材料学概论教学课件 第四章

1、第四章材料成型方法，金石平电子邮件3360 chenshuo ping _ 777 q 33627087163，材料成型，材料成型，成型加工是具有材料使用价值产品的桥梁。材料的本质特性与成型过程的过程密切相关。成型、产品、材料的成型、成型：将材料转换为特定形式的半成品(公母模仁胚料)或成品。加工：通常是指材料成型后的后加工。主要由加工、修改和装配三部分组成。材料成型，材料成型方法应根据自成型特性、产品特性和经济合理性进行选择，材料成型，材料成型特性，材料成型性：流动性和塑性变形性。成型材料的方法，例如自由流动成型、力流动成型、力塑胶成型和其他成型。自由流动成型，成型时没有外力，浇在模型母模仁上

2、或贴附在模型表面，温度变化(冷却或加热)，反应，溶剂挥发等，形成具有模型造型的产品。最终产品可以是成品或半成品(或毛坯)。自由流动成型的典型示例包括金属砂铸造、陶瓷注浆成型、塑料和橡胶浸渍成型。金属砂型铸造是用建模材料铸造沙子和芯砂，将金属熔化成液体，倒入类似零件形状的模具空腔，冷却，凝固，然后获得铸件的工艺。超过80%的铸件是用这种方法制造的。常用铸造金属材料：铸铁、铸钢、铸铝、铸造铜等想法：砂型比其他模具有什么好处？即可从workspace页面中移除物件。制造砂型，砂料的基本原料是铸造砂和砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅砂。硅砂的高温性能不符合使用要求时，将使用锆石、铬铁矿、刚玉砂等特殊砂。应

3、用最广泛的砂粘结剂是粘土，也可以使用各种干油或半干油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作为砂粘结剂。在砂型铸造中使用的外处决的砂星粘结剂及其强度建立方式分为粘土湿砂纸、粘土干砂纸、化学硬化砂纸三种。砂型，粘土湿沙：将粘土和适量的水用沙的主要粘结剂做成沙，然后直接湿状结合和浇注。粘土干沙：这种沙子会产生比湿沙稍高的湿型湿气。沙子制造后，用耐火涂料涂层空腔表面，然后放入烤箱干燥，冷却后，可以结合和浇。化学硬化史：粘结剂一般是由固化剂作用引起分子聚合成为立体结构的物质，使用多种合成树脂和水玻璃。化学固化方法：自我固化：粘结剂和固化剂都与沙子混合时添加。气溶胶固化：将粘结剂和其他辅助物混合在沙子中，

4、先不添加固化剂。成型或型芯制作后，穿上气体硬化剂或在气体载体上喷洒的液体硬化剂会导致死硬化。加热硬化：与沙子混合时不能在粘合剂和室温下工作的固化剂。用沙子或核心制成后加热，潜艇硬化剂和粘结剂的特定成分会反应，产生使粘结剂硬化的有效硬化剂，使沙子或核心硬化。金属砂型铸造，金属砂型铸造，优点：适应性强。不考虑零件尺寸、形状及结构的复杂性，在大型生产中铸造的优越性很明显。费用低廉。铸造用的材料成本低，单批生产时设备投资少。缺点：容易发生收缩、松散的孔、气孔、砂眼等铸造缺陷，工艺多样，废品率高。其他金属铸造方法熔模铸造(除蜡法)，用蜡铸造制造器物的模具，然后在蜡模具上涂抹泥浆，是泥模。把泥模子烘干后，

5、再烤成陶器模子。烘焙后，蜡模具全部熔化、丢失，只剩下陶瓷模具。制造模具时留下加油器，从加油器中倒入金属液冷却，然后成型所需的装置。(1)模具没有分形面，因此无需考虑铸模的问题。(2)仅适用于质量低于25公斤的小型铸件。(3)适合各种复杂、形状漂亮、有图案和文字的设备。其他金属铸造方法金属铸造(硬压铸)，金属铸造是将液态金属倒入金属模子中获取铸件的一种铸造方法。铸件用金属制成，可以反复使用多次(数百次至数千次)。(1)一般使用金属铸件和型芯，没有让步，铸件造型简单。(2)金属型铸造和型芯难以制造，成本高，因此铸件质量不太大。(3)由于铸件的限制，金属铸件合金的熔点不能太高。主要应用：内燃机铝外壳

