材料成型：粉末成型.ppt

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一、定义：是利用金属粉末与非金属粉末的混合物作原料，经过压制、烧结以及后续处理等工序，制造某些金属制品或金属材料的工艺技术。二、特点：1、其他成形方法不能制造的，粉末冶金法可以制造2、可实现少切削或无切削三、缺点：1、制品的强度比相应的锻件、铸件低2、对制品的结构形状有一定限制3、制品一般小于10kg4、适于成批或大量生产§4粉末冶金成形1 四、工艺过程1、粉末的制取方法：（1）机械方法：用球磨机破碎制粉（2）物理方法：将金属蒸汽冷凝制取金属粉末（3）化学方法：还原法、电解法制取粉末2、粉末制品的成形（1）粉末预处理：成形强进行粉末退火、筛分、混合、制粒、加润滑剂等（2）压制成形：有四种压制方法，如下图所示2 3 3、烧结：将压坯按一定的规范加热到规定温度并保温一段时间，使压坯获得一定的物理及力学性能的工序。a.间歇式：高频真空烧结炉b.连续式：网带传送式烧结炉4 4、后处理：（1）浸渗：利用烧结件的多孔性的毛细现象，浸入各种液体（2）表面冷挤压（3）切削加工（4）热处理（5）表面保护处理5 五、粉末冶金成型的应用1、机械制造中常用的粉末冶金材料（1）粉末冶金减摩材料（2）粉末冶金铁基结构材料（3）粉末冶金摩擦材料2、硬质合金6 五、粉末冶金制品的结构工艺性（详见表4.2）1、壁厚不能过薄2、沿压制方向的横截面变化时,不能逐渐增大不合理合理7 3、阶梯圆柱体每级直径之差不宜大于3mm，每级的长度与直径之比应小于3，上下底面之差也不能悬殊太大，否则不易压实不合理合理8 4、应避免与压制方向垂直的或斜交的沟槽、孔腔以及网纹花不合理合理9 5、应避免内、外尖角，圆角半径应不小于0.5mm6、球面的外形不容易压实，应做出小块平面不合理合理10 7、键槽底部太薄，改成凸键后容易压制8、避免狭小的深槽11 §5非金属材料与复合材料的成形§5–1工程塑料的成形一、组成及分类1、组成:以合成树脂为主要成分,并加入增塑剂、润滑剂、稳定剂及填料等的高分子材料2、分类:按树脂的热性能不同,塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料3、常用种类:①ABS塑料②聚先胺(PA)③酚醛塑料④氨基塑料⑤环氧塑料12 二、成形性能1、塑料形变与温度的关系13 14 2、塑料的流变性能3、塑料的成形工艺性（1）流动性（2）收缩性（3）结晶性（4）热敏性和水敏性（5）毒性、刺激性和腐蚀性15 二、工程塑料的成形方法1、注射成形16 2、挤压成形17 3、吹塑成形（图5.7）4、压制成形（1）模压成形（2）层压成形5、浇注成形18 三、典型塑料成形模具：注射模19 20 四、塑料制品的结构工艺性1、尺寸精度2、表面粗糙度3、起模斜度4、壁厚21 5、加强筋22 6、圆角7、螺纹23 8、孔（1）不影响塑件的强度（2）孔与孔之间、孔与边距之间应有足够距离（3）固定用孔的四周应用凸边或凸台加强（图5.14）（4）当塑件孔为异型孔时，可用拼合型芯的方法成形（图5.15）9、嵌件：在塑件中嵌入金属或非金属零件，以提高塑件的力学性能或导电磁性等（图5.17）10、支撑面：常为凸起的边缘或底脚。当塑件的底部有筋时，筋的端面应低于支撑面0.5mm图（5.18）24 §6快速原型制造技术（RPM）零件成形方法:1、材料成形法——进入工艺过程物料初始重量近似等于加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑成形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。2、材料去除法——零件的最终几何形状局限在毛坯的初始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材料，减少一部分重量来实现的。如切削与磨削，电火花加工、电解加工等特种加工等。3、材料累加法——传统的累加方法有焊接、粘接或铆接等，通过不可拆卸连接使物料结合成一个整体。形成零件,近几年才发展起来的快速原型制造技术（RPM），是材料累加法的新发展。25 快速原型制造技术◆快速原型制造，又称“快速成形技术”或“分层制造”，是20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术。◆它将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数控（CNC）、精密伺服驱动、新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。◆按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层的箔材（或固化一层层的液态树脂，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成一个个薄层，并逐步迭加成三维实体（如图）。26 图6-1快速成型过程喷粘结剂喷热熔材料三维产品（样品/模具）表面处理构造三维模型模型近似处理切片处理激光喷射源固化树脂切割箔材烧结粉末27 a）b）图6-2传统加工与快速成型比较模具模具设计铸造焊接锻压毛坯（大于工件）半成品半成品工件去　除　加　工设计模具样品快　速　成　形28 快速原型制造技术典型方法一、立体印刷成形法（SLA)二、层合实体制造法（LQM)三、选域激光烧结法（SLS)四、熔融沉积制模法（FDM)五、三维喷涂粘结法(TDP)29 图6-3快速成型机床及快速成型件30 §7材料成形方法的选择一、选择的基本原则1、适用性2、可行性3、经济性4、环保性二、各类成形零件的特点1、铸件2、锻件3、冲压件和挤压件4、焊接件5、型材6、粉末冶金件7、工程塑料件31 三、常用零件毛坯的成形方法1、轴杆类零件：轴杆类零件的结构特点是其轴向尺寸远大于径向尺寸。在机械装置中，该类零件主要用来支承传动零件和传递转矩。同时还承受一定的交变、弯曲应力，大多数还承受一定的过载或冲击载荷。轴失效的主要形式有疲劳断裂、脆性断裂、磨损及变形失效轴杆类零件大多要求具有高的力学性能，除直径无变化的光轴外，多数采用锻件，选中碳钢或中碳合金钢材料制作，经调质处理后具有良好的综合力学性能。对于某些情况，可采用锻—焊或铸—焊结合方式制造轴杆类毛坯32 2、盘套类零件：盘套类零件的结构特点是零件长度一般小于直径或两个方向尺寸相差不大3、机架、箱体类零件该类零件一般结构复杂，有不规则的外形和内腔，壁厚不均，重量悬殊，一般采用铸造成形。33 材料成形工艺方案的选择举例一、经济性对成形方案的影响1、修改产品的结构工艺，降低生产成本例1：可锻铸铁车轮34 例2：仪表座冲压件35 例3：提高材料利用率的设计36 2、改变材料及成形工艺，降低原材料及加工成本例如：套筒扳手37 二、用户对产品质量的要求促进成形工艺的改进例如：铸造铁锅38 中压容器工艺设计39