材料受迫成形工艺技术.ppt

1 材料受迫成形工艺技术机械0821 2 精密洁净铸造成形精确高效金属塑性成形工艺粉末锻造成形工艺高分子材料注射成形 材料受迫成形工艺技术 3 机械零件成形方法 受迫成形在特定边界和外力约束下成形 如铸造 锻压 粉末冶金和注射成形等 去除成形将材料从基体中分离出去成形 如车 铣 刨 磨 电火花 激光切割 堆积成形将材料有序地合并堆积成形 如快速原形制造 焊接等 4 自硬砂精确砂型铸造粘土砂造型铸件质量差 生产效率低劳动强度大 环境污染严重自硬树脂砂造型高强度 高精度 高溃散性低劳动强度 适合于各种复杂铸件型芯制作铸件壁厚可 2 5mm 一 精密洁净铸造成形 精确铸造成形技术 5 高紧实砂型铸造可提高铸型强度 刚度和硬度减少金属液浇注凝固时型壁移动降低金属消耗 减少缺陷提高精度 粗糙度提高2 3级 气冲造型a 气冲前b 气冲过程 6 消失模铸造利用泡沫塑料作为铸造模型 并在其四周填砂 不分上下模 泡沫塑料在浇注过程中气化 可避免砂型溃散可消除起模斜度 减小铸件壁厚能够获得表面光洁 尺寸精确无飞边 少无余量精密铸件 消失模铸造工艺过程示意图a 泡沫塑料模b 造型c 浇注过程d 铸件 7 特种铸造技术类型 压力铸造 低压铸造 熔模铸造真空铸造 挤压铸造等 压力铸造 金属模 以压力浇注取代重力浇注 铸件精确 表面光洁 内部致密 金属模压铸机压铸过程a 合型b 压铸c 开型1 压射冲头2 压室3 液体金属4 定型5 动型6 型腔7 浇道8 余斜 8 洁净的能源以感应电炉代替冲天炉 减轻对空气的污染无砂和少砂铸造如压力铸造 金属型铸造 挤压铸造等清洁无毒材料使用无毒无味变质剂 精炼剂 粘结剂等高溃散性型砂工艺树脂砂 酯硬化水玻璃砂工艺废弃物再生和综合利用铸造旧砂再生回收 熔炼炉渣处理和综合利用 清洁 绿色 铸造技术 9 铸造机器人或机械手以代替工人在恶劣条件下工作 铸造过程计算机模拟 铸造过程计算机仿真在计算机上进行虚拟浇铸 分析预测铸液充填及凝固过程 预测不合理铸造工艺缺陷 对不同铸造工艺方案作出最优的选择 铸造过程仿真发展60年代丹麦学者开始用计算机对铸件凝固过程进行模拟 10 随后工业国家相继开发了铸造过程计算机模拟软件 如 德国MACMAsoft软件 英国Procast软件 清华大学Flsoft软件等 11 二 精确高效金属塑性成形工艺 1 精密模锻利用模锻设备锻造出锻件形状复杂 精度高的模锻工艺 其尺寸精度可达到IT12 15 表面粗糙度可为 1 6um a 下料b 普通模锻c 精密模锻 锥齿轮的精密模锻工艺 12 对于碳素钢 精锻温度一般在900 450度之间 又称低温模锻 锻模精度要求比锻件精度高1 2级 目前 较为流行的是冷温模锻成形技术 冷温模锻是指金属材料在室温或再结晶温度以下爱的塑性成形工艺 又称冷挤压成形 13 2 超塑性成形超塑性现象 在一定内部条件 如晶粒形状 相变 和外部条件 如温度 应变速率 下 呈现出异常低的流变抗力 异常高的延伸率现象 目前已知锌 铝 铜等合金超塑性达1000 有的甚至达2000 金属超塑性类型 细晶超塑性 恒温超塑性 内在条件 具有均匀 稳定等轴细晶组织 10 m 外在条件 特定温度和变形速率 10 4 10 5min 1 相变超塑性 环境超塑性 在材料相变点温度循环变化 同时对试样加载 14 超塑性成形工艺应用飞机钛合金组合件原需几十个零件组成 用超塑性成形后 可一次整体成形 大大减轻了构件的质量 提高了结构的强度 超塑性气压成形薄板加热到超塑性温度 在压力作用下产生超塑性变形 直至同模具贴合为止 超塑性气压成形示意图 15 精密冲裁呈纯剪切分离冲裁工艺 通过模具改进提高精度 可达IT6 9级 Ra1 6 0 4 m 三种光洁冲裁凹模结构形式 a 椭圆凹模b 圆角凹模c 倒角凹模 16 负间隙冲裁 精冲模具结构简图 精密冲裁 17 辊轧工艺用轧辊对坯料连续变形加工工艺 生产率高 质量好 材料消耗少 辊锻轧制1 轧辊2 模块3 零件4 坯料 辗环轧制1 驱动辊2 芯辊3 坯料4 异向辊5 信号辊 18 三 粉末锻造成形工艺 粉末锻造成形工艺 粉末冶金 精密锻造 粉末冶金的定义 将各种金属和非金属粉料均匀混合后压制成形 再经高温烧结和必要的后续处理来制取金属材料及其制品的成形工艺方法 19 粉末制取 模压成形 型坯烧结 锻前加热 锻造 后续处理 粉末锻造成形工艺过程 20 粉末锻造件优点 能源消耗低 材料利用率高为普通锻造能耗49 材料利用率达90 普通锻造仅40 60 锻件精度高 力学性能好组织无偏析 无各向异性 疲劳寿命高比普通锻造提高20 高速钢工具寿命可提高两倍以上 粉末锻造模具 21 四 高分子材料注射成形 粉状塑料注入 螺杆推进 送进加热区 通过分流梭 喷嘴喷出 注入模腔 注射成形工艺过程 冷却成形 22 1 气体辅助成形 将惰性气体注入 在成品较厚部分形成空腔 使成品壁厚均匀 可防止缩痕或翘曲产生 注射成形新技术 气体辅助注射成形原理图 23 2 注射压缩成形 可采用较低的注射压力成形薄壁制品 适用于流动性较差的制品 整体压缩法的模具动作 24 3 模具滑合成形法适用于中空制品和不同材料复合体 模具滑合成形法的模具动作过程 25 4 剪切场控制取向成