先进材料成型技术及理论
先进复合材料成型技术
先进复合材料成型技术
先进复合材料成型技术是指利用先进的工艺和技术手段将复合材料制备成所需形状和尺寸的过程。
其中，复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，以得到更优异性质或性能的材料。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层状复合材料和粉末冶金复合材料等。
在先进复合材料成型技术中，主要的方法包括：
1. 压缩成型：将复合材料放入模具中，通过外部力作用使其成型。
该方法适用于具有规则形状的产品，如板材、棒材等。
2. 注塑成型：将复合材料加热至熔融状态后，通过注射机将其注入模具中，冷却后成型。
该方法适用于复杂形状的产品，如壳体、零件等。
3. 叠层成型：将预浸料或干预浸料的纤维层堆叠在一起，然后通过热压或自动化的机械压力系统将其热固化成型。
该方法适用于大型、高强度的复合材料制品。
4. 旋压成型：将预浸纤维绕在模具的表面，然后通过加热和压缩使其固化成型。
该方法适用于中小型、复杂形状的产品制造。
5. 真空吸塑成型：将预先加热的塑料片放置在模具上，然后通过真空吸取空气使其紧贴模具表面，冷却后成型。
该方法适用于薄壁、透明或有特殊形状的产品。
这些先进复合材料成型技术在航空航天、汽车、建筑等领域有广泛应用，可大幅提高产品的强度、刚度和耐用性。
先进材料成型技术 PPT
相对于高压铸造，它 平稳，无冲击、飞溅 现象。
在离心力的作用下将液态金属充填到铸型中。
离心铸造工作方式
将金属材料浇铸到陶瓷材料形成的型腔中。
陶 瓷 型 铸 造 工 艺 过 程
基本原理是在液态金 属的凝固过程中进行 强烈的搅动，使其晶 格骨架被打碎，而制 得半固态金属液。
半固态铸造工艺过程
消失模铸造工艺工程
消失模铸造被认为是“21世纪的新型铸造技术”， 得到广泛的应用。
发动机缸体消失模铸造
浇铸液态金属到金属铸模中。
特点：可重复 使用，又称永 久型铸造
金属铸造模
高压铸造是将熔融材料在高压下快速压入铸型中， 凝固得到铸件。
低压铸造是将液态金属在压力作用下由下而上充填 到型腔。
金属坯料在旋转轧轮的作用下产生连续塑性变形。
例如：钢轨的制造
指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出 异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。
例如：超塑性等温模锻。
基本原理是引入快速成型制造技术的思想，在计算 机的控制下进行加工。
数控渐进成形的应用
该技术适用范围广，特别在汽车行业得到广泛应用。
半 固 态 铝 合 金 产 品
塑性成形技术利用材料的塑性，借助外力使材料发 生塑性变形。
此技术是在模锻设 备上锻造出形状复 杂、高精度锻件。
指对挤压模具中的金属坯料施加压力作用，使其发 生塑性变形，而得到所需材料的形状。
挤压成形工作过程
消失模精密铸造
金属型铸造 压力铸造 离心铸造
低压铸造
四种常见快速成型技术
四种常见快速成型技术FDM丝状材料选择性熔覆（Fus ed Dep osi tion Mod eling）快速原型工艺是一种不依*激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。
丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。
热塑性丝状材料（如直径为1.78m m的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。
这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。
但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
由于甲基丙烯酸ABS（M AB S）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。
但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。
FD M快速原型技术的优点是：1、操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
3、尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配。
可快速构建瓶状或中空零件。
4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。
5、材料利用率高。
6、可选用多种材料，如可染色的A BS和医用A BS、PC、PP SF等。
FDM快速原型技术的缺点是：1、做小件或精细件时精度不如SLA，最高精度0.127mm。
2、速度较慢。
