熱加工基礎08

1、材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4.1.1.6 4.1.1.6 焊接結構與工藝設計焊接結構與工藝設計焊接結構生產工藝過程焊接結構生產工藝過程備料裝配焊接變形矯正質量檢驗表面處理材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （1 1）鋼材的預處理）鋼材的預處理 1） 矯正：由于運輸、軋制等環(huán)節(jié)使軋制鋼材

2、發(fā)生波浪、整體彎曲等變形，在焊接生產前必須展平矯正，否則將影響劃線、號料、切割等工序的精確度。 2）表面清理和表面防護處理：清除表面的銹、油污和氧化物等。（2 2）放樣、劃線和號料）放樣、劃線和號料 將設計結構按1：1比例繪制出來（放大樣）即為放樣；將待加工零件或毛坯劃在金屬材料上， 以便切割或裝配，此工序成為劃樣；而用樣板劃線則成為號料。（3 3）切割）切割（4 4）彎曲及成形）彎曲及成形 備料備料材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g (1)

3、(1) 裝配工藝方法裝配工藝方法 1) 按定位方式分為劃線裝配法和胎卡具裝配法。 2) 按裝配焊接順序分為：整體裝配焊接；邊裝邊焊；按部件裝配焊接，最后總裝配焊接三種。 3) 按裝配工作地點分為固定地點裝配法和流動裝配法。(2) (2) 裝配工藝過程的制定裝配工藝過程的制定 內容包括：零件、組件、部件的裝配順序，各裝配順序、各工步上采用的裝配方法，以及裝配時采用的胎卡具、工具和裝備的規(guī)格型號。 裝配裝配材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 焊接結

4、構與工藝設計的主要內容焊接結構與工藝設計的主要內容（1）焊接結構材料的選擇原則）焊接結構材料的選擇原則 盡可能選擇焊接性良好的材料、盡量選用同種金屬材料盡可能選擇焊接性良好的材料、盡量選用同種金屬材料（2）焊接方法的選擇原則）焊接方法的選擇原則 a、焊接接頭使用性能及質量要符合技術要求、焊接接頭使用性能及質量要符合技術要求 b、提高生產率，降低成本、提高生產率，降低成本 c、焊接結構設計、焊接結構設計 d、焊接工藝規(guī)范的制定、焊接工藝規(guī)范的制定4.1.1.6 4.1.1.6 焊接結構與工藝設計焊接結構與工藝設計材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e

5、r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4.1.1.6 4.1.1.6 焊接結構設計焊接結構設計焊接接頭及坡口焊接接頭及坡口形式的選擇形式的選擇焊縫的布置焊縫的布置材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 焊縫布置的原則焊縫布置的原則A、手工電弧焊應具有足夠的焊條操作空間、手工電弧焊應具有足夠的焊條操作空間一、焊縫布置應便于焊接操作一、焊縫布置應便于焊接操作材料科學與工程學院材料科學與工

6、程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 無法運行焊條！焊縫布置的原則焊縫布置的原則材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g B、點焊或縫焊應考慮電極引入方便、點焊或縫焊應考慮電極引入方便焊縫布置的原則焊縫布置的原則材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n

7、 c e & E n g i n e e r i n g C、氣體保護焊：要考慮氣體的保護作用、氣體保護焊：要考慮氣體的保護作用焊縫布置的原則焊縫布置的原則材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g D、埋弧焊是接頭處有利于熔渣形成封閉空間、埋弧焊是接頭處有利于熔渣形成封閉空間焊縫布置的原則焊縫布置的原則材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e &

8、 E n g i n e e r i n g 二、盡量減少焊縫的數量二、盡量減少焊縫的數量焊縫布置的原則焊縫布置的原則材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 三、盡可能分散布置焊縫三、盡可能分散布置焊縫密集、交叉的密集、交叉的焊縫，會加大焊縫，會加大熱影響區(qū)。熱影響區(qū)。改進改進材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r

9、 i n g 四、盡量對稱分布焊縫四、盡量對稱分布焊縫不合理材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 最大應力處易產生應力集中！ 五、五、焊縫應盡量避免最大應力和應力集中部位焊縫應盡量避免最大應力和應力集中部位材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 已加工表面受熱后，會破壞原有精度 ！ 六、焊縫應盡量避開

10、機械加工面六、焊縫應盡量避開機械加工面 一般情況下，焊接一般情況下，焊接工序應在機械加工工工序應在機械加工工序之前完成，且焊縫序之前完成，且焊縫的布置也應盡量避免的布置也應盡量避免需要加工的表面。如需要加工的表面。如果在焊接結構上某一果在焊接結構上某一部分的加工精度要求部分的加工精度要求較高，又必須在機械較高，又必須在機械加工完成之后進行焊加工完成之后進行焊接工序時，應將焊縫接工序時，應將焊縫布置在遠離加工面處。布置在遠離加工面處。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n

