材料成形装备及自动化 第3版 课件 第七章 2 粉末材料成形装备

华中科技大学材料学院材料成形及控制工程专业核心课程华中科技大学精品课及责任教授课程材料成形装备及自动化

EquipmentandAutomationofMaterialsProcess2024-2025学年第二学期EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

2目录第一章

绪

论（2学时）

第二章金属液态成形装备及自动化（10学时）

第三章

金属塑性成形装备及自动化（10学时）第四章

金属连接成形装备及自动化（10学时）第五章

高分子材料成形设备及自动化（2学时）

第六章

快速成形装备及控制（6学时）第七章

其它材料成形装备（4学时）第八章热处理工业炉及其控制（2学时）第九章材料加工中的环境保护装备（2学时）7.1陶瓷成形装备7.2玻璃成形装备7.2.3以制瓶机为中心的生产线7.2.4玻璃制品的加工装备7.3粉末材料成形装备第七章

其它材料成形装备EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

3EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

47.2.3以制瓶机为中心的生产线图7－33以制瓶机为中心的生产线布置示意图1－加料机2－池窑3－供料道4－供料机5－制瓶机6－出瓶输送带7－转盘式拔瓶器8－送瓶机9－退火窑10－单行排列输送器11－曲线转盘12－抽查检验13－检验输送带14－瓶口检验器15－应力检验器16－目视外观检查17－包装机18－托板辊道19－托板EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

57.2.4玻璃制品的加工装备电脑控制箱切割桥切割头导轨切床1）切割设备EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

67.2.4玻璃制品的加工装备2)砂轮磨边机1－工作台2－砂带3－电机及砂带张紧装置4－吸尘罩5－吸尘管6－除尘器EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

77.2.4玻璃制品的加工装备3)玻璃钻孔机1－铸铁座2－弓形工作臂3－工作台4－主轴5－上下夹具（联接器）6－传动装置7－操纵杆8－玻璃压紧装置9－玻璃蕊喷吸器及收集箱10－控制盒EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

87.2.4玻璃制品的加工装备4)真空吸盘装置1－吊杆2－吸盘架3－真空吸盘4－真空泵5－三通阀6－真空计7－电源开关8－外侧真空管路旋塞9－电源软线10－把手11－保护网EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

97.2.4玻璃制品的加工装备5)热模压成形EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

107.2.4玻璃制品的加工装备6）热封接成形浸渍封接法是利用在玻璃上直接通电所产生的热达到金属熔封目的。它是基于玻璃在高温时属于离子导电，且随温度的升高，电阻迅速下降，比金属更易导电的原理，高温下玻璃的导电性能较金属的更好。EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

117.3粉末材料成形装备粉末材料的种类多，主要有金属材料粉末、陶瓷材料粉末、塑料粉末等，成形工艺有粉末冶金成形、陶瓷粉末压制成形、粉末材料注射成形。EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

127.3.1粉末冶金加工工艺过程（1）粉末冶金的主要工序EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

13粉末制备方法及设备粉末制备方法大致可分为机械法和物理化学法。机械法主要有机械研磨法、漩涡研磨法、雾化法。物理化学法主要有还原法、化合法、气相沉积法、液相沉积法、电解法等。机械法（1）机械研磨法原理：靠工作室中磨球对物料的击碎、磨削作用。设备：球磨机、振动球磨机、搅动球磨机。适用：脆性金属及合金（2）漩涡研磨法原理：靠被研磨物料颗粒间、颗粒与工作室内壁间及颗粒与回转打击子间的撞击。设备：漩涡研磨机适用：软塑性金属EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

14粉末制备方法及设备（3）雾化法1）二流雾化法：高速高压气流或水流2）离心雾化法：离心力2.物理化学法（1）还原法代表反应式：MeO+XXO+Me（2）电解法粉末纯度高；呈树枝状，压制成形性好，可控粒度。耗电大，成本高。EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

15一种离心粉末制备方法EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

16粉末成形方法粉末成形方法传统方法新技术模压+烧结冷等静压+烧结压坯+热等静压模压+烧结+热等静压热等静压温压高速压制技术动力磁性压制放电等离子烧结流动温压爆炸压制选择性激光熔化粉末锻造注射成形EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

177.3.1粉末冶金加工工艺过程（2）粉末的主要成形方法1）普通模压成形图4－19模压成形示意图模压法成形是：指粉料在常温下、在封闭的钢模中、按规定的压力（一般为150~600Mpa），在普通机械式压力机或自动液压机上将粉料制成压坯的方法。这种成形方法通常由下列工步组成：称粉、装粉、压制、保压、脱模等。EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