SL A敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereo litho gra phy）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。
注塑成型先进工艺技术
注塑成型先进工艺技术注塑成型是一种常用的塑料加工方法，利用热塑性塑料通过加热、熔化、注射和冷却等环节，将塑料材料注入模具中，形成所需的零件或产品。
近年来，随着科技的不断发展，注塑成型工艺技术也得到了极大的改进与进步，出现了许多先进的工艺技术。
首先，先进的注塑成型工艺技术之一是多射嘴模具技术。
传统的注塑成型工艺中，一般只能通过单一射嘴进行注塑成型，导致生产效率低下。
而多射嘴模具技术通过在模具上安装多个射嘴，可以同时进行多个模腔的注塑，从而大大提高了生产效率。
这不仅节省了时间和人力成本，还减少了产品的生产周期，提高了企业竞争力。
其次，先进的注塑成型工艺技术还包括快速成型技术。
快速成型技术是一种利用三维打印技术制作模具的方法，它可以快速准确地制作出复杂形状的模具，极大地提高了产品的设计和制造周期。
与传统的注塑成型相比，快速成型技术省去了制作模具的时间，使产品的开发速度更快，同时还降低了模具的成本，提高了经济效益。
此外，先进的注塑成型工艺技术还涉及气辅成型技术。
气辅成型技术是通过将高压气体通过模具中的空腔进行辅助冷却，从而提高产品的表面质量，减少产品的缩水和变形。
传统的注塑成型工艺中，产品往往会在冷却过程中发生变形，而气辅成型技术可以通过气体冷却，迅速吹冷模具中的塑料，有效降低产品的变形率，提高产品的质量和稳定性。
最后，先进的注塑成型工艺技术还包括智能化控制技术。
传统的注塑成型工艺中，操作工人要根据经验和观察来进行调整，工艺参数的控制精度有限。
而智能化控制技术可以通过传感器和计算机控制系统对注塑过程进行实时监测和控制，调整注塑参数，实现精准的成型。
智能化控制技术不仅提高了注塑成型的稳定性和一致性，还降低了产品的不良率，提高了企业的竞争力。
总而言之，随着科技的不断发展，注塑成型先进工艺技术不断涌现，为塑料制品的生产提供了更高的效率、更好的质量和更低的成本。
注塑成型工艺技术的改进与创新将进一步推动塑料行业的发展，满足不同客户的需求，促进经济的可持续发展。
快速成型技术
b.设计的易达性
• 可以制造任意复杂形状的三维实体模型，快速成型技术不受零件几何 形状的限制，在计算机管理和控制下能够制造出常规加工技术无法实 现的复杂几何形状零件的建模，能充分体现设计细节，尺寸和形状精 度大为提高，零件不需要经一步加工。
c.快速性
• RP技术是一项快速直接地单件零件的技术。可以直接接受产品设计 （CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型，大大缩短新 产品开发周期、降低成本、提高开发质量。
分层实体成型——LOM成ห้องสมุดไป่ตู้工艺
• LOM(Laminated Object Manufacturing)工艺或称为叠层实体 制造，其工艺原理是根据零件分层几 何信息切割箔材和纸等，将所获得的 层片粘接成三维实体。其工艺过程是： 首先铺上一层箔材，然后用CO，激 光在计算机控制下切出本层轮廓，非 零件部分全部切碎以便于去除。当本 层完成后，再铺上一层箔材，用滚子 碾压并加热，以固化黏结剂，使新铺 上的一层牢固地粘接在已成形体上， 再切割该层的轮廓，如此反复直到加 工完毕，最后去除切碎部分以得到完 整的零件。该工艺的特点是工作可靠， 模型支撑性好，成本低，效率高。缺 点是前、后处理费时费力，且不能制 造中空结构件。
选择性激光烧结成型——SLS成型工艺
SLS(Selective Laser Sintering)工艺，常 采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材 料的粉末作为成形材料。其工艺过程是： 先在工作台上铺上一层粉末，在计算机控 制下用激光束有选择地进行烧结(零件的 空心部分不烧结，仍为粉末材料)，被烧 结部分便固化在一起构成零件的实心部分。 一层完成后再进行下一层，新一层与其上 一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成 后，去除多余的粉末，便得到烧结成的零 件。该工艺的特点是材料适应面广，不仅 能制造塑料零件，还能制造陶瓷、金属、 蜡等材料的零件。造型精度高，原型强度 高，所以可用样件进行功能试验或装配模 拟。
先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术是指利用先进的工艺和设备对金属复合材料进行成形加工的技术。
金属复合材料是由金属基体和增强材料（如纤维增强材料）组成的复合材料。
相比于传统的单一金属材料，金属复合材料具有更高的强度、刚度和耐热性能。
