精密成型技术

精密成型技术概述答辩人：胡豹学号：21525167ZhejiangUniversity目录页1精密成型概述2粉末冶金成型3精密铸造成型4精密塑性成型1精密成型概述过渡页什么是精密成型？精密成型的发展趋势精密成型的应用精密成型的分类精密成型概述什么是精密成型精密成形技术是利用熔化、结晶、塑性变形、扩散、他变等物理化学变化，按预定的设计要求成形机械构件。精密成形技术是生产高技术产品(如计算机、电子、通讯、宇航、仪表等产品)的关键技术精密成型概述精密铸造：湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯精密锻压：冷湿精密成形、精密冲裁、精密热塑性成形精密成型分类精密焊接与切割精密成型概述粉末冶金应用于汽车、洗衣机、家电、电器等产品关键件的生产，如进(排)气管、转向节、精密连杆及复杂轮廓件(如汽车车身)的制造。应用通过减少机械加工，可以减少废屑、废液的产生，降低噪声污染，节约原材料和能源，提高产品品质和外观。优点精密成型的应用精密成型概述据统计，全世界约有75%的钢材要经过塑性加工，有45%以上的钢材采用焊接技术得以成形。以汽车为例，到2000年，汽车总重量的65%仍将由钢材（约45%）、铝合金（约13%）及铸铁（约7%）通过锻压、焊接或铸造成形，并通过热处理及表面改性获得最终所需的实用性能。在工业发达国家精密成形铸件已占铸件总产量的25%～30%，而其产值达到铸件总产值的50%左右精密成型概述国际机械加工技术协会预测，21世纪初，精密成形与磨削加工相结合，将取代大部分中小零件的切削加工。1、成形工艺向新型加工方法以及复合工艺方向发展：激光、电子束、离子束、等离子体等多种新能源及能源载体的引入，形成多种新型成形与改性技术，一些特殊材料(如超硬材料、复合材料、陶瓷等)的应用造就了一批新型复合工艺的诞生，如超塑成形/扩散连接技术精密成型发展趋势2、成形质量控制朝过程智能化方向发展质量控制是为了保证优化的工艺，提高产品质量，保证稳定不变的工艺条件得到分散度极小的均一的产品质量。为此，在生产过程自动化、工艺参数在线控制、生产工艺因素对工艺效果影响的模拟基础上，实现控制过程智能化，并实现上述目标，是当前的主要方向精密成型概述3、工艺模拟及优化技术获得飞速发展，工艺由“技艺”向“工程科学”方向发展代表性的技术有虚拟铸造技术，虚拟锻压技术，焊接、热处理工艺过程模拟及质量预测、组织性能预测，成形工艺-模具-产品CAD/CAM一体化技术。精密成型发展趋势4、精密成形生产向清洁生产方向发展精密成形清洁生产技术有如下主要意义：①高效利用原材料，对环境清洁；②以最小的环境代价和最小的能源消耗，获取最大的经济效益；③符合持续发展与生态平衡2粉末冶金成型过渡页精密成型粉末冶金粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具多孔材料减磨材料模具材料粉末冶金结零件电磁材料高温材料精密成型粉末冶金应用独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织单击此处添加标题可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性可以制备特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材单击此处添加标题可以充分利用矿石、尾矿、回收废旧金属作原料可以实现近净形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗粉末冶金粉末冶金粉末冶金特点精密成型粉末冶金精密成型粉末冶金工艺TextAddText•Text1•Text2•Text3TextTextTextAddText•Text1•Text2•Text3AddText•Text1•Text2•Text3AddText•Text1•Text2•Text3包括粉末制取、粉料混合。