11、e e r i n g （2 2） 焊接接頭與坡口形式選擇焊接接頭與坡口形式選擇接頭形式的選擇與設計接頭形式的選擇與設計 焊接接頭是焊接結構最基本的組成部分，接焊接接頭是焊接結構最基本的組成部分，接頭設計應根據頭設計應根據結構形狀及強度要求、工件厚度、結構形狀及強度要求、工件厚度、可焊性、焊后變形大小，焊條消耗，坡口加工難可焊性、焊后變形大小，焊條消耗，坡口加工難易程度易程度等各方面因素綜合考慮決定。等各方面因素綜合考慮決定。 通常手工電弧焊采用的接頭型式有通常手工電弧焊采用的接頭型式有 對接、搭對接、搭接、接、T形接頭和角接形接頭和角接4大類。大類。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c

12、 h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 對接接頭及坡口選擇。對接接頭及坡口選擇。 手工電弧焊對接接頭形式可分為手工電弧焊對接接頭形式可分為形坡口，形坡口，V V形坡口，形坡口，X X形坡口，形坡口，U U形坡口和雙形坡口和雙U U形坡口形坡口5 5種形式。每種坡口的尺寸種形式。每種坡口的尺寸和所適用的鋼板厚度都有明確的規(guī)定，如圖和所適用的鋼板厚度都有明確的規(guī)定，如圖5.165.16所示。所示。（2 2） 焊接接頭與坡口形式選擇焊接接頭與坡口形式選擇材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c

13、 h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 圖圖5.175.17不同厚度鋼板對接不同厚度鋼板對接手工電弧焊和其他熔化焊焊接不同厚度的重要受力件手工電弧焊和其他熔化焊焊接不同厚度的重要受力件時，若采用對接接頭，則應在較厚的板上作出單面或雙時，若采用對接接頭，則應在較厚的板上作出單面或雙面削薄，然后再選擇適宜的坡口形式和尺寸（見圖面削薄，然后再選擇適宜的坡口形式和尺寸（見圖5.175.17）。）。（2 2） 焊接接頭與坡口形式選擇焊接接頭與坡口形式選擇材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h

14、 o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 搭接接頭及坡口選擇搭接接頭及坡口選擇 搭接接頭不需要開坡口，焊前準備和裝配搭接接頭不需要開坡口，焊前準備和裝配工作比對接接頭簡單得多。但是搭接接頭應力分布復雜，往往產生工作比對接接頭簡單得多。但是搭接接頭應力分布復雜，往往產生彎曲附加應力，降低接頭強度，搭接接頭常用于焊前準備和裝配要彎曲附加應力，降低接頭強度，搭接接頭常用于焊前準備和裝配要求簡單的板類焊件結構中，如橋梁、房架等多采用搭接接頭的形式求簡單的板類焊件結構中，如橋梁、房架等多采用搭接接頭的形式

15、，如圖，如圖5.185.18所示。所示。圖圖5.185.18搭接接頭搭接接頭（2 2） 焊接接頭與坡口形式選擇焊接接頭與坡口形式選擇材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g T T形接頭及坡口形式形接頭及坡口形式 T T形接頭廣泛采用在空間類焊件上，形接頭廣泛采用在空間類焊件上，T T形形接頭及坡口如圖接頭及坡口如圖5.195.19所示。完全焊透的單面坡口和雙面坡口的所示。完全焊透的單面坡口和雙面坡口的T T形形接頭在任何一種載荷下都具有很高的強度。

16、根據焊件的厚度，接頭在任何一種載荷下都具有很高的強度。根據焊件的厚度，T T形形接頭可選接頭可選I I形（不開坡口）、單邊形（不開坡口）、單邊V V形、形、K K形、單邊雙形、單邊雙U U形坡口形式。形坡口形式。（2 2） 焊接接頭與坡口形式選擇焊接接頭與坡口形式選擇材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 角接頭及坡口選擇角接頭及坡口選擇 角接頭通常只起連接作用，不能用來傳遞工角接頭通常只起連接作用，不能用來傳遞工作載荷，且應力分布很復雜，承載能力

17、低。根據焊件厚度不同，角作載荷，且應力分布很復雜，承載能力低。根據焊件厚度不同，角接頭可選擇接頭可選擇I形坡口（不開坡口）、單邊形坡口（不開坡口）、單邊V形、單邊形、單邊U形、形、V形及形及K形形等等5種坡口形式，如圖種坡口形式，如圖5.20所示。所示。圖圖5.205.20角接頭的坡口形式角接頭的坡口形式(a(a）I I形坡口；形坡口；(b)K(b)K形坡口；（形坡口；（c c）V V形坡口；（形坡口；（d d）單邊）單邊U U形坡口單邊；（形坡口單邊；（e e）單邊）單邊V V形坡口形坡口（2 2） 焊接接頭與坡口形式選擇焊接接頭與坡口形式選擇材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h