然而，由于其复杂的结构和成分，金属复合材料的成形加工相对困难。
先进金属复合材料成形技术主要包括以下几个方面：
1. 粉末冶金成形技术：通过将金属粉末与增强材料混合，然后经过高温和高压的成形过程，使其熔合并固化成型。
这种成形技术适用于复杂形状和大尺寸的金属复合材料制品。
2. 金属复合材料锻造技术：利用锻机对金属复合材料进行锻造成型。
锻造可以改变材料的内部组织结构和形状，从而提高其力学性能和耐热性能。
3. 金属复合材料挤压技术：通过在金属复合材料中施加高压，使其通过模具的通道流动并成形。
挤压成形技术适用于长条形的金属复合材料制品。
4. 金属复合材料注射成型技术：利用注射机将金属复合材料融化后注入模具中进行成型。
注射成型技术可以制造出高精度和复杂形状的金属复合材料制品。
以上是几种常见的先进金属复合材料成形技术，通过这些技术的应用，可以制造出更高性能、更复杂的金属复合材料制品，满足不同领域对于材料强度和耐热性能的要求。
先进材料超塑成形技术
先进材料超塑成形技术先进材料超塑成形技术是一种利用特殊的工艺方法和控制技术，将金属材料在高温和高应变率条件下通过塑性变形成型的一种先进制造技术。
超塑成形技术能够制备出复杂几何形状的零件，并且具有优异的力学性能和表面质量。
本文将对超塑成形技术的原理、应用、发展现状和未来发展进行探讨。
超塑成形技术的原理主要是利用材料在高温和高应变率条件下的特殊塑性行为。
在高温下，材料的塑性变形能力会显著增强，可以实现超塑性变形。
高应变率条件下，由于材料的快速变形速率，可以避免材料的回弹和微观缺陷的形成，从而得到理想的成形零件。
超塑成形技术通常需要在高温下进行，因此需要使用专门设计的设备和控制系统来保持合适的温度和应变率。
超塑成形技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。
在航空航天领域，超塑成形技术可以制造出轻量化的结构件，提高整体效能并减少燃料消耗。
在汽车制造领域，超塑成形技术可以制造出复杂形状和轻质的车身零件，提高车辆的安全性能和燃油经济性。
在医疗器械领域，超塑成形技术可以制造出精密的植入器械和医疗设备，提高治疗效果和患者的生活质量。
目前，超塑成形技术已经得到了广泛的研究和应用。
一些国家和地区已经建立了专门的研究中心和实验室，对超塑成形技术进行深入研究，并推动其产业化发展。
在实践中，超塑成形技术已经成功应用于一些特定领域的生产工艺中，取得了较好的成果。
然而，超塑成形技术还存在一些挑战和限制。
首先，高温和高应变率条件下材料容易发生晶粒长大和孔洞形成等缺陷，导致材料的力学性能下降。
其次，超塑成形技术的设备和工艺复杂，生产周期长，需要大量的热能和人工操作。
此外，超塑成形技术还需要对材料的力学性能和塑性变形行为进行深入研究，以满足不同应用领域对材料的要求。
未来，超塑成形技术的发展方向主要包括材料的改进、工艺的优化和设备的突破。
首先，需要开发出具有优异力学性能和高温稳定性的超塑性材料。
其次，需要改进超塑成形工艺，提高生产效率和产品质量。
快速成型技术
快速成型技术1、快速成型简介快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。
自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
2、RP 技术的原理RP 技术是采用离散∕堆积成型的原理, 由CAD 模型直接驱动的通过叠加成型方出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型, 根据工艺要求将其按一定厚度进行分层, 把三维电子模型变成二维平面信息(截面信息), 在微机控制下, 数控系统以平面加工的方式有序地连续加工出每个薄层并使它们自动粘接成型, 图1 为RP 技术的基本原理。
图1 RP 技术的基本原理。
RP 技术体系可分解为几个彼此联系的基本环节: 三维CAD 造型、反求工程、数据转换、原型制造、后处理等。
2.1立体光固化成型(SLA)该方法是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法。
SLA 技术原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描, 被扫描区域的树脂薄层( 约十分之几毫米) 产生光聚合反应而固化, 形成零件的一个薄层。
工作台下移一个层厚的距离, 以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂, 进行下一层的扫描加工, 如此反复, 直到整个原型制造完毕。
由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用, 故在工作时只需功率较低的激光源。
此外,因为没有热扩散, 加上链式反应能够很好地控制, 能保证聚合反应不发生在激光点之外, 因而加工精度高, 表面质量好, 原材料的利用率接近100%, 能制造形状复杂、精细的零件, 效率高。
