过程控制-第一讲 材料成型
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铸1）造料成浆形的。制备：将经过陶瓷粉体与6～12％石蜡和 0.1～
1％硬脂酸或油酸表面活性剂加热到60～80℃再与 熔
化的石蜡混合即可。
2）压铸：在压缩空气作用下充型，保压冷却，脱模。
塑性成形
借鉴金属的挤 压成形和轧制成 形工艺。
➢ 挤制成形
将具 有可塑性的 泥料，通过 挤机嘴成形。
塑性成形
腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。
• 铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
铸造 分类
砂型 铸造
特种 铸造
低压铸造
消失模 铸造
熔模铸造
压力铸造
七 种
常
见
特种铸造
金属型 铸造
的 特 种
铸
造
连续铸造
离心铸造
方
法
砂型铸造概略图
低压铸造火车车轮示意图
连续铸造薄板坯生产线
大型压铸机及压铸模
高分子材料
塑料 橡胶 合成纤维 胶粘剂 ……
成形方法
注射成形 模压成形 浇注成形 吹塑成形 压延成形 拉丝成形
塑料制品的成形工艺
➢ 模压成形：
将塑料原料放入成型 模加热熔化，加压，使塑 料充满整个型腔，同时发 生交联反应而固化。
模压成型主要用于热固性塑料，适用于形状复杂或带 有复杂嵌件的制品，但生产率低、模具成本较高。
借鉴金属的挤 压成形和轧制成 形工艺。
➢ 挤制成形
将具 有可塑性的 泥料，通过 挤机嘴成形。
➢ 轧膜成形
将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于轧辊上混 炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发，形成一 层厚膜；调整 轧辊间距，反 复轧制，可制 得薄片瓷坯。
3. 高分子材料的加工
由千百个原子彼此以共价键结合形成 相对分子质量特别大、具有重复结构单 元的材料
塑性或局部熔化状态，加压焊合而使工件焊接在一起的焊接方法。
2.无机非金属-陶瓷的成形方法
模压成形
模压成形是将混合料加入到模具中，在压力机上压 成一定形状的坯体的方法。
冷等静压成形
利用液态、气体或橡胶等作为传压介质，在三维 方
向对坯体进行压制的工艺。冷等静压可分为干式和湿式
两种形式。 冷等静压
原料 粉末
混合
压制
烧结
❖ 这是陶瓷材料、水泥以及硬质合金以及高熔点合金 等材料的主要成材途径。
三大材料制备技术之三：单体聚合制备技术
天然气
石油
单体
聚合
聚合物
煤炭 ❖ 这是高分子材料的典型的制备技术
Fra Baidu bibliotek
材料制备的定义
根据所需材料的性能、结构要求，进行材料的
提纯净化、原料(成分)配制和合成或 合金化的过程．是材料成型的首要环节。
学而不思则罔， 思而不学则殆。 孔子 《论语·为政》
第一讲 材料成型（回顾）
1. 材料成型基本概念 2. 金属材料成型方法 3. 无机非金属材料成型方法 4. 高分子材料成型方法
1. 材料成型基本概念
材料是人类文明进步的 物质基础，材料的更新 与进步促进了人类社会 的发展。人类的文明史 也是一部材料发展史。
模压成形示意动画
➢ 注射成型：
将塑料原料在注射机料筒内加热熔化，通过推杆或 螺杆向前推压至喷嘴，迅速注入封闭模具内，冷却后即
得塑料制品。
➢ 挤出成型：
将原料在料筒中加热至流动状态，同时通过螺杆向 前推压至机头，通过不同形状和结构的口模连续挤出， 获得不同形状的型材，如管、棒、带、丝、板等。
➢ 吹塑成形：
材料成型过程检测及控制
主讲人： 王同敏
材料科学与工程学院
课程简介
课程名称：材料成型过程检测及控制 课程性质：必修 课程学时：24 课程学分：1.5 考勤方式：签到 考核办法：平时成绩30分+试卷成绩70分 授课方式：多媒体 + 板书 + 课堂问答
授课内容及学习目的
1. 了解材料成型及检测控制问题（4学时） 2. 了解常用的自动控制系统（4学时） 3. 了解并掌握温度的测量与控制（2学时） 4. 了解并掌握压力的测量与控制（2学时） 5. 了解并掌握流量的测量与控制（2学时） 6. 了解并掌握液位的测量与控制（2学时） 7. 了解传感器、控制器、执行器的分类、基本
• 激光焊
基本原理：利用激光
器受激产生激光束， 通过聚焦系统将其聚 集成半径微小的光斑， 当调焦到被焊工件的 接缝时，光能转换为 热能，从而使金属熔 化形成焊接接头。
• 摩擦焊
利用工件之间的相互摩擦产生的热量同时加压使工件 连接到一起的焊接方法。
摩擦焊示意图
电阻焊
利用电流通过被焊工件以及接触部分产生电阻热，使接触部位达到
熔融态的塑料坯通过挤出机或注射机挤出后，置于 模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使其紧贴模内壁成 型而获得中空制品。
本讲小结
1. 掌握材料成型的基本概念 2. 感性认识材料成型的各种方法及其特
点与适用对象 3. 下一讲：过程控制基础知识
Thank you for you attention!
