金属高分子陶瓷材料加工成型方法

金属材料、高分子材料、陶瓷材料的成型制备方法

金属材料加工成型方法

金属材料成型工艺有以下几种

它是将熔融的金属液体浇注到与零件形状相对应的铸造模型腔中，待冷却后得到实体毛坯或零件的工艺过程。

铸造加工的特点：1.适应性强2.成本低廉3.铸造组织存在一定缺陷4.工艺过程较难控制铸造方法分为砂型铸造、特殊铸造

I、砂型铸造：用型砂做铸型的铸造方法，使用率90%

砂型铸件的结构设计应注意

1、力求外形简单，轮廓平直，只需一个分型面

2、力求铸件的内腔铸造时，型芯数目最少，方便装配、清理、排气

3、起模方向应设计结构斜度

4、铸件应有合理的壁厚

5、力求铸件壁厚均匀，防止局部积聚变形，造成裂纹、缩孔、缩松等缺陷

6、尽量避免铸件中有过大的水平面，防止由于横截面突然增大，导致金属液面上升缓慢，致使型腔顶部受到长时间烘烤，造成夹砂缺陷、产生气孔等；将平面改为倾斜面

II、特种铸造

特种铸造：砂型铸造以外的其他铸造方法，包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造等。

①熔模铸造（失蜡铸造）：在蜡模表面包以造型材料，待其硬化，将其中的蜡模熔去，从而获得无分型面的铸型的铸造方法。

基本过程：蜡模制造→结壳→脱蜡→造型→焙烧→浇铸→落砂清理

熔模铸造（失蜡铸造）的特点

a、铸件的精度高且表面光洁。

b、适用于各种铸造合金铸件，尤其是高熔点及难切削的合金的铸造。

c、熔模铸件的形状可以比较复杂，最小孔径0.5mm，壁厚0.3mm。

d、铸件的重量不宜太大，一般<=25kg,最大80kg左右。

e、工艺过程复杂，不易控制，使用和消耗的材料较贵，适用于形状复杂、精度较高或难以机加工的小型零件，如发动机叶片和叶轮等。

②金属型铸造：金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。

金属性铸造的优缺点

可以“一型多铸”，铸件的力学性能提高，金属型铸件的冷却速度较快、组织比较致密铸件精度较高，可以少加工或不加工。

但是，成本高、周期长；铸造透气性差、无退让性，易产生冷隔、浇不足、裂纹等缺陷；铸件熔点不宜太高，重量也不宜太大。

主要用于：大批量的有色金属铸件，如内燃机的铝活塞、气缸体、缸盖、油泵壳体等。

③压力铸造：压力铸造（简称压铸）的实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型(压铸模具)型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。

压铸特点：高压和高速充填压铸型是压铸的两大特点。它常用的压射比压是从几千至几万kPa，甚至高达2×105kPa。充填速度约在10~50m／s，有些时候甚至可达100m ／s以上。充填时间很短，一般在0.01~0.2s范围内。

压铸优点：铸件表面质量高，可铸出复杂形状薄壁件或镶嵌件，生产率高。主要适合于有色金属合金，如锌合金、铝合金、镁合金。

④低压铸造：介于重力铸造和压力铸造之间的一种方法，所用压力为2-7N/cm2。主要用于生产质量高的铝镁合金铸件。

⑤离心铸造：将液态合金浇入高速旋转（250-1500r/min）的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶。主要用于生产圆筒形铸件。

二、塑性成形工艺

塑性成形工艺：利用外力使坯料产生塑性变形,获得所需尺寸,形状和性能的产品（毛坯或零件）成型方法。

加工基本方式：轧制、挤压、拉拨、锻造(自由锻和模锻)和板料冲压。

轧制、挤压、拉拨用于金属型材、板材、管材和线材板料冲压和锻造用于毛胚和零件。

加工的特点：是一种重要的塑性成型方法，要求金属具有良好的塑性

优点：金属塑性变形后，能压合铸坯的内部缺陷，提高金属机械性能保证强度和韧性，节省金属材料和加工工时间。

缺点：只适用于塑性金属材料，不能加工脆性材料如铸铁、青铜，不能加工形状太复杂的零件比如具有复杂外形和内腔的零件。

A、轧制：将金属靠摩擦力的作用，连续通过轧机上两个相对回转轧辊之间的空隙，进行压延变形成为型材（如圆钢、方钢、工字钢等）的加工方法。

B、挤压：将金属坯料置于一封闭的挤压模内，用强大的挤压力将金属从模孔中挤出成型，从而获得符合模孔截面的坯料或零件的加工方法。

C、锻造加工：对金属坯料（不含板材）施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能,用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。