材料先进成型技术答案整理
材料先进成型技术答案整理材料先进成型技术1从凝固学⾓度，结合实例谈谈细化合⾦晶粒的主要措施并说明细化原因。
晶粒细化措施：凡是促进形核、抑制晶体长⼤的措施均可细化晶粒。
提⾼冷速：冷速⾼，则过冷度⼤，形核率增加。
进⾏变质处理：促进⾮均匀形核控制加热温度(过热度)：过热导致⾮均匀形核速率下降，但可以提⾼过冷度使形核率增加，两者竞争，寻求最佳过热度。
进⾏熔体振动：机械搅拌、电场、磁场、对流和超声波作⽤等。
利⽤成分过冷效应，制造形核带，产⽣⼤量的等轴晶粒。
晶粒细化实例：变质处理：向⾦属液体中加⼊⼀些细⼩的形核剂（⼜称为孕育剂或变质剂），使它在⾦属液中形成⼤量分散的⼈⼯制造的⾮⾃发晶核，从⽽获得细⼩的铸造晶粒，达到提⾼材料性能的⽬的。
（铸造铝硅合⾦的变质处理以细化晶粒）【铝硅合⾦具有良好的⼒学性能和铸造性能，在⼯业中应⽤⼴泛，如⽤作汽车发动机缸体、活塞等材料。
随着硅含量增加，Al+Si的共晶体增多；当硅含量超过13%时，合⾦中还析出粗⼤的多⾓形板状初晶硅。
由于硅相质脆且以粗⼤⽚状存在，在硅相尖端和棱⾓部位容易引起应⼒集中，从⽽严重降低其⼒学性能。
通过相铝硅合⾦中加⼊锶、钠及稀⼟等元素对其进⾏变质处理以改变硅相形态，以提⾼合⾦的性能。
】外场作⽤细化合⾦晶粒：(1)超声波作⽤：超声波增⼤形核数量，提⾼形核率；超声波对熔体的搅拌作⽤使得⼤量碎⼩枝晶形成，提⾼晶核数量；超声波的导⼊加⼤了过冷度，有利于晶体细化。
（2）电磁场作⽤：电磁振荡凝固细晶技术、脉冲电磁凝固细晶技术（磁压强引起的熔体振荡导致了凝固组织的细化）（3）熔体过热处理细化合⾦晶粒：熔体过热可消除其固相夹杂和不可逆类固形原⼦团簇，控制形核过程。
提⾼过热温度和延长保温时间均可消除熔体中的异质核⼼，使得熔体达到结构和成分的均匀化，消除组织遗传性，从⽽得到性能良好的组织。
过热温度和保温时间不能过⾼、过长，否则难熔的异质相溶解，减⼩了形核数，不利于得到细晶组织。
先进制造-快速成形技术-薄片分层LOM
用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工 件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下 对齐的网格；激光切割完成后，工作台带动已成形的工件下 降，与带状片材分离；供料机构转动收料轴和供料轴，带动 料带移动，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面； 热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚；再 在新层上切割截面轮廓如此反复直至零件的所有截面切割、 粘接完，得到三维的实体零件。
较便宜，运行成本和设备投资较低，故获得了一定的应用。
可以用来制作汽车发动机曲轴、连杆、各类箱体、盖板等零 部件的原形样件。
工 艺 样 件
快速成形技术发展趋势
如今的快速成形技术已经作为一种基本方法被广泛应 用于各个领域。随着社会的不断发展和市场需求的不 断变化，快速成形技术将迎来新的发展契机。 快速成形工业将会在未来几年发生巨大的变化，主要
5、 由于难以(虽然并非不可能)去除里面的废料，该工艺不宜构建内 部结构复杂的零件。
6、当加工室的温度过高时常有火灾发生。因此，工作过程中需要专 职人员职守。
LOM分层叠加成形设备
设备组成： ①激光系统 ②走纸机构 ③X、Y扫描机构 ④Z轴升降机构 ⑤加热辊
3. 应用 薄片分层叠加快速成形工艺和设备由于其成形材料纸张
快速成形工艺
——薄片分层叠加成形LOM
成员：陈卓 张昊
李涛 严之良 谢凯
薄片分层叠加成形(LOM—Laminated Object Manufacturing)
又称叠层实体制造或分层实体制造，由美国Helisys公 司于1986年研制成功，并推出商品化的机器。因为常用纸作 原料，故又称纸片叠层法。 1. LOM工艺原理 采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等作为成形材料，片材 表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，用CO2激光器（或刀） 在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材，然后通过 热压辊热压，使当前层与下面已成形的工件层粘接，从而堆 积成型。
浅谈新型金属材料成型加工技术
浅谈新型金属材料成型加工技术摘要：随着现代科技技术的高速发展，新型金属材料也不断地被发掘。
新型金属材料被应用需要经历一系列的加工成型技术，随着新型金属材料的应用，新型金属材料成型加工技术也得到了相应的发展。
关键词：新型金属材料；成型加工技术；技术创新当前，新型的金属复合材料已经得到了广泛的应用，复合型材料虽然成本与技术要求都较高，但其所具有的材料特性也比普通材料更加优异，成为了工程建设的重要材料。