湿式冷等静压（液体为传压介质） 干式冷等静压（气体或弹性体为传压介质）
注浆法成形
以水为溶剂、粘土为粘结剂和陶瓷粉体混合，配制成的 具有较好流动性的料浆，再将料浆注入到具有产品形状 的石膏模中成形的方法。
热压铸成形
这种成形方法借鉴了金属压铸成形的工艺思路， 利
用石蜡的高温流变特性，对陶瓷石蜡流体进行压力下的
Question: 材料成型？
通过上述三种材料制备技术得到的材料，大多数不 是材料的最终产品，需要进一步后续加工成具有一定
形状与功能的零件与制品，称之为材料成 型。材料的常规成型方法主要有铸造、压力 加工、焊接、烧结、注塑成形等。
远古时代 燧石（材料） 打磨（成型） 石刀（制品）
西夏壁画《打铁图》 西夏政府开办有大型的冶铁作坊，宋朝使者在元昊的宫 中，曾听到附近传来千百万人锻铁的声音。这幅西夏壁 画《打铁图》描绘的就是锻铁的场面。两个铁匠挥舞着 大锤在铁砧上锤炼，一人推拉着双木扇风箱。这幅《打 铁图》是我国现存最早的锻铁图之一。
材料的分类
1. 天然材料 2. 金属材料 3. 无机非金属材料 4. 高分子材料 5. 复合材料 6. 半导体电子材料 ……
Question: 材料制备?
三大材料制备技术之一：熔融凝固制备技术
原材料
熔融 精炼
凝固
坯料
❖ 常用于金属、无机非金属化合物、半导体材料坯 锭和玻璃制品的制备。
三大材料制备技术之二：粉末冶金制备技术
熔模铸造工艺流程图
消失模铸造示意图
压力加工是指在不破坏金属自身完整性的条件下，
利用外力作用使金属产生塑性变形，从而获得具有一定 形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法，也称
作塑性加工。 压力加工（塑性加工）
锻造 冲压 轧制 拉拔 挤压 ……
自由锻造 过 程 示 意 图
模锻过程示意图
轧制过程示意图
原理及适用对象（4学时） 8. 能够设计简单的自动控制系统（4学时）
使用教材及参考书目
1. 《过程控制系统及仪表》周小林著， 大连理工大学出版社
2. 《热加工测控技术》，石德全，高桂 丽主编，北京大学出版社
3. 《过程控制系统》，陈夕松，汪木兰 主编，科学出版社
怎样学好这门课程?
