喷射成形技术课件

1、第11章喷射成形技术Spray Forming知识要点掌握程度相关知识喷射成形技术原理了解喷射成形的技术原理及应用，熟悉喷射成形制坯工艺过程气体动力学，传热学，数值模拟，智能控制喷射成形材料特性了解喷射成形技术的发展趋势及应用前景，掌握喷射成形材料的特性材料科学及材料加工，凝固理论第11章喷射成形技术本章教学要点11.1 概述 喷射铸造： 定义：是指将熔融金属连续不断地浇注到沿固定方向匀速移动的旋转轴上，快速凝固成形的一种铸造方法。11.1概述11.1.1技术原理 喷射成形的原理是将熔融金属或合金在惰性气氛中雾化为按一定比例分布的细小固态、半固态或液态熔体射流，随后直接喷射到较冷的衬底表面上，

2、熔滴在沉积器表面附着、堆积、铺展、融合、固结而形成沉积坯件。喷射沉积原理示意图 工艺 过程： 平直零件的喷射近净成形正开始与条状零件的直接铸造相竞争；此外，喷射铸造管件、板件及方坯的生产工艺开始达到实际生产水平。具有快速凝固组织特征生产工序简单，成本低含氧量低变形能力明显改善适应性强11.1.2喷射技术特点11.1.2喷射技术特点（1）具有快速凝固组织特征（2）工艺简单，生产周期短，成本低熔炼铸锭加热轧坯打磨退火锻造切头切割扒皮穿孔扩孔挤压切头酸洗冷拔退火17道工序常规铸造工艺熔炼雾化筛分包套装套封罐固化挤压切头去套冷拔退火12道工序熔炼沉积切头扒皮镗孔冷拔退火7道工序粉末冶金工艺喷射成形工艺

3、11.1.2喷射技术特点（3）含氧量低喷射成形与粉末冶金技术制备材料的氧含量11.1.2喷射技术特点（4）喷射沉积效率高 各种实用的雾化器喷嘴的生产率在25200 kg/min，用作涂层的成形速率可达50kg/min，单个产品重量可达600kg11.1.2喷射技术特点（5）变形能力明显改善 细晶化和偏析倾向的改善使喷射成形材料具有相对好的塑性和变形能力，这对于高合金化元素材料的塑性加工成形将现有特别的意义。 11.1.2喷射技术特点（6）适应性强 其研究与应用领域几乎覆盖了所有传统材料及新型金属材料。此外，在特定的雾化器设计和适当的雾化参数的配合下，改变沉积器的形状并调节沉积器的运动方式，就可

4、以生产出不同形状的沉积坯，如盘、柱、板、环、管等形状。11.1.2喷射技术特点11.1.3应用 喷射成形技术已广泛应用于铝合金、镁合金、铜合金、高速钢、高温合金、磁性合金、金属间化合物、金属基复合材料等多种高性能的结构材料与功能材料的制备。 采用喷射成形技术制造的模具 11.2喷射成形工艺11.2喷射成形工艺 11.2.1喷射成形工艺过程喷射成形过程五阶段的关键参数 11.2.2喷射成形工艺过程控制手段 喷射成形是一个复杂的过程，为众多工艺参数所影响，传统的控制技术已不适应。为此，必须用科学的方法预测不同工艺条件对凝固过程的影响，同时提高成形装置的自动化、智能化水平，逐渐减小人为经验因素在工艺

5、控制过程中的作用，实现工艺参数的优化控制。11.3喷射成形装置11.3喷射成形装置 11.3.1雾化器 雾化器是喷射成形装置的核心和关键部件。按雾化器数量和运动方式可分为 单级雾化器 双级复合摆动雾化器 双工位双级复合摆动雾化器 多工位雾化器 雾化器类型和原理11.3.2喷射成形设备 喷射成形设备可分为小型实验设备和大型生产设备、真空设备和非真空设备、立式设备和卧式设备。5吨级大型生产设备 11.4喷射成形孔隙产生与致密化11.4 喷射成形孔隙产生与致密化 11.4.1沉积坯孔隙形成 孔隙的类型分为 间隙性孔隙 裹入性气孔孔隙 间隙性孔隙 当喷射雾滴的固相量较大时，雾滴撞击并黏结到沉积层表面，

6、冲击、铺展和变形不充分，沉积层组织相当于由大量球形或椭球形颗粒堆积而成，颗粒之间即为孔隙，其基本特征是形状不规则，且体积较小。 裹入性气孔孔隙 形成机理：当雾滴和沉积层的温度较高时，沉积层强度较低，飞抵沉积层的速度较高的雾滴撞击沉积层并使其变形，严重者贯入沉积层，其贯入时留下的坑洞被迟后到达的雾滴覆盖，气体就被封闭裹杂在沉积层中，形成裹入性气孔。该类孔隙的基本特征是体积较大，且相对圆整。 喷神成形孔隙形成机制 （a）间隙性孔隙；（b）裹入性气孔孔隙11.4.2致密化工艺 致密化处理对喷射成形而言是不可缺少的工序。对于不同合金体系和终成形工艺，致密化工艺包括热等静压、热压、热挤压和轧制等，目前采

7、用最多的工艺是热挤压。11.5轻合金新材料喷射成形11.5轻合金新材料喷射成形超高强铝合金高比强、高比模量铝合金高硅耐磨铝合金 高强耐热铝合金 Ti及TiAl基合金 镁合金 11.5典型构件的喷射成形（1）喷射沉积锭坯喷射沉积连续生产合金锭的工作原理11.6典型构件的喷射成型1-感应加热器；2-气体雾化器；3-圆柱沉积带；4-沉积室；5-排气管；6-循环分离器（2）喷射沉积带材连铸 喷射成形带材的原理示意图 1-熔液池；2-铸带；3-导辊；4-激冷带；5-除尘系统；6-雾化系统；7-惰性气体（3）喷射沉积制造毛坯件喷射沉积制造毛坯件工艺过程包括：由计算机获取制造零件的设计文件及数据；采用快速原型制造技术或快速数控加工，得到此零件的原型；由此原型得到其陶瓷模具；将液态金属喷射到陶瓷型上形成零件的具有相应精度的毛坯件；此毛坯件的工作表面无需加工，而其侧面和背面经机加工，获得近净成形的坯件。 习 题简答题1.简述喷射成形的工