《熱加工工藝基礎(chǔ)》課件

熱加工工藝基礎(chǔ)熱加工工藝是金屬材料成形加工的重要組成部分，通過加熱和塑性變形來改變金屬材料的形狀和尺寸。熱加工工藝的定義材料熱加工工藝是一種利用加熱和外力使材料塑性變形并最終獲得預(yù)期形狀和尺寸的加工方法。溫度熱加工的加熱溫度通常高于材料的再結(jié)晶溫度，使其具有良好的塑性。外力外力可以是壓力、拉力或扭力等，用于改變材料的形狀。熱加工工藝的分類塑料加工包括擠出成型、注射成型、壓制成型等，主要用于生產(chǎn)各種塑料制品。金屬加工包括鍛壓成型、熱壓成型、滾動成型等，主要用于生產(chǎn)各種金屬制品。陶瓷加工包括壓制成型、擠出成型、澆注成型等，主要用于生產(chǎn)各種陶瓷制品。復(fù)合材料加工包括熱壓成型、纏繞成型、真空袋成型等，主要用于生產(chǎn)各種復(fù)合材料制品。熱加工工藝的特點(diǎn)1形狀復(fù)雜熱加工可以制造各種形狀復(fù)雜的零件，滿足各種應(yīng)用需求。2尺寸精度高熱加工工藝可以生產(chǎn)尺寸精度高，尺寸公差小的零件。3強(qiáng)度高熱加工可以提高材料的強(qiáng)度，從而提高零件的耐用性。材料在熱加工過程中的行為在熱加工過程中，材料會發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，這些變化會影響材料的最終性能。最常見的變化包括:溫度升高材料軟化材料變形材料結(jié)晶材料相變熱塑性材料的熱加工特性可塑性熱塑性材料在加熱時會軟化，可以被塑造成各種形狀，冷卻后會固化保持形狀。可重復(fù)加工熱塑性材料可以被反復(fù)加熱和冷卻，不會發(fā)生化學(xué)變化，可回收利用。加工溫度不同的熱塑性材料有不同的加工溫度范圍，需要根據(jù)材料特性選擇合適的加工溫度。熱固性材料的熱加工特性熱固化熱固性材料在加熱時會發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，固化成固態(tài)。成型熱固性材料在固化過程中可以被塑造成所需的形狀。強(qiáng)度高熱固性材料具有較高的強(qiáng)度和硬度。耐高溫?zé)峁绦圆牧暇哂辛己玫哪透邷匦阅?。金屬材料的熱加工特性塑性在高溫下，金屬的塑性增加，更容易變形，更易于加工成各種形狀。強(qiáng)度金屬的強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低，因此在熱加工過程中，需要控制溫度以防止材料過早失效。氧化金屬在高溫下容易氧化，形成氧化膜，影響材料的表面質(zhì)量和性能。陶瓷材料的熱加工特性耐高溫陶瓷材料具有很高的熔點(diǎn)，可以在高溫下保持其結(jié)構(gòu)完整性。硬度高陶瓷材料的硬度通常比金屬材料高，這使得它們能夠承受磨損和撕裂?？垢g性許多陶瓷材料對酸、堿和其他化學(xué)物質(zhì)具有抵抗力。復(fù)合材料的熱加工特性耐高溫復(fù)合材料通常具有較高的熔點(diǎn)，可以承受高溫?zé)峒庸み^程。熱膨脹系數(shù)低復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)通常較低，使其在熱加工過程中不易變形。熱傳導(dǎo)率低復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)率通常較低，可以有效地防止熱量的快速傳遞，從而降低熱加工過程中的熱應(yīng)力。熱加工工藝的選擇原則材料特性材料的熔點(diǎn)、流動性、熱穩(wěn)定性等因素都會影響工藝選擇。產(chǎn)品形狀復(fù)雜形狀可能需要更精密的工藝，而簡單形狀則可以選擇更經(jīng)濟(jì)的工藝。生產(chǎn)規(guī)模大規(guī)模生產(chǎn)可能需要高效率的自動化工藝，而小批量生產(chǎn)則可以選擇更靈活的手工工藝。熱加工工藝的基本參數(shù)1溫度根據(jù)材料特性和加工目的，選擇合適的溫度。溫度過低會導(dǎo)致材料無法塑性變形，過高則易造成材料氧化或分解。2壓力壓力的大小決定了材料的變形程度。壓力過低則變形不足，過高則易造成材料斷裂。3時間時間決定了材料的變形速度。時間過短則材料無法完全變形，過長則易造成材料過熱或發(fā)生組織變化。4速度速度是指材料在熱加工過程中的運(yùn)動速度，影響材料的變形均勻性和表面質(zhì)量。熱加工設(shè)備的分類注塑機(jī)用于熱塑性塑料的成型加工擠出機(jī)用于熱塑性塑料的連續(xù)成型加工模壓機(jī)用于熱固性塑料的成型加工鍛壓機(jī)用于金屬材料的成型加工熱塑性材料的擠出成型工藝1加熱將熱塑性材料加熱到熔融狀態(tài)。2擠出將熔融材料通過模具擠出成型。3冷卻冷卻固化成型后的產(chǎn)品。擠出成型工藝是一種將熱塑性材料加熱到熔融狀態(tài)，然后通過模具擠出成型的加工方法。該工藝適用于生產(chǎn)各種形狀的制品，例如管材、板材、型材等。