✓ 思考 理解 实践 × 死记 照搬 空想
挤压过程示意图
拉拔过程示意图
冲压过程示意图
冲压设备
多辊复合轧制
焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。
焊接过程的实质是用加热或加压等手段，借助于 金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料 牢固地连接起来。
• 熔化焊
焊缝形成过程示意图
在高温热源的作用下，填充 金属（如焊条）和基体金属发 生局部熔化。迅速冷却结晶。 随着热源不断移动，从而形成 连续的致密层状组织焊缝。
古代 简单铁轮毂（材料成型工艺有所进步）
现代 复杂制品（材料成型工艺长足进步）
小结
人类与猴子的区别在于 人类掌握了材料的制备 与成型技术 ^-^
1. 金属材料成型方法
• 铸造 • 压力加工（塑性加工） • 焊接 • 粉末冶金 • 切削加工（冷加工）
铸造 •
是指将熔融态的金属（或合金）浇注于特定型
1％硬脂酸或油酸表面活性剂加热到60～80℃再与 熔
化的石蜡混合即可。
2）压铸：在压缩空气作用下充型，保压冷却，脱模。
塑性成形
借鉴金属的挤 压成形和轧制成 形工艺。
➢ 挤制成形
将具 有可塑性的 泥料，通过 挤机嘴成形。
塑性成形
腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。
• 铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
铸造 分类
砂型 铸造
特种 铸造
低压铸造
消失模 铸造
熔模铸造
压力铸造
七 种
常
见
特种铸造
金属型 铸造
的 特 种
铸
造
连续铸造
离心铸造
方
法
砂型铸造概略图
低压铸造火车车轮示意图
连续铸造薄板坯生产线
大型压铸机及压铸模
高分子材料
塑料 橡胶 合成纤维 胶粘剂 ……
成形方法
注射成形 模压成形 浇注成形 吹塑成形 压延成形 拉丝成形
塑料制品的成形工艺
➢ 模压成形：
将塑料原料放入成型 模加热熔化，加压，使塑 料充满整个型腔，同时发 生交联反应而固化。
模压成型主要用于热固性塑料，适用于形状复杂或带 有复杂嵌件的制品，但生产率低、模具成本较高。
借鉴金属的挤 压成形和轧制成 形工艺。
➢ 挤制成形
将具 有可塑性的 泥料，通过 挤机嘴成形。
➢ 轧膜成形
将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于轧辊上混 炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发，形成一 层厚膜；调整 轧辊间距，反 复轧制，可制 得薄片瓷坯。
3. 高分子材料的加工
由千百个原子彼此以共价键结合形成 相对分子质量特别大、具有重复结构单 元的材料
塑性或局部熔化状态，加压焊合而使工件焊接在一起的焊接方法。
2.无机非金属-陶瓷的成形方法
模压成形
模压成形是将混合料加入到模具中，在压力机上压 成一定形状的坯体的方法。
冷等静压成形
利用液态、气体或橡胶等作为传压介质，在三维 方
向对坯体进行压制的工艺。冷等静压可分为干式和湿式
两种形式。 冷等静压
原料 粉末
混合
压制
烧结
❖ 这是陶瓷材料、水泥以及硬质合金以及高熔点合金 等材料的主要成材途径。
三大材料制备技术之三：单体聚合制备技术
天然气
石油
单体
聚合
聚合物
煤炭 ❖ 这是高分子材料的典型的制备技术
Fra Baidu bibliotek
材料制备的定义
根据所需材料的性能、结构要求，进行材料的
提纯净化、原料(成分)配制和合成或 合金化的过程．是材料成型的首要环节。
学而不思则罔， 思而不学则殆。 孔子 《论语·为政》
第一讲 材料成型（回顾）
1. 材料成型基本概念 2. 金属材料成型方法 3. 无机非金属材料成型方法 4. 高分子材料成型方法
1. 材料成型基本概念
材料是人类文明进步的 物质基础，材料的更新 与进步促进了人类社会 的发展。人类的文明史 也是一部材料发展史。
模压成形示意动画
➢ 注射成型：
将塑料原料在注射机料筒内加热熔化，通过推杆或 螺杆向前推压至喷嘴，迅速注入封闭模具内，冷却后即
得塑料制品。
➢ 挤出成型：
将原料在料筒中加热至流动状态，同时通过螺杆向 前推压至机头，通过不同形状和结构的口模连续挤出， 获得不同形状的型材，如管、棒、带、丝、板等。
➢ 吹塑成形：
材料成型过程检测及控制
主讲人： 王同敏
材料科学与工程学院
课程简介
课程名称：材料成型过程检测及控制 课程性质：必修 课程学时：24 课程学分：1.5 考勤方式：签到 考核办法：平时成绩30分+试卷成绩70分 授课方式：多媒体 + 板书 + 课堂问答
授课内容及学习目的
1. 了解材料成型及检测控制问题（4学时） 2. 了解常用的自动控制系统（4学时） 3. 了解并掌握温度的测量与控制（2学时） 4. 了解并掌握压力的测量与控制（2学时） 5. 了解并掌握流量的测量与控制（2学时） 6. 了解并掌握液位的测量与控制（2学时） 7. 了解传感器、控制器、执行器的分类、基本
• 激光焊
基本原理：利用激光
器受激产生激光束， 通过聚焦系统将其聚 集成半径微小的光斑， 当调焦到被焊工件的 接缝时，光能转换为 热能，从而使金属熔 化形成焊接接头。
• 摩擦焊
利用工件之间的相互摩擦产生的热量同时加压使工件 连接到一起的焊接方法。
摩擦焊示意图
电阻焊
利用电流通过被焊工件以及接触部分产生电阻热，使接触部位达到
熔融态的塑料坯通过挤出机或注射机挤出后，置于 模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使其紧贴模内壁成 型而获得中空制品。
本讲小结
1. 掌握材料成型的基本概念 2. 感性认识材料成型的各种方法及其特
点与适用对象 3. 下一讲：过程控制基础知识
Thank you for you attention!
