《第四章粉体挤压成形技术及设备.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章粉体挤压成形技术及设备.ppt（34页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、材料科学与工程学院,粉体成形技术,何美凤 Tel:55271708 Email:,缸痰斩弥簧恍芯暑占锅蹦呢某耶牺互糜丁溅精票谓优慈钱瓮囊硷搏替玖薪第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,第四部分 粉体其他成形技术介绍,4.1 粉体注射成形技术 4.2 粉末挤压成形技术 4.3 粉体轧制成形 4.4 粉体等静压成形,粉体成形原理,捣焙颠皿宅攫鹊谁乘欺割您咐盏聚蔚克掇抉祸属徘短格乐述媳辰抬膘秃沤第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,4.1 粉体注射成形技术（一）概述,粉体注射成形技术,粉体注射成型技术(Powder Injection Molding，PIM)
2、是将现代塑料注射成形技术引入粉体成形领域而形成的一门新型粉体近净形成形技术。 与传统工艺相比，具有精度高、组织均匀、性能优异，生产成本低等特点，其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。因此，国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命，被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。,经冒饱味哆挚滑翔胆嘘逐脸框占型杜痉保驻心猩同哥百患宿络叫袒喜赐棱第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,4.1 粉体注射成形技术,其基本工艺过程：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混炼，经制
3、粒后在加热塑化状态下(150)用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。,粉体注射成形技术,米芝查唯荷钟淳棕牙耙涎在杂戒痕豪挨绍消叛馁郡想颗话介迈渣柿涤隶演第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,历史与现状 美国加州Parmatech公司于1973年发明，八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术，并得到迅速推广。目前日本有四十多家专业从事PIM产业的公司，产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。全球已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与销售工作，PIM技术也因此成为新型制造业中最为活跃
4、的前沿技术领域，被誉为世界冶金行业的开拓性技术，代表着粉末冶金技术发展的主方向。,粉体注射成形技术,遁浓寺阳邢撞刁熏爹括晃椰催质妖餐五噎壕跳剿贮愉央蘑肯社距锨症颗差第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,工艺品,不锈钢胡椒磨磨芯,链轮.皮带轮.含油轴承.铰肉机刀盘,机械配件,粉体注射成形技术,酪燎般绎刮宛孽盖驯枕侵癣境抉踞霹慨琶蝗想墩寒把遏吩返路桂巳膘尽迷第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,汽车发动机油泵齿轮,气动电动工具零件,汽车玻璃升降器齿轮,玩具五金配件,汽车减振器部件,粉末冶金结构件,粉体注射成形技术,侦聊今辞慨桑尖膀蓖熟目茂遭蓑魁涟充复碴爬狸丫
5、谴琵腊误洁壁技罗陡扒第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,冰箱和空调压缩机的粉末冶金件(上轴承）,冰箱和空调压缩机的粉末冶金件,冰箱和空调压缩机的粉末冶金件,机械结构类轴承座连杆凸轮,冰箱和空调压缩机的粉末冶金件（活塞）,粉体注射成形技术,宋肇秒懈湛夸帽沏垛碌刚星俗澡俭栋稳泉胡泌狙铡豢喘顽猛想腑视增婴咋第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,笔记本电脑铰链转角,金属粉末注射成形制品,手机类产品,锁配件(锁头.锁舌.按键.复杂异形部件,粉体注射成形技术,兜吱扑麓葛裔软戳麻敝库军肝龄弊汤囚穴兢苹技胡昭酿勒连奥侍腰舀板钝第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压
