压制成型
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成型工艺分为哪几类成型工艺是制造工程中的重要环节,用于将材料加工成所需的形状和尺寸。
根据不同的工艺特点和操作方法,常见的成型工艺可以分为以下几类:1.塑料成型工艺塑料成型工艺是将熔融态的塑料通过一定的方法和工具形成所需的产品形状的工艺过程。
常见的塑料成型工艺包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型等。
注塑成型是将熔化的塑料注入模具中,冷却后得到固态产品;挤出成型是将塑料熔化后通过挤出机挤出成型;吹塑成型是通过将熔化的塑料吹进模具中形成空心产品;压缩成型是将熔化的塑料放入模具,通过加压和冷却形成产品。
2.金属成型工艺金属成型工艺是将金属材料通过力的作用,使其发生塑性变形以得到所需形状和尺寸的工艺过程。
常见的金属成型工艺包括锻造、轧制、拉伸、冲压等。
锻造是将金属加热至一定温度后施加力使其变形成型;轧制是通过辊轧对金属进行塑性变形;拉伸是将金属材料拉伸至所需长度和形状;冲压是利用冲压模具对金属材料进行冲击和变形。
3.真空成型工艺真空成型工艺是利用真空态下的热塑性材料,将其加热软化后通过负压将其吸附成型于模具上的工艺过程。
常见的真空成型工艺包括真空吸塑成型、真空热成型等。
真空吸塑成型是将塑料片材加热至软化状态,然后用真空将其吸附在模具上形成所需形状;真空热成型是将热塑性材料加热至它的软化点,然后用真空将其吸附在模具上形成产品。
4.橡胶成型工艺橡胶成型工艺是将橡胶材料加工成所需形状和尺寸的工艺过程。
常见的橡胶成型工艺包括压模成型、浇注成型、挤出成型等。
压模成型是将橡胶材料放置于模具中,通过压力和加热使其发生塑性变形;浇注成型是将橡胶液体倒入模具中,通过固化形成所需的产品;挤出成型是将橡胶熔化后通过挤出机挤出成型。
5.粉末冶金工艺粉末冶金工艺是利用金属或非金属粉末为原料,通过成型、烧结和后处理等工艺,制备出具有一定形状和性能的产品。
常见的粉末冶金工艺包括压制成型、烧结、热处理等。
压制成型是将粉末填充至模具中,通过压力使其形成一定形状;烧结是将成型后的粉末在高温下加热使其颗粒间发生结合;热处理是对烧结后的产品进行热处理,改变其结构和性能。
压制成型机理压制成型是在一定压力下,使细粒物料在型模中受压后成为具有确定形状与尺寸、一定密度和强度的成型方法。
1)压制成型过程中细粒物料的位移和变形在模型内自由松装的细粒物料,在无外力情况下,是依靠颗粒之间的摩擦力和机械咬合,而相互搭接,在颗粒间形成大的孔隙,这种现象称为“拱桥效应”。
“拱桥效应”的特点:①颗粒间仅存在简单的面、线、点接触,具有不稳定性和流动性,处于暂时平衡状态。
②当向颗粒上稍施外力时,使“拱桥效应”遭到破坏,则颗粒向着自己有利方向发生位移,产生重新排列,导致颗粒间接触面积增大,孔隙度减少。
颗粒粉末位移的形式有:移近(A),分离(B),滑动(C),转动(D)和嵌入(E),使颗粒间接触面减少或增加。
随着施加压力的增大,除使颗粒间产生最大位移外,还发生颗粒变形。
细粒物料变形类别有:弹性变形:固体颗粒除去外力后可以恢复原状的变形。
塑性变形:具塑性的固体颗粒除去外力后不能恢复原状的变形为塑性变形,且物料塑性愈大则变形愈大;塑性变形程度随压力增大而增加。
脆性断裂:当脆性物料在外力下产生的颗粒结构发生的破坏性变形,易产生新的颗粒断面并使颗粒数增加。
压制机理第一阶段(A):由于颗粒位移而重新排列并排除孔隙内气体,使物料致密化。
在这一阶段耗能较少但物料体积变化较大。
