材料受迫成形工藝技術(shù) ppt課件

1、材料受迫成形工藝技術(shù)材料受迫成形工藝技術(shù)2 精密潔凈鑄造成形精密潔凈鑄造成形 精確高效金屬塑性成形工藝精確高效金屬塑性成形工藝 粉末鍛造成形工藝粉末鍛造成形工藝 高分子材料注射成形高分子材料注射成形材料受迫成形工藝技術(shù)材料受迫成形工藝技術(shù)3機(jī)械零件成形方法：機(jī)械零件成形方法：受迫成形受迫成形 在特定邊界和外力約在特定邊界和外力約束下成形，如鑄造、鍛壓、粉末束下成形，如鑄造、鍛壓、粉末冶金和注射成形等；冶金和注射成形等；去除成形去除成形 將材料從基體中別將材料從基體中別離出去成形，如車、銑、刨、磨、離出去成形，如車、銑、刨、磨、電火花、激光切割；電火花、激光切割；堆積成形堆積成形 將材料有序地合

2、并將材料有序地合并堆積成形，如快速原形制造、焊堆積成形，如快速原形制造、焊接等。接等。4 自硬砂精確砂型鑄造自硬砂精確砂型鑄造粘土砂造型粘土砂造型 鑄件鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低 勞動強(qiáng)度大、環(huán)境污染嚴(yán)重勞動強(qiáng)度大、環(huán)境污染嚴(yán)重自硬樹脂砂造型自硬樹脂砂造型 高強(qiáng)度、高精度、高潰散性高強(qiáng)度、高精度、高潰散性 低勞動強(qiáng)度，適合于各種復(fù)雜鑄件型低勞動強(qiáng)度，適合于各種復(fù)雜鑄件型芯制作芯制作 鑄件壁厚可鑄件壁厚可 2.5mm 2.5mm一一. 精密潔凈鑄造成形精密潔凈鑄造成形精確鑄造成形技術(shù)精確鑄造成形技術(shù)5高緊實砂型鑄造高緊實砂型鑄造 可提高鑄型強(qiáng)度、剛度可提高鑄型強(qiáng)度、剛度和硬度和硬度

3、 減少金屬液澆注凝固時減少金屬液澆注凝固時型壁移動型壁移動 降低金屬消耗、減少缺降低金屬消耗、減少缺陷陷 提高精度、粗糙度提高提高精度、粗糙度提高2-32-3級級 氣沖造型a氣沖前 b)氣沖過程6消失模鑄造消失模鑄造 利用泡沫塑料作為鑄造模型，并利用泡沫塑料作為鑄造模型，并在其四周填砂，不分上下模，泡沫塑料在澆注在其四周填砂，不分上下模，泡沫塑料在澆注過程中氣化。過程中氣化。 可防止砂型潰散可防止砂型潰散 可消除起模斜度，減小鑄件壁厚可消除起模斜度，減小鑄件壁厚 能夠獲得外表光潔、尺寸精確能夠獲得外表光潔、尺寸精確 無飛邊、少無余量精密鑄件無飛邊、少無余量精密鑄件 消失模鑄造工藝過程示意圖 a

4、)泡沫塑料模 b)造型 c)澆注過程 d)鑄件 7特種鑄造技術(shù)特種鑄造技術(shù) 類型：壓力鑄造、低壓鑄造、熔模鑄造類型：壓力鑄造、低壓鑄造、熔模鑄造 真空鑄造、擠壓鑄造等。真空鑄造、擠壓鑄造等。 壓力鑄造：金屬模，以壓力澆注取代重力澆注，壓力鑄造：金屬模，以壓力澆注取代重力澆注， 鑄件精確、外表光潔、內(nèi)部致密。鑄件精確、外表光潔、內(nèi)部致密。金屬模壓鑄機(jī)壓鑄過程a)合型 b)壓鑄 c)開型1-壓射沖頭 2-壓室 3-液體金屬 4-定型 5-動型 6-型腔 7-澆道 8-余斜8潔凈的能源潔凈的能源 以感應(yīng)電爐代替沖天爐，減輕對空氣的以感應(yīng)電爐代替沖天爐，減輕對空氣的污染污染無砂和少砂鑄造無砂和少砂鑄造