18、o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 焊接接頭形式的選擇焊接接頭形式的選擇（1 1）首先決定于焊縫位置之間的對應關系。）首先決定于焊縫位置之間的對應關系。但在結構設計時，但在結構設計時，設計者應綜合考慮結構形狀、使用要求、焊件厚度、變形大設計者應綜合考慮結構形狀、使用要求、焊件厚度、變形大小、焊接材料的消耗量、坡口加工的難易程度等因素。小、焊接材料的消耗量、坡口加工的難易程度等因素。（2 2）對接與搭接相比，具有受力簡單均勻、節(jié)省金屬等優(yōu)點，）對接與搭接相比，具有受力簡單均勻、節(jié)省金屬等優(yōu)點，

19、故應用最多。故應用最多。但對接對下料尺寸和組裝要求比較嚴格。但對接對下料尺寸和組裝要求比較嚴格。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 圖樣上焊縫有兩種表示方法，即圖樣上焊縫有兩種表示方法，即圖示法圖示法和和符號法符號法。一、焊縫符號標注一、焊縫符號標注1、焊縫標注方法焊縫標注以符號標注法為主，在必要時允許輔以圖示法。比如用連焊縫標注以符號標注法為主，在必要時允許輔以圖示法。比如用連續(xù)或斷續(xù)的粗線表示連續(xù)或斷續(xù)焊縫；在需要時繪制焊縫局部剖視圖續(xù)或斷

20、續(xù)的粗線表示連續(xù)或斷續(xù)焊縫；在需要時繪制焊縫局部剖視圖或放大圖表示焊縫剖面形狀；用細實線繪制焊前坡口形狀等等?；蚍糯髨D表示焊縫剖面形狀；用細實線繪制焊前坡口形狀等等。符號法符號法圖示法圖示法焊接結構工藝圖焊接結構工藝圖材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 一、焊縫符號標注一、焊縫符號標注2、符號標注法的要素 焊縫符號標注中有許多要素，其中焊縫基本符號和指引線構成了焊縫符號標注中有許多要素，其中焊縫基本符號和指引線構成了焊縫的基本要素，屬于焊縫的基

21、本要素，屬于必須標注必須標注的內容。的內容。 除焊縫基本要素外，在必要時還應加注其他輔助要素，如輔助符除焊縫基本要素外，在必要時還應加注其他輔助要素，如輔助符號、補充符號、焊縫尺寸符號及焊接工藝等內容。號、補充符號、焊縫尺寸符號及焊接工藝等內容。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （1）焊縫基本符號是表示焊縫橫斷面形狀的符號，共有13個(詳見GB/324-88)，例如： 序號序號名稱名稱示意圖示意圖符號符號1 1角焊縫角焊縫2 2V V形焊縫形

22、焊縫3 3單邊單邊V V形焊形焊縫縫4 4帶鈍邊帶鈍邊V V形形焊縫焊縫序號序號名稱名稱示意圖示意圖符號符號5 5帶鈍邊單邊帶鈍邊單邊V V形焊縫形焊縫6 6帶鈍邊帶鈍邊U U形焊形焊縫縫7 7I I形焊縫形焊縫8 8卷邊焊縫卷邊焊縫3、焊縫符號及其標注一、焊縫符號標注一、焊縫符號標注材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （2）輔助符號是表示焊縫表面形狀特征的符號。不需要確切地說明焊縫的表面形狀時可以不加注輔助符號。輔助符號配置在基本符號固定位置

23、。輔助符號有3個。序號序號名稱名稱示意圖示意圖符號符號標注位標注位置置說明說明1 1平面符號平面符號焊縫表面齊平（焊縫表面齊平（一般通過打磨或一般通過打磨或加工）加工）2 2凹面符號凹面符號焊縫表面凹陷焊縫表面凹陷3 3凸面符號凸面符號焊縫表面凸起焊縫表面凸起一、焊縫符號標注一、焊縫符號標注材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （3）補充符號是為了補充說明焊縫的某些特征而采用的符號，一共有5個。a)、帶墊板符號： b) 、三面焊縫符號： c)、周

24、圍焊縫符號： e)、現場符號 ：表示在現場或工地上進行焊接；f)、尾部符號 ：標注焊接工藝方法或者焊縫數量。一、焊縫符號標注一、焊縫符號標注材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （4）特殊符號是為了滿足某些特殊情況而規(guī)定的焊縫符號，共有4個。 a)、喇叭形焊縫： b) 、單邊喇叭形焊縫： c)、堆焊縫： d)、鎖邊焊縫： 一、焊縫符號標注一、焊縫符號標注材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a

