【正文】 成形過程的效率，因此這是一種值得倡導(dǎo)的成形方式。然而二者之間沒有截然的區(qū)別，有些等溫鍛造過程中坯料在變形到一定程度之后，一方面組織實現(xiàn)了等軸細晶化，另一方面等溫鍛造一般隨著變形的進行速率會逐漸降低。等溫鍛造一般速率較低，主要采用液壓機。各種塑性成形都以金屬材料具有塑 性性質(zhì)為前提，都需要有外力作用，都存在外摩擦的影響，都遵循著共同的金屬學(xué)和塑性力學(xué)規(guī)律。溫成形要考慮溫度對材料性質(zhì)的影響，熱成形還要考慮材料的蠕變效應(yīng)。用塑性成形方法可使工件尺寸達到較高精度，具有很高的生產(chǎn)效率。凡受交變載荷作用或受力條件惡劣的構(gòu)件，一般都要通過塑性成形過程，才能達到使用要求。 金屬塑性成形簡介 金屬塑性（成型）加工是指利用模 具使金屬在應(yīng)力下塑性變形，如軋、 拉拔、沖壓、 擠壓等。起皮，即在鍛件表面呈薄片狀起或脫落，主要原因是由于模膛表面粗糙、變形過于激烈、變形速度太快、變形溫度太高、變形量太大，模鍛時沒有潤滑或潤滑不良造成的。穿流和渦流能明顯的降低塑性指標、疲勞性能和抗腐蝕性 能。此外，由于鋁合金的鍛造溫度范圍很窄，如果模具和鍛造工具沒有預(yù)熱，或預(yù)熱溫度不夠也很有可能會引起鍛件產(chǎn)生裂紋。坯料加熱不足，保溫時間不夠、鍛造溫度過高或過低，變形程度太大，變形速度太高、鍛造過程中產(chǎn)生的 彎曲、折疊沒有及時消除，再次進行鍛造，都很可能產(chǎn)生表面裂紋。另外，在鍛件的表面也常常有一層粗晶，其產(chǎn)生原因有兩種情況 :其一，是擠壓坯料表層粗晶環(huán)被帶入鍛件 :其二，是模鍛時模膛表河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 而太粗糙，模具溫度太低，潤滑不良，使表面接觸層激烈剪切變形，因而產(chǎn)生粗晶。鍛件過燒后 ，表而發(fā)暗，有氣泡，一鍛就裂。 由于鋁合金的鍛造溫度范圍窄，其鍛造加熱溫度，尤其是淬火加熱溫度很接近合金的共晶熔化溫度，容易發(fā)生過燒。它是由于模鍛時金屬對流，形成某些金屬的重疊，最后壓合而成為折疊。鋁合金質(zhì)地很軟，外摩擦系數(shù)較大，所以流動性較差，模鍛時難于成形。表 24列出常用的變形鋁合金的鍛造溫度范圍。10℃ 以內(nèi)。 表 23 各種鍛壓設(shè)備上的變形速度 鋁合金的鍛造溫度范圍一般都在 150℃ 以內(nèi)，少數(shù)高強度鋁合金的鍛造溫度范圍甚至小到 100℃ ，相關(guān)資料表明，其變形溫度基本上在 350℃ ~500℃ 之間。以上說明，鋁合金可以在壓力機上鍛造，也可以在錘上進行鍛造 :但是為了增大合金在鍛造時的允許變形 程度，提高生產(chǎn)率，減少變形抗力，改善金屬充填型槽的流動性，選用壓力機來鍛造鋁合金比錘要好些。一般在低溫范圍內(nèi)變形抗力對變形速度的變化不敏感，而在高溫下 (鍛造溫度范圍 )則比較敏感，變形速度增大，變形抗力增大。這是因為變形 速度增大所引起的加工硬化速度的增加，沒有使它超過該合金的再結(jié)品速度。 變形速度對鋁合金工藝塑性的影響主要取決于合金加工硬化和再結(jié)品軟化速度之間的關(guān)系。 鋁合金由于導(dǎo)熱性好，加熱時內(nèi)應(yīng)力小，且易于均勻熱透，所以坯料可以直接裝入接近始鍛溫度的高溫爐膛內(nèi)進行快速加熱。低碳鋼可以鍛出的各種形狀的鍛件，用鋁合金 都可鍛出來。K) 6061 2700 652 582 896（ 20℃ ） 167（ 25℃ ） 表 22 6061 合金的化學(xué)成分 鋁合金在鍛造時通常具有以下一些特點 純鋁塑性很高 ,易于成形；但是在鋁中加入合金元素后，其成形性也隨之降低，而且合金化程度愈高，其塑性愈低，給鍛造帶來一定的困難；此外，鋁合金的其他特性，給鍛造帶來更多的困難。 表 21 6061的熱學(xué)性能 鋁合金 密度 / kg/m^3 液相 線 溫度 /℃ 固相 線 溫度 /℃ 線膨脹系數(shù) 比熱容 / J/(kg6061 鋁合金的鍛造溫度范圍為 500C? ~380C? 。 具有中等強度 (6061T6 的強度達 245MPa)、 有良好的塑性和優(yōu)良的可焊性 、 抗蝕性、河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 可機加工性，適合作建筑裝飾型材及各種需要良好 耐蝕性要求的結(jié)構(gòu)件。鍛鋁基本是 A1CuMgSi 系合金和 AICuMgFeNi 系合金，主要用于生產(chǎn)鍛件。以數(shù)字編號表示各組不同化學(xué)成分的鋁合金。 根據(jù)我國頒布的標準 (GB/T 31901996)，變形鋁合金按其使用和工藝性 能分為 :防銹鋁、硬鋁、超硬鋁、鍛鋁等四類。 80年代以來，又掀起了開發(fā)快速凝固新型鋁合金以及 AlLi 系合金、 AlSc合金 新一代鋁合金的新高潮，使鋁合金在高科技領(lǐng)域中占據(jù)著極為重要的地位。至于改裝零件、賽車零件市場，鋁合金制的產(chǎn)更是比比皆是，很多諸如升高腳踏、車把、發(fā)動機零件等，都是以一些高性能的鋁合金作為原材料制作而成的。