精密成型技術(shù)

1、 精密成型技術(shù)概述 答辯人：胡豹 學(xué)號：21525167目錄頁目錄頁1精密成型精密成型概述概述2粉末冶金粉末冶金成型成型3精密鑄造精密鑄造成型成型4精密塑性精密塑性成型成型1精密成型概述過渡頁什么是精密成型？精密成型的發(fā)展趨勢精密成型的應(yīng)用精密成型的分類精密成型概精密成型概述述什么是精密成型精密成形技術(shù)是利用熔化、結(jié)晶、塑性變形、擴(kuò)散、他變等物理化學(xué)變化，按預(yù)定的設(shè)計(jì)要求成形機(jī)械構(gòu)件。精密成形技術(shù)是生產(chǎn)高技術(shù)產(chǎn)品(如計(jì)算機(jī)、電子、通訊、宇航、儀表等產(chǎn)品)的關(guān)鍵技術(shù)精密成型概述精密成型概述精密鑄造：濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯精密鍛壓：冷濕精密成形、精密沖裁、精密熱塑性成形精密

2、成型分類精密焊接與切割精密成型概述精密成型概述粉末冶金粉末冶金應(yīng)用于汽車、洗衣機(jī)、家電、電器等產(chǎn)品關(guān)鍵件的生產(chǎn)，如進(jìn)(排)氣管、轉(zhuǎn)向節(jié)、精密連桿及復(fù)雜輪廓件(如汽車車身)的制造。應(yīng)用通過減少機(jī)械加工，可以減少廢屑、廢液的產(chǎn)生，降低噪聲污染，節(jié)約原材料和能源，提高產(chǎn)品品質(zhì)和外觀。優(yōu)點(diǎn)精密成型的應(yīng)用精密成型概述精密成型概述據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界約有75%的鋼材要經(jīng)過塑性加工，有45%以 上的鋼材采用焊接技術(shù)得以成形。以汽車為例，到2000年，汽車總重量的65% 仍將由鋼材（約45%）、鋁合金（約13%）及鑄鐵（約7%）通過鍛壓、焊接或鑄造成形，并通過熱處理及表面改性獲得最終所需的實(shí)用性能。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家精

3、密成形鑄件 已占鑄件總產(chǎn)量的25%30%，而其產(chǎn)值達(dá)到鑄件總產(chǎn)值的50%左右精密成型概述精密成型概述國際機(jī)械加工技術(shù)協(xié)會預(yù)測，21世紀(jì)初，精密成形與磨削加工相結(jié)合，將取代大部分中小零件的切削加工。1、成形工藝向新型加工方法以及復(fù)合工藝方向發(fā)展：激光、電子束、離子束、等離子體等多種新能源及能源載體的引入，形成多種新型成形與改性技術(shù)，一些特殊材料(如超硬材料、復(fù)合材料、陶瓷等)的應(yīng)用造就了一批新型復(fù)合工藝的 誕生，如超塑成形/擴(kuò)散連接技術(shù)精密成型發(fā)展趨勢2、成形質(zhì)量控制朝過程智能化方向發(fā)展 質(zhì)量控制是為了保證優(yōu)化的工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證穩(wěn)定不變的工藝條件得到分散度極小 的均一的產(chǎn)品質(zhì)量。為此，在

4、生產(chǎn)過程自動化、工藝參數(shù)在線控制、生產(chǎn)工藝因素對工藝效果影響的模擬基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)控制過程智能化，并實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，是當(dāng)前的主要方向精密成型概述精密成型概述3、工藝模擬及優(yōu)化技術(shù)獲得飛速發(fā)展，工藝由“技藝”向“工程科學(xué)”方向 發(fā)展代表性的技術(shù)有虛擬鑄造技術(shù)，虛擬鍛壓技術(shù)，焊接、熱處理工藝過程模擬及質(zhì)量預(yù)測、組織性能預(yù)測，成形工藝-模具-產(chǎn)品CAD/CAM一體化技術(shù)。精密成型發(fā)展趨勢4、精密成形生產(chǎn)向清潔生產(chǎn)方向發(fā)展 精密成形清潔生產(chǎn)技術(shù)有如下主要意義： 高效利用原材料，對環(huán)境清潔； 以最小的環(huán)境代價(jià)和最小的能源消耗，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益； 符合持續(xù)發(fā)展與生態(tài)平衡2粉末冶金成型過渡頁精密成型精密成型粉末

