第三章 先进制造工艺技术 第二节材料受迫成形工艺技术

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1、史振宇shizhenyu@sdu.edu.cn先进制造工艺技术第二节材料受迫成形工艺技术1234精密洁净铸造成形精确高效金属塑性成形工艺主要内容2粉末锻造成形工艺高分子材料注射成形受迫成型的含义利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法：如铸造、锻压、粉末冶金和高分子材料注射成形等工艺方法。一、精密洁净铸造成形精密铸造成形技术清洁铸造技术铸造过程计算机模拟传统的砂型铸造是一种最基本的铸造方法，历史悠久，其工艺过程有制造模型和芯合、混砂、造型和造芯、烘干合箱、熔化几个步骤。工艺设计：确定铸造工艺方案：首要考虑：浇注位置的选择

2、、铸型分型面的的选择还应注意：机械加工余量、拔模斜度、铸件收缩率、冒口位置及尺寸等等绘制铸造工艺图造型和制芯准备型砂和芯砂由原砂、粘结剂、水及其它附加物混制分为：粘土砂、水玻璃砂、树脂砂水玻璃为气硬性胶凝材料，在空气中与二氧化碳发生反应，析出二氧化硅凝胶，因凝胶脱水而逐渐硬化。其化学反应如下Na2O·nSiO2＋CO2＋mH2O→Na2CO3＋nSiO2·mH2O沉淀二氧化碳硬化法硬化水玻璃砂型铸造的特点1.适用面最广，几乎使用所有零部件2.分为手工铸造、和机器铸造，后者精度高、质量好、可批量生产3.铸件组织晶粒粗大，易成分偏析4.表面粗

3、糙度较高1、精密铸造成形技术自硬砂精确砂型铸造高紧实砂型铸造消失模铸造特种铸造技术自硬砂精确砂型铸造采用自硬树脂砂代替粘土砂造型，克服了铸件质量差、生产效率低、劳动强度大、环境污染重的缺点。自硬树脂砂具有高强度、高精度、高溃散性、和低的造型造芯劳动强度的特点，适合各种复杂中、小型铸件型芯制作的高效工艺。可以生产壁厚仅有2.5mm高紧实砂型铸造铸型的高紧实率是当代造型机的发展方向，高紧实率及其均匀性可提高铸型强度、刚度、硬度和精度，可减少金属液浇铸和凝固时型壁的移动，提高工艺的出品率，降低金属消耗，减少缺陷和废品。可通过气动压实、真空吸砂、

4、气流吹砂、液动挤压和气冲等工艺手段。由于紧实度提高，铸件的精度、表面粗糙度可提高2-3级，适用于大批量铸件的生产。气冲造型消失模铸造消失模铸造工艺是采用聚苯乙烯等发泡塑料模样代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在金属液的作用下，塑料模样燃烧、气化、消失，金属液取代原来塑料模所占据的空间位置，冷却凝固后获得所需铸件的铸造方法。消失模特点（1）由于采用了遇金属液即气化的泡沫塑料模样，无需起模，无分型面，无型芯，因而无飞边毛刺，铸件的尺寸精度和表面粗糙度接近熔模铸造，但尺寸却可大于熔模铸造。（2）各种形状复杂铸件的模样均可采用泡沫塑料

5、模粘合，成形为整体，减少了加工装配时间，可降低铸件成本10%～30%，也为铸件结构设计提供充分的自由度。（3） 简化了铸件生产工序，缩短了生产周期，使造型效率比砂型铸造提高2~5倍。消失模特点缺点：实型铸造的模样只能使用一次，且泡沫塑料的密度小、强度低，模样易变形，影响铸件尺寸精度。浇铸时模样产生的气体污染环境。用途：实型铸造主要用于不易起模等复杂铸件的批量及单件生产。特种铸造技术压力铸造低压铸造熔模铸造离心铸造真空铸造挤压铸造压力铸造压力铸造是在专用设备—压铸机上进行的一种铸造。即在高速、高压下将熔融的金属液压入金属铸型，使它在压力下凝

6、固获得铸件的方法。压铸工艺过程低压铸造低压铸造是采用较压力铸造低的压力（一般为0.03～0.07Mpa），将金属液从铸型的底部压入，并在压力下凝固获得铸件的方法带保温炉不带保温炉1-坩埚；2-升液管；3-金属液；4-进气管；5-密封盖；6-浇道；7-型腔；8-铸型熔模铸造熔模铸造又名“失蜡法铸造”，是采用易熔的蜡质材料制成模型，然后用造型材料将其包覆若干层，待其干燥硬化后将蜡模熔化获得无分型面的壳型，经烘干后浇注金属液而获得铸件的铸造方法。蜡模铸造工艺流程：蜡模制造结壳浇注焙烧脱模脱蜡和造型熔模铸造的表壳（奥氏体不锈钢）离心铸造离心铸造是

7、将金属液浇入高速旋转（250～1500r/min）的铸型中，并在离心力作用下充型和凝固的铸造方法。其铸型可以是金属型，也可以是砂型。既适合制造中空铸件，也能用来生产成形铸件。立式离心铸造卧式离心铸造挤压铸造2、清洁铸造技术1、采用洁净能源。以铸造焦代替冶金焦，以少粉尘、少熔渣的感应电炉熔化代替冲天炉熔化，以减轻熔炼过程中对空气的污染。2、采用无砂或少砂的特种铸造工艺，如压力铸造、金属型铸造等，改善操作者工作环境。3、研究并推广使用清洁无毒的工艺材料。4、采用高溃散性型砂工艺，如树脂砂、改性脂硬化水玻璃砂工艺5、研究开发多种废弃物的再生和综

8、合利用技术，如铸造旧砂的再生回收技术、熔炼炉渣的处理和综合利用技术。6、研制开发铸造机器人或机械手，以代替工人在恶劣条件下工作。3、铸造过程的计算机模拟1.金属充型过程的数值模拟2.凝固过程数