25、 l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 焊接方法代號參照GB/5185-19853、焊接方法代號例：如圖表示對接接頭周圍焊縫。焊條電弧焊(111)在非箭頭側打底，表面齊平；埋弧焊(12)焊成的V形焊縫在箭頭側，表面也要求齊平。注：焊縫采用多種焊接方法或者對焊接方法有特殊要求時標注，一般不標注。一、焊縫符號標注一、焊縫符號標注材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 焊縫符號的應用示例焊縫符號的應用

26、示例-尿素塔內、外套筒結構圖尿素塔內、外套筒結構圖材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 第四章第四章 粉末材料成形粉末材料成形材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4.14.1粉末冶金粉末冶金粉末冶金粉末冶金是是用用具有一定粒度的具有一定粒度的金屬粉末（或者金屬金屬粉末（或者金屬和非金屬粉末的混合物

27、）做原料，和非金屬粉末的混合物）做原料，按一定比例均勻按一定比例均勻混合，混合，經壓制成形后燒結經壓制成形后燒結強化強化制造制造的的各種類型零件各種類型零件和產品的方法。和產品的方法。 顆粒狀材料兼有液體和固體的雙重特性，即整顆粒狀材料兼有液體和固體的雙重特性，即整體具有一定的流動性和每個顆粒本身的塑性，人們體具有一定的流動性和每個顆粒本身的塑性，人們正是利用這特性來實現粉末的成形，以獲得所需的正是利用這特性來實現粉末的成形，以獲得所需的產品。產品。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E

28、 n g i n e e r i n g 粉末冶金的特點粉末冶金的特點能夠生產出其他方法不能或很難制造的制品能夠生產出其他方法不能或很難制造的制品?？芍迫‰y熔、極。可制取難熔、極硬和特殊性能的材料，例如：鎢絲、硬質合金、磁性材料、高溫硬和特殊性能的材料，例如：鎢絲、硬質合金、磁性材料、高溫耐熱材料等；又能生產凈形和近似凈形加工的優(yōu)質機械零件，如：耐熱材料等；又能生產凈形和近似凈形加工的優(yōu)質機械零件，如：多孔含油軸承、精密齒輪、擺線泵內外轉子、活塞環(huán)等。多孔含油軸承、精密齒輪、擺線泵內外轉子、活塞環(huán)等。材料的利用率很高，接近材料的利用率很高，接近100%100%。雖然用其他方法也可以制造，但用雖

29、然用其他方法也可以制造，但用粉末冶金法更為經濟粉末冶金法更為經濟。一般說來，一般說來，金屬粉末的價格較高，粉末冶金的設備和模具投資金屬粉末的價格較高，粉末冶金的設備和模具投資較大，零件幾何形狀受一定限制，因此粉末冶金較大，零件幾何形狀受一定限制，因此粉末冶金適宜于大批量生適宜于大批量生產的零件。產的零件。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S

30、 c i e n c e & E n g i n e e r i n g 粉末冶金生產技術流程粉末冶金生產技術流程原材料粉末添加劑原材料粉末添加劑配混配混壓制成形壓制成形燒結燒結制品制品/ /其他處理加工其他處理加工制品制品材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 一、粉末的制備一、粉末的制備機械法機械法 金屬粉末的生產有多種方法，其中主要有：金屬粉末的生產有多種方法，其中主要有：機械法、物理機械法、物理化學法化學法等。等。 4.14.1粉末

31、冶金粉末冶金a a、球磨球磨法法 最常用的是鋼球最常用的是鋼球或硬質合金球對金屬塊或?；蛴操|合金球對金屬塊或粒原料進行球磨，適宜于制備原料進行球磨，適宜于制備一些脆性的金屬粉末，或者一些脆性的金屬粉末，或者經過脆性化處理的金屬粉末經過脆性化處理的金屬粉末（如經過氫化處理變脆的鈦（如經過氫化處理變脆的鈦粉）。粉）。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g b、霧化法霧化法 是使熔化的液態(tài)金是使熔化的液態(tài)金屬從霧化塔上部的小孔中流出，屬從霧化塔上部的小孔

32、中流出，同時噴入高壓氣體，在氣流的機同時噴入高壓氣體，在氣流的機械力和急冷作用下，液態(tài)金屬被械力和急冷作用下，液態(tài)金屬被霧化，冷凝成細小粒狀的金屬粉霧化，冷凝成細小粒狀的金屬粉末，落入霧化塔下的盛粉桶中。末，落入霧化塔下的盛粉桶中。 4.14.1粉末冶金粉末冶金材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4.14.1粉末冶金粉末冶金2) 物理化學法物理化學法a、氣相沉積法：、氣相沉積法：將金屬或金屬化合物形成蒸氣，然而快速冷卻。b、液相沉積法、液相沉積