此外，更多的零件制作采用新型金属材料，也催生了很多先进的成型加工技术。
那么在新型金属兴盛的时代背景下，如何进一步精进新型金属材料成型加工技术是当前我们应该关注的问题。
1，新型材料的综述1.1新型材料的特性新型金属材料种类繁多，都为合金范畴。
因此其具有具较高的韧度和强度，抗压性、延展性、导电性、导热性等。
当前应用广泛的新型金属材料有形状记忆合金、高温合金以及非晶态合金。
1.2新型金属材料的工艺性能1.2.1焊接性焊接性是指金属在特定结构和工艺条件下通过常用焊接方法获得预期质量要求的焊接接头的性能。
它包括两个方面的内容：一是结合性能，二是使用性能。
焊接性一般根据焊接时产生的裂纹敏感性和焊缝区力学性能的变化来判断。
1.2.2可锻性可锻性是材料在承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺时会改变形状而不产生裂纹的性能。
可锻性好坏主要决定于金属的化学成分、显微组织、变形温度、变形速度及应力状态等因素。
1.2.3铸造性金属材料能用铸造方法获得合格铸件的能力称为铸造性。
铸造性包括流动性、收缩性和偏析倾向等。
流动性是指液态金属充满铸模的能力，流动性愈好，愈易铸造细薄精致的铸件。
收缩性是指铸件凝固时体积收缩的程度，收缩愈小，铸件凝固时变形愈小。
偏析是指化学成分不均匀，偏析愈严重，铸件各部位的性能愈不均匀，铸件的可靠性愈小。
1.2.4切削加工性金属材料的切削加工性系指金属接受切削加工的能力，也是指金属经过切削加工而成为合乎要求的工件的难易程度。
快速成型技术的原理工艺过程及技术特点
快速成型技术的原理、工艺过程及技术特点：快速成型属于离散／堆积成型。
它从成型原理上提出一个全新的思维模式维模型，即将计算机上制作的零件三维模型，进行网格化处理并存储，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，由成型头在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维坯件．然后进行坯件的后处理，形成零件。
快速成型的工艺过程具体如下：l ）产品三维模型的构建。
由于 RP 系统是由三维 CAD 模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD 模型。
该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG 等）直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、CT 断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。
2 ）三维模型的近似处理。
由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似处理，以方便后续的数据处理工作。
由于STL格式文件格式简单、实用，目前已经成为快速成型领域的准标准接口文件。
它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型，每个小三角形用3 个顶点坐标和一个法向量来描述，三角形的大小可以根据精度要求进行选择。
STL 文件有二进制码和 ASCll 码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比 ASCII 码输出形式的文件所占用的空间小得多，但ASCII码输出形式可以阅读和检查。
典型的CAD 软件都带有转换和输出 STL 格式文件的功能。
3 ）三维模型的切片处理。
根据被加工模型的特征选择合适的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的轮廓信息。
间隔一般取0.05mm~0.5mm，常用 0.1mm 。
间隔越小，成型精度越高，但成型时间也越长，效率就越低，反之则精度低，但效率高。
注塑新工艺、新技术介绍
注塑新工艺、新技术介绍1．氮气辅助注塑氮气辅助注塑系统，这种先进的系统和技术，是把氮气经由分段压力控制系统直接注射入模腔内的塑化塑料裹，使塑件内部膨胀而造成中空，但仍然保持产品表面的外形完整无缺。
应用氮气辅助注塑技术，有以下优点：1）节省塑胶原料，节省率可高达30%以上。
2）缩短产品生产周期时间。
3）降低注塑机的锁模压力，可高达30%以上。
4）提高注塑机的工作寿命。
5）降低模腔内的压力，使模具的损耗减少和提高模具的工作寿命。
6）对某些塑胶产品，模具可采用铝质金属材料。
7）降低产品的内应力、产品翘曲问题，提高塑件的密度。
8）解决和消除产品表面缩水问题。
9）简化产品繁琐的设计。
10）降低注塑机的耗电量。
11）降低注塑机和开发模具的投资成本。
12）降低生产成本。
