第二章-等温成形与超塑性成形.ppt

教学内容：等温与超塑性成形基础知识、超塑性成形的特点及设备选择、工艺实例分析。
教学目的：掌握等温与超塑性成形基本概念、基本原理，掌握等温与超塑性成形特点及应用范围，初步掌握超塑性成形工艺规范及工艺方案制定。
教学重点：等温与超塑性成形工艺特点、超塑性成形工艺方案制定。
教学难点：等温与超塑性成形锻造力的计算、超塑性成形工艺方案制定。
教学手段：多媒体、板书和组织课程讨论相结合。
学时分配：
3.1超塑性成形的特点与适用范围0.5学时
3.2等温与超塑性成形的材料与工艺规范0.5学时
3.3等温与超塑性成形的变形力计算及设备选择0.5学时
3.4等温与超塑性成形的摩擦与润滑0.5学时
3.5等温与超塑性成形的成形工艺与应用0.5学时
3.6等温与超塑性成形的工艺实例0.5学时在常规成形条件下，一些较难成形的金属材料，如钛合金、铝合金、镁合金、镍合金、合金钢等，成形温度范围比较狭窄，流动性比较差，伸长率大多也不高。在锻造具有薄的腹板、高筋的零件件时，毛坯的热量迅速从模具散失，变形抗力很快增加，塑性急剧降低，不仅需要大幅度提高设备吨位，也易造成锻件开裂等缺陷。因此，不得不增加锻件厚度和机械加工余量，从而降低了材料利用率，提高了制件成本。在成形形状复杂的壳体零件时，往往需要较多的工序，在受到材料塑性限制时，成形就更加困难。第一节等温锻造与超塑性锻造的特点与应用2等温成形的特点
2.1等温成形的基本特点
1）为防止毛坯的温度散失，等温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温度和热锻温度之间的一个中间温度。
2）考虑到材料在等温锻造时具有一定的粘性，即应
变速率敏感性，等温锻造的变形速度很低。
3）模具温度稍低于毛坯温度。等温锻造特别适合于那些锻造温区窄的难变形材料，例如高温合金、钛合金、粉末高温合金等。等温锻造过程变形材料中常发生动态再结晶，从而使锻件中的组织呈均匀的等轴细晶形态。等温成形的零件尺寸精度高，既节约了材料，又减少了加工工时。
1）为防止毛坯的温度散失，等温锻造时模具和
坯料要保持在相同的恒定温度下，这一温度是介
于冷锻温度和热锻温度之间的一个中间温度。
2）考虑到材料在等温锻造时具有一定的粘性，
即应变速率敏感性，等温锻造的变形速度很低。
3）模具温度稍低于毛坯温度。微细晶粒超塑性具有三个条件，即材料具有等轴稳定的细晶组织时可呈现超塑性。此时，材料具有低的流动应力．超高的延伸率，良好的流动性与复写性，晶间滑移变形的比例大幅度提高。超塑性成形分为锻造和板材成形两类．超塑性锻造和等温锻造的区别在于前者要求材料其有等轴细品的组织，而后者并不要求这一条件．共同点是两者均在等温状态下进行锻造．3主要应用2、板料超塑性气压成形3、超塑性体积成形
超塑性体积成形包括不同的方式（例如模锻、挤压等），主要是利用了材料在超塑性条件下流变抗力低，流动性好等特点。一般情况下，超塑性体积成形中模具与成形件处于相同的温度，因此它也属于等温成形的范畴，只是超塑性成形中对于材料，对于应变速率及温度有更严格的要求。第二节等温锻造与超塑性成形的材料与工艺规范2.1成形材料
采用等温锻造的常规材料包括钛合金、铝合金、镁合金、合金钢等。等温锻造工艺规范的确定以材料流动应力低、塑性高、氧化少为原则，并要兼顾到模具材料的承受能力。材料在等温状态下的流动应力受温度、应变和应变速率的影响，即具有应变硬化特性，又具有应变速率强化特性，依材料品种、成形温度和应变速率不同，上述两种特性彼此消长。而材料的塑性也同样受上述因素的影响。2.2等温闭式模锻与超塑性闭式模锻的工艺特点
闭式模锻在等温锻造与超塑性锻造中获得了远比在常规锻造中广泛的应用。常规锻造中的闭式模锻主要用于轴对称锻件，而等温闭式模锻与超塑性闭式模锻可用于长轴类锻件与异形锻件，如叶片。
闭式模锻也可分为精模锻与粗模锻，精模锻锻件一般不需后续机械加工或仅需少量机械加工；但某些薄腹件，考虑成形的需要和避免在顶出时发生翘曲，宜增加机械加工余量，采用粗模锻。
闭式模锻为无飞边模锻，其高度方向（即加载方向）的尺寸取决于坯料大小，故下料重量公差较严。2.3等温成形与超塑性成形的材料及工艺规范
采用等温锻造和超塑性成形的常规材料包括认合金、铝合金、铁合金、合盘钢、高温合金、双相不锈刚等．等温成形和超塑性成形工艺规范的确定以材料流动应力低、塑性高、氧化少为原则．并要兼顾模具材料的承受能力。材料在等温状态卜的流动应力受温度、应变和应变速率的影响，既具有应变硬化特性．又具有应变速率强化特性．依材料．钻种、成形温度和应变速率不同，下述两种特性彼此消长．材料的塑性也同样受上述因素的影响。第三节等温锻造与超塑性成形的变形力计算及设备选择等温锻造与超塑性锻造的变形力受坯料组织状态、锻造温度、速度、方式、润滑状况、锻件形状