湿式冷等静压（液体为传压介质） 干式冷等静压（气体或弹性体为传压介质）
注浆法成形
以水为溶剂、粘土为粘结剂和陶瓷粉体混合，配制成的 具有较好流动性的料浆，再将料浆注入到具有产品形状 的石膏模中成形的方法。
热压铸成形
这种成形方法借鉴了金属压铸成形的工艺思路， 利
用石蜡的高温流变特性，对陶瓷石蜡流体进行压力下的
Question: 材料成型？
通过上述三种材料制备技术得到的材料，大多数不 是材料的最终产品，需要进一步后续加工成具有一定
形状与功能的零件与制品，称之为材料成 型。材料的常规成型方法主要有铸造、压力 加工、焊接、烧结、注塑成形等。
远古时代 燧石（材料） 打磨（成型） 石刀（制品）
西夏壁画《打铁图》 西夏政府开办有大型的冶铁作坊，宋朝使者在元昊的宫 中，曾听到附近传来千百万人锻铁的声音。这幅西夏壁 画《打铁图》描绘的就是锻铁的场面。两个铁匠挥舞着 大锤在铁砧上锤炼，一人推拉着双木扇风箱。这幅《打 铁图》是我国现存最早的锻铁图之一。
材料的分类
1. 天然材料 2. 金属材料 3. 无机非金属材料 4. 高分子材料 5. 复合材料 6. 半导体电子材料 ……
Question: 材料制备?
三大材料制备技术之一：熔融凝固制备技术
原材料
熔融 精炼
凝固
坯料
❖ 常用于金属、无机非金属化合物、半导体材料坯 锭和玻璃制品的制备。
三大材料制备技术之二：粉末冶金制备技术
熔模铸造工艺流程图
消失模铸造示意图
压力加工是指在不破坏金属自身完整性的条件下，
利用外力作用使金属产生塑性变形，从而获得具有一定 形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法，也称
作塑性加工。 压力加工（塑性加工）
锻造 冲压 轧制 拉拔 挤压 ……
自由锻造 过 程 示 意 图
模锻过程示意图
轧制过程示意图
原理及适用对象（4学时） 8. 能够设计简单的自动控制系统（4学时）
使用教材及参考书目
1. 《过程控制系统及仪表》周小林著， 大连理工大学出版社
2. 《热加工测控技术》，石德全，高桂 丽主编，北京大学出版社
3. 《过程控制系统》，陈夕松，汪木兰 主编，科学出版社
怎样学好这门课程?
✓ 思考 理解 实践 × 死记 照搬 空想
挤压过程示意图
拉拔过程示意图
冲压过程示意图
冲压设备
多辊复合轧制
焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。
焊接过程的实质是用加热或加压等手段，借助于 金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料 牢固地连接起来。
• 熔化焊
焊缝形成过程示意图
在高温热源的作用下，填充 金属（如焊条）和基体金属发 生局部熔化。迅速冷却结晶。 随着热源不断移动，从而形成 连续的致密层状组织焊缝。
古代 简单铁轮毂（材料成型工艺有所进步）
现代 复杂制品（材料成型工艺长足进步）
小结
人类与猴子的区别在于 人类掌握了材料的制备 与成型技术 ^-^
1. 金属材料成型方法
• 铸造 • 压力加工（塑性加工） • 焊接 • 粉末冶金 • 切削加工（冷加工）
铸造 •
是指将熔融态的金属（或合金）浇注于特定型