材料特种成形技术及应用课件

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1、材料特种成形技术及应用MaterialAdvancedFormingTechnologyofItsApplication第一章绪论提纲第一节制造业可持续发展战略第二节特种成形技术的实质第三节特种成形技术的特点第四节铸锻焊三种成形技术的基本问题第五节材料成形工艺形态学主要参考文献考核方式第一节、制造业可持续发展战略可持续发展的概念：世界环境与发展委员会（WCED）向联合国第42届大会提出的研究报告《我们共同的未来》中正式提出了可持续发展的定义：“既满足当代人的需求，又不对子孙后代满足其需要之能力造成危害的发展”。第一节、制造业可持续发展战略在人类社会发展进程中，制造业起到了举足轻重

2、的作用；可以说制造业是制造人类财富的支柱；制造业是产生当今人类社会面临的环境、资源、人口三大问题的主要根源；为了保护人类社会的可持续发展，因此，近十年来一个全新的概念——绿色制造迎刃而生。第一节、制造业可持续发展战略绿色制造的概念绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中对环境的影响（负作用）最小，资源效率最高。绿色的能源、绿色的制造过程、绿色的产品。第一节、制造业可持续发展战略环境属性：是指在产品的整个生命周期内不破坏生态环境，对当地环境乃至全球环境不产生污染和使污染为最小化。资源属性：产品的

3、资源包括材料资源、设备资源、人力资源和信息资源等。其目的是通过改变无限制的开发利用及粗放型经营方式等手段，使产品的资源利用率为最高。能源属性：能源属性表现为最高的能源利用率，最小的能耗及再生能源和绿色新能源的利用。经济性：就是使绿色产品在其生命周期全程中具有最小的成本消耗。可从生产成本、使用成本以及社会成本等几个方面来考虑。第二节特种成形技术的实质一、特种成形技术的定义区别于常规的及传统的成形技术，相对较新且符合绿色制造可持续发展模式的先进成形技术。具体讲就是指直接利用电能、热能、化学能、电化学能、声能、光能等或将其与机械能组合等形式，综合利用相关的光机电先进技术，实现零件的成形加

4、工，以获得规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的绿色成形方法。第二节特种成形技术的实质1特殊的成形或连接机理变形速率是影响材料变形行为的主要因素之一。电磁成形和超塑性成形处于两种极端的变形速度，因而出现了新的变形现象。电磁成形使材料以300～600m/s的速度在毫秒级的时间内完成变形。1特殊的成形机理超塑性成形则是以的应变速率在较长的时间里（相对常规塑性成形）完成变形，使材料的变形极限显著提高，延伸率最高可达2000%，这种成形极限对于其他变形方法是无法想象的。扩散焊接完全不同于常规焊接融化——凝固的冶金过程，而是在一定温度、压力的作用下，使被连接金属间出现原子相互扩散形成新的扩散层

5、的化学反应过程。正由于这样一种新的连接机理使扩散焊接可用于塑性差或熔点低的同种材料，或用于互相不溶解或在熔焊时产生脆性金属间化合物的异种材料的连接。2特殊的成形方式局部加载是实现省能和变形柔性化的有效途径，增量成形和多点成形是典型的局部加载变形方式。它将大型零件的变形区化整为零，在材料的局部范围内加载，可明显降低变形力，同时通过对局部点的调整实现对不同曲率、不同形状零件的加工，因而实现了零件成形的柔性化。由于零件形状的不同，其变形特点、难易程度有很大差别。若能控制零件的变形顺序，则对于复杂形状零件的成形是非常理想的。粘性介质成形使之成为现实。经过调整模具内不同部位粘性介质的压力，可

6、控制不同部位材料的变形顺序，因而提高零件的成形性。2特殊的成形方式消失模成形采用了“自消失”的模样，即浇铸结束后模样汽化、分解而消失，不需后续处理，减少了传统铸造成形的处理型芯工序，且明显提高了产品质量。快速成形完全摒弃了靠金属流动而使之达到需要形状的传统成形方法，而代之以离散——堆积的过程。这一全新的变形方式使成形过程的难易程度与待成形物理实体形状和结构的复杂程度无关，大大降低了加工难度，并实现了设计制造一体化。3特殊的施力介质常规塑性成形的外力一般来自于压力机，通过模具作用于材料而使之发生变形。铸造成形则是靠材料重力和外加压力使材料实现流动成形，而电磁场作用下的成形则完全不同于

7、常规成形。电磁成形不但不同于常规的刚模成形，而且与软模成形（液体、气体、橡胶等施压介质）也有较大差别。它不是靠常规的静压力，而是依靠磁场力使金属成形，没有对材料的直接接触，因而不但提高了材料的成形极限，且提高了零件的表面质量和尺寸精度。3特殊的施力介质电磁铸造成形用磁场力取代传统的铸型，在电磁力的约束下液态金属在非接触或无铸型下连续成形，改变了传统的铸件与铸型传热过程，使传统的凝固方式发生变化，因而可获得均匀的细化组织或定向凝固组织。粘性介质成形的施压介质既不是刚模，