常加入机油、橡胶、石蜡作为增塑剂粉末在15-600MPa压力下，压成所需形状在保护气氛的高温炉或真空炉中：通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解行程有一定孔隙的冶金产品对有精度、硬度、耐磨性要求制件要进行精压、滚压、挤压、淬火、便面淬火、浸油、及熔渗等生产粉末压制成型烧结后处理粉末冶金工艺举例精密成型粉末冶金性能指标精密成型粒度：影响粉末的加工成型、烧结时收缩和产品的最终性能。其粒度范围从几百个纳米到几百个微米。粒度越小，活性越大，表面就越容易氧化和吸水。当小到几百个纳米时，粉末的储存和输运很不容易，而且当小到一定程度时量子效应开始起作用，其物理性能会发生巨大变化，如铁磁性粉会变成超顺磁性粉，熔点也随着粒度减小而降低颗粒形状：形状取决制粉方法：1、电解法制得的粉末，颗粒呈树枝状。2、还原法制得的铁粉颗粒呈海绵片状。3、气体雾化法制得的基本上是球状粉。影响：粉末颗粒的形状会影响到粉末的流动性和松装密度粉末冶金性能指标精密成型力学性能：即粉末的工艺性能。1、松装密度：是压制时用容积法称量的依据2、流动性：决定着粉末对压模的充填速度和压机的生产能力3、压缩性：决定压制过程的难易和施加压力的高低4、成形性：决定坯的强度化学性能：主要取决于原材料的化学纯度及制粉方法较高的氧含量会降低压制性能、压坯强度和烧结制品的力学性能，因此粉末冶金大部分技术条件中对此都有一定规定。例如，粉末的允许氧含量为0.2%～1.5%，这相当于氧化物含量为1%～10%。3精密铸造成型过渡页精密铸造精密成型精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称包括熔模铸造陶瓷型铸造金属型铸造压力铸造消失模铸造精密铸造精密成型粉末冶金工艺流程：制粉成型辅助处理铸造生产流程大体就是这样总的来说可以分为压蜡、制壳、浇注、后处理、检验压蜡包括（压蜡、修蜡、组树）压蜡---利用压蜡机进行制作腊模修蜡---对腊模进行修正组树---将腊模进行组树制壳包括（挂沙、挂浆、风干)浇注包括（焙烧、化性分析也叫打光谱、浇注、震壳、切浇口、磨浇口）后处理包括（喷砂、抛丸、修正、酸洗）检验包括（蜡检、初检、中检、成品检）精密铸造精密成型精密铸造工艺流程精密铸造尺寸影响因素精密成型粉末冶金工艺流程：制粉成型辅助处理精密铸造件尺寸精度是受铸件结构、铸件材质、制模、制壳、焙烧、浇注等多方因素影响，通过影响收缩率，影响尺寸铸件结构的影响：铸件壁厚，收缩率大，铸件壁薄，收缩率小铸件材质的影响：材料中含碳量越高，线收缩率越小，含碳量越低，线收缩率越大铸件材质的影响：用锆英砂、锆英粉、上店砂、上店粉，膨胀系数小，可忽略制模对铸件线收缩率的影响：射蜡温度、射蜡压力、保压时间。对熔模尺寸的影响以射蜡温度最明显，其次为射蜡压力，保压时间在保证熔模成型后对熔模最终尺寸的影响很小型壳焙烧的影响：型壳的膨胀系数小，可忽略浇铸温度的影响：浇注温度越高，收缩率越大，浇注温度低，收缩率越小，应适当4精密塑性成型过渡页精密塑性成型精密成型采用塑性变形的方式来成形零件的工艺方法，精密塑性成形是指所成形的制件达到或接近成品零件的形状和尺寸包括弯曲冲裁拉伸锻造模压汽车、摩托车上的一些零件，特别是复杂形状的零件大批量生产零件复杂零件航空、航天等工业的一些复杂形状的零件，特别是一些难切削的复杂形状的零件；难切削的高价材料(如钛、锆、钼、铌等合金)的零件；要求性能高品质、使结构质量轻化的零件等精密成型精密塑性成型应用独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的缩短产品制造周期、降低生产成本节约材料和能源单击此处添加标题合理的金属流线分布提高零件的承载能力单击此处添加标题减轻制件的质量提高产品的安全性、可靠性和使用寿命粉末冶金精密塑性成型精密塑性成型优点精密成型精密塑性成型精密成型精密塑性成型分类按成形温度分类•冷成形(冷锻)室温下的成形•温成形(温锻)室温以上，再结晶温度以下的成形•热成形(热锻)在材料再结晶温度以上的成形•等温成形（等温锻）在几乎恒温条件下的成形，变形温度通常在再结晶温度以上。