第六章 粉末锻造ppt课件.ppt

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1、第六章粉末锻造第一节粉末锻造工艺粉末锻造：将烧结的预成形坯，加热后在闭式模中锻造成零件的工艺。优点：兼有粉末冶金和精密模锻两者的优点，可以制取相对密度在98%以上的粉末锻件，克服了普通粉末冶金零件密度低的缺点；可获得较均匀的细晶粒组织，并可显著提高强度和韧性，使粉末锻件的物理机械性能接近、达到甚至超过普通锻件水平。保持普通粉末冶金少、无切屑工艺的优点，通过合理设计预成形坯和实行少、无飞边锻造，具有成形精确、材料利用率高、锻造能量低、模具寿命高和成本低等特点。粉末锻造分类：常用的粉末锻造方法有粉末热锻和粉末冷锻；粉末热锻又分为粉末锻造、烧结锻造和锻造烧结三种粉末锻造关键技术

2、：粉末原料的选择。粉末锻件材质的选择、粉末类型、杂质含量和粒度分布以及预合金化程度等等预成形压坯的设计。锻造过程中材料的致密、变形和断裂主要取决于预成形坯的设计，包括预成形坯的形状、尺寸、密度和质量的设计。锻模设计和寿命锻造工艺条件和热处理粉末锻造工艺影响因素多孔坯的可锻性；锻造压力；锻造温度；锻模温度；润滑及冷却等。锻造初期由于多孔坯易于变形，锻件密度增加很快；锻造后期由于部分孔隙封闭，金属流动阻力增大，锻造压力迅速增高，若要排除锻件中的残留孔隙，则需要非常高的锻造压力阿忍等研究了铁粉预成形坯在820~1080℃锻造到一定应变所需要的锻造压力与温度的关系，并指出：当锻造

3、温度低于900℃时，锻造压力随温度的升高而降低；900℃以上时，锻造压力几乎不再降低。锻模的温度、润滑及冷却状况强烈影响锻件的质量和锻模的使用寿命。在粉末热锻低合金钢时，锻模温度一般为200~310℃，所采用的润滑剂与精密模锻相同，常采用胶体石墨水剂或二硫化钼油剂；且用压缩空气来强制冷却锻模以得到均匀的润滑薄膜第二节粉末锻造过程的塑性理论在模锻过程中，多孔预成形坯受到外力和内力的作用产生变形而致密。一、粉末锻造过程三种基本变形和致密方式对于动压设备（如摩擦压机、高能高速锤等）来说：由上式可知：增大锻锤质量M或提高打击速度V，都能使作用力增大，即打击能量增大。但是，在粉末锻

4、造时，增大锻锤质量比增大打击速度更易于控制。在粉末模锻过程中，多孔预成形坯的变形和致密有三种基本方式：单轴压缩、平面应变压缩和复压单轴压缩：在无摩擦平板模镦粗时所发生的变形方式。一种无侧向约束的压缩变形。平面应变压缩：在平板模镦粗长条预成形坯时，在长条坯的中心截面上产生平面应变压缩。是一种在一个侧向上有约束的压缩变形。复压：是发生在热复压过程中的一种变形。在闭式模锻变形的最后阶段，当预成形坯填满模腔后所发生的变形，也属于复压。这是一种全约束的压缩变形。镦粗：在外力作用下，使坯料高度减小，横截面增大的塑性成形工序。二、锻造过程多孔预成形坯的变形特性1、质量不变致密体在塑性变

5、形过程中遵循着体积不变，而多孔体在锻造时遵循着质量不变2、低屈服强度和低拉伸塑性多孔预成形坯的屈服强度随着预成形坯孔隙度的增大而减小；且比致密体的屈服强度小得多多孔预成形坯由于显著致密化和较小横向流动而使鼓形曲率减小，导致鼓形表面的周向应力减小，但是与致密坯相比，孔隙对拉应力更加敏感，从而使多孔预成形坯在拉应力状态下具有低塑性的特点。3、小的横向流动金属在压缩过程中的横向流动是锻造时的主要变形特性多孔预成形坯在锻造过程中同时产生变形和致密化，遵循着质量不变条件，但其体积是不断减小的。由于锻造时消耗了部分能量来减少预成形坯的孔隙，所以多孔预成形坯同致密坯相比，具有较小的横向

6、流动，4、变形和致密的不均匀性在粉末锻造过程中，由于外摩擦的存在，使预成形坯内的应力分布不均匀，应力状态不同，导致预成形坯变形和致密的不均匀性。第三节粉末锻造过程的断裂一、粉末锻造过程的断裂在粉末冶金锻造过程中预成形坯的横向流动，对粉末锻件的冶金结构完整性和机械性能有很大的影响。据研究指出热复压件比同材质的热锻件，具有较小的冲击韧性，且随着横向流动量的减少而降低；同时，由于横向流动而使孔隙受到垂直压缩和剪切变形的作用，从而有利于孔隙的闭合，降低预成形坯致密时所需的压力。但是在闭式模锻过程中，预成形坯极易产生裂纹。多孔预成形坯的低拉伸塑性是限制粉末锻造的主要因素。为了解决预

7、成形坯低拉伸塑性和锻造时需要横向流动之间的矛盾，可采取的办法：改善润滑条件和合理设计预成形坯，控制变形方式，以便增加裂纹产生前的应变量；采用高温烧结方法，提高预成形坯的可锻性；采用无横向流动无断裂危险的热复压方式；利用粉末合金的微细晶粒超塑性和相变超塑性状态进行锻造；采用大变形量锻造方式使锻造初期出现的裂纹重新锻合起来。粉末锻造过程的断裂极限通过一系列圆柱体试样的镦粗试验，测定断裂点的压应变（高度真实应变εh=㏑（h/h0）和拉应变（周向真实应变ε0=㏑（D/D0）,从而可以得到多孔坯断裂时表面主应变之间的关系，叫做断裂应变迹