5、冶金粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)種類型制品的工藝技術(shù)含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具多孔材料減磨材料模具材料粉末冶金結(jié)零件電磁材料高溫材料精密成型精密成型粉末冶金應(yīng)用獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織單擊

6、此處添加標(biāo)題可以容易地實(shí)現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性可以制備特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材單擊此處添加標(biāo)題可以充分利用礦石、尾礦、回收廢舊金屬作原料可以實(shí)現(xiàn)近凈形成形和自動化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗粉末冶金粉末冶金粉末冶金特點(diǎn)精密成型精密成型粉末冶金精密成型精密成型粉末冶金工藝TextAdd TextText1Text2Text3TextTextTextAdd TextText1Text2Text3Add TextText1Text2Text3Add TextText1Text2Text3包括粉末制取、包括粉末制取、粉料

7、混合。粉料混合。常加入機(jī)油、常加入機(jī)油、橡膠、石蠟作橡膠、石蠟作為增塑劑為增塑劑粉末在15-600MPa壓力下，壓成所需形狀在保護(hù)氣氛的在保護(hù)氣氛的高溫爐或真空高溫爐或真空爐中：通過擴(kuò)爐中：通過擴(kuò)散、再結(jié)晶、散、再結(jié)晶、熔焊、化合、熔焊、化合、溶解行程有一溶解行程有一定孔隙的冶金定孔隙的冶金產(chǎn)品產(chǎn)品對有精度、硬度、耐磨性要求制件要進(jìn)行精壓、滾壓、擠壓、淬火、便面淬火、浸油、及熔滲等生產(chǎn)粉末壓制成型燒結(jié)后處理粉末冶金工藝舉例精密成型精密成型粉末冶金性能指標(biāo)精密成型精密成型粒度：粒度：影響粉末的加工成型、燒結(jié)時(shí)收縮和產(chǎn)品的最終性能。其粒度范圍從幾百個(gè)納米到幾百個(gè)微米。粒度越小，活性越大，表面就越容

8、易氧化和吸水。當(dāng)小到幾百個(gè)納米時(shí)，粉末的儲存和輸運(yùn)很不容易，而且當(dāng)小到一定程度時(shí)量子效應(yīng)開始起作用，其物理性能會發(fā)生巨大變化，如鐵磁性粉會變成超順磁性粉，熔點(diǎn)也隨著粒度減小而降低顆粒形狀：顆粒形狀：形狀取決制粉方法形狀取決制粉方法：1、電解法制得的粉末，顆粒呈樹枝狀。2、還原法制得的鐵粉顆粒呈海綿片狀。3、氣體霧化法制得的基本上是球狀粉。影響：影響：粉末顆粒的形狀會影響到粉末的流動性和松裝密度粉末冶金性能指標(biāo)精密成型精密成型力學(xué)性能：即粉末的工藝性能。力學(xué)性能：即粉末的工藝性能。1、松裝密度：是壓制時(shí)用容積法稱量的依據(jù)2、流動性：決定著粉末對壓模的充填速度和壓機(jī)的生產(chǎn)能力3、壓縮性：決定壓制過