在民用工業(yè)中，鋁合金應(yīng)用的領(lǐng)域主要是：建筑和結(jié)構(gòu)，容器和包裝，交通運輸以及電導(dǎo)體。 鋁合金具有密度小、比強度和比剛度高、塑性好、易于成形、工藝簡單、成本低廉等特點，在非民用的領(lǐng) 域，廣泛用于制作飛機構(gòu)件（蒙皮、框架、翼梁等）。近幾十年來，鋁的材料工藝技術(shù)突飛猛進，如果想提高性能必然要考慮采用輕金屬及復(fù)合材料。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 第 2 章 摩托車鋁合金消聲器尾蓋鍛造工藝分析 鋁合金 6061的一般特性 鋁合金簡介 鋁是地殼中分布最 多 的元素之一，約 占 %。 本課題的主要研究內(nèi)容與意義 本文研究的主要內(nèi)容可分為兩大部分 ,一是通過零件的塑性成形工藝分析，用三維軟件 (PRO/E)設(shè)計該零件的鍛造模具；二是用金屬材料塑性成形模擬軟件 Deform 行有限元分析 。另外，由于從設(shè)計開始采用統(tǒng)一的基本數(shù)據(jù)進行控制，使工模具制造具有一致性、重復(fù)性和精確性，從而保證工模具有良好的穩(wěn)定的質(zhì)量。 用計算機輔助設(shè)計技術(shù)可以節(jié)約設(shè)計時間、縮短制模時間、減少試模修模次數(shù)、提高勞動生產(chǎn)率、以及標準化、連續(xù)化和自動化程度的提高，從而可使工模具成本大幅度降低。雖然，在設(shè)計經(jīng)驗中有的已經(jīng)合理的改進為設(shè)計準則，但大多數(shù)的模具設(shè)計仍然依靠個人的判斷力、直覺和經(jīng)驗。 鋁合金鍛造模具 CAD技術(shù)研究的意義 鋁合金的塑性成形中，鍛造工藝技術(shù)相對己經(jīng)成熟，但是，多年的設(shè)計經(jīng)驗仍然 落后于鍛造模具生產(chǎn)的發(fā)展。對于生產(chǎn)復(fù)雜的鋁合金鍛件時，由于沒有合適的體積分配方式相配合，因此，飛邊量大，使昂貴的鋁合金材料浪費嚴重，大河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 大增加了鋁合金的生產(chǎn)成本。2)鍛件也由簡單向復(fù)雜方向發(fā)展。3)由一般件向承載件擴展。在國外鋁合金鍛件應(yīng)用的發(fā)展呈現(xiàn)如下幾個特征 :1)應(yīng)用由價格昂貴的、對性能要 求高的跑車向普通性能車擴展 。例如，在歐美，已在載重車上應(yīng)用了鋁合金鍛件，如搖臂、支架等。 國內(nèi)外對鋁合金鍛 造技術(shù)的研究現(xiàn)狀 鋁合金鍛造成形有著廣闊的應(yīng)用前景。 目前，我國大型 資 由鍛件的生產(chǎn)處于 “過剩 ”與 “短缺 ”的雙重壓力之下，一般性大鍛件供大于求，而對于技術(shù)含量和質(zhì)量要求都很高的大型自由鍛件則生產(chǎn)能力低或沒有生產(chǎn)能力。從新材料（非調(diào)質(zhì)鋼）應(yīng)用、剪切、加熱、模具預(yù)熱、潤滑，此鍛造工藝過程控制，鍛件熱處理及清理，不斷地加以改造。 我國模鍛件生產(chǎn)企業(yè)，部分骨干企業(yè)采用了熱模鍛壓力機，并相應(yīng)配以操作機械手和多工位熱成形壓力機外，大多數(shù)企業(yè)仍采用雙盤摩擦壓力機上配以空氣錘備培德人工操作生產(chǎn)工藝，使鍛件精度，模具壽命，鍛件質(zhì)量穩(wěn)定性均受影響。 4) 模具壽命 我國熱鍛模壽命一般在 40006000件，主要受工藝設(shè)計、鍛造設(shè)備、加熱、潤滑等因素河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 影響，國外模具壽命在 1000015000件， 是我國的 ，模具壽命是影響鍛件成本的主要因素，提高鍛模的壽命是鍛造企業(yè)共同的使命。 3) 能源消耗與環(huán)保 我國能源總量為世界第三位，能源消費是世界第二位，占世界總消費量 10%。 2) 勞動生產(chǎn)率 日本全員勞動生產(chǎn)率為 175噸 /人?年，印度為 /人?年。國內(nèi)外鍛件的產(chǎn)量和使用情況如表 11和表 12。在國內(nèi)由于受設(shè)備噸位以及生產(chǎn)技術(shù)條件的制約，塑性加工技術(shù)精確化的發(fā)展尚處于初級階 段。特別是在航空航天領(lǐng)域里，由于對鍛件質(zhì)量的要求苛刻，原材料的價格昂貴，所以對于從事飛行器制造的企業(yè)來說，塑性加工技術(shù)精確化不僅使制造成本大為降低，而且可以提供優(yōu)質(zhì)鍛件，從而提高企業(yè)的競爭能力。塑性加工技術(shù)的精確化包括兩方面內(nèi)容 :一是鍛件的外形尺寸盡可能接近零件的形狀尺寸，即所謂近 /凈形鍛件 :二是鍛件內(nèi)在冶金質(zhì)量的精確 控制，鍛件的組織性能滿足使用要求并且穩(wěn)定一致。在近些年，鍛造鋁合金輪轂的增長速度比鑄造輪轂的增長速度快得多，因為前者有更高的性能價格比。 自 2020年 開始 ，美國轎 車與輕型卡車的59％都用的是鋁合金輪轂，其總質(zhì)量約 290kt。 例如汽車上重要的零件 輪轂 就有逐漸鋁合金化和以鍛造為主的趨勢。 