若属脆性物料时,则易被压碎,新生的细颗粒会充填在细小孔隙内,重新排列结果使密度增大,新生颗粒表面上的自由化学键能使各颗粒粘结,发生是脆性变形体(B1)。
若属塑性物料时,颗粒发生塑性变形时其颗粒间相互围绕着流动,产生强烈的范德华力粘结起来,发生塑性变形体(B2)。
实际上,在大多数情况下,两种机理同时发生,并在一定条件下能够引起机理的转换。
2)细粒物料密度在压制时变化规律模型中细粒物料在加压时其密度变化可分为三个阶段:在第1阶段内,压块的密度增加以颗粒位移为主,同时也可能发生少量颗粒变形。
在第2阶段内,情况视压制物料不同而异。
对于又硬又脆的物料,压制时,压块物料密度曲线变化比较平坦,但随着物料塑性增加,其密度增加较快。
粉末材料的主要成型方法引言粉末材料是一种常见的材料形式,具有独特的性质和广泛的应用领域。
成型是将粉末材料转变为所需形状和尺寸的关键步骤之一。
本文将介绍粉末材料的主要成型方法,包括压制成型、注塑成型、烧结成型和3D打印等。
压制成型压制成型是最常见的粉末材料成型方法之一。
它通过将粉末材料放入模具中,施加高压使其变形并形成所需形状。
压制成型可以分为冷压成型和热压成型两种方式。
冷压成型冷压成型是将粉末材料在常温下进行成型的方法。
它适用于一些易于压制的材料,如金属粉末和陶瓷粉末。
冷压成型的步骤包括:1.将粉末材料放入模具中。
2.施加压力使粉末材料变形。
3.移除模具并得到成型件。
冷压成型的优点是成本低、工艺简单,但其成型密度较低,需要进一步处理以提高密度和强度。
热压成型热压成型是将粉末材料在高温下进行成型的方法。
它适用于一些高熔点材料和复杂形状的零件。
热压成型的步骤包括:1.将粉末材料放入模具中。
2.加热模具使粉末材料熔化或软化。
3.施加压力使粉末材料变形。
4.冷却模具并得到成型件。
热压成型的优点是成型密度高、强度好,但其成本较高,工艺复杂。
注塑成型注塑成型是将粉末材料通过注塑机进行成型的方法。
它适用于一些塑料粉末和橡胶粉末等可熔融的材料。
注塑成型的步骤包括:1.将粉末材料放入注塑机的料斗中。
2.通过螺杆将粉末材料加热熔化。
3.将熔化的材料注入模具中。
4.冷却模具并得到成型件。
注塑成型的优点是成型速度快、成型精度高,但其设备和模具成本较高。
烧结成型烧结成型是将粉末材料通过烧结过程进行成型的方法。
烧结是指将粉末材料加热至接近熔点的温度,使其颗粒之间发生结合,形成固体材料的过程。
烧结成型的步骤包括:1.将粉末材料放入模具中。
2.加热模具使粉末材料烧结。
3.冷却模具并得到成型件。
烧结成型的优点是成型密度高、强度好,适用于一些难以通过其他成型方法获得高密度材料的情况。
3D打印3D打印是一种近年来发展迅速的粉末材料成型方法。
压延与压制1.简要叙述压制成型的原理和方法。
参考答案:也称为压缩模塑或压制。
其定义为:将一定量的模压料(粉状、粒状或纤维状等塑料)放入金属对模中,在一定的温度和压力作用下成型并固化得到制品的—种方法。
在模压成型过程中需加热和加压,使模压料熔化(或塑化)、流动充满模腔,并使树脂发生固化反应。
其原理是把加压、赋形、加热等过程通过受热模具的闭合,实现模塑料的成型。
2.热塑性塑料和热固性塑料的压制成型有何异同点?参考答案:热塑性塑料的模压过程与热固性塑料基本相同,但是由于没有交联反应,所以在流满型腔后,须将模具冷却使其熔融塑料变为具有一定强度的固体才能脱模成为制品。
因此,模具需交替加热与冷却,周期长,不经济。
只用于模塑较大平面的或流动性差的塑料制品。
模压热固性塑料时,置于型腔中的热固性塑料在热的作用下,先由固体变为熔体,在压力下熔体流满型腔而取得型腔所赋予的形状,随着交联反应的进行,树脂的分子量增大、固化程度随之提高,模压料的粘度逐渐增加以至变为固体,最后脱模成为制品。
