金属材料塑性成形新工艺简介

2.6　金属材料塑性成形新工艺简介

2.6.1　精密模锻

精密模锻是在普通模锻基础上发展起来的一种少或无切削的塑性成形新工艺。精密模锻工艺能获得表面质量好、机械加工余量少且尺寸精度较高的锻件。一般精密模锻件只需要少量后续机加工，大大减少加工工作量、节省原材料、提高劳动生产率、降低零件生产成本。精锻叶片轮廓尺寸精度可达 ±0.05mm，厚度尺寸精度可达 ±0.06mm，表面粗糙度可达3.2～0.8μm。据统计，每100万吨钢材由切削加工改为精密模锻，可节约钢材15万吨（即15%）。目前，精密模锻主要应用在如下两个方面：

（1）生产精化毛坯　生产精度较高的零件时利用精锻工艺取代切削加工，即将精锻件直接进行精机加工而得到成品零件。

（2）生产精锻零件　用于生产精密模锻能达到其精度要求的零件。其中多数情况是用精密模锻制成零件的主要部分以省去切削加工，而零件的某些部分仍需进行少量切削加工。有时也可完全采用精密模锻方法生产成品零件。

2.6.2　粉末冶金

粉末冶金是以金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）为原料，经成形和烧结，制造成各种类型的金属制品和金属材料的方法。广义而言，它也包括以氧化物、氮化物、碳化物等非金属化合物粉末为原料，用成形—烧结法制造材料和制品的技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此也称金属陶瓷法。

粉末冶金又是一种少或无切削的工艺。多数场合下，粉末冶金结构零件的脱模斜度为零，不需要再进行精加工。粉末冶金工艺特别适合制造表面粗糙度低、减摩性能好以及形状不规则、有细长孔或盲孔的零件。粉末冶金又是一种通用性工艺，具有广阔的应用范围。凸轮、齿轮、链轮、杆件、紧固件、结构支架、轴承、叶轮及液压件等都是利用粉末冶金上述优点的典型实例。

2.6.3　超塑性成形

超塑性成形是利用金属在特定条件（温度、变形速度、组织条件）下所具有的超塑性来进行塑性加工的方法。某些金属或合金呈现低强度和大伸长率的一种特性，其伸长率可超过100% 以上，如钢的伸长率超过500%，纯钛超过300%，铝锌合金超过1000%。目前常用的超塑性成形的材料主要有铝合金、镁合金、低碳钢、不锈钢及高温合金等。

超塑性成形加工精度高、余量小，是实现少或者无切削加工和精密成形的新途径。

2.6.4　液态模锻

液态模锻是将熔融金属注入锻模模膛内，然后在液态或半固态金属上施压，使之产生轻微的塑性变形，以生产所需锻件的一种先进无屑的加工方法。

液态模锻工艺简单，能够加工精度较高的复杂形状零件，成本低、强度较高、组织致密；而且所需锻压力较小，是很有发展前途的新工艺。

2.6.5　高能高速成形

高能高速成形是一种在极短时间内释放高能量而使金属变形的成形方法。随着高新技术的发展，近些年来，高能高速成形得以飞速发展。高能高速成形是利用高压气体使活塞高速运动来产生动能的高速成形，利用火药爆炸产生化学能的爆炸成形，利用电能的电液成形，以及利用磁场力的电磁成形。这些特殊的成形工艺不仅赋予了成形后的材料特殊的性能，而且与常规成形方法相比还有以下特点：

（1）高能高速成形几乎不需模具、工装及冲压设备，仅用凹模就可以实现成形。

（2）高能高速成形时，零件以极高的速度贴模，这不仅有利于提高零件的贴模性，而且可以有效地减小零件弹复现象。

（3）因为是在瞬间成形，所以材料的塑性变形能力提高，对于塑性差的用普通方法难以成形的材料，采用高能高速成形仍可得到理想的成形产品。

（4）高能高速成形方法对制造复合材料具有独特的优越性，例如，在制造钢—钛复合金属板中，采用爆炸成形瞬间即可完成。

（5）高能高速成形是特殊的成形工艺，成本高、专业技术性强是这种工艺的不足之处。

思考题

题2-1　为什么钢制机械零件需要塑性成形而不宜直接选用型材进行加工？

题2-2　冷变形强化对金属组织性能有何影响，在实际生产中怎样运用其有利因素？

题2-3　锻造流线的存在对金属机械性能有何影响，在零件设计中应注意哪些问题？

题2-4　为什么要规定锻造加热温度范围？

题2-5　金属在加热时可能会出现哪些缺陷，如何预防？

题2-6　自由锻有哪些主要工序？并叙述其应用范围。

题2-7　生活用品中有哪些产品是板料冲压制成的？举例说明其冲压工序。

题2-8　弯曲时，工件受力和变形的过程如何？易产生什么缺陷，如何防止？

题2-9　拉深时，工件受力和变形的情况如何？拉深时常见的废品有哪些，如何防止？