187.3.1粉末冶金加工工艺过程2）等静压成形图7-42等静压成形示意图工作原理：帕斯卡原理应用领域：粉末冶金，陶瓷铸造，原子能，塑料，永磁体，高压电瓷等。

借助高压泵将流体介质压入耐高压的钢制密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉料上，获得密度分布均匀、强度较高的压坯。EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

19等静压成形优点缺点成型制品密度高；压坯密度均匀一致；产品长径比不受限制；粉料中不需添加剂。工艺效率低；零件易磨损；设备昂贵。7.3.1粉末冶金加工工艺过程EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

20等静压冷100~630MPa温80~120℃300MPa热>1000℃<200MPa7.3.1粉末冶金加工工艺过程EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

21冷等静压分类干法成型

粉末装入成型塑性袋，再放入加压橡皮袋，不与液相直接接触。湿法成型粉末装入塑性袋，直接打入压力介质，与液相接触。EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

22热等静压（HoldIsostaticPressing,HIP）原理:在高温和高压同时作用下，使物料经受等静压的工艺技术。特点与应用:(1)粉末体的固结使传统粉末冶金工艺成型与烧结两步作业一并完成；(2)扩散粘结；(3)铸件缺陷的消除；(4)高性能复杂零件的近净成形。工况:温度500-2200℃，压力100-320MPa。介质:惰性气体（氩气、氦气），通常用氩气。包套:通常用软钢或玻璃。粉末热等静压致密化成形原理示意图1－上密封盖；2－高压缸；3－屏蔽罩；4－压力介质；5－加热体；6－包套；7－粉末；8－下密封盖；9－泵123456897EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

23热等静压的典型应用应用主要目的典型材料应用铸件致密化消除宏、微观孔隙高温合金、Ti合金、Al合金、Cu合金、钢铁等预烧结件致密化获得全致密材料，避免晶粒过度长大WC、Si3N4、Al2O3、ZrO2等陶瓷、Be合金等粉末致密化获得全致密材料，避免成分偏析，防止晶粒过度长大高速钢、陶瓷、金属间化合物、磁性材料、陶瓷超导材料等扩散连接同质、异质材料的扩散连接；涂层连接与致密化青铜-钢、镍合金-钢、陶瓷-金属其它应用消除光学材料的孔隙、化合物的合成ZnS、Sn-In-O、金属间化合物EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

24热等静压的典型应用医学器械异质材料连接近净成形铸件处理预成形+HIP的陶瓷件核原料EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

25镍基高温合金蠕变性能比较合金加工条件测试条件寿命(×103s)延伸率(%)断面收缩率(%)温度(K)应力(MPa)IN738铸造125315268.411.820.2铸造＋HIP1253152189.020.520.6René77铸造1253152183.619.437.0铸造＋HIP1253152244.822.055.0IN792铸造1143310630.09.26.5铸造＋HIP11433101018.812.122.0René80铸造1143310149.42.52.5铸造＋HIP1143310507.611.511.7EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

26HIP设备发展世界上第一台HIP设备当前世界上最大的HIP设备（Giga-HIP）EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

27日本神户钢铁公司:超高温、超高压超高压热等静压设备1.0GPa×1600°C直径70mmX高150mm超高压热等静压设备超高温热等静压设备超高温热等静压设备3000°C×196MPa直径250mmX高600mmEAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

287.3.1粉末冶金加工工艺过程3）连续轧制成形EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

297.3.1粉末冶金加工工艺过程4）喷射成形喷射成形（Osprey工艺）是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。喷射成形示意图EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

307.3.1粉末冶金加工工艺过程5）注射成形粉末注射成形是一种采用粘结剂固结金属粉末、陶瓷粉末、复合材料、金属间化合物的一种特殊成形方法它是在传统粉末冶金技术基础上，结合塑料工业的注射成形技术而发展起来的一种近净成形技术。主要包括粘结剂与粉末的混合、制粒、注射成形、脱脂及烧结五个步骤。图7－45注射成形示意图1－装料斗2－注射混合料3－转动连轴器4－料筒5－螺杆6－加热器7－制品8－冷却套9－模具10－移动模板11－液压中心顶杆12－活动时杆13－注射液压缸EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

317.3.2粉末材料压力成形装备（1）国产压力机的照片EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

327.3.2粉末材料压力成形装备（2）液压系统图图7-47

HP1600型压力机的液压油路图EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

337.3.2粉末材料压力成形装备（3）HP1680型压力机的工作循环图图7－48

HP1680型压力机的工作循环图EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

347.3.2粉末材料压力成形装备（4）增压缸的结构简图EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

357.3.3烧结及气体保护设备（1）典型的烧结过程分类EAMP

材料成形装备及自动化

华中科技大学材料学院

367.3.3烧结及气体保护设备（2）钟罩式烧结炉1－上盖架2－下盖架3－气囊4－护盖5－炉膛6－钢内罩7－炉底8－进气管9－排气管