33、法：將Fe、Ni粉與CO反應，形成氣體產物，經冷凝制成液態(tài)的羰基鐵化物或羰基鎳化物，將其在低溫下加熱分解成純鐵粉或純鎳粉。c、還原法、還原法：用還原劑還原金屬氧化物或鹽類，使其成為金屬粉末的方法。3）粉末制備的先進技術）粉末制備的先進技術a、機械合金化、機械合金化b、快速冷凝技術、快速冷凝技術材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 二、粉末的預處理二、粉末的預處理粉末預處理：粉末預處理：退火：退火：使氧化物還原，降低碳和其他雜質的含量，提高粉末純度

34、，消除粉末的加工硬化。篩分：篩分：將顆粒大小不均的原始粉末進行分級，通常用標準篩網進行篩分?；旌希夯旌希簩煞N或兩種以上的不同成分的粉末均勻混合的過程。制粒：制粒：為改善粉末的流動性而將小顆粒的粉末制成大顆?；驁F粒的工序。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 粉末成形粉末成形是將松散的粉料通過壓制或其它方法制成具有一定形狀，是將松散的粉料通過壓制或其它方法制成具有一定形狀，尺寸的壓坯尺寸的壓坯。（1）模壓成形：）模壓成形：指在常溫下，用機械式壓力

35、機或液壓機，以一定的比壓（壓力常在150160 MPa）將鋼模內的松裝粉末成形為壓坯的方法。這種成形技術方法應用最多且最廣泛。 三、粉末成形三、粉末成形材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 三、粉末成形三、粉末成形（2）擠壓成形：）擠壓成形：通過擠壓機的螺旋或活塞將坯料經過模具擠壓出來，成為要求形狀的坯體。可以生產各種管狀、主或棒狀等斷面形狀規(guī)則的產品。（3）壓注成形：）壓注成形：用壓縮空氣將粉漿壓入模腔來成形的方法。從理論上說，它可以是任何一個

36、形狀復雜的坯體各處的粉末密度一樣，因此可以生產各種形狀復雜的制品，而且操作簡單，生產效率高。4、其他成形方法：、其他成形方法：等靜壓法、軋制成形、爆炸成形等靜壓法、軋制成形、爆炸成形材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 四、燒結四、燒結1） 目的目的 壓制的型坯強度很低，必須進行燒結。燒結是將型坯按一壓制的型坯強度很低，必須進行燒結。燒結是將型坯按一 定的規(guī)范加熱到規(guī)定溫度并保溫一段時間，使型坯獲得一定的定的規(guī)范加熱到規(guī)定溫度并保溫一段時間，使型

37、坯獲得一定的 物理與機械性能（機械強度）的工序。物理與機械性能（機械強度）的工序。2） 燒結機理燒結機理 粉末壓坯的粉末壓坯的表面積大，表面能高表面積大，表面能高，表面與內部的各種缺陷表面與內部的各種缺陷 多，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在燒結過程中，高溫坯料顆粒之間易于多，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在燒結過程中，高溫坯料顆粒之間易于 發(fā)生擴散、熔焊、化合、溶解和再結晶等物理化學過程。使分發(fā)生擴散、熔焊、化合、溶解和再結晶等物理化學過程。使分 散的坯料顆粒結合成為一個穩(wěn)定、堅實的結晶體、即燒結體。散的坯料顆粒結合成為一個穩(wěn)定、堅實的結晶體、即燒結體。 最終獲得所需要的性能。最終獲得所需要的性能。材料科學與工程學院材

38、料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 3 3）燒結方法）燒結方法 通常在通常在保護性氣氛的高溫爐或真空爐內保護性氣氛的高溫爐或真空爐內進行燒結。進行燒結。A 燒結規(guī)范燒結規(guī)范 燒結溫度：燒結溫度：一般為基體熔點的一般為基體熔點的2/33/4。即。即燒燒=(2/33/4)T熔熔。 B 燒結分類燒結分類 保溫時間：保溫時間：時間太短，不利于原子擴散和遷移，不利于成分，時間太短，不利于原子擴散和遷移，不利于成分， 組分均勻化；保溫時間過長，易造成晶粒粗大，生產率低，組分均