目前，摩托車上用到的合金材料有鋁合金、鎂合金及鈦合金等，這幾種合金材料以其各自獨特的優(yōu)勢，贏得了在摩托車上重要的一席之地，尤其是鋁合金，其廣泛的應(yīng)用形勢被眾多業(yè)內(nèi)人士看好 。世界各國均將鋁合金及其產(chǎn)業(yè)作為重點發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞： 鍛造 鋁 6061 PRO/E DEFROM3D 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 ABSTRACT The aluminum alloy is one important material for lightening the product weight and improving the product performance, because of the light weight, the anti impact and the durable use of its product. The main alloying elements in the aluminum alloy 6061 are the magnesium and the silicon. Its product has the medium intensity, the good formability, the anti cauterization, good welding, and the good oxidized effect。 有限元數(shù)值模擬己經(jīng)逐漸發(fā) 展成為研究鍛造過程的有效工具。 本文對摩托車鋁合金消聲器尾蓋進行鍛造工藝分析，確定鋁合金 6061鍛造熱力學(xué)參數(shù)，確定鍛件毛坯的加熱方法，鍛造模具的預(yù)熱方法。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘 要 鋁合金制品，其重量輕、抗沖擊、耐用等方面優(yōu)勢， 是減輕重量和提升產(chǎn)品性能的重要材料之一。 6061鋁 合金中的主要合金元素為鎂與硅，具有中等強度、良好的可成型性 、抗腐蝕性、可焊接性 、 氧化效果較好 ，而且它的相變溫度和鍛造溫度均較低，非常適合采用等溫模鍛方法制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)件。 通過其鍛造工藝分析，確定成型方案之后，用三維軟件（ PRO/E）設(shè)計該零件的鍛造模具。本文使用大型鍛造專用軟件 DEFORM3D對鋁合金 6061復(fù)雜結(jié)構(gòu)件等溫鍛造過程進行了模擬，充分了解金屬的流動規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，用三維軟件（ DEFORM3D）的有限元分析模塊分析了模具的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，為鍛造和模具設(shè)計過程提供有參價值的數(shù)據(jù)，從而可以減少試模時模具破裂的機率。 also its transformation temperature and the fing temperature are lower, so it is extremely suitable to manufacture plex structure by using the Isothermal Fing method. In this thesis, the fing craft of the aluminum alloy silencer cover of the motorcycle is analyzed, then the fing thermodynamic parameter of the aluminum alloy 6061, the method of heating up the fing billet and the preheating method of the fing dies are defined. Through the fing craft analysis, the shaping method of the fed piece is determined and then the fing dies is designed with the three dimensional software (PRO/E). Numerical simulation based on FEM has bee a powerful tool on analyzing fing process. In this paper, 3D numerical simulations for isothermal fing processes of a plex structural ponent of aluminum alloy 6061 were performed by using of DEFORM3D software. The flowing rule of the alloy, the strain and th