9、程的難易和施加壓力的高低4、成形性：決定坯的強(qiáng)度化學(xué)性能：化學(xué)性能：主要取決于原材料的化學(xué)純度及制粉方法較高的氧含量會降低壓制性能、壓坯強(qiáng)度和燒結(jié)制品的力學(xué)性能，因此粉末冶金大部分技術(shù)條件中對此都有一定規(guī)定。例如，粉末的允許氧含量為0.2%1.5%，這相當(dāng)于氧化物含量為1%10%。3精密鑄造成型過渡頁精密鑄造精密成型精密成型精密鑄造是用精密的造型方法獲得精確鑄件工藝的總稱包括熔模鑄造陶瓷型鑄造金屬型鑄造壓力鑄造消失模鑄造精密鑄造精密成型精密成型粉末冶金工藝流程：制粉 成型 輔助處理鑄造生產(chǎn)流程大體就是這樣總的來說可以分為壓蠟、制殼、澆注、后處理、檢驗(yàn)壓蠟包括（壓蠟、修蠟、組樹）壓蠟-利用壓蠟機(jī)

10、進(jìn)行制作臘模修蠟-對臘模進(jìn)行修正組樹-將臘模進(jìn)行組樹制殼包括（掛沙、掛漿、風(fēng)干)澆注包括（焙燒、化性分析也叫打光譜、澆注、震殼、切澆口、磨澆口）后處理包括（噴砂、拋丸、修正、酸洗）檢驗(yàn)包括（蠟檢、初檢、中檢、成品檢）精密鑄造精密成型精密成型精密鑄造工藝流程精密鑄造尺寸影響因素精密成型精密成型粉末冶金工藝流程：制粉 成型 輔助處理精密鑄造件尺寸精度是受鑄件結(jié)構(gòu)、鑄件材質(zhì)、制模、制殼、焙燒、澆注等多方因素影響，通過影響收縮率，影響尺寸鑄件結(jié)構(gòu)的影響： 鑄件壁厚，收縮率大，鑄件壁薄，收縮率小鑄件材質(zhì)的影響：材料中含碳量越高，線收縮率越小，含碳量越低，線收縮率越大鑄件材質(zhì)的影響：用鋯英砂、鋯英粉、上店

11、砂、上店粉，膨脹系數(shù)小，可忽略制模對鑄件線收縮率的影響：射蠟溫度、射蠟壓力、保壓時(shí)間。對熔模尺寸的影響以射蠟溫度最明顯，其次為射蠟壓力，保壓時(shí)間在保證熔模成型后對熔模最終尺寸的影響很小型殼焙燒的影響：型殼的膨脹系數(shù)小，可忽略澆鑄溫度的影響：澆注溫度越高，收縮率越大，澆注溫度低，收縮率越小，應(yīng)適當(dāng)4精密塑性成型過渡頁精密塑性成型精密成型精密成型采用塑性變形的方式來成形零件的工藝方法，精密塑性成形是指所成形的制件達(dá)到或接近成品零件的形狀和尺寸包括彎曲沖裁拉伸鍛造模壓汽車、摩托車上的一些零件，特別是復(fù)雜形狀的零件大批量生產(chǎn)零件復(fù)雜零件航空、航天等工業(yè)的一些復(fù)雜形狀的零件，特別是一些難切削的復(fù)雜形狀的

12、零件；難切削的高價(jià)材料(如鈦、鋯、鉬、鈮等合金)的零件；要求性能高品質(zhì)、使結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕化的零件等精密成型精密成型精密塑性成型應(yīng)用獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的縮短產(chǎn)品制造周期、降低生產(chǎn)成本節(jié)約材料和能源單擊此處添加標(biāo)題合理的金屬流線分布提高零件的承載能力單擊此處添加標(biāo)題減輕制件的質(zhì)量提高產(chǎn)品的安全性、可靠性和使用壽命粉末冶金精密塑性成型精密塑性成型優(yōu)點(diǎn)精密成型精密成型精密塑性成型精密成型精密成型精密塑性成型分類按成形溫度分類按成形溫度分類 冷成形冷成形(冷鍛冷鍛)室溫下的成形室溫下的成形 溫成形溫成形(溫鍛溫鍛)室溫以上，再結(jié)晶溫度以下的成形室溫以上，再結(jié)