39、勻化；保溫時間過長，易造成晶粒粗大，生產率低， 成本升高等缺點。成本升高等缺點。 保護氣氛：保護氣氛：為防止粉料氧化，燒結過程一般在還原性或中性氣氛為防止粉料氧化，燒結過程一般在還原性或中性氣氛下進行（如煤氣，氫氣等），要求高的應在真空爐內進行燒結。下進行（如煤氣，氫氣等），要求高的應在真空爐內進行燒結。 固相燒結固相燒結 ：燒結過程中各組元均不形成液相。燒結過程中各組元均不形成液相。 液相燒結：液相燒結：燒結時部分組元形成液相。在液相表面張力的作用燒結時部分組元形成液相。在液相表面張力的作用 下，粉粒相互靠緊，故燒結速度快，制品強度高。下，粉粒相互靠緊，故燒結速度快，制品強度高。材料科學與工

40、程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 四、燒結后處理四、燒結后處理1)1)滲透（又稱為熔滲）滲透（又稱為熔滲） 把把低熔點金屬或合金滲入到多孔低熔點金屬或合金滲入到多孔燒結制品的孔隙中燒結制品的孔隙中去的方法稱為熔滲。去的方法稱為熔滲。 2 2）復壓）復壓 將燒結后的粉末壓制件再放到將燒結后的粉末壓制件再放到壓形模中壓一壓形模中壓一次次，叫做復壓，叫做復壓 。3)3)粉末金屬鍛造粉末金屬鍛造 以金屬粉末為原料，先用粉末冶金以金屬粉末為原料，先用粉末冶金法制成

41、具有一定形狀和尺寸的預成形坯，然后將法制成具有一定形狀和尺寸的預成形坯，然后將預成形預成形坯加熱后置于鍛模中鍛成所需零件坯加熱后置于鍛模中鍛成所需零件的方法。的方法。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4 4）精壓）精壓 將零件放入模具中并加以高壓的工序。將零件放入模具中并加以高壓的工序。目的是進一步提高制目的是進一步提高制 品的密度、強度。品的密度、強度。 粉末冶金制品有一些后續(xù)工序，如含油軸承的浸油處理，粉末冶金制品有一些后續(xù)工序，如含油軸

42、承的浸油處理，以及機械加工、噴砂處理，有時還須進行一些必要的熱處理等。以及機械加工、噴砂處理，有時還須進行一些必要的熱處理等。5）其他后續(xù)處理）其他后續(xù)處理五、燒結后處理五、燒結后處理材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4.2 4.2 粉末壓制產品及應用粉末壓

43、制產品及應用 現代汽車、飛機、工程機械、儀器儀表、航空航天、軍工、核現代汽車、飛機、工程機械、儀器儀表、航空航天、軍工、核能、計算機等工業(yè)中，需要許多具有特殊性能的材料或在特殊工作能、計算機等工業(yè)中，需要許多具有特殊性能的材料或在特殊工作條件下的零部件，粉末壓制在很大程度上促進解決這些與科技發(fā)展條件下的零部件，粉末壓制在很大程度上促進解決這些與科技發(fā)展密切相關的任務。密切相關的任務。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4.2.14.2.1粉末壓

44、制機械結構零件粉末壓制機械結構零件粉末壓制機械結構零件粉末壓制機械結構零件又稱又稱燒結結構件燒結結構件，這類制品，這類制品在粉末冶金工業(yè)中產量最大、應用面最廣。在粉末冶金工業(yè)中產量最大、應用面最廣。 在現今汽車工業(yè)中廣泛采用粉末壓制制造零在現今汽車工業(yè)中廣泛采用粉末壓制制造零件。燒結結構件總產量的件。燒結結構件總產量的60%60%70%70%用于汽車工業(yè)用于汽車工業(yè)，如發(fā)動機、變速箱、轉向器、啟動馬達、刮雨，如發(fā)動機、變速箱、轉向器、啟動馬達、刮雨器、減震器、車門鎖中都使用有燒結零件。器、減震器、車門鎖中都使用有燒結零件。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M

45、a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4.2.24.2.2粉末壓制軸承材料粉末壓制軸承材料1 1）多孔含油軸承材料多孔含油軸承材料 這是一種利用粉末壓制材料制作的多孔性浸滲潤滑油的這是一種利用粉末壓制材料制作的多孔性浸滲潤滑油的減磨材料，用作軸承、襯套等。常用的有減磨材料，用作軸承、襯套等。常用的有鐵鐵- -石墨和青銅石墨和青銅- -石石墨含油軸承材料墨含油軸承材料。 含油軸承工作時，由于摩擦發(fā)熱，使?jié)櫥团蛎洀暮辖鸷洼S承工作時，由于摩擦發(fā)熱，使?jié)櫥团蛎洀暮辖鹂紫吨袎旱焦ぷ鞅砻?，起到潤滑作用。運轉停止后，軸承冷孔

