锻造方法变形力的1/51/51/201/20；产品质量高，可用于精密成形；产品质量高，可用于精密成形；可建立比较高的单位压力，如果工件较薄和模具可建立比较高的单位压力，如果

63、工件较薄和模具 的尺寸精度和光洁度很高时，可以得到精密尺寸的尺寸精度和光洁度很高时，可以得到精密尺寸 的工件，表面粗糙度可达的工件，表面粗糙度可达Ra(0.2Ra(0.20.4)0.4)；机器的振动及噪声小，工作条件较好。机器的振动及噪声小，工作条件较好。典型摆辗零件典型摆辗零件：法兰盘、铣刀坯、碟形弹簧坯、汽：法兰盘、铣刀坯、碟形弹簧坯、汽车后半轴、扬声器导磁体、伞齿轮、端面齿轮等。车后半轴、扬声器导磁体、伞齿轮、端面齿轮等。上上 页页 首首 页页下下 页页（8 8）等温模锻和超塑性模锻）等温模锻和超塑性模锻 等温模锻常用于航空、航天工业中钛合金、铝合金、镁等温模锻常用于航空、航天工业中钛合

64、金、铝合金、镁合金等零件的精密成形，原因：合金等零件的精密成形，原因：1)1)在常规锻造条件下，这些金属材料的锻造温度范围比较在常规锻造条件下，这些金属材料的锻造温度范围比较 窄。尤其在锻造具有薄的腹板和薄壁零件件时，不仅需窄。尤其在锻造具有薄的腹板和薄壁零件件时，不仅需 要大幅度地提高设备吨位，也易造成锻件和模具开裂。要大幅度地提高设备吨位，也易造成锻件和模具开裂。尤其是钛合金更为明显，等温模锻时的变形力、大约只尤其是钛合金更为明显，等温模锻时的变形力、大约只 有普通模锻变形力的有普通模锻变形力的1/51/51/101/10。2)2)某些铝合金和高温合金对变形温度很敏感，如果变形温某些铝合金

65、和高温合金对变形温度很敏感，如果变形温 度较低，变形后为不完全再结晶的组织则在固溶处理度较低，变形后为不完全再结晶的组织则在固溶处理 后易形成粗晶，或晶粒粗细不均的组织，致使锻件性能后易形成粗晶，或晶粒粗细不均的组织，致使锻件性能 达不到技术要求。达不到技术要求。上上 页页 首首 页页下下 页页1 1）锻造时，模具和坯料要保持在相同的恒定）锻造时，模具和坯料要保持在相同的恒定 温度下。这一温度是介于冷锻和热锻之间温度下。这一温度是介于冷锻和热锻之间 的一个中间温度，对某些材料，也可等于的一个中间温度，对某些材料，也可等于 热锻温度。热锻温度。2 2）材料在等温锻造时具有一定的粘性，即应）材料在

66、等温锻造时具有一定的粘性，即应 变速率敏感性，等温锻造时的变形速度应变速率敏感性，等温锻造时的变形速度应 很低。采用等温锻造工艺生产薄腹板的肋很低。采用等温锻造工艺生产薄腹板的肋 类、盘类、梁类、框类等精锻件具有很大类、盘类、梁类、框类等精锻件具有很大 的优越性。的优越性。等温锻造常用的成形方法也有开式模锻、等温锻造常用的成形方法也有开式模锻、闭式摸锻和挤压等闭式摸锻和挤压等。与常规锻造方法的不同点：与常规锻造方法的不同点：上上 页页 首首 页页下下 页页（9 9）精压精压表面粗糙度表面粗糙度 钢件：钢件：(3.2(3.21.6)1.6)；铝合金件：铝合金件：(0.8(0.80.4)0.4)。尺寸精度一般为尺寸精度一般为(0.1(0.10.25)mm0.25)mm。根据金属变形情况，根据金属变形情况，精压时可分为精压时可分为：平面精压、体积精压、局部体积精压。平面精压、体积精压、局部体积精压。精压可以冷态、温态和热态下进行。精压可以冷态、温态和热态下进行。1 1）精压件的加工质量）精压件的加工质量 上上 页页 首首 页页下下 页页2 2）提高精压件尺寸精度的工艺措施）提高精压件尺寸精度