5、 如壓力鑄造、金屬型鑄造、擠壓鑄如壓力鑄造、金屬型鑄造、擠壓鑄造等造等清潔無毒材料清潔無毒材料 使用無毒無味變質(zhì)劑、精煉劑、粘結(jié)使用無毒無味變質(zhì)劑、精煉劑、粘結(jié)劑等劑等高潰散性型砂工藝高潰散性型砂工藝 樹脂砂、酯硬化水玻璃砂工藝樹脂砂、酯硬化水玻璃砂工藝廢棄物再生和綜合利用廢棄物再生和綜合利用 鑄造舊砂再生回收、熔煉爐鑄造舊砂再生回收、熔煉爐渣處理和綜合利用渣處理和綜合利用清潔綠色鑄造技術(shù)清潔綠色鑄造技術(shù)9鑄造機(jī)器人或機(jī)械手鑄造機(jī)器人或機(jī)械手 以代替工人在惡劣條件下工作以代替工人在惡劣條件下工作鑄造過程計算機(jī)模擬鑄造過程計算機(jī)模擬鑄造過程計算機(jī)仿真 在計算機(jī)上進(jìn)行虛擬澆鑄，分析預(yù)測鑄液充填及凝

6、固過程，預(yù)測不合理鑄造工藝缺陷，對不同鑄造工藝方案作出最優(yōu)的選擇。鑄造過程仿真開展 60年代丹麥學(xué)者開始用計算機(jī)對鑄件凝固過程進(jìn)行模擬 10隨后工業(yè)國家相繼開發(fā)了鑄造過程計算機(jī)模擬軟隨后工業(yè)國家相繼開發(fā)了鑄造過程計算機(jī)模擬軟件，如：件，如： 德國德國 MACMAsoftMACMAsoft 軟件，軟件， 英國英國 ProcastProcast 軟件，軟件， 清華大學(xué)清華大學(xué) Flsoft Flsoft 軟件等。軟件等。11二二. 精確高效金屬塑性成形工藝精確高效金屬塑性成形工藝1.精密模鍛精密模鍛 利用模鍛設(shè)備鍛造出鍛件形狀復(fù)雜、精度高利用模鍛設(shè)備鍛造出鍛件形狀復(fù)雜、精度高的模鍛工藝，其尺寸精度

7、可到達(dá)的模鍛工藝，其尺寸精度可到達(dá)IT1215,外表粗糙度可為外表粗糙度可為. 1.6um a)下料 b)普通模鍛 c)精密模鍛錐齒輪的精密模鍛工藝12 對于對于碳素鋼碳素鋼，精鍛溫度一般在，精鍛溫度一般在900900450450度之度之間，又稱低溫模鍛。鍛模精度要求比鍛件精度高間，又稱低溫模鍛。鍛模精度要求比鍛件精度高1212級。級。 目前，較為流行的是目前，較為流行的是冷溫模鍛冷溫模鍛成形技術(shù)。成形技術(shù)。冷溫模鍛冷溫模鍛是指是指金屬材料在室溫或再結(jié)晶溫度金屬材料在室溫或再結(jié)晶溫度以下以下愛的塑性成形工藝，又稱冷擠壓成形。愛的塑性成形工藝，又稱冷擠壓成形。13 2. 2.超塑性成形超塑性成形

8、 超塑性現(xiàn)象：在一定內(nèi)部條件如晶粒形狀、超塑性現(xiàn)象：在一定內(nèi)部條件如晶粒形狀、相變和外部條件如溫度、應(yīng)變速率下，呈現(xiàn)相變和外部條件如溫度、應(yīng)變速率下，呈現(xiàn)出異常低的流變抗力、異常高的延伸率現(xiàn)象。目前出異常低的流變抗力、異常高的延伸率現(xiàn)象。目前鋅、鋁、銅等合金超塑性達(dá)鋅、鋁、銅等合金超塑性達(dá)1000%1000%，有的甚至達(dá)，有的甚至達(dá)2000%2000%。 金屬超塑性類型：金屬超塑性類型： 細(xì)晶超塑性恒溫超塑性細(xì)晶超塑性恒溫超塑性 內(nèi)在條件：具有均勻、穩(wěn)定等軸細(xì)晶組織內(nèi)在條件：具有均勻、穩(wěn)定等軸細(xì)晶組織10m10m； 外在條件：特定溫度和變形速率外在條件：特定溫度和變形速率10-4-10-5mi