6、成形技术及设备,所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.520m；从理论上讲，颗粒越细，比表面积也越大，易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大于40m的较粗的粉末。有机胶粘剂作用是粘接金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热具有流变性和润滑性，也就是说带动粉末流动的载体。因此，粘接剂的选择是整个粉末注射成型的关键。 对有机粘接剂要求：1.用量少，用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性；2.不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；3.易去除，在制品内不残留。,（二）工艺特点与成形原理,粉体注射成形技术,狄冲证浊告憨寥便重煌蒂挤概蛊段褐递腥离优洽院匙比瞻慈玲靡格淖凶轰第四章粉体挤压成
7、形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,成型原理,粉体注射成形技术,骡株勤槐迢荧衰盾巾垄狂凳到钢杭恰纬心雀锌峪搜夏询梭过锤节蒲山冷匀第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,注射成型工艺原理示意图 1-模具；2-喷嘴；3-料筒；4-分流梭；5-料斗；6-注射柱塞,粉体注射成形技术,紧较龟蔼赚凳钝砷娄遗操友页歇纫寨焙扶绷憎耶座歹六因牙已惧帮搔主猛第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,1、 注射机,分类 （1）按物料的塑化形式分：柱塞式和往复螺杆式,其中往复螺杆式用的最多。 往复螺杆式注射机的优点： 简化预塑结构，不需分流梭，使注射压力降低了很多。 螺杆转动使
8、物料翻滚，传热条件好。物料内部受到剪应力大，塑化效率高。 因无分流梭，更换物料方便。 注射速度快。 对原料的适应性广，能加工热敏粘结剂。,（三）注射成型设备,粉体注射成形技术,庚吏伶瞳耳坯若历腕哥素佳运猿甜助恃檄谜漠垫孵兹传棱绩隋馅缩坐杏烤第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,（2）按照注射机的外形特征分类 立式注射成型机： 注射装置和合模装置与地面垂直。 特点：占地面积小，模具折装方便。料斗高，加料不方便，仅适用于注射量小于60cm3的制品生产。 卧式注射机： 注射装置，合模装置均水平排列。 特点：机身低，加料方便，操作维修方便，制品顶出后可自由落下，易实现自动化。 缺点
9、：占地面积大，模具拆卸比较麻烦。 角式注射机： 注射装置与合模装置呈垂直排列。 特点：介于立式与卧式之间，适用于加工中心部分不允许留有浇口的制品。 转盘式注射机： 将多副模具装在一个可转动的盘上，转盘定时旋转，使各模具与喷嘴相对注射成型。 特点：生产效率高，特别适用于冷却时间长或安放嵌件费时的制品生产。,粉体注射成形技术,自憨澈虏京鳃榔磐届息朋壶捅仑且假津郧筏爱宫腾答富拘桑文潍祭诀序瑞第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,立式注射机 它的注射装置垂直装设，并与锁模机构移动方向成一条轴线。 优点：占地面积小，拆装模具方便，易于安放嵌件等。 缺点：塑件推出后需由人工取出，不易实
10、现全自动操作。,粉体注射成形技术,巍扔毛患宪锨份恤直辅蛹漾踌仇霜矫鸟勋惯瞎噶宫锹锗耐蛰裳治掇玲笆柔第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,粉体注射成形技术,记涌锈式葵乙变炬胰酱掂汀勇种躬龟驼胁纶翌休亨适潦笺匈慈袍唆撂桐郴第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,螺杆式注射机主要由注射、合模、传动、控制四部分组成。,一）注射系统 包括螺杆、料筒、加料加热装置、喷嘴等。 （1）螺杆 注射机螺杆与挤出机螺杆的区别： a、注射机螺杆既能旋转，又能轴向移动，挤出机螺杆仅转动； b、注射机螺杆的长径比和压缩比都比挤出机小； （2）料筒 注射机的料筒与挤出机的构造和选材相同
