工程材料与成形工艺基础教学课件作者徐晓峰主编第6章现代成形技术及发展趋势课件.ppt

* 第六章 工程材料的性质 第一节 快速成形技术的类型及应用 §1-1快速成形技术的基本原理 基本原理:是离散分层/堆积成形。通过逐层堆积材料形成三维实体。快速成形技术将现代控制技术、CAD/CAM技术、精密伺服驱动、激光技术和先进材料成形技术等集于一体，突破了传统的加工模式，大大缩短了产品的生产周期。 §1-2 激光立体光刻成形技术 原理：将所设计零件的三维计算机成像数据，转换成一系列很薄的摸样截面数据、再在快速成形机上用可控紫外线激光束，按计算机切片软件所得到的轮廓轨迹，对液态树脂进行进行扫描固化，从而构成摸样的一个薄截面轮廓。从零件的最底层开始，一次一层，直至三维立体摸样制成。将摸样从树脂液中取出进行硬化处理，再打光、电镀、喷涂或着色。 §1-3 分层叠纸制造成形技术 　 原理及工艺： 1、先将产品的图形输入计算机的成形系统，用切片软件对该图形进行切片处理，得到沿产品高度方向的一系列横截面轮廓线。 2、单面涂有热熔胶的纸卷套在纸辊上，并跨过支承辊绕到收纸辊上。 3、步进电机带动收纸辊转动，使纸卷沿图中箭头方向移动一定距离。 4、工作台上升与纸接触，热压辊沿纸面向左滚动，加热纸后的热熔胶，使这一层与前一层黏合。 5、CO2激光器发射的激光束跟踪零件的二维截面轮廓数据，进行切割，以便成形完成后剥离余料。切割完一个截面，工作台连同切除的轮廓层自动下降至一定高度， 6、重复下一次工作循环，直至完成立体纸样。 7、剥离废纸小方块，获得纸质摸样产品。 §1-4 激光选择烧结成形技术 原理及工艺： 在一个充满氮气的加工室中，先将一层很薄的可熔粉末沉淀到圆柱形容器底部的可上、下移动的板上，按CAD数据控制CO2激光束的运动轨迹，对可熔粉末进行扫描熔化，调整激光束的强度对粉末进行烧结，从而形成摸样的截面形状。 §1-4 熔丝沉积成形工艺 原理及工艺： 使用一个外观非常像二维平面绘图仪的装置，其笔头（挤压头）可挤压出一束非常细的蜡状塑料，并按二维切片薄层轨迹逐步堆积。制造摸样从底层开始，一层层进行，由于材料冷却很快，更逐步形成立体摸样。 §2-1 半固态成形的概念 第二节 半固态成形技术 在金属凝固过程中，对其施以剧烈的搅拌或扰动、或改变金属的热状态、或加入晶粒细化剂、或进行快速凝固，即改变初生固相的形核和长大过程，得到一种液体金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的固-液混合浆料，利用其直接进行加工或先将其完全凝固成坯料，根据需要将坯料切分，再将其重新加热至固液两相区，用这种半固态坯料进行成形加工。 优点：消除气孔、缩孔，提高零件的力学性能及模具寿命。 采用机械或电磁搅拌的方法，可得到固体组分的颗粒大小在50～100μm范围内的半固态浆料。 磁铁与旋转中心的偏转角10° §2-2 半固态金属浆料的制备 §2-3 半固态金属的成形与应用 （一）半固态金属的触变成形 1.触变压铸成形 工艺流程： （1）半固态金属原始坯料的制备、半固态重熔加热和触变压铸成形。 （2）将已经完全凝固的半固态金属坯料切割成一定大小并放入加热装置内进行快速半固态重熔加热，同时控制坯料的固相率和液相率。 （3）将坯料送入压铸机的压射室，压射成形并适当保压，卸压取出后清理型腔、喷刷涂料。 2.触变锻造成形 与触变压铸成形不同之处在于半固态金属在锻造设备上加工成形。 特点：成形压力低，可加工形状复杂的构件。 3.触变轧制成形 将半固态金属坯料送入轧辊辊缝中进行轧制成形的方法。 优点是：板坯内的固相和液相变形均匀，可得到沿板厚方向固形颗粒均匀的产品。 缺点是：变形时会出现固液相偏析 4.触变挤压成形 触变挤压--是将半固态金属坯料移入挤压模内，然后通过模具孔挤出成形。 优点是：扩大了复杂成形件的范围，改善了产品的成形性，无锻压效应（无织构）。 钢及Al、Mg等轻质高强合金制成的具有复杂几何形状零件、薄壁零件等都可以通过半固态触变挤压成形。 （二）半固态金属的流变成形 1.流变铸造成形 流变铸造是将金属液从液相到固相冷却过程中进行强烈搅动，在一定固相分数下，直接将所得到的半固态金属浆液压铸或挤压成形。该方法生产的铝合金铸件的力学性能较挤压铸件高，与半固态触变铸件的性能相当。但因半固态金属浆液的保存和输送难度较大，故实际投入应用的较少。 2.流变压射成形 将普通压铸与注塑工艺结合在一起，取消了熔化设备。 工艺特点：直接把熔化的金属液冷