液体成形的原理

图1 空心异形截面零件引言液压成形技术同冲压，焊接等传统的成形技术相比，是一门新型的金属成形技术。

为了解决汽车，航空航天等领域的一些复杂的工艺问题和技术要求，从20世纪50年代起，德、美、日等国科学家在相关领域内先后提出了内高压成形技术和板料液压成形技术。

1985年我国科学家王仲仁教授发明了球形容器无模液压成形技术，提出了壳体液压成形技术。

近几年，依托于计算机控制技术和高压液压系统的发展，液压成形技术迅速发展。

目前，很多复杂结构的零件都可以通过该技术批量地加工生产。

一、液压成形技术的概述1.1 液压成形的定义和分类液压成形也称为液力成形是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑性加工技术。

按使用的液体介质不同，液压成形分为水压成型和油压成型；按使用的配料不同，液压成形分为管材液压成形，板料液压成形和壳体液压成形。

板料和壳体液压成形使用的成形压力较低，而管材液压成形使用的压力较高，又称为内高压成形，本文中称管材液压成形为内高压成形。

1.2 液压成形的特点现代液压成形技术的主要特点表现在两个方面：①液压成形技术仅需要凸模和凹模中的一个，或者不使用任何模具，这样可以省去一半，甚至不需要花费制造模具的费用和加工时间，而且液体作为凸模可以成形很多刚性凸模无法成形的复杂零件。

②液体作为传力介质具有实时可控性，通过液压闭环伺服系统和计算机控制系统可以按给定的曲线精确控制压力，确保工艺参数在设定的数值内，并且随时间可变可调，大大提高了工艺柔性。

二、内高压成形技术2.1 内高压成形技术的原理及分类内高压成形技术是用管材作为原材，通过对官腔内施加液体压力及在轴向施加负荷作用，使其在给定模具型腔内发生塑性变形，管壁与模具内表面贴合，从而得到所需形状零件的成形技术。

内高压成形技术主要可以整体成型轴线为二维或三维曲线的异形截面空心零件，从材料的初始圆截面可以成形为矩形，梯形，椭圆形或其他异形的封闭界面，如图1所示。

液压成形摘要：液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。

液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。

关键字：管件液压成形. 液压胀形. 板材液压成形.1概述现代工业产品由大批量向多品种和中小批量方向发展。

对于批量小、尺寸多变的复杂形状板材零件，采用传统冲压方法成形时，模具设计、制造与调试需要消耗大量的人力、物力与时间，很难适应现代化发展的需要。

这就迫切需要研究一种新的柔性生产方法，达到既降低成本又缩短制造周期的目的。

液压成形技术正是在这种背景下提出来的液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。

它能够改善工件内部应力状态，提高板料的成形极限，成形形状复杂的零件，且成形件质量好、精度高、回弹小，具有传统拉深无法比拟的优越性。

液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。

液压成形技术早在20世纪40 年代就被用于汽车制造业。

如果按照加工过程的特点,可以分为管件液压成形技术、板料液压成形技术等2 管材液压成形2.1管材液压成形的历史及原理管材液压成形起源于19世纪末, 当时主要用于管件的弯曲。

由于相关技术的限制, 在以后相当长一段时间内, 管材液压成形只局限于实验室研究阶段, 在工业上并未得到广泛应用。

但随着计算机控制技术的发展和高液压技术的出现,管材液压成形开始得到大力发展。

上世纪90年代, 伴随着汽车工业的发展以及对汽车轻量化、高质量和环保的要求, 管材液压成形受到人们重视, 并得到广泛应用。

管件液压成形是以金属管材为毛坯，借助专用设备向密封的管坯内注入液体介质，使其产生高压，同时还在管坯的两端施加轴向推力，进行补料，在两种外力的作用下，管坯材料塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件液压成形原理如图1 所示图1 管件液压成形原理示意图当零件轴线不是直线模腔分模面处截面小于管坯截面时，需进行弯管冲压等预工艺，以便管坯能顺利置入模腔中，如有必要，在液压成形之前还需进行退火处理2.2管材液压成形优点：与传统的冲压焊接工艺相比，管件液压成形工艺具有以下优点:(1 ) 减轻零件质量，节约材料; (2 ) 提高零件的强度和刚度，特别是疲劳强度; ( 3) 减少零件数量节约模具成本；(4) 零件整体成形，可减少后续机械加工和组装焊接量，简化生产流程，提高生产效率; (5) 提高加工精度，减少装配误差积累，可提高产品质量; (6)降低生产成本; (7) 结构形状设计更趋灵活优化。