擠出成型工藝具有生產(chǎn)效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。熱塑性材料的注射成型工藝加熱塑化將塑料原料加熱至熔融狀態(tài)，并進(jìn)行充分的塑化，使其具有良好的流動性。注射填充將熔融的塑料通過注射裝置注入模具型腔，充滿型腔，并形成預(yù)期的形狀。冷卻固化在模具中對塑料進(jìn)行冷卻，使其固化成型，并保持其形狀和尺寸。脫模取出將固化成型的塑料制品從模具中取出，并進(jìn)行后續(xù)的修整和加工。熱塑性材料的壓制成型工藝1加熱將熱塑性材料加熱到熔融狀態(tài)。2加壓將熔融的材料置于模具中，并施加壓力，使其充滿模具腔。3冷卻冷卻模具，使熔融材料固化成型。4脫模從模具中取出成型產(chǎn)品。熱固性材料的模壓成型工藝1制品成型在模具中加熱固化2材料預(yù)熱提高材料流動性3模具閉合施加壓力熱固性材料的澆注成型工藝1混合將樹脂、固化劑、填料等混合在一起，形成可澆注的混合物。2澆注將混合物倒入模具中，使之充滿模具。3固化在一定溫度和壓力下，使混合物固化成型。熱固性材料的紗布預(yù)浸料制備工藝1浸漬將紗布浸泡在樹脂溶液中2脫泡去除紗布中的氣泡3干燥干燥紗布以去除溶劑金屬材料的熱壓成型工藝加熱將金屬材料加熱到塑性狀態(tài)，以提高材料的延展性，降低變形阻力。加壓在壓力機(jī)或其他設(shè)備的作用下，對金屬材料施加壓力，使其塑性變形。冷卻在變形完成后，將金屬材料冷卻至室溫，使塑性變形固定，獲得所需的形狀和尺寸。金屬材料的鍛壓成型工藝1加熱將金屬坯料加熱到合適的溫度，以便在鍛造過程中獲得所需的塑性。2成形在鍛錘或壓力機(jī)的作用下，對金屬坯料進(jìn)行塑性變形，使其獲得所需的形狀和尺寸。3冷卻將鍛件冷卻至室溫，以使其獲得所需的強(qiáng)度和硬度。金屬材料的自由鍛工藝1加熱將金屬坯料加熱到合適的溫度，以降低其強(qiáng)度和提高其塑性。2鍛造利用鍛錘或壓力機(jī)對金屬坯料進(jìn)行塑性變形，使之獲得所需的形狀和尺寸。3冷卻將鍛造后的金屬坯料冷卻至室溫，以獲得所需的強(qiáng)度和硬度。金屬材料的等溫鍛造工藝1控制溫度在變形過程中保持恒定溫度2優(yōu)化性能提高強(qiáng)度和塑性3降低能耗減少變形阻力，節(jié)約能源金屬材料的滾動成型工藝塑性變形通過兩個或多個旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)又g的壓力，將金屬材料壓縮成所需的形狀和尺寸。連續(xù)加工金屬材料在輥?zhàn)又g連續(xù)地滾動，從而實(shí)現(xiàn)高效的生產(chǎn)率。精確控制輥?zhàn)又g的間隙和速度可以精確控制，以確保產(chǎn)品的尺寸和形狀精度。陶瓷材料的壓制成型工藝1成型粉末壓制成坯體2干燥去除坯體水分3燒結(jié)高溫?zé)Y(jié)致密化陶瓷材料的擠出成型工藝1原料準(zhǔn)備選擇合適的陶瓷粉末，加入適量的粘結(jié)劑和水分，混合均勻。2擠出成型將混合好的陶瓷泥料放入擠出機(jī)，通過模具擠出成型。3干燥將擠出的陶瓷坯體進(jìn)行干燥，去除水分，防止變形。4燒結(jié)將干燥后的陶瓷坯體在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，使陶瓷坯體固化成型。陶瓷材料的澆注成型工藝1制備漿料將陶瓷粉末與水、粘合劑等混合，形成可流動性漿料2澆注成型將漿料倒入模具中，使其凝固成型3脫模干燥將成型好的坯體從模具中取出，進(jìn)行干燥4燒結(jié)將干燥后的坯體在高溫下燒結(jié)，使其致密化復(fù)合材料的熱壓成型工藝準(zhǔn)備階段首先，需要準(zhǔn)備好復(fù)合材料預(yù)浸料和模具。預(yù)浸料是將樹脂浸漬到增強(qiáng)纖維中制成的材料，模具則用來塑造復(fù)合材料的形狀。鋪層將預(yù)浸料按照設(shè)計(jì)要求鋪放在模具上，并進(jìn)行真空抽真空，以去除預(yù)浸料中的空氣。熱壓成型將鋪好預(yù)浸料的模具放入熱壓機(jī)中，在高溫高壓下進(jìn)行熱壓成型。熱壓成型過程會使樹脂固化，并使增強(qiáng)纖維與樹脂緊密結(jié)合，形成復(fù)合材料。冷卻脫模熱壓成型完成后，將復(fù)合材料從熱壓機(jī)中取出，進(jìn)行冷卻，并從模具中脫模。冷卻脫模后，復(fù)合材料就完成了成型。復(fù)合材料的纏繞成型工藝1纏繞方向可采用單向、雙向或多向纏繞2纖維類型玻璃纖維、碳纖維或其他3樹脂類型環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂等4纏繞設(shè)備自動纏繞機(jī)或手動纏繞機(jī)復(fù)合材料的真空袋成型工藝1真空袋使用真空袋將材料包裹起來，并抽真空。2壓力真空袋內(nèi)壓力降低，外部大氣壓將材料壓緊。3固化在真空環(huán)境下，復(fù)合材料在壓力作用