13、晶溫度以下的成形 熱成形熱成形(熱鍛熱鍛)在材料再結(jié)晶溫度以上的成形在材料再結(jié)晶溫度以上的成形 等溫成形（等溫鍛）等溫成形（等溫鍛）在幾乎恒溫條件下的成形，變形溫度通常在再結(jié)晶溫度在幾乎恒溫條件下的成形，變形溫度通常在再結(jié)晶溫度以上。以上。按成形方法分類按成形方法分類模鍛、擠壓、閉塞式鍛造、多向模鍛、徑向鍛造、精壓模鍛、擠壓、閉塞式鍛造、多向模鍛、徑向鍛造、精壓、擺動輾壓、精密輾壓、特種軋制、變薄拉深、強(qiáng)力旋壓和、擺動輾壓、精密輾壓、特種軋制、變薄拉深、強(qiáng)力旋壓和粉末成形等。粉末成形等。精密塑性成型精密成型精密成型熱成型特性優(yōu)點(diǎn)： 變形抗力低 材料塑性好 流動性好 成形容易 所需設(shè)備噸位小缺點(diǎn)

14、： 產(chǎn)品的尺寸精度低 表面質(zhì)量差 鋼件表面氧化嚴(yán)重 模具壽命低 生產(chǎn)條件差冷成型特性優(yōu)點(diǎn)： 產(chǎn)品的尺寸精度高 表面質(zhì)量好 材料利用率高缺點(diǎn)： 冷成形的變形抗力大 材料塑性低 流動性差精密塑性成型精密成型精密成型溫成型特點(diǎn)與冷鍛比較：與冷鍛比較： 溫鍛時(shí)由于變形抗力小、材料塑性好，成形比冷鍛容易，溫鍛時(shí)由于變形抗力小、材料塑性好，成形比冷鍛容易，可以采用比冷鍛大的變形量，從而減少工序數(shù)目、減少模具費(fèi)用可以采用比冷鍛大的變形量，從而減少工序數(shù)目、減少模具費(fèi)用和壓力機(jī)噸位，模具壽命也比冷鍛時(shí)高；和壓力機(jī)噸位，模具壽命也比冷鍛時(shí)高；與熱鍛相比：與熱鍛相比： 溫鍛時(shí)由于加熱溫度低，氧化、脫碳減輕，產(chǎn)品的

15、尺寸精溫鍛時(shí)由于加熱溫度低，氧化、脫碳減輕，產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量均較好。如果在低溫范圍內(nèi)溫鍛，產(chǎn)品的力學(xué)性能度和表面質(zhì)量均較好。如果在低溫范圍內(nèi)溫鍛，產(chǎn)品的力學(xué)性能與冷鍛產(chǎn)品差別不大。與冷鍛產(chǎn)品差別不大。 對不易冷鍛的材料，改用溫鍛可減少加工難度。有些適宜對不易冷鍛的材料，改用溫鍛可減少加工難度。有些適宜冷鍛的低碳鋼，也可作為溫鍛的對象。因?yàn)闇劐懗３２恍枰M(jìn)行冷鍛的低碳鋼，也可作為溫鍛的對象。因?yàn)闇劐懗３２恍枰M(jìn)行坯料預(yù)先軟化退火、工序之間的退火和表面磷化處理，這就使得坯料預(yù)先軟化退火、工序之間的退火和表面磷化處理，這就使得組織連續(xù)生產(chǎn)比冷鍛容易。組織連續(xù)生產(chǎn)比冷鍛容易。獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)

16、械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的粉末冶金精密塑性成型精密成型精密成型據(jù)粗略估計(jì)，每據(jù)粗略估計(jì)，每100萬萬t鋼材由切削加工改為精鋼材由切削加工改為精密模鍛，可節(jié)約鋼材密模鍛，可節(jié)約鋼材15萬萬t(15)，減少機(jī)床，減少機(jī)床1500臺。例如德國臺。例如德國BLM公司熱精鍛齒輪多達(dá)公司熱精鍛齒輪多達(dá)100多種，齒形精度達(dá)多種，齒形精度達(dá)DIN6級，節(jié)約材料級，節(jié)約材料20 30，機(jī)械性能提高，機(jī)械性能提高20 30。精鍛螺。精鍛螺旋傘齒輪的最大直徑達(dá)旋傘齒輪的最大直徑達(dá)280mm，模數(shù)達(dá)到，模數(shù)達(dá)到12。美國、奧地利的熱模鍛葉片占總產(chǎn)量的。美國、奧地利的熱模鍛葉片占總產(chǎn)量的80

