最新第六章-粉末锻造教学讲义ppt.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。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

2、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。

3、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

4、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

5、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

6、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，叫做断裂应变迹线，也叫成形极限应变曲线。由图可知所有试验材料的断裂应变迹线都是一条斜率为1/2的直线，且平行于均匀压缩（无摩擦）的应变迹线。这说明各种材料断裂时鼓形表面的总应变关系相同。在均匀压缩中，圆柱体表面不形成鼓形，其周向应力为零，所以不会产生断裂。而偏离此条件时则可能产生断

7、裂。各条断裂应变迹线与纵坐标轴的截距，表示在平面应变条件下断裂前的应变。烧结坯由于存在孔隙，断裂应变迹线的纵截距比致密坯低得多，且室温下的断裂应变迹线比高温下低。二、基本流动模型的研究----变形分析在锻造过程中，可把复杂形状的粉末锻件分割为几个区域，每个区域都用一个特殊的塑性流动模型来表征。对于各种轴对称锻件，这些区域包括横向流动（垂直于冲头运动方向）、后挤压（与冲头方向相反）和前挤压（与冲头运动方向相同）将各种变形模型断裂时的表面主应变，与通过简单镦粗试验所测定的线性断裂应变迹线进行比较，从而可得出预成形坯的设计方法。用这种方法可以

8、修正预成形坯的形状和尺寸，使材料的应变位于断裂应变迹线之下。注意：在上面的分析中只考虑了表面断裂问题，没有研究锻造时由于预成形坯的低拉伸塑性，或者由于剪切变形所造成的内部断裂问题，而且也没有涉