氮气辅助注塑技术，可应用于各种塑胶产品上，如电视机或音响外壳、汽车塑料产品、家私、浴室、橱具、家庭电器和日常用品、各类型塑胶盒和玩具等等。
氮气辅助注塑技术在注塑行业中必定被受广泛应用。
材料选择：基本上所有用于注塑的热塑性塑料（加强或不加强），及一般工程塑料皆适用于气体辅助注塑。
电脑辅助模拟分析1）防止困气和保证气体充填平均。
2）防止气体冲破成品表面。
3）因气体是有挤压特性，并在保压阶段时起了一定重要作用，因此，借助电脑辅助模拟分析，能保证塑料分布和模具充填作更准确的预测。
注塑机系统设备要求基本上，氮气辅助注塑系统可配合全球不同牌子的注塑机，只要是这些注塑机是配备有：1）弹弓射咀（不一定使用），防止高压氮气进入注塑机炮筒。
2）注塑机的螺杆行程配备电子尺行程开关，以触发信号给气辅控制系统，从而把高压氮气注射进模腔内。
2．注塑过程计算机辅助工程分析技术（CAE）、Moldflow软件简介：CAE技术是包含了数值计算技术、计算机图形学、工程分析与仿真学、数据库等的综合性软件系统。
其理论基础是高聚物的流动变学和传热学。
帮助我们进行诊断，以解决工程上现有或潜在的问题；当材料、设计或条件改变时，可以帮助我们了解这些改变对制品质量和生产效率的影响；在产品开发、模具设计、制模、试模、注塑的各个环节进行CAE分析，减少失误和时间浪费、提高成功率、增强企业的竞争力。
先进材料成形技术与理论大纲-机电工程学院
研究生课程教学大纲课程编号：S292023课程名称：先进材料成形技术与理论开课院系：机电工程学院任课教师：郭永环先修课程：理论力学、材料力学、材料成型原理、工程材料等适用学科范围：机械工程学时： 36 学分： 2开课学期：2 开课形式：讲授课程目的和基本要求：本课程主要介绍与材料成型与加工相关的知识，通过本课程的学习，可以使学生对液态成形、连接成形、固态塑性成形、粉末冶金及成形、高分子材料及成形、陶瓷材料及成形、复合材料及成形基本过程有较深入的理解；掌握典型机械零件制造的基本工艺，初步具备根据零件使用要求合理选择成形工艺以及根据成形工艺要求合理设计零件结构的能力，并能进行简单的技术经济性分析。
课程主要内容：第一章金属材料与热处理主要内容包括金属材料的机械性能、金属的晶体结构和结晶、常用的热处理工艺。
第二章铸造成型技术主要内容包括合金的铸造性能、常用的铸造合金和铸造方法、先进液态金属成型技术。
第三章压力加工成型技术主要内容包括压力加工成型的特点和方法、锻造和冲压等常用压力加工技术、超塑性成形、粉末锻造等特殊压力加工新技术。
第四章焊接成型技术主要内容包括焊接原理及方法、焊接接头的组织和性能、常用金属的焊接、激光焊和微连接技术等新的连接技术。
第五章粉末冶金及其成型主要内容包括粉末冶金基础知识及粉末冶金工艺过程知识。
第六章高分子材料及其成型主要内容包括工程塑料的分类和工程塑料成型工艺、塑料制品的结构工艺性。
第七章陶瓷材料及成型主要内容包括陶瓷材料的性能。
第八章复合材料及其成型主要内容包括复合材料的定义和分类、复合材料成型工艺和应用。
第九章快速成型技术主要内容包括快速成型技术的原理、分类及特点第十章成型材料与方法选择主要内容包括材料成型方法选择的原则、几种常用的机械零件的毛坯成型方法的选择方法。
课程主要教材：樊自田.先进材料成形技术及理论，化学工业出版社，2006主要参考文献：1．刘建华. 材料成型工艺基础，西安电子科技大学出版社，20072．毛萍莉. 材料成形技术，机械工业出版社，20073. 毛卫民. 金属材料成形与加工，清华大学出版社，2008学院审核意见：学位分委员会审批意见：签字：签字：日期：日期：。
快速成型技术及原理
RP技术简介快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）；英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。
快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。
自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。
快速成型机的工艺立体光刻成型sla层合实体制造lom熔融沉积快速成型fdm激光选区烧结法SLS多相喷射固化mjs多孔喷射成型mjm直接壳法产品铸造dspc激光工程净成型lens选域黏着及热压成型SAHP层铣工艺lmp分层实体制造som自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。
材料成形新技术
当前，节能、环保、安全、舒适、智能和网络是汽
车技术发展的总趋势，尤其是节能和环保更是关系
人类可持续发展的重大问题。因此，降低燃耗、减
少向大气排出CO2和有害气体及颗粒已成为汽车工 程界主攻的方向。
为了达到进一步减小质量及降低成本的目的，除了
开发高强度钢、铝、镁钛等轻合金材料外，近年来
分为连续搅拌和非连续搅拌.