可锻造的固体坯料可以是铁碳合金、铝合金、铜合金等。

锻造分为两种:①自由锻②模锻

①自由锻:利用冲击力或压力，使金属在上下之砧间塑性变形

而获得所需尺寸、形状以及内部质量锻件的一种加工方法。

基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转和错移

辅助工序：方便基本工序而进行的

修整工序：校正等

②模锻:使金属坯料在模膛内受压而产生塑性变形，获得所需尺寸、形状以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。

模锻优点：效率高、易操作、尺寸精确，质量好、减小切削工作量磨具昂贵、灵活性差、生产准备周期长、质量要小。

D、冲压加工成型：它是利用冲模使板材产生分离或变形的加工方法。

通板料冲压特点：

（1）可冲压出形状复杂的零件，废料较少。

（2）产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性能好。

（3）能获得质量轻，材料消耗少，强度和刚度较高的零件。

（4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，成品率很高，

故零件成本低。常在冷态下进行，又叫冷冲压。

三、连接形式

连接形式有以下几类：焊接、胶接、机械连接

I、焊接：通过加热、加压,或两者共同作用(用或不用填充材料)使

两部分分离的金属形体形成原子结合的一种永久性连接方法。

熔焊：电弧焊、气焊、电子束焊、激光焊

压焊：电阻焊（点焊、缝焊、对焊）

钎焊：锡焊、铜焊、银焊

一般情况，低碳钢的焊接性能较好，焊接过程中不出现裂纹、气孔、夹渣等，焊后接头强度与母材相近，高碳钢，铸铁等较差。在灯饰，金属家具等产品的加工过程中，都会用到。1）熔焊：将工件需要焊接的部位加热至熔化状态，一般须填充金属并形成共同的熔池，待冷却凝固后，使分离工件连接成整体。

特点：是金属的熔化与结晶，类似于小型铸造过程，焊接时填充金属的目的是使焊接接头符合标准尺寸、外形，渗入有益元素以加强强度，熔焊的能量可以是电能、化学能和机械能。2）压焊：在压力（或同时加热）作用下，被焊的分离金属结合面处产生塑性变形（有的伴随有熔化结晶过程）而使金属连接成整体。

特点：常见的如电阻焊（点焊、缝焊、对焊）。1.金属待焊部位发生塑性变形，挤碎或挤掉结合面的氧化物及其他杂质2.纯净的金属紧密接触，形成原子间的引力而牢固结合。3.加热的目的：增加原子的动能，以提高塑性和降低顶锻力。

3）钎焊：熔点低于被焊金属的钎料熔化后，填充到被焊金属结合面的空隙之中，钎料凝固而将两部分金属连接成整体。

常见有：锡焊、铜焊、银焊。

特点：被焊金属不熔化，钎料熔化，依靠熔化的钎料对被焊金属的润湿性（浸润与附着能力）和毛细作用与被焊金属形成结合，从而将分离的金属连接。

II、胶接：胶接是将两种或两种以上的零件（构件）用胶粘剂连接起来的一种工艺方法，所构成的不可拆连接称为胶连接。

胶接工艺主要包括接头设计、表面处理、配胶和涂胶、固化和质量检测。

胶接优点：①能够将不同的金属或金属与非金属粘接在一起。②可以粘接一些不易焊接的异形、复杂、微小和极薄零件。③粘接接头处应力分布比较均匀，粘接胶层具有缓和冲击，消减振动的作用，使接头处疲劳强度得以提高。④粘接胶层密封性能好，粘接剂可以将两种不同金属隔开，能防止电化学腐蚀。⑤粘接重量轻，外表光整。

胶接的缺点是：①胶接剂对温度变化比较敏感。②耐老化、耐酸、碱等性能较差。③粘接接头的检查，特别是无损检验困难。

III、机械连接：螺栓与螺母连接，双头螺柱连接，螺钉连接，销连接，铆钉连接，压扩、卷边咬缝等机械方法连接将两个金属器件连接起来的方法。

塑料的加工成型方法

一、塑料的加工成型

塑料的成型分为一次成型和二次成型两类

塑料的一次成型方法有：挤出成型、注射成型、压制成型、压延成型、其他成型方法（铸塑成型、模压烧结成型、传递成型、泡沫塑料的成型）。

二次成型有：中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜的成型。

⑴、挤出成型：挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。

挤出成型原理：料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，