材料成形技术基础第一章 金属液态成形金属液态成形（铸造）：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。

液态成形的优点：（1）适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几乎不受限制）（2）最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体、缸体等（3）成本较低（铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近）主要问题：组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低。

分类：铸造从造型方法来分，可分为砂型铸造和特种铸造两大类。

其中砂型铸造工艺如图1-1所示。

图1-1 砂型铸造工艺流程图第一节金属液态成形工艺基础一、熔融合金的流动性及充型液态合金充满型腔是获得形状完整、轮廓清晰合格铸件的保证，铸件的很多缺陷都是在此阶段形成的。

（一）熔融合金的流动性1.流动性 液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力，称为液态合金的流动性。

流动性差：铸件易产生浇不到、冷隔、气孔和夹杂等缺陷。

流动性好：易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。

螺旋形流动性试样衡量合金流动性，如图1-2所示。

在常用铸造合金中，灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。

常用合金的流动性数值见表1-1。

表1-1 常用合金的流动性（砂型，试样截面8㎜×8㎜）2. 影响合金流动性的因素（1） 化学成份 纯金属和共晶成分的合金，由于是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小，同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好；其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大下降，合金的结晶温度区间越宽，流动性越差。

Fe-C合金的流动性与含碳量之间的关系如图1-3所示。

介绍一种液态成形方法液态成形是一种以液体状态的原材料为基础，通过特定的工艺和设备，将材料注入模具中形成所需形状的制造方法。

在液态成形过程中，材料通常是高温和高压状态下，通过喷射、浇铸、聚合等方式进行加工。

一种常见的液态成形方法是注塑成形。

注塑成形是一种将液态塑料材料注入到模具中，并在一定时间内加热和压力作用下，使其快速冷却凝固，最终成为所需形状的制造工艺。

注塑成形具有成形速度快、灵活多变、产品精度高等优点，广泛应用于塑料制品的生产中。

注塑成形的步骤如下：1. 原料准备：首先需要根据产品的要求选择适当的塑料原料，并进行预处理，如加热、干燥等，确保原料的质量和流动性。

2. 模具制备：根据产品的形状和尺寸设计和制作相应的模具。

模具通常由两个部分组成，上模和下模，它们可以通过冷却装置进行加热或冷却。

3. 打开模具：将模具打开，上模和下模分离。

4. 注射料加入：将预处理好的塑料原料注入机器的料斗中，通过加热和压力作用，将塑料原料熔化。

5. 注射过程：将熔化的塑料材料通过注射机的喷嘴注入到模具的模腔中，并在一定的时间内保持加压状态。

6. 冷却凝固：待塑料材料填充满模腔后，开始进行冷却凝固。

模具的冷却系统可以加速塑料材料的冷却速度。

7. 打开模具：待塑料材料完全冷却并固化后，将上模和下模打开，取出成品。

8. 去除支撑物：对于一些复杂的产品，可能需要去除一些辅助支撑物或余料。

9. 完成产品：经过修整、打磨等工序后，最终得到符合要求的成品。

除了注塑成形，还有其他的液态成形方法，如挤压成形、热压成形、钣金成形等。

这些液态成形方法的原理和步骤各有差异，但都以液态材料为基础，通过特定的工艺将其成形为所需的产品形状。

液态成形方法具有很多优点。

首先，它可以制造复杂的形状和精密的尺寸。