3.简要叙述压制成型的基本过程包括哪些步骤?参考答案:原料准备(原料配制、预压、预热、计量等);模压(加热、加压、熔化、成型);放气(热固性);固化( + 冷却定型)。
4.压制成型有哪些优缺点?参考答案:优点:对热塑性塑料:(1)适于投影面积大的制品;(2)能够克服大分子定向给制品带来的如翘曲等问题,特别是在生产大面积平板制品时;(3)适用于流动性特别差的塑料原料的成型;如:特种工程塑料(PEEK,PEEKK); 高填充的塑料制品;对于热固性塑料:(1)注射等成型工艺会产生大量的浇注系统废料(流道赘物),对于热固性塑料而言,是不可再利用的,(2)注射制品的收缩率一般较大,而压制制品的收缩率一般很小,S压制 < S传递 < S注射,(3)压制可以生产“布基”增强的制品,(4)压制成型的设备投入等费用较低。
缺点:(1)塑化作用不强,成型过程中无物料补充,须对原料进行予塑化,计量要求准确、压缩比要小;(2)间歇操作,生产效率低,难以连续化、自动化;(3)生产周期长;(4)成型产品的形状、尺寸等受到一定的限制。
粉末冶金压制成形理论与工艺综述一、本文概述粉末冶金压制成形理论与工艺综述是一篇全面探讨粉末冶金压制成型技术的文章。
粉末冶金,作为一种重要的材料制备技术,广泛应用于冶金、机械、电子、航空航天、新能源等领域。
压制成形作为粉末冶金的核心工艺之一,对于材料的性能、形状和尺寸精度具有决定性的影响。
本文将从粉末冶金压制成形的理论基础出发,详细阐述其工艺过程、影响因素、优化措施以及发展趋势,以期对粉末冶金压制成型技术的深入研究与应用提供有益的参考。
在概述部分,我们将简要介绍粉末冶金压制成型技术的基本概念、原理及其重要性。
对国内外粉末冶金压制成型技术的研究现状和发展趋势进行概述,以便读者了解该领域的最新动态和发展方向。
在接下来的章节中,我们将逐步深入探讨粉末冶金压制成形的理论基础、工艺过程、影响因素以及优化措施,以期为粉末冶金行业的发展提供有益的理论支持和实践指导。
二、粉末冶金压制成形理论基础粉末冶金压制成形是粉末冶金工艺中的核心环节,其理论基础涉及材料科学、力学、塑性成形理论等多个学科领域。
在这一部分,我们将详细讨论粉末冶金压制成形的基本原理、影响因素以及优化方法。
粉末冶金压制成形的基本原理是通过对粉末颗粒施加压力,使其在模具中发生塑性变形,从而得到所需形状和尺寸的压坯。
这一过程中,粉末颗粒之间的摩擦、粘结和重排等行为对压坯的质量和性能具有重要影响。
粉末冶金压制成形受到多种因素的影响,包括粉末特性、模具设计、压制工艺参数等。
粉末特性如颗粒大小、形状、表面能等直接影响压坯的成形质量和性能。
模具设计则决定了压坯的形状、尺寸和精度。
压制工艺参数如压制压力、压制速度、保压时间等也对压坯的成形效果产生显著影响。
为了优化粉末冶金压制成形过程,研究者们提出了多种方法。
例如,通过改进粉末制备工艺,提高粉末的流动性和压缩性;优化模具设计,减少压坯内部的应力集中和缺陷;调整压制工艺参数,实现压坯的均匀致密化等。
随着数值模拟技术的发展,越来越多的研究者开始利用有限元分析等数值模拟方法对粉末冶金压制成形过程进行仿真研究,以进一步揭示其成形机理和优化方法。
压制成型机理压制成型是在一定压力下,使细粒物料在型模中受压后成为具有确定形状与尺寸、一定密度和强度的成型方法。
1)压制成型过程中细粒物料的位移和变形在模型内自由松装的细粒物料,在无外力情况下,是依靠颗粒之间的摩擦力和机械咬合,而相互搭接,在颗粒间形成大的孔隙,这种现象称为“拱桥效应”。
