第4章 粉末压制和常用复合材料成形过程
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1、成形步骤:成形模具可分为上冲、中模、下冲、芯棒四大部份。
而依零件之复杂程度,其上、下冲之数目不同。
1、步骤:粉末成形后,中模向下移动,使胚体露出中模面,此步骤称为脱模顶出。
接着填粉盒向右方前进,利用其前端将胚体顶向右方的收料盘。
接着中模向上移,而填粉盒则移至模穴正方,使粉末落入模穴内,再此过程中填粉盒将左右振动使粉末较易落入。
当充填结束后,填粉盒向左移,上冲向下移动进入中模挤压粉末。
当压结动作结束后,上冲上移而中模继续下移,直到试片露出中模。
2、充填:粉末的充填有四种方法:A:落入法:传统之填粉法,亦即中模上升至最高点之位置后,填粉盒才到达模穴上方,将粉以自由落体的方式掉入模穴中。
利用此法填粉时,充填之速度及均匀性常取决于模穴的截面积之大小及粉末的速度。
B:吸入法:由于一般所使用粉末的粒径多在40~200μm之间,若使用落入法,当模穴狭窄时,粉末进入不易,速度较慢,将影响成形机的使用效率。
为改善此现象,可采用吸入法。
亦即当填粉盒到达模穴上方时,中模才往上移,此动作造成真空吸粉之现象,可加快粉末进入模穴之速度,以及充填的完全性。
对于形状复杂有尖角之零件,或小于1mm之薄壁轴承之充填均有很大之帮助。
C:上充填法:粉末填入模穴后,芯棒才向上移至模面之高度,此对于薄壁零件亦有相当大之帮助,因为薄壁零件成形时芯棒与中模间之空隙小,易产生架桥现象,阻碍了后续粉末之掉入,若芯棒先在下方,可增加模穴空间有利充填,待充填结束后,芯棒再往上移即可改善这些困扰。
D:下充填法:当充填结束后,下冲不动,中模和芯棒再向上移,使粉末相对下移低于模面,此可防止上冲向下移动到达中模面时粉末向外喷,且可减少因中模有推拔角或圆弧角而使一些粉末卡在上冲与中模间造成夹粉之现象。
粉末之充填量、深度以及胚体尺寸之关系:填粉的深度H1、生胚胚体之高度H2、ρg生胚密度、ρa粉末之视密度。
公式为:(H1/H2)=( ρg/ρa) 以圆柱体为例:若H2=3mm、ρg=6.8g/cm3、ρa=2.8g/cm3 则H1=7.28mm3、成形:粉末的充填有四种方法:A:单压成形:成形时下冲不动,由上冲施力,压结后,中模不动,由下冲向上将产品顶出。
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。
粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程2007-11-27 13:33粉末冶金材料是指不经熔炼和铸造,直接用几种金属粉末或金属粉末与非金属粉末,通过配制、压制成型,烧结和后处理等制成的材料。
粉末冶金是金属冶金工艺与陶瓷烧结工艺的结合,它通常要经过以下几个工艺过程:一、粉料制备与压制成型常用机械粉碎、雾化、物理化学法制取粉末。
制取的粉末经过筛分与混合,混料均匀并加入适当的增塑剂,再进行压制成型,粉粒间的原子通过固相扩散和机械咬合作用,使制件结合为具有一定强度的整体。
压力越大则制件密度越大,强度相应增加。
有时为减小压力合增加制件密度,也可采用热等静压成型的方法。
二、烧结将压制成型的制件放置在采用还原性气氛的闭式炉中进行烧结,烧结温度约为基体金属熔点的2/3~3/4倍。
由于高温下不同种类原子的扩散,粉末表面氧化物的被还原以及变形粉末的再结晶,使粉末颗粒相互结合,提高了粉末冶金制品的强度,并获得与一般合金相似的组织。
经烧结后的制件中,仍然存在一些微小的孔隙,属于多孔性材料。
三、后处理一般情况下,烧结好的制件能够达到所需性能,可直接使用。
但有时还需进行必要的后处理。
如精压处理,可提高制件的密度和尺寸形状精度;对铁基粉末冶金制件进行淬火、表面淬火等处理可改善其机械性能;为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂;将低熔点金属渗入制件孔隙中去的熔渗处理,可提高制件的强度、硬度、可塑性或冲击韧性等。
粉末冶金工艺的优点1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯,而不需要或很少需要随后的机械加工,故能大大节约金属,降低产品成本。
用粉末冶金方法制造产品时,金属的损耗只有1-5%,而用一般熔铸方法生产时,金属的损耗可能会达到80%。
3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料,也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质,而烧结一般在真空和还原气氛中进行,不怕氧化,也不会给材料任何污染,故有可能制取高纯度的材料。
粉末冶金成型的工艺过程粉末冶金成型是一种利用粉末金属和其他复合材料制作各种形状和大小的零件的工艺,是一种广泛应用于航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的一种重要工艺。
粉末冶金成型的工艺过程主要包括粉末成形、热处理和表面处理三个步骤。
首先,粉末成形。
将粉末金属或复合材料放入型腔内,然后用轧制机将其压实,形成特定的零件形状。
一般分两种方法:一种是热压成型,将粉末金属或复合材料装入型腔,然后将其加热,并用压力将其压实,使其形成所需的零件形状;另一种是压力成形,将粉末金属或复合材料装入型腔,然后用压力将其压实,使其形成所需的零件形状。
其次,热处理。
热处理对粉末冶金成型产品具有重要意义,其目的是改善材料的力学性能、改变材料的组织结构、调节材料的组织参数、提高材料的硬度和韧性等。
热处理可分为正火处理和回火处理两种,根据所需要的效果,可选用不同的工艺方式,如火焰热处理、氩弧焊热处理、电火花热处理等。
最后,表面处理。
表面处理的目的是使粉末冶金成型后的零件具有良好的外观和耐磨性,并且提高其耐腐蚀性。
表面处理的方法多种多样,如电镀、阳极氧化、氧化处理、涂装、抛光等。
由于粉末冶金成型产品的表面粗糙度较高,一般需要进行抛光处理,以改善表面光洁度和表面粗糙度。
粉末冶金成型的过程比较复杂,需要经过粉末成形、热处理和表面处理这三个步骤,才能得到满足要求的零件。
粉末冶金成型工艺具有加工复杂形状零件的优势,具有节约材料、提高加工精度、改善性能和缩短交货期等优点,已成为航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的重要工艺。
