3.2材料受迫成形工藝技術(shù).ppt

1、第三章 先進(jìn)制造工藝技術(shù),第二節(jié) 材料受迫成形工藝技術(shù),制造加工工藝實質(zhì)上就是一種材料成形工藝。,依據(jù)材料成形學(xué)觀點，從物質(zhì)組成方式上可把機械零件成形方法分為如下三種類型： 受迫成形 去除成形 堆積成形 輕量化、精確化、高效化是未來材料成形加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。,1精確鑄造成形技術(shù) (1)自硬砂精確砂型鑄造 自硬樹脂砂具有高強度、高精度、高潰散性和低的造型造芯勞動強度，是一種適合各種復(fù)雜中、小型鑄件型芯制作的高效工藝。近年來采用冷芯露盒樹脂砂芯發(fā)展起來的“精確砂芯造型”技術(shù)，可以生產(chǎn)壁厚僅有2.5mm的缸體、缸蓋、排氣歧管等復(fù)雜鑄件。 (2)高緊實砂型鑄造 鑄型的高緊實率是當(dāng)代造型機的發(fā)展方

2、向，高緊實率及其均勻性可提高鑄型強度、剛度、硬度和精度，可減少金屬液澆注和凝固時型壁的移動，提高工藝的出品率，降低金屬消耗，減少缺陷和廢品。高緊實率鑄型的獲得，可通過真空吸砂、氣流吹砂、氣動壓實、液動擠壓和氣沖等工藝手段。 由于緊實度提高，鑄件的精度、表面粗糙度可提高23級、適用于大批量鑄件的生產(chǎn)。,一、精密潔凈鑄造成形,(3)消失模鑄造 消失模鑄造工藝是利用泡沫塑料作為鑄造模樣，直接在模樣四周填充型砂，不分上下模。由于泡沫塑料模樣在澆注過程中被熔融的澆注液氣化，因而可避免在做砂型時由于起模以及刷涂料時所引起的砂型饋散所造成鑄件精度及表面質(zhì)量的下降，使其完全等同于模樣的水平。模造型可消除起模斜

3、度，可減少鑄件壁厚，能夠獲得表面光潔、尺寸精確、無飛邊的少無余量的精密鑄件。這種鑄造工藝已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，并被稱為“明天的鑄造新技術(shù)”。 (4)特種鑄造技術(shù) 包括壓力鑄造、低壓鑄造、熔模鑄造、真空鑄造、擠壓鑄造等。以金屬模取代砂型模，以非重力澆注取代重力撓注，可使鑄件尺寸精確，表面光潔，內(nèi)部致密，鑄件可實現(xiàn)少切削或無切削加工。但每一種特種鑄造方法都有其自身的特點，應(yīng)用場合都有一定的局限性。,2清潔(綠色)鑄造技術(shù) 日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源的約束，清潔鑄造已成為21世紀(jì)鑄造生產(chǎn)的重要特征。清潔鑄造技術(shù)的主要內(nèi)容有： 1）采用潔凈的能源 2）采用無砂和少砂的特種鑄造工藝 3）研究并推廣使用清潔無

4、毒的工藝材料 4）采用高潰散性型砂工藝 5）研究開發(fā)多種廢棄物的再生和綜合利用技術(shù) 6）研制開發(fā)鑄造機器人或機械手，以代替工人在惡劣條件下工作。,3鑄造過程計算機模擬 鑄造過程計算機仿真可在計算機上實現(xiàn)試澆，預(yù)測顯示充型及凝固過程隨時間流動及溫度的變化，預(yù)測顯示因工藝不合理而產(chǎn)生的鑄造缺陷，可對各種不同鑄造工藝方案做出最優(yōu)的選擇。,1精密模鍛工藝 精密模鍛是在模鍛設(shè)備上鍛造出鍛件形狀復(fù)雜、精度高的模鍛工藝。 為了最大限度地減少氧化，提高精鍛件的質(zhì)量，精鍛時采用較低的加熱溫度。對于碳素鋼，精鍛一般在900-450之間，又稱低溫模鍛。精密模鍛的鍛件精度在很大程度上取決于鍛模的加工精度，鍛模精度要求

5、比鍛件精度高12級。模具型腔需開排氣孔，以減小金屬流動阻力。 目前，較為流行一種冷溫模鍛成形技術(shù)。所謂冷溫模鍛，是指金屬材料在室損或再結(jié)晶溫度以下的塑性成形工藝，又稱冷擠壓成形。,二、精確高效金屬塑性成形工藝,2超塑性成形 超塑性是指材料在一定的內(nèi)部組織條件(如晶粒形狀及尺寸、相變等)和外部環(huán)境條件(如溫度、應(yīng)變速率等)下，呈現(xiàn)出異常低的流變抗力、異常高的伸長率現(xiàn)象。有人將伸長率超過100的材料稱之為超塑性材料。 金屬的超塑性主要有兩種類型：細(xì)晶超塑性；相變超塑性；目前研究和應(yīng)用較多的是細(xì)晶超塑性。 超塑性成形工藝包括超塑性等溫模鍛、擠壓、氣壓成形、真空成形、模壓成形等；對于薄板的超塑性成形加