其次，成形速度快，效率高，适用于大批量生产。

此外，液态成形方法还可以利用一些特殊的材料，如高分子材料、金属和合金等，制造出具有特殊性能和广泛应用的制品。

液态成形工艺技术液态成形工艺技术是一种将液体材料注入模具中，通过各种方式使其固化成形的技术。

液态成形工艺技术包括压铸、注塑、压力真空成型等。

这些技术广泛应用于工业生产中，能够生产高精度、高性能的零部件和产品。

液态成形工艺技术的基本原理是通过将液体材料注入模具中，并施加一定的压力，使其充满整个模腔。

在一定的温度和时间下，液体材料会逐渐固化，从而得到所需的成品。

压铸是一种常见的液态成形工艺技术。

在压铸中，液态金属被注入到模具中，并经过高压力的作用，使其充满整个模腔，然后在一定的时间内进行冷却固化。

最终，通过打开模具，可以得到精确的金属零部件。

注塑是另一种常见的液态成形工艺技术。

在注塑中，熔融的塑料被注入到模具中，并且根据模具的形状和尺寸，塑料材料会逐渐固化。

注塑工艺技术可以生产各种塑料制品，如塑料壳体、包装材料等。

注塑工艺技术具有生产效率高、成本低等优点，因此在工业生产中得到广泛应用。

压力真空成型是一种利用压力和真空力来注入液态材料进行成形的技术。

在压力真空成型中，将液态材料放入模具中，并在一定的压力和真空条件下，使其充满整个模腔，并在固化过程中保持形状。

压力真空成型技术适用于各种不同材料的成形，如橡胶、塑料、陶瓷等。

液态成形工艺技术具有许多优点。

首先，液态成形工艺技术可以生产高精度的零部件和产品，尺寸和形状的精准度较高。

其次，液态成形工艺技术可以实现大规模的生产，生产效率较高。

此外，液态成形工艺技术具有良好的表面质量和产品性能，可以生产出高质量的产品。

然而，液态成形工艺技术也存在一些局限性。

首先，液态成形工艺技术对模具的要求较高，模具制造成本较高。

其次，对液态材料的选择和控制有一定的技术要求，不同的液态材料需要不同的成形工艺。

此外，液态成形工艺技术在处理高温材料和特殊材料时存在一定的困难。

总之，液态成形工艺技术是一种重要的加工技术，能够生产出高精度、高性能的零部件和产品。

随着材料和工艺的不断创新，液态成形工艺技术将在工业生产中发挥越来越重要的作用。

冷流变成型技术解释说明以及概述1. 引言1.1 概述冷流变成型技术是一种用于加工和塑造金属的先进技术，它利用高压条件下的冷却剂对金属进行快速冷却和固化，从而实现精确成型。

相比传统的热加工方法，冷流变成型技术具有更高的精度、更快的加工速度和更少的材料浪费。

1.2 文章结构本文将首先介绍冷流变成型技术的定义以及其工作原理和过程。

然后，我们将探讨该技术在不同领域中的应用和优势。

接着，我们将回顾冷流变成型技术的发展历史和背景，并介绍相关研究和进展情况。

最后，我们将通过分析几个实际应用案例来说明该技术在实践中的应用情况。

最后，我们会总结目前已有的研究成果，并展望未来该技术的发展方向。

1.3 目的本文旨在全面解释和概述冷流变成型技术，向读者介绍其定义、工作原理、应用领域、优势以及相关研究和进展情况。

通过分析实际案例，我们将进一步说明该技术的应用和效果，并探讨未来的发展方向。

希望本文能够为读者提供对冷流变成型技术的全面了解，并促进该技术在工业领域中的推广和应用。

2. 冷流变成型技术解释说明：2.1 冷流变成型技术定义冷流变成型技术，也被称为低压液体铸造或凝固加工，是一种通过使用液态合金在低温下进行形状改变和固化的制造过程。

该技术利用了合金在固态和液态之间转换时发生的体积变化来实现物体的成形。

在冷流变成型过程中，合金经过凝固处理后会产生细小晶粒结构，从而提升其力学性能和耐磨性。

2.2 工作原理和过程冷流变成型技术主要包括以下步骤：- 首先，将所需合金材料以液态形式装入特定容器中。

- 然后，在较低的温度下对合金进行冷却至凝固点以下。

- 在凝固过程中，合金开始从液态转化为固态，并且由于密度的差异而发生体积收缩。

- 同时，在凝固过程中施加一定压力以帮助形成期望的器件形状和尺寸。

- 最后，等待合金完全凝固后即可取出并进行后续加工或使用。

冷流变成型技术的关键在于凝固过程中产生的体积收缩效应。

通过控制冷却速率和施加适当压力，可以实现精确而复杂的形状成型，并且保持所需的力学性能。