5） 半固态金属成形技术的特点
——重熔加热后的半固态金属坯料的粘度很高，
可以方便地机械搬运，也便于实现自动化操作；
在高速剪切作用下，半固态金属坯料的粘度又可
迅速降低，便于成形。 ——半固态成形时，金属在充型过程中，不易 发生喷溅，减轻了合金的氧化和裹气，提高了铸 件的致密性。因此．可以通过热处理来进一步提
落，容易实现自动操作。
缺点：模具安装和嵌镶件的安放比较麻烦；占地面
积较大。
2、立式注射机的特点 优点：占地面积小， 模具拆装方便，成型 制件的嵌件易于安放。 缺点：顶出不易实现 自动化，机身较高， 稳定性差，加料维修 不便。 适应：注射量在 60cm3以下的小型注 射机。
立式注塑机两次注塑.WM 双色注射成型机录像
加料 预热 注射充模 保压补缩 冷却定形 开模
清模
注射过程
塑件脱模
注射
保压
倒流
冷却
图3-2 注射过程型腔内压力的变化
图3-3 注塑过程塑料温度随时间变化的关系
5.1.3.3 塑件后处理：
塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致
在使用过程中变形或开裂，应该采用后处理来
消除或减小。
消除塑件内应力的方法有：
于1967年提出的.
汽车非金属材料及其先进成型加工技术
汽车非金属材料及其先进成型加工技术汽车非金属材料及其先进成型加工技术在汽车制造领域，非金属材料的应用日益广泛，成为提高汽车质量、降低汽车重量和节能减排的关键技术之一。
非金属材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀、隔音隔热、造型灵活等优势，同时具备一定的可塑性、可成型性和可溶性，赋予汽车设计师更多的自由度。
目前，汽车非金属材料主要包括塑料、复合材料、橡胶和玻璃等。
塑料是汽车制造中最常用的非金属材料，其种类也最为丰富。
例如，聚碳酸酯（PC）塑料具有优良的刚性、韧性和透明度，广泛应用于车灯、玻璃窗和仪表板等部件的制造。
聚丙烯塑料（PP）具有较低的密度、良好的热稳定性和电绝缘性，用于制造汽车座椅、油箱和冷却风扇等组件。
此外，玻璃纤维增强塑料（GFP）和碳纤维增强塑料（CFRP）等复合材料也被广泛应用于汽车车身和底盘的制造，因其优异的强度、刚度和阻尼性能。
为了实现这些非金属材料的先进成型加工，汽车制造商采用了多种先进的成型技术。
其中，注塑成型是最常见的一种技术。
该技术通过加热和压力作用，将熔融的塑料注入模具中，然后冷却固化成型。
注塑成型具有精度高、生产效率高、成本低等优点，适用于大规模生产。
另一种常用的成型技术是挤出成型。
挤出成型通过将熔融的塑料从挤压头中挤出，然后在模具中冷却成型。
这种技术适用于制造管状和复杂截面形状的部件，如排气管和车门密封条等。
另外，还有吹塑成型、压力成型、热压成型等多种成型技术，用于制造不同形状、大小和材质的汽车部件。
除了塑料，复合材料的成型加工也是汽车非金属材料的重要领域。
复合材料由纤维增强材料和基体材料组成，具有轻质、高强度和耐腐蚀等优势。
在复合材料的成型过程中，主要采用了浸润成型和压缩成型两种技术。
浸润成型将纤维增强材料浸渍在粘合剂中，然后放置在模具中进行固化。
压缩成型则是通过将纤维增强材料和基体材料组合在一起，置于高温和高压环境下进行成型。
这些成型技术在汽车制造中广泛应用于制造车身面板、底盘和内饰等部件。
材料加工及应用中的新型成型技术
材料加工及应用中的新型成型技术近年来，随着科技的不断发展和社会的进步，材料加工及应用领域也逐渐出现了新型的成型技术。
这些新型成型技术以其高效、高质量的特点，为传统材料加工行业带来了巨大的变革和机遇。
本文将介绍几种新型成型技术，并探讨其在材料加工及应用中的应用前景。
一、激光成型技术激光成型技术是一种先进的制造工艺，它利用激光束进行材料加工，具有灵活性高、成品精度高、制造周期短等优点。
激光成型适用于多种材料的加工，例如金属、陶瓷、复合材料等。
通过调整激光的功率和频率，可以实现对材料的精确控制，达到所需形状和尺寸。
激光成型技术被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域，为相关行业的发展注入了新的动力。
二、3D打印技术3D打印技术是一种由计算机控制的逐层堆积制造技术，也被称为增材制造。
它通过逐层叠加材料，将设计的三维模型转化为实体物体。
相比传统的加工技术，3D打印技术具有无废料、灵活性高、成本低等优点。
3D打印技术适用于多种材料，包括塑料、金属、陶瓷等。
它在制造领域中的应用十分广泛，如快速原型制作、定制化制造、医疗器械等。
随着3D打印技术的发展，人们对其应用前景寄予了更大的期望。
三、等离子体成型技术等离子体成型技术是一种将等离子体能量引入材料加工过程中，通过高能离子的轰击将材料加工成所需形状的技术。
等离子体成型技术具有无切削、高效率、精密模制造等优点。
它适用于多种材料的加工，如金属、陶瓷、复合材料等。
等离子体成型技术在航空航天、汽车制造、电子器件等领域具有广泛的应用前景。