6、工，氣壓成形應(yīng)用最多。 超塑性成形需要較高恒定的溫度條件，較低的成形政變速率，生產(chǎn)率較低模具需耐高溫，這些不足因素致使該工藝沒有得到較大推廣的原因。,3精密沖裁工藝 精密沖裁是使沖裁件呈純剪切分離的沖裁工藝，它是在普通沖裁工藝基礎(chǔ)上通過模具改進(jìn)來提高制件精度，使沖裁件尺寸精度可達(dá)IT6-IT9級，斷面粗糙度Ra值為1.6-0.4m。 (1)光潔沖裁 光潔沖裁又稱小間隙小圓角沖裁。與普通沖裁相比，其特點是采用了小圓角刃口和很小的沖模間隙。 (2)負(fù)間隙沖裁 負(fù)間隙沖裁的特點是凸模尺寸大于凹模型腔尺寸，產(chǎn)生負(fù)的沖裁間隙負(fù)間隙沖裁實質(zhì)上為沖裁與整修兩者的復(fù)合工序。,(3)帶齒圈壓板精沖 帶齒圈壓板的

7、沖裁工藝可由原材料直接獲得精度高、剪切面光潔的高質(zhì)量沖壓件，并可與其他沖壓工序復(fù)合進(jìn)行如沉孔、半沖孔、壓印、彎曲、內(nèi)孔翻邊等精密沖壓成形。,4輥軋工藝 輥軋工藝是用軋輥對坯料進(jìn)行連續(xù)變形的壓力加工方法，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、低和材料消耗少的優(yōu)點。 （1）輥鍛軋制 輥鍛是將軋制工藝應(yīng)用于鍛造生產(chǎn)的一種新工藝。輥鍛既可作為模鍛的制坯工序，也可直接生產(chǎn)鍛件，主要用于：扁斷面的長桿件，如扳手、鏈環(huán)等；帶有不變形頭部而沿長度方向橫截面面積遞減的鍛件。 （2）輾環(huán)軋制 輾環(huán)軋制是用來擴大環(huán)形坯料的外徑和內(nèi)徑，從而獲得各種零件的軋制方法。,1粉末鍛造成形工藝特點 粉末鍛造成形是將傳統(tǒng)的粉末冶金和精密鍛造結(jié)合

8、起來的一種新工藝。 粉末鍛造成形兼有粉末冶金和精密鍛造兩者的優(yōu)點。與普通銀造相比較，其優(yōu)越性表現(xiàn)為；能源消耗低，材料利用率高，如粉末鍛造連桿是普通鍛造能耗的49，材料利用率達(dá)90以上，而普通鍛造只有4060；鍛件精度高，力學(xué)性能好，內(nèi)部組織無偏析，無各向異性；疲勞壽命高，例如粉末鍛造連桿的疲勞壽命比普通鍛造提高了20，高速鋼工具壽命可提高兩倍以上。,三、粉末鍛造成形工藝,2粉末鍛造成形工藝過程 粉末鍛造成形的工藝過程可歸納為：粉末制取-模壓成形-型坯燒結(jié)-鍛前加熱-鍛造-后續(xù)處理。 3粉末鍛造模具 粉末鍛造一般都是在閉式模腔內(nèi)進(jìn)行，因此對模具精度要求較高。,四、高分子材料注射成形,高分子材料是

9、以高分子化合物為主要組分的材料。高分子化合物是指相對分子質(zhì)量(分子量)很大的化合物，其分子量一般在5000以上 。 高分子化合物包括有機高分子化合物和無機高分子化合物兩類。有機高分子化合物又分為天然的和合成的。 機械工程中使用的高分子材料主要是人工合成的有機高分子聚合物（簡稱高聚物），例如塑料、合成橡膠、合成纖維、涂料和膠接劑等。 在21世紀(jì)的今天，高分子材料已與鋼材、水泥、木材并列為四大基本工程材料，已經(jīng)成為支持人類文明、社會發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。高分子材料成形加工技術(shù)主要有注射成形、擠出成形、吹塑成形、壓延成形、壓制成形等。,注射原理,注射成型產(chǎn)品,注射成型壓機,熔融成型,壓注原理

10、,壓注成型壓機,壓注成型產(chǎn)品,擠出機頭,擠出成型過程,吹塑成型壓機,吹塑成型產(chǎn)品,吹塑原理,1.氣體輔助成形 氣體輔助成形是在熔融塑料充填(不完全充填)完成后，利用型腔內(nèi)熔融體冷卻前的時間差，將具有一定壓力的惰性氣體迅速地注入成形體內(nèi)部，此時氣體可在成品壁較厚的部分形成空腔，這樣即能使成品壁厚變得均勻，防止產(chǎn)生表面縮痕或收縮翹曲，使制品表面平整光滑，提高表面質(zhì)量。,氣輔成型塑件,氣輔模具,模具配置氣針裝置，由氣體產(chǎn)生器（惰性氣體）向氣針裝置供氣，以實現(xiàn)氣輔。,2.注射壓縮成形法 注射壓縮成形法有整體壓縮法和部分壓縮法之分。注射壓縮成形法的優(yōu)點是可以采用較低的注射壓力成形簿壁制品或需較大成形壓力的制品，一般適用于流動性較差且薄壁的制品，如高分子PC或纖維填充工程塑料等。 3.模具滑合成形法 由日本制鋼所開發(fā)，可用于中空制品和不同樹脂的復(fù)合體制造。與吹塑模相比，該法制品具有表面精度好、尺寸精度高、壁厚均勻日設(shè)計自由度高的優(yōu)點。,4剪切場控制取向成形法 該法通常用于玻纖或碳纖維增強塑料制品的成形。該技術(shù)不僅可提高熔接痕強度，