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1、第三章 精密成型技术,粉末冶金精密洁净铸造技术精密锻造精密冲裁精密焊接快速原型技术,1,t课件,粉末冶金,粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。,具有独特的化学组成和机械、物理性能 ！,这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的！,含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等,2,t课件,粉末冶金优点：（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。（3）可以容
2、易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。（5）可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。 （6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。,粉末冶金,3,t课件,粉末冶金材料的应用与分类，主要有：,粉末冶金多孔材料,粉末冶金减摩材料,粉末冶金结零件,粉末冶金模具材料,粉末冶金电磁材料,粉末冶金,
3、粉末冶金高温材料,4,t课件,粉末冶金工艺流程：制粉 成型 辅助处理,粉末冶金,粉末冶金发展现状（仅汽车而言）：我们知道汽车核心零部件中，附加值较高的主要有：发动机的进排气门、发动机连杆、变速箱齿轮中的同步器锥环和油泵主从动齿轮等。而这些零部件中，主流的核心技术，便是粉末冶金技术。如：连杆是发动机上的重要零件，许多引进车型图纸上都规定有连杆的疲劳试验负荷，并要求在该负荷下的疲劳周次达到500万以上。而国内汽车发动机连杆大多采用的锻钢连杆和铸造连杆疲劳周次要达到50万以上是很困难的，因为连杆的工字筋部位均不经切削加工，细小的缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。而国外主流连杆主要采用粉末锻造，如：美国通
4、用汽车公司的别克轿车，德国宝马公司BMW、GNK Sintermetals公司制造的甚至连杆达到了抗拉强度1041MPa。,5,t课件,请看粉末冶金加工过程。重点实验室,6,t课件,精密洁净铸造技术,精密砂型铸造消失模铸造挤压铸造压力铸造熔模铸造,7,t课件,铸造,普通砂型铸造精密砂型铸造,8,t课件,普通砂型铸造,铸造的定义铸造的工艺,9,t课件,铸造定义,铸造就是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件(零件或毛坯)的工艺过程。现代机械制造工业的基础工艺。铸造生产的毛坯成本低廉，对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件，更能显示出它的
5、经济性;同时它的适应性较广，且具有较好的综合机械性能。但铸造生产所需的材料(如金属、木材、燃料、造型材料等)和设备(如冶金炉、混砂机、造型机、造芯机、落砂机、抛丸机、铸铁平板等)较多，且会产生粉尘、有害气体和噪声而污染环境。,10,t课件,精密铸造,定义：精密铸造是相对于传统的铸造工艺而言的一种铸造方法。它能获得相对准确地形状和较高的铸造精度。 较普遍的做法是：首先根据产品要求设计制作（可留余量非常小或者不留余量）的模具，用浇铸的方法铸蜡，获得原始的蜡模；在蜡模上重复涂料与撒砂工序，硬化型壳及干燥；再将内部的蜡模溶化掉，是为脱蜡，获得型腔；焙烧型壳以获得足够的强度；浇注所需要的金属材料；脱壳后
6、清沙，从而获得高精度的成品。根据产品需要或进行热处理与冷加工。,11,t课件,铸造工艺,12,t课件,请看视频,13,t课件,精密锻造,锻造的定义锻造工艺精密锻造定义精密锻造工艺,14,t课件,锻造定义,锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。 通过锻造能消除金属的铸态疏松，焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。,15,t课件,锻造,开式锻造(自由锻),闭模式锻造,模锻,旋转锻,挤压,冷镦,按成形方法分,按变形温度分,锻造
7、,热锻,温锻,冷锻,锻造工艺,16,t课件,精密锻造,定义：至少锻件的部分表面的尺寸和形状精度可达到直接用于装配或仅需磨削加工即可装配的程度。实现精密锻造的手段可获得高精度锻件的工艺机器精密锻造工艺,17,t课件,平锻机,螺旋压力机,18,t课件,模锻水压机,19,t课件,精密锻造,机械零件中很多承力件、保安件、传动件都采用了热锻成型工艺。需要制造精密锻模、无氧化或少氧化加热和冷却手段。通常用于齿轮、涡轮扭曲叶片、航空零件、电气零件等。请看视频,20,t课件,精密冲裁,利用冲模在压力机上讲板料分离的一种分离方法（请看视频）精密冲裁方法 （请看视频）,21,t课件,强力压边的精密冲裁 采用精密冲
8、裁方法可以提高冲裁切口表面的质量，得到全部光洁和垂直的剪切面。精密冲裁的实质是使冲模刃口附近剪刀变形区内材料处于三向压应力状态，抑制断裂的发生，使材料以塑性变形的方式实现分离。为 此在冲裁的外周增加强压力圈,如图2中的V形压边膜,冲模间隙减小或为负间隙（凸模小于凹模）。 在批量较小时，或冲裁厚度很小的薄板工件时，常用橡胶或聚氨酯代替冲裁模的一个刃口，用另一个刃口完成分离工作。这种方法称为橡胶冲裁或聚氨酯冲裁。,22,t课件,请看精密冲裁视频,23,t课件,精密焊接,焊接的定义焊接的分类精密焊接的实现方法,24,t课件,焊接定义,焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且
9、用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程。,25,t课件,焊接分类,焊接,按其工艺过程的特点分,熔焊,钎焊,压焊,熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。,压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。,钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。,26,t课件,实现精密焊接的方法,高能密度焊接方法： 激光焊 电子束焊 固态焊接 扩散焊 熔焊近终成型技术请看视频,27,t课件,快速原型
10、制造技术,快速原型技术的定义快速原型技术的原理快速原型技术的特点快速原型技术的应用请看视频,28,t课件,快速原型技术的定义,快速原型/零件制造（RPMRapid Prototyping/Parts Manufacturing） 技术是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光加工技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。,29,t课件,快速原型技术的原理,RPM技术是直接根据产品CAD的三维实体模型数据，经计算机数据处理后，将三维实体数据模型转化为许多平面模型的叠加，然后直接通过计算机进行控制以制造一系列的平面模型，然后加以联结，即可形成复杂的三
11、维实体。 。,30,t课件,快速原型技术的特点,加工是一种加层行为，不需要担心刀具路径无需使用夹具，节省成本对于小数量之生产需求，经济效益显著,31,t课件,1.RPM原理,(1) 零件的设计及分层切片,(2) 零件的成形,激光快速成形过程,2.RPM方法,目前已开发出许多RPM方法，通常按制造工艺原理进行分类，主要有： 纸张叠层造型技术（LOM） 立体印刷成型 （SLA）； 层合实体制造（LOM）； 选域激光烧结（SLS）； 熔融沉积制模（FDM）； 三维喷涂粘接（3DPG）； 焊接成型（WF）； 数码累积造型（DBL）等。,32,t课件,立体光造型原理,33,t课件,激光烧结原理,34,t课件,激光烧结原理,35,t课件,激光烧结原理,36,t课件,LOM法原理请看视频,37,t课件,快速原型技术的应用,1.快速模具制造;铸造模具、电解加工、电铸加工、压力加工 . 2.医学上的仿生制造RP技术 ,例如进行颅骨修复手术时，采用RP迅速、准确地将病人颅骨的CT数据转换为三维实体模型，采用快速原形方法制作的修复件成形精度高，能十分吻合病人颅骨几何形状，减少固定螺钉约1/2，减少手术时间，有利于病人恢复。,38,t课件,