四、热喷涂技术热喷涂技术是一种将熔融的材料喷涂到基材上的技术。
它能够改善材料表面的性能，提高材料的耐磨、耐腐蚀、耐高温等特性。
热喷涂技术广泛应用于飞机发动机、汽车制造、能源装备等领域。
随着材料科学的不断发展和技术的进步，热喷涂技术在新材料的应用中也发挥着重要的作用。
总的来说，新型成型技术在材料加工及应用领域具有广阔的应用前景。
它们以其高效、高质量的特点，为传统材料加工行业带来了革命性的变革。
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华中科技大学博士研究生入学考试
《先进材料成形技术与理论》考试大纲
一、《先进材料成形技术及理论》课程概述
编号：MB11001
学时数：40
学分：2.5
教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4
二、教学目的与要求：
材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。
本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。
本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。
三、课程内容：
第一章材料的分类及其加工方法概述
1.1材料的分类及加工方法概述
1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料）
1.3材料加工中的共性（与一体化）技术
1.4材料加工技术的发展趋势
第二章液态金属精密成形理论及应用
2.1 材料液态成形的范畴及概述
2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治)
2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生)
2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形）
2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等）
2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固）
2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及
其设计）
2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型）
第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论
3.1 金属塑性成形种类与概述
3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺）
3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形）
3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型）
3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）
3.6 特种锻造（电镦、摆锻、辊锻、其它特种锻造）
3.7 液压成形（原理、设备、工艺）
3.8 新技术对成形模具的要求（数字化、柔性模具）
第四章先进连接技术理论及应用
4.1 材料连接成形概述
4.2 几种新型连接方法的原理及特点
高能密束焊、搅拌磨擦焊、微连接等连接方法基本原理、工艺及应用、复合加工工艺原理及新技术
4.3 典型先进材料的特性、连接工艺与物理冶金
(铝锂合金、高温合金等金属材料；陶瓷材料、复合材料、有序金属间化合物、非晶材料等非金属材料及功能材料的焊接性、连接方法的选择、接头性能与工艺特点)
4.4 严酷条件下的连接技术
(空间连接技术的发展；零重力条件下的焊缝成形与焊接冶金特性；空间结构材料的焊接性。
辐射条件下的焊接。
水下焊接技术)
4.5 材料表面改性新技术
(激光表面改性、气相沉积、真空熔结、电火花强化等；表面改性技术选择。
)
4.6连接接头质量控制与性能评价
(连接接头质量控制；接头性能评价方法；获得优质结构的现代连接和连接工程学的基本内涵及相关学科之间的关系)
4.7 数值模拟与仿真技术在连接成形技术中的应用
（数字化连接技术）
第五章复合化成形加工方法及技术基础
5．1 材料成形加工技术的复合化
5．2连铸连轧
5．3成形与精密加工复合化
5．4复合能量场成形
5．5新材料制备与成形一体化
5．6CAD/CAE/CAM一体化技术
第六章粉末材料及其成形技术
5.1 粉末材料的制备
5.2 粉末冶金原理及应用
5.3 粉末材料喷射成形原理及应用
5.4 粉末材料注射成形原理及应用。