17、 90，葉型精度達(dá)，葉型精度達(dá)(0.150.30)mm，鍛，鍛后葉型部分只需拋光、磨光，減少機(jī)械加工后葉型部分只需拋光、磨光，減少機(jī)械加工余量達(dá)余量達(dá)90精密塑性成型精密成型精密成型 徑向尺寸徑向尺寸一般熱模鍛件一般熱模鍛件0.51.0mm熱精鍛件熱精鍛件0.2 0.4mm溫精鍛件為溫精鍛件為0.1 0.2mm冷精鍛件為冷精鍛件為0 .010.1mm表面粗糙度表面粗糙度一般熱模鍛件一般熱模鍛件Ra12.5冷精鍛件冷精鍛件Ra0.20.4精密塑性成型精度精密塑性成型精密成型精密成型影響精度的因素一一坯料的體積偏差（下料或燒損）坯料的體積偏差（下料或燒損）二二模膛的尺寸精度和磨損模膛的尺寸精度和磨

18、損三三模里溫度和鍛體溫度的波動模里溫度和鍛體溫度的波動四四模具和鍛件的彈性變形模具和鍛件的彈性變形五五鍛件的形狀和尺寸鍛件的形狀和尺寸六六成形方案成形方案七七模膛和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模膛和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)八八潤滑情況潤滑情況九九設(shè)備設(shè)備一一工藝藝操作工藝藝操作精密塑性成型精密成型精密成型注意的問題1) 在設(shè)計(jì)精鍛件圖時(shí)，不應(yīng)當(dāng)要求所有部位尺寸都精確，而只需保證主要部在設(shè)計(jì)精鍛件圖時(shí)，不應(yīng)當(dāng)要求所有部位尺寸都精確，而只需保證主要部位、尺寸精確，其余部位尺寸精度要求可低些。這是因?yàn)楝F(xiàn)行的備料工藝位、尺寸精確，其余部位尺寸精度要求可低些。這是因?yàn)楝F(xiàn)行的備料工藝不可能準(zhǔn)確保證坯料的尺寸和質(zhì)量，而塑性變形是道

19、守體積不變條件的。不可能準(zhǔn)確保證坯料的尺寸和質(zhì)量，而塑性變形是道守體積不變條件的。因此，必需利用某些部位來調(diào)節(jié)坯料的質(zhì)量誤差。因此，必需利用某些部位來調(diào)節(jié)坯料的質(zhì)量誤差。 2)對某些精鍛件，適當(dāng)?shù)剡x用成形工序，不僅可以使坯料容易成形和保證成對某些精鍛件，適當(dāng)?shù)剡x用成形工序，不僅可以使坯料容易成形和保證成形質(zhì)量，而且可以有效地形質(zhì)量，而且可以有效地減小變形力減小變形力和和提高校具壽命提高校具壽命。3)適當(dāng)?shù)夭捎镁ば?，可以有效地保證精度要求。例如，葉片適當(dāng)?shù)夭捎镁ば?，可以有效地保證精度要求。例如，葉片(尤其是型面尤其是型面扭曲的葉片扭曲的葉片)精鍛后，應(yīng)當(dāng)增加一道精整工序。有時(shí)對鍛件的不同部位需采精鍛后，應(yīng)當(dāng)增加一道精整工序。有時(shí)對鍛件的不同部位需采用不同的精整工序。用不同的精整工序。精密塑性成型精密成型精密成型注意的問題4) 坯料良好的表面質(zhì)量坯料良好的表面質(zhì)量(指氧化、脫碳、合金元素貧化和表面粗糙度等指氧化、脫碳、合金元素貧化和表面粗糙度等)是實(shí)現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)精密成形