Secondly, heat treatment. Heat treatment is of great significance to powder metallurgy forming products, which aims to improve the mechanical properties of materials, change the structure of materials, adjust the organization parameters of materials, increase the hardness and toughness of materials, etc. Heat treatment can be divided into two types: normalizing and annealing, different process can be selected according to the required effect, such as flame heat treatment, argon arc welding heat treatment, electric spark heat treatment, etc.。
材料成形技术基础复习提纲及复习题材料成形技术基础——复习提纲及复习题江西理工大学熊佳乐第一部分复习提纲第一章绪论1、现代制造过程的分类(质量增加、质量不变、质量减少)。
2、那几种机械制造过程属于质量增加(不变、减少)过程第二章液态金属材料铸造成形技术过程1、液态金属冲型能力和流动性的定义及其衡量方法2、影响液态金属冲型能力的因素(金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构)3、收缩的定义及铸造合金收缩过程(液态、凝固、固态)4、缩孔、缩松的定义,形成条件、产生的基本原因,形成部位及防止方法。
5、铸造应力的定义及分类,产生的缺陷(热裂、冷裂、变形),防止和减少措施。
6、金属的吸气性及金属吸收气体的过程,主要气体(H2、N2、O2)7、偏析、宏观偏析、微观偏析、正偏析、逆偏析的定义及其消除方法。
8、铸件可能出现那几种气孔(析出性、反应性、侵入性)及其定义9、熔炼的分类(按合金和熔炼特点)及熔炼的基本要求10、浇注系统的组成及主要功能11、铸件冒口的定义、作用及设计必须满足的基本要求(P51)12、冷铁的作用13、常用的机器造型和制芯方法有哪些?14、液态金属的凝固过程,顺序凝固、同时凝固的定义15、砂型铸造和特种铸造的技术特点(P52)16、常用的特种铸造方法有哪些?其基本原理和特点是什么?17、何谓金属的铸造性能,铸造性能不好会引起哪些铸造缺陷?第三章固态材料塑性成形过程1、金属塑性变形的概念、基本条件及常见的金属塑性变形的主要成形方法。
2、冷、热变形及加工硬化的定义及其对金属性能的影响3、金属的可锻性的定义、衡量指标和影响因素4、金属塑性变形的基本规律5、金属自由锻成形的定义及自由锻成形过程(重点放在锻件图的绘制及其应考虑的因素、锻造工序<基本工序、辅助工序、精整工序>的确定、坯料质量及尺寸的计算、加热冷却规范)6、模锻的定义及模锻成形过程(重点在分模面的确定原则)7、模锻锻模模膛的分类及其作用8、金属在模锻模膛内的变形过程、特点及影响金属充填模腔的因素9、模锻飞边和冲孔连皮的作用及去除模具的特点第四章金属材料的连接成形1、固态材料的连接可分为永久性和非永久性连接两种2、焊接的定义、特点、分类及主要影响因素(温度、压力)3、焊接接头的组成及热影响区形成的原因及其对焊接接头组织和性能的影响4、焊接应力和变形产生的原因、形成过程,变形形式及矫正方法,消除应力的措施。
粉末压制及烧结方法一、成形技术1、金属粉末注射成形技术( MIM)粉末注射成形技术是随着高分子材料的应用而发展起来的一种新型固结金属粉、金属陶瓷粉和陶瓷粉的特殊成形方法,首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练,经制粒后在加热塑化状态下(约150℃)用注射成形机注入模腔内固化成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品。
被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。
由于在流动状态下,均匀填充模腔成形,模腔内各点压力一致,密度一致,消除了传统粉末冶金压制成形不可避免的沿压制方向的密度梯度,可以获得组织结构均匀、力学性能优异的近净成形零部件,并且产品的制造成本可以降低到传统工艺的20%~30%。
适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。
缺点:去除粘结剂可能会产生气孔问题。
2、激光成型技术激光成型原理是用CAD生成的三维实体模型,通过分层软件分层、每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体、粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层积累形成实体模型。
同传统的制造方法相比较,激光成型显示出诸多的优点:(1)制造速度快、成本低、节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造,产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。
(2)采用非接触加工的方式,没有传统加工的残余应力的问题,没有工具更换和磨损之类的问题,无切割、噪音和振动等,有利于环保。
(3)可实现快速铸造、快速模具制造,特别适合于新产品开发和单间零件生产。
3、温压成形技术它是在混合物中添加高温新型润滑剂,然后将粉末和模具加热至150℃左右进行刚性模压制,最后采用传统的烧结工艺进行烧结的技术,是普通模压技术的发展与延伸。
该技术主要有以下几个方面的特点:能以较低的成本制造出高性能的铁基等粉末冶金零部件;提高零部件生坯密度;产品具有高强度;便于制造形状复杂以及要求精密的零部件;密度均匀等该技术目前主要用于生产铁基合金零件,同时人们正在研究用这种技术制备铜基合金、钛合金等其它材料零件。