9、n-10-4-10-5min-1 1。 相變超塑性環(huán)境超塑性相變超塑性環(huán)境超塑性 在材料相變點溫度循環(huán)變化，同時對試樣加載。在材料相變點溫度循環(huán)變化，同時對試樣加載。14超塑性成形工藝應(yīng)用超塑性成形工藝應(yīng)用飛機(jī)鈦合金組合件飛機(jī)鈦合金組合件 原需幾十個零件組成，用超原需幾十個零件組成，用超塑性成形后，可一次整體成形，大大減輕了構(gòu)件的塑性成形后，可一次整體成形，大大減輕了構(gòu)件的質(zhì)量，提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。質(zhì)量，提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。超塑性氣壓成形超塑性氣壓成形 薄板加熱到超塑性溫度，在壓薄板加熱到超塑性溫度，在壓力作用下產(chǎn)生超塑性變形，直至同模具貼合為止。力作用下產(chǎn)生超塑性變形，直至同模具貼合為止。超塑性

10、氣壓超塑性氣壓成形示意圖成形示意圖15 精密沖裁精密沖裁 呈純剪切別離沖裁工藝，通過模呈純剪切別離沖裁工藝，通過模具改進(jìn)提高精度，可達(dá)具改進(jìn)提高精度，可達(dá)IT6-9級，級，Ra1.6-0.4m。三種光潔沖裁凹模結(jié)構(gòu)形式 a)橢圓凹模 b)圓角凹模 c)倒角凹模 16負(fù)間隙沖裁精沖模具結(jié)構(gòu)簡圖精密沖裁精密沖裁17 輥軋工藝輥軋工藝 用軋輥對坯料連續(xù)變形加工工藝，生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、材料消耗少。輥鍛軋制1-軋輥 2-模塊 3-零件 4-坯料輾環(huán)軋制輾環(huán)軋制1-驅(qū)動輥 2-芯輥 3-坯料 4-異向輥 5-信號輥18三三. 粉末鍛造成形工藝粉末鍛造成形工藝粉末鍛造成形工藝粉末鍛造成形工藝粉末冶金 + 精

11、密鍛造粉末冶金的定義粉末冶金的定義: 將將各種金屬各種金屬和和非金屬粉料非金屬粉料均勻混合后均勻混合后壓制成形，再壓制成形，再 經(jīng)經(jīng)高溫?zé)Y(jié)高溫?zé)Y(jié)和必要的和必要的后續(xù)后續(xù)處理處理來制取金屬材料及其制品的成形工來制取金屬材料及其制品的成形工藝方法藝方法。 19粉末制取模壓成形型坯燒結(jié)鍛前加熱鍛 造后續(xù)處理粉末鍛造成形工藝過程粉末鍛造成形工藝過程20粉末鍛造件優(yōu)點粉末鍛造件優(yōu)點： 能源消耗低，材料利用率高 為普通鍛造能耗49%，材料利用率達(dá)90%，普通鍛造僅40-60%； 鍛件精度高，力學(xué)性能好 組織無偏析，無各向異性； 疲勞壽命高 比普通鍛造提高20%，高速鋼工具壽命可提高兩倍以上。 粉末鍛造模具21四四. 高分子材料注射成形高分子材料注射成形粉狀塑料注入螺桿推進(jìn)送進(jìn)加熱區(qū)通過分流梭噴嘴噴出注入模腔注射成形工藝過程注射成形工藝過程冷卻成形221. 氣體輔助成形： 將惰性氣體注入，在成品較厚局部形成空腔，使成品壁厚均勻，可防止縮痕或翹曲產(chǎn)生。注射成形新技術(shù)注射成形新技術(shù)氣體輔助注射成形原理圖232. 注射壓縮成形：注射壓縮成形：可采用較低的注射壓力成形薄壁制品，適用于流動性較差的制品。整體壓縮法的模具動