46、隙中壓到工作表面，起到潤滑作用。運轉停止后，軸承冷卻，表面上潤滑油由于毛細管現象的作用，大部分被吸回孔卻，表面上潤滑油由于毛細管現象的作用，大部分被吸回孔隙，少部分仍留在摩擦表面，使軸承再運轉時避免發(fā)生干摩隙，少部分仍留在摩擦表面，使軸承再運轉時避免發(fā)生干摩擦。這樣就可保證軸承能在相當長的時間內，不需加油而能擦。這樣就可保證軸承能在相當長的時間內，不需加油而能有效地工作。有效地工作。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 材料科學與工程學院材料科學

47、與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 4.2.3 4.2.3 硬質合金硬質合金 硬質合金硬質合金是將一些難熔的金屬碳化物（如碳化鎢、碳化鈦等是將一些難熔的金屬碳化物（如碳化鎢、碳化鈦等）和金屬黏結劑（如鈷、鎳等）粉末混合，壓制成形，并經）和金屬黏結劑（如鈷、鎳等）粉末混合，壓制成形，并經燒結而成的一類粉末壓制制品。由于高硬度的金屬碳化物作燒結而成的一類粉末壓制制品。由于高硬度的金屬碳化物作為基體，軟而韌的鈷或鎳起粘接作用，使硬質合金既有為基體，軟而韌的鈷或鎳起粘接作用，使

48、硬質合金既有高的高的硬度和耐磨性硬度和耐磨性，又有，又有一定的強度和韌度一定的強度和韌度。 硬質合金硬度高（硬質合金硬度高（6981HRC)6981HRC)，熱硬性好，熱硬性好( (可達可達90010009001000) )，耐磨性好，耐磨性好，用硬質合金制作刀具，壽命可提高，用硬質合金制作刀具，壽命可提高5858倍，切倍，切削速度比高速鋼高十幾倍。削速度比高速鋼高十幾倍。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 材料科學與工程學院材料科學與工程學院

49、S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 陶器時代世界上第一種人造材料-制出的陶器，盛裝液體的容器和煮食物的陶罐-吃不完的東西有了儲存的地方-便于人們定居-進一步發(fā)展農牧業(yè)-劃時代之偉大發(fā)明陶瓷材料的制備陶瓷材料的制備材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 秦兵馬俑秦兵馬俑材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f

50、M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 瓷器-純凈的粘土（又叫瓷土、高嶺土）和石英、長石等原料配成泥漿，作成毛坯-燒好粗坯，再上釉-在一千三百度左右高溫下，經過復雜的化學變化，同釉密切的結合而成-質地細致，半透明，不吸水從陶器到瓷器從陶器到瓷器材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 我國陶瓷的發(fā)展經歷了三個階段取得了三個重大突破陶器原始瓷器瓷器原料的選擇和精制窖爐的改進

51、和燒成溫度的提高釉的發(fā)現和使用材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 陶瓷材料的定義陶瓷材料的定義傳統(tǒng)上：傳統(tǒng)上：陶瓷陶瓷指陶指陶器和瓷器的統(tǒng)器和瓷器的統(tǒng)稱。稱。 發(fā)展延伸：發(fā)展延伸：陶瓷陶瓷凡是凡是經原料配制、經原料配制、坯料成型、窖坯料成型、窖爐燒成工藝制爐燒成工藝制成的產品。成的產品。現代：現代：陶瓷陶瓷所有所有無機非金屬材無機非金屬材料，不僅包括料，不僅包括多晶體，還包多晶體，還包括單晶體。括單晶體。陶瓷材料的定義幾經變遷，不斷延伸：陶瓷材

52、料的定義幾經變遷，不斷延伸：材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 傳統(tǒng)陶瓷的制備工藝傳統(tǒng)陶瓷的制備工藝 坯料制備 成型 燒結材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （1 1）傳統(tǒng)陶瓷的原料）傳統(tǒng)陶瓷的原料可塑性原料可塑性原料是一種含水的硅酸鹽礦是一種含水的硅酸鹽礦物。物。具有獨特的可塑性和結具有獨特的

53、可塑性和結合性。合性。非可塑性原料非可塑性原料化學成分為化學成分為SiO2，在加熱過程中會發(fā)生晶在加熱過程中會發(fā)生晶型的轉變。型的轉變。非可塑性原料非可塑性原料屬于網架狀硅酸鹽結構屬于網架狀硅酸鹽結構起到高溫熱塑作用與高起到高溫熱塑作用與高溫膠結作用，防止高溫溫膠結作用，防止高溫變形。變形。構成瓷的玻璃基質。構成瓷的玻璃基質。石英石英長石長石黏土黏土材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （2 2）坯料的制備）坯料的制備 坯料是指將陶瓷原料經挑選、