“拱桥效应”的特点:①颗粒间仅存在简单的面、线、点接触,具有不稳定性和流动性,处于暂时平衡状态。
②当向颗粒上稍施外力时,使“拱桥效应”遭到破坏,则颗粒向着自己有利方向发生位移,产生重新排列,导致颗粒间接触面积增大,孔隙度减少。
颗粒粉末位移的形式有:移近(A),分离(B),滑动(C),转动(D)和嵌入(E),使颗粒间接触面减少或增加.随着施加压力的增大,除使颗粒间产生最大位移外,还发生颗粒变形.细粒物料变形类别有:弹性变形:固体颗粒除去外力后可以恢复原状的变形。
塑性变形:具塑性的固体颗粒除去外力后不能恢复原状的变形为塑性变形,且物料塑性愈大则变形愈大;塑性变形程度随压力增大而增加。
脆性断裂:当脆性物料在外力下产生的颗粒结构发生的破坏性变形,易产生新的颗粒断面并使颗粒数增加.压制机理第一阶段(A):由于颗粒位移而重新排列并排除孔隙内气体,使物料致密化.在这一阶段耗能较少但物料体积变化较大。
若属脆性物料时,则易被压碎,新生的细颗粒会充填在细小孔隙内,重新排列结果使密度增大,新生颗粒表面上的自由化学键能使各颗粒粘结,发生是脆性变形体(B1)。
若属塑性物料时,颗粒发生塑性变形时其颗粒间相互围绕着流动,产生强烈的范德华力粘结起来,发生塑性变形体(B2)。
实际上,在大多数情况下,两种机理同时发生,并在一定条件下能够引起机理的转换。
2)细粒物料密度在压制时变化规律模型中细粒物料在加压时其密度变化可分为三个阶段:在第1阶段内,压块的密度增加以颗粒位移为主,同时也可能发生少量颗粒变形。
在第2阶段内,情况视压制物料不同而异.对于又硬又脆的物料,压制时,压块物料密度曲线变化比较平坦,但随着物料塑性增加,其密度增加较快。
1、粉料的工艺性质干压法或半干压法都是采用压力将陶瓷粉料压制烦忧一定形状的坯体。
通常将粒径小于1 mm的固体颗粒级成的物料称为粉料,它属于粗分散物系,有一些特殊物理性能。
a.粒度及粒度分布粒度是指粉料的颗粒大小,通常经r表示其半径,d表示其直径。
实际上并非所有粉料颗粒都为球状,一般将非球状颗粒的大小用等效半径来表示。
即将不规则的颗粒换算成和它同体积的球体,以相当的球体半径作为其粒度的量度。
粒度分布是指各种不同大小颗粒所占的百分比。
从生产实践中得知:一定压力下,很细或很粗的粉料被压紧成型的能力较差,亦即在相同压力下坯体的密度和强度相差很大。
此外,细粉加压成型时,颗粒间分布着大量空气会沿着加压方向垂直的平面逸出,产生坯体分层。
而含有不同粒度的粉料成型后密度和强度均高,这可用粉料的堆积性质来说明。
b.粉料的堆积特性由于粉料的形状不规则,表面粗糙,使堆积起来的粉料颗粒间存在大量空隙。
若采用不同大小的球体堆积,则小球可填充在等径球体的空隙中。
因此,采用一定粒度分布的粉粒可减少其孔隙,提高自由堆积的密度。
例如,单一粒度的粉料堆积时的最低孔隙率为40%,若用两种粒度(平均粒径比为10:1)配合,则其堆积密度增大,如图5-26所示。
AB线表示粗细颗粒混合物的真实体积。
CD线表示粗细颗粒未混合前的外观体积(即真实体积与气孔体积之和)。
单一颗粒(即纯粗或纯细颗粒)的总体积为1.4,即孔隙率约40%。
若将粗细颗粒混合则其外观体积按照COD线变化,即粗颗粒约占70%、细颗粒约占30%的混合粉料其总体积约1.25,孔隙率最低约25%。
若采用三级颗粒配合,则可得到更大的堆积密度,图5-27所示为粗颗粒50%、中颗粒10%、细颗粒40%的粉料的孔隙率仅23%。
然而,压制成型粉料的粒度是经过“造粒”工序得到的,由许多小固体组成的粒团,即“假颗粒”。
这些粒团比真实固体颗粒大得多。
如半干压法生产墙地砖时,泥浆细度为万孔筛筛余1%〜2%,即固体颗粒大部分小于60顷。