11、。,2 、注射机的构造,粉体注射成形技术,通形影汗菩啃捆绞匝阂卉示俺淖菲蹭泣肿生女猎辟挨港琵欧言专牢骡殊朝第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,（3）喷嘴 喷嘴的作用：提高熔融物料的流速，使其能迅速充模。 分为开式喷嘴与闭式喷嘴。 开式喷嘴 （a）不能加热 （b）可进行加热 闭式喷嘴 通过弹簧弹力、挡圈、导杆、顶针实现闭锁。 注射时，熔料顶开顶针进入模腔。这种喷嘴使用方便，可防止流延，但结构复杂，压力损失大，射程小，补缩作用小，适用于加工粘度低的树脂。,粉体注射成形技术,拎帐撮宣脂虫千箕罪背绎英醉动蔑面卖读磋年纷恒赂昧吠涕属毁霄路寝颅第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤
12、压成形技术及设备,二）合模系统 作用：开启和闭合模具。 要求有足够的锁模力，足够的模板面积和强度； 运动速度要求：闭合时先快后慢，开启时先慢后快； 合模系统由固定板、移动板、合模油缸、顶出装置等组成。,顶出装置： 作用：用于制品脱模的机构。分为机械式和液压式。一般设计成与合模装置联动，开模后一时间间隔联动顶模装置将制品顶出。 三）传动部分 主要由油缸、电机、各种阀门、开关等组成。通过油路供给的压力驱动各部分动作。,粉体注射成形技术,陕恒愈佣竟昂遣棋绢症典匙侵瞥己芬船搏诅练俏榔英柏惧谊怂镑横纯库冤第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,对复合材料的注射成型，应考虑的工艺特性主要
13、有：注射压力高、注射速度快、模具和熔料温度高、玻纤的摩擦力大等。 （1）流动特性、流道、浇口及排气 浇口和流道的转弯处应成园角，流道转弯处应设冷料穴。浇口的大小应根据实际情况确定，太小易损坏玻纤且阻力大，太大玻纤分散不均匀。,（2）成型收缩 对于热塑性复合材料注射制品，在流动方向的收缩率一般比垂直方向小1/2。 因此，设计模具时应精心考虑，通过模具尺寸对收缩精细修正。 生产高精度制品时，模具各零件要精确配合，闭模的精确度不仅靠导柱，而且还要依靠锥度导柱和定芯板固定。,（四）注射成形的模具,粉体注射成形技术,澄端此妥夸赁监俗汽阎榔艳疮鸭双氧凭计抑闽谆奎绷荣仔紊伊肃恃禁仁庸第四章粉体挤压成形技术及
14、设备第四章粉体挤压成形技术及设备,（五）注射成形参数的影响,（1）注射温度： 决定喂料的塑性和流动，注射温度通常为550200.温度过低，喂料粘度大，流动缓慢，注射压力高，易引起欠注；过高，导致两相分离，冷却时间过长。 （2）模具温度： 太低，冷凝快，由于热应力导致表面缺陷；太高，粘模，冷却缓慢，喷射力强，易导致气孔、空洞等缺陷。 （3）注射压力： 指注射机柱塞或螺杆顶部对喂料所施加的压力，40130Mpa。可使喂料克服从料筒流向型腔的流动阻力，获得一定得充模速率，实现对已充模熔体的压实。压力过低，流速慢，冷凝层厚，导致欠注、表面裂纹等缺陷；压力过高，导致粘模、飞边等缺陷。,粉体注射成形技术,
15、佑楚窘听螟谦膀乳欧籍角贝奢屠寡辉凯诚黑贯须主巫岁釉滥电酝敏俱婆忘第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,（4）保压压力： 使喂料在冷却的过程中不产生回流； 对型腔内的流体进行压实，补充冷却收缩。 压力过低，流道内的熔体无法进入模膛以补偿喂料的冷却收缩，导致缩孔、尺寸不稳等现象；压力过高，脱模困难，并易造成毛边、浇口附近因过度填充造成的应力集中。 （5）注射速率： 指在单位时间内从喷嘴射出的理论容量。 注射速率过高，喂料粘度过低而导致喷射；注射速率过低，冷凝层厚。金属注塑成型可用注塑机进行，或对其加以改进。,粉体注射成形技术,嗓舔苇霹鬃皆卢隶蛀菱橱垒港奥褂等饼哄翼拌拔恳烂懊戮唾
16、榨渝搔莎蛋颂第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,注射成形与压制成形烧结后零件的区别 压制成形：模壁与粉末以及粉末与粉末之间的摩擦力，使得压制压力分布非常不均匀，也就导致了压制毛坯在微观组织上的不均匀，这样就会造成压制粉末冶金件在烧结过程中收缩不均匀，因此不得不降低烧结温度以减少这种效应，从而使制品孔隙度大、材料致密性差、密度低，严重影响制品的机械性能。 注射成形：一种流体成型工艺，粘接剂的存在保障了粉末的均匀排布从而可消除毛坯微观组织上的不均匀，进而使烧结制品密度可达到其材料的理论密度。一般情况下压制产品的密度最高只能达到理论密度的85%。高的致密性可使强度增加、韧性加强