6、、气缸盖、泵壳等，陶瓷注浆成型、注浆成型以多孔石膏模具能吸收水分的物理特性为基础，将陶瓷粉末配制成流动泥浆，然后注入多孔模具(主要是石膏模具)，水进入模具(石膏)后形成一定厚度的均匀泥浆层。简化的流程包括：陶瓷灌浆成型，1，灌浆坯料的准备应满足细致、流动性、水分、触变性、悬浮等要求。2、灌浆型自由流动成型中，灌浆主要有两种：中空灌浆(单面灌浆)和实心灌浆(双面灌浆)。3、干燥坯干燥过程可分为预热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段和平衡状态。钢坯干燥方法主要是自然对流干燥、强制对流干燥、辐射干燥等。4、上釉、装饰5、烧：烧一次或两次。中空灌浆，应用：小薄壁产品要求：流动性一般为10-15秒，沉积度

7、不应过大(1.1-1.4)；细度一般比双面灌浆精细，10，000孔银幕上还剩下0.5%-1%。实心灌浆，应用：制造两面花纹、大小更大、更复杂的产品，如玻璃、鱼盘、瓷盘等。要求：一般密度1.8g/cm3以上，以缩短浆料时间，一致性(1.5-2.2)；细腻可粗糙一点，10000孔银幕留下1%-2%。想想考试题，陶瓷灌浆的优点和缺点？橡胶浸渍成型，浸渍成型是用乳胶制造聚合物材料，用与产品相似形状的模型浸渍乳胶，将乳胶粘合到模型外部表面，获得干燥、硫化后橡胶乳制品的工序。优点：工艺简单，成本低，劳动强度低，污染少，难以用该成型方法生产的产品。玩具气球生产工艺图、力流成型、成型时力条件下流动状态下的材料

8、、注入模型腔或特定形状的模具、或附加到模型表面的温度变化(冷却或加热)、或通过反应、溶剂挥发等材料凝结、硬化、最终产品。代表性金属压力铸造，玻璃吹制，塑料注射成型。金属压力铸造，压铸是将液体或半固态金属倒进压铸机的压力室，金属液体是通过压力作用使腔内充满高速运动的注射冲床作用而获得铸件的铸造方法。压铸时作用在金属液上的压力从几兆波到几十兆波，有时高达500兆波。金属液体填充型腔时，浇口的线速度为0.5到70m/s。充电时间很短，通常为0.010.03 s。压铸模过程是由压铸机执行的。压铸机分为热压机室压铸机和冷压机室压铸机两大类别。热压室压铸机，冷挤压室压铸机，金属压力铸造，优点：1。非常高的

9、生产力，容易实现机械化和自动化的生产工艺。铸件的尺寸精度高，尺寸稳定，一致性好。铸件密度高，强度和硬度高。4.由于金属液在高压下保持高流动性，因此可以制作压铸形状复杂、轮廓鲜明的薄深空腔铸件。缺点：1。压铸合金的种类有限。大型压铸的生产受到限制。压铸工艺仅适用于批量生产。玻璃成型、玻璃具有刚性、透明、气密性、不透性、装饰性、化学耐蚀性、耐热性和电气、光学等一系列优秀特性，可以用各种成型和加工方法(例如吹、拉、压、铸、槽沉)制造各种形状和大小的产品。玻璃的成型是将熔化的玻璃液体加工成具有一定形状和大小的玻璃产品的过程。一般的玻璃成型方法有压制成型、吹塑和拉挤成型。玻璃压制成型、压制成型是对主要用

10、于玻璃盘、玻璃砖的模具添加玻璃熔化。玻璃吹型，吹型首先将玻璃胶压缩成原型块，然后将压缩气体吹进热熔玻璃块，扩展成中空制品。吹制型可以分为制造瓶、罐、碗、灯泡等的机器吹制型和人工吹制型。用玻璃制成，用玻璃制成，拉起，利用机器拉伸重力制造玻璃熔化系统，分为垂直拉(图9-6)和水平拉(图9-7)，主要用于生产平板玻璃、玻璃管、玻璃纤维等。玻璃热处理，玻璃产品生产中，激烈、不均匀的温度变化导致产品内部热应力。结构不均匀变化和热应力的存在会降低产品的强度和热稳定性，在成型后冷却、储存和加工过程中，很可能会自行破裂。产品内部结构变化的不均匀性可能导致玻璃产品的光学特性不均匀。因此，玻璃制品成型后，一般部门