按成形方法分类模锻、挤压、闭塞式锻造、多向模锻、径向锻造、精压、摆动辗压、精密辗压、特种轧制、变薄拉深、强力旋压和粉末成形等。精密塑性成型精密成型热成型特性优点：•变形抗力低•材料塑性好•流动性好•成形容易•所需设备吨位小缺点：•产品的尺寸精度低•表面质量差•钢件表面氧化严重•模具寿命低•生产条件差冷成型特性优点：•产品的尺寸精度高•表面质量好•材料利用率高缺点：•冷成形的变形抗力大•材料塑性低•流动性差精密塑性成型精密成型温成型特点与冷锻比较：温锻时由于变形抗力小、材料塑性好，成形比冷锻容易，可以采用比冷锻大的变形量，从而减少工序数目、减少模具费用和压力机吨位，模具寿命也比冷锻时高；与热锻相比：温锻时由于加热温度低，氧化、脱碳减轻，产品的尺寸精度和表面质量均较好。如果在低温范围内温锻，产品的力学性能与冷锻产品差别不大。对不易冷锻的材料，改用温锻可减少加工难度。有些适宜冷锻的低碳钢，也可作为温锻的对象。因为温锻常常不需要进行坯料预先软化退火、工序之间的退火和表面磷化处理，这就使得组织连续生产比冷锻容易。独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的粉末冶金精密塑性成型精密成型据粗略估计，每100万t钢材由切削加工改为精密模锻，可节约钢材15万t(15％)，减少机床1500台。例如德国BLM公司热精锻齿轮多达100多种，齿形精度达DIN6级，节约材料20％～30％，机械性能提高20％～30％。精锻螺旋伞齿轮的最大直径达280mm，模数达到12。美国、奥地利的热模锻叶片占总产量的80％～90％，叶型精度达(0.15～0.30)mm，锻后叶型部分只需抛光、磨光，减少机械加工余量达90％精密塑性成型精密成型径向尺寸一般热模锻件±0.5～±1.0mm热精锻件±0.2～±0.4mm温精锻件为±0.1～±0.2mm冷精锻件为±0.01～±0.1mm表面粗糙度一般热模锻件Ra12.5冷精锻件Ra0.2～0.4精密塑性成型精度精密塑性成型精密成型影响精度的因素一．坯料的体积偏差（下料或烧损）二．模膛的尺寸精度和磨损三．模里温度和锻体温度的波动四．模具和锻件的弹性变形五．锻件的形状和尺寸六．成形方案七．模膛和模具结构的设计八．润滑情况九．设备一○．工艺艺操作精密塑性成型精密成型注意的问题1)在设计精锻件图时，不应当要求所有部位尺寸都精确，而只需保证主要部位、尺寸精确，其余部位尺寸精度要求可低些。这是因为现行的备料工艺不可能准确保证坯料的尺寸和质量，而塑性变形是道守体积不变条件的。因此，必需利用某些部位来调节坯料的质量误差。2)对某些精锻件，适当地选用成形工序，不仅可以使坯料容易成形和保证成形质量，而且可以有效地减小变形力和提高校具寿命。3)适当地采用精整工序，可以有效地保证精度要求。例如，叶片(尤其是型面扭曲的叶片)精锻后，应当增加一道精整工序。有时对锻件的不同部位需采用不同的精整工序。精密塑性成型精密成型注意的问题4)坯料良好的表面质量(指氧化、脱碳、合金元素贫化和表面粗糙度等)是实现精密成形的前提。另外，坯料形状和尺寸的正确与否以及制坯的质量等，对锻件的成形质量也有重要影响。在材料塑性、设备吨位和模具强度允许的条件下，尽可能采用冷成形或温成形。5)设备的精度和刚度对锻件的精度有重要影响，但是模具精度的影响比设备更直接、更重要些。有了高精度的模具，在一般设备上也可以成形精度较高的锻件。6)在精密成形工艺中，润滑是一项极为重要的工艺因素，良好的润滑可以有效地降低变形抗力，提高锻件精度和模具寿命。精密塑性成型精密成型注意的问题7)模具结构的正确设计，模具材料的正确选择以及模具的精确加工，是影响模具寿命的重要因素8)在高温和中温精密成形时，应对模具和坯料的温度场进行测量和控制，它是确定模具材料，模具和模锻件热胀冷缩率以及坯料变形抗力的依据。谢谢！