54、破碎等工序后，進行配料，再經混合、細磨等工序后得到的具有成型性能的多組分混合物。 坯料制備一般包括配料和坯料混合制備兩部分。根據含水量不同，坯料分為三類：根據含水量不同，坯料分為三類：注漿料、可塑料和壓制粉料注漿料、可塑料和壓制粉料。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 在坯科制備過程中質量應符合下列要求： (a)坯料的成分應和配方一致，不能有雜質混入。 (b)各種組分混合要均勻，包括主要原料、水分和塑化劑等在坯料中都應均勻分布，否則會出現組分偏

55、析，從而影響產品質量。 (c)各組分的顆粒度要符合要求以減少成型和干燥過程中的廢品。 (d)可塑和注漿成型用的坯料中空氣含量應盡量減少，以免降低坯體的強度和產品的機電性能。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （3 3）成形）成形將制備好的坯料用各種不同的方法制成具有一定形狀和尺寸的坯件（生泥）。 成形方法分為三類：。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e

56、 & E n g i n e e r i n g ：加入水份或塑化劑，將坯料混合，一般控制含水量在16-29%，制成有塑性的料團，然后通過各種成型機械進行擠壓、滾壓和塑壓成型。 塑性成型除雕塑、壓坯和旋壓等傳統(tǒng)方法外，還有滾壓成型、擠壓、車坯成型、塑壓成型、注塑成型、軋膜成型等。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 將將含有一定水分的漿料含有一定水分的漿料澆注在預先準備的模具中而得到坯體的澆注在預先準備的模具中而得到坯體的一種成型方法。一

57、種成型方法。成形過程分為兩個階段：成形過程分為兩個階段：吸漿成坯階段吸漿成坯階段和和鞏固脫模階段鞏固脫模階段。漿料含水量一般在漿料含水量一般在3035%3035%，根據脫水工藝的不同，分為空心注，根據脫水工藝的不同，分為空心注漿和實心注漿兩種成型方法。漿和實心注漿兩種成型方法。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 空心注漿法空心注漿法將泥漿注入模型，待泥漿在模型中停留一段時間將泥漿注入模型，待泥漿在模型中停留一段時間形成所需的注件后，形成所需的注

58、件后，倒出多余的泥漿倒出多余的泥漿而形成空心注件的成型方法。而形成空心注件的成型方法。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 實心注漿法實心注漿法泥漿注入兩石膏模面之間的空穴中，泥漿被模型泥漿注入兩石膏模面之間的空穴中，泥漿被模型與模芯的工作面吸水，由于泥漿中的水分不斷被吸收而形成坯泥，與模芯的工作面吸水，由于泥漿中的水分不斷被吸收而形成坯泥，注入的泥漿面會不斷的下降，因此，注入的泥漿面會不斷的下降，因此，注漿時必須陸續(xù)地補充泥漿注漿時必須陸續(xù)地補

59、充泥漿，直到空穴中的泥漿全部變成坯件為止。直到空穴中的泥漿全部變成坯件為止。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g ：它是將還有少量水分和添加劑的粉料，在金屬模它是將還有少量水分和添加劑的粉料，在金屬模具中具中用較高的壓力壓制成型用較高的壓力壓制成型的工藝。的工藝。特點：特點：具有結構均勻，坯體密度大，生坯強度高，制品具有結構均勻，坯體密度大，生坯強度高，制品尺寸精確，燒成收縮小，可不用干燥直接上釉或燒成，尺寸精確，燒成收縮小，可不用干燥直接上釉或

60、燒成，等優(yōu)點。等優(yōu)點。壓制方法：壓制方法：模壓成形、熱壓鑄成形、等靜壓成形。模壓成形、熱壓鑄成形、等靜壓成形。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g 只有收縮水的蒸發(fā)，沒有氣孔形成，脫水時粘土顆?；ハ嘟咏?，收縮急劇進行，此時制品減小的體積等于除去水分的體積。不僅有收縮水的排除，還有氣孔水的排除，即水分排除時，既產生坯體收縮，又在坯體中產生部分氣孔。收縮停止。除去水分的體積等于形成氣孔的體積。第一階段第一階段第二階段第二階段第三階段第三階段（4 4）坯體干燥）坯體干燥是借助熱能使坯料中的水分汽化，并由干燥介質帶走的過程。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e & E n g i n e e r i n g （5 5）上釉）上釉 釉是附著于陶瓷坯體表面的連續(xù)玻璃質層連續(xù)玻璃質層，具有與玻璃相類似的物理與化學性質。 正確配合釉層可增加陶瓷的強度強度與表面硬度表面硬度。 施釉方法可以分為浸釉法、噴釉法、澆釉法、刷釉法。材料科學與工程學院材料科學與工程學院S c h o o l o f M a t