11、要经过热处理。玻璃热处理，玻璃制品热处理，一般退火和淬火工艺。退火是消除或减少玻璃产品热应力的热处理工艺。对于光学玻璃和某些特殊玻璃产品，通过退火可以均匀内部结构，获得所需的光学特性。淬火是为了提高玻璃产品的机械强度和热稳定性，在玻璃表面建立规则均匀分布的压力层。将粒状或粉末塑料添加到塑料注射成型，射出器的滚筒中，通过加热熔化使其流动，然后在射出器的柱塞或螺杆的快速连续压力下，从筒体前端的喷嘴以高压力和快速的速度注入闭合模具。填充型腔的熔体在压缩时通过冷却(热塑性塑料)或加热(热硬化塑料)固化，然后获得与模具型腔相对应的产品。柱塞注塑机、螺杆注塑机、塑料注射成型、间歇操作成型周期短生产效率一次

12、成型，形状复杂，大小精确的产品成型适应性强，产品种类多样，易于自动化生产，应用了：几乎所有热塑性塑料、各种热固性塑料、橡胶产品。应力-塑料成型、力-塑料成型是一种成型方法，在存在高温、室温或增塑剂的情况下，实体-固体材料会产生塑料变形，并获得所需的大小、形状和机械特性。与前两种成型方法(自由流动成型、力流动成型)相比，力塑料成型期间不流动材料，而是产生塑料变形。应力塑料成型主要是金属锻造，陶瓷塑料成型，橡胶塑料成型。金属锻造，锻造：对坯料应用外力以生成塑料变形，更改尺寸、形状，提高用于制造机械零件、工件或毛坯的性能。主要方法：锻造：将毛坯高温加热后加工。冲压：在室温下加工毛坯。经典方法：自由锻

13、造、模型锻造、钣金冲压、自由锻造、概念：用简单的多功能工具在锻造设备的上下砧之间施加外力，使毛坯变形，从而获得所需的锻件。特征：1)金属毛坯可以无限制地向任何方向自由流动。2)使用的工具简单，设备和工具通用性好，成本低。3)利用手工锻造，其精度低，生产率低，形状和大小主要由工人的技术控制，但电子控制的机器，准备大部件的精度更高。锻造设备、空气锤、液压机、锻模镗限制金属毛坯的变形模型锻造。特点：(1)生产效率高(2)复杂或大型锻件(3)模锻的尺寸更精确(4)节省金属材料(5)模锻操作简单，劳动强度低，模型锻造，1-锤2-顶模3-飞槽4-底特征：1)在不加热毛坯的情况下节约能源的加工方法。2)生产

14、工作简单，生产率高。3)尺寸精度高，质量稳定。4)模具结构复杂，制造成本高。冲压设备，夹床：然后将钣金切割为特定宽度条进行冲压工艺。冲床：冲床完成剪切以外的冲压工作。剪刀，冲孔，优点：(1)改善金属组织，提高机械特性，(2)节约金属材料，(3)提高生产率，(4)毛坯或零件精度高的缺点：(1)无法加工脆性材料，(2)获得复杂形式的毛坯或零件使用水形辊成型成型、水形成型、水形或其他辅助工具加工具有塑胶的毛坯。也称为陶器整形。优点：适合精美的作品、个性、复杂的陶瓷缺点：效率低、重复性差不适合工业生产，使用滚轴、滚轴头和模型，分别围绕自身轴的正轴旋转，并投入模型的塑性土连锁成型。优点：(1)维尔莉特致

15、密、强度高，不易变形。(。(2)水分低，产品光滑，产品规格一致。(3)生产力高，劳动强度低。(4)阴阳模具成型，适应单线。(5)操作技术不高，自动生产线配置容易。缺点：仅适用于原型产品。滚压成型机，塑料压力成型，泥浆在室温下放入模型内，抑制坯料。模型内部设置了多孔纤维管，可以用作压缩空气或真空泵。优点：1成型型光盘产品2成型时施加一定的压力，密度更好：对模具的强度要求高，具有良好的可塑性：塑料表2具有一定的形状稳定性，水分含量充足：如果有很强的塑料原料，水分含量增加，形成地层的干燥强度及收缩率高，空气含量少，成型用泥浆的基本要求低，橡胶成型也称为挤出成型。压制成型具有持续、高效、不含金属模型的多种橡胶产品成型的优点，压制效果小。因此，目前广泛用于制造胎面、内管、软管、电线电缆和各种复杂横截面形式的(中空或实体)半成品。3D打印技术，3D打印是以数字模型文件为基础，使用聚合物或粉末金属/陶瓷等粘合材料逐层打印来制造对象的技术，在国外也成为自适应制造。，3D打印的基本原理：离散-累计成型原理，3D打印的特征，问题：与传统制造相比，3D打印的最大优点是什么？3D打印应用程序、3D打印应用程序、3D打印主要技术FDM、熔融沉积成型、热