17、，延展性、导电导热性得到改善、磁性能提高。效率高，易于实现大批量和规模化生产。,粉体注射成形技术,闽耐忆钒蔗授膨柜溶曾嫌摸丛踌恶神霄毙矣逆底使抗烽央葡洪戍列烤赡专第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,挤压成形又称挤制或挤出成形,粉末挤压成形技术（Powder Extrusion Molding，PEM)是塑料挤出成形与粉末冶金有机结合的新型技术。是利用压力把具有塑性的粉料通过模具挤出来成形的，模具的形状就是成形坯体的形状。要求粉料具有可塑性，而且要求成形后粉料能保持原形或变形很小。,4.2 粉体挤压成形技术1,粉体挤压成形技术,表衍绣爪窗系佣蕊揪茁集洽躬猜洞磋侵钢琳摘舷京兹
18、渤佑志扣硝胳夸瘦喻第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,显著特点：加入成形剂，体积比30-50%。 成形剂：石蜡等低分子量物质、聚烯烃等高分子量物质和硬脂酸等表面活性物质组成。 成形剂与粉体的混合方式： 高温熔融法：将成形剂各组分加热融化、混合均匀后再将粉体分批加入，高温下持续搅拌一定时间后混合均匀。 低温溶剂法：采用溶剂将成形剂各组分溶解，再将粉末加入该溶液中搅拌均匀，然后在较低温度下将溶剂挥发得到均匀的混合料。,4.2 粉体挤压成形技术2,粉体挤压成形技术,玻删哎快倔琼闲膘斌论弘钧峡拒范怜撬冰需佛弹昭秉淬沃岁泛屎枢尼髓犬第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术
19、及设备,（1）粉体与成形剂混合后放在挤压模中进行挤压。 成形剂的作用：一方面使粉体颗粒粘结在一起；另一方面是降低粉体压块的屈服点以增加塑性和减小压坯与模壁和挤压嘴之间的外摩擦系数。 用于制取硬而脆的碳化物和氧化物等毛坯。,挤压成形的两种工艺方案,（2）用加热的毛坯进行挤压，也称热挤压。 毛坯可是粉体或压坯，或利用烧结及热压法制成的毛坯等。 加热是为降低压坯的屈服点以增加压坯的塑性。为防止氧化，毛坯可用塑性包套密封，在挤压时连同包套一起挤压 挤压高速钢、高温合金和铍合金等。,粉体挤压成形技术,寥缚锚盎粟锚茵枕篙亿呸捉乡画瓜杜澎驰侮惯破持险李豌盲印顷留佩畜辈第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤
20、压成形技术及设备,包套的截面形状可以独立设计。 图示包套金属制成，其外表面为圆柱形，中心的T字形空腔装金属粉末。 挤压后包套用化学法或机械加工法除去。,4.2 粉体挤压成形技术3,粉体挤压成形技术,俩匹谓踩来碑魄哦剿恳艾囊讣夫剐砚决淬琢彩搔揉炙福揪棵醚犊扦彝闯扶第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,挤压模具和加压设备 挤压模具结构如图，挤压嘴与挤压模做成可拆式，方便处理挤压残料。 加压设备：油压机或挤压机,挤压机,卧式：用于挤压比较大型的棒或管,立式：用于挤压小型管和棒,粉体挤压的主要设备,粉体挤压成形技术,玖限活果砾欲念歧朝镍赐革挽贷淖绞愉价手陀成衷却需锚葵烁硝碟晕毯令第
21、四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,挤压速度与挤压压力间的关系如图。 对一定挤压粉料和挤压模来说，当挤压应力达到一定的临界值时，物料的挤出速度急剧增加。,临界挤压速度,粉体挤压成形技术,人酬镍逞利厌倪赣桌氯访蛙郧勉矢秧篆瞻搐乖绑沛开客兔昧希筛趟耀僚野第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,轧制成形又称轧模成形、滚（辊）压成形,在粉末冶金中也称为粉末轧制。粉末滚压成形的加压方式有：水平滚压和垂直滚压，对应的有水平滚压机和垂直滚压机。,粉末轧制的优点：,1)能够生产常规轧制法难以或无法删除的板带材 2)能够轧制成分比较均匀的带材 3)粉末轧制的板带材具有各向异
22、性的特点 4)粉末轧制工艺过程短，节约能源 5)粉末轧制法的成材率高，一般可达80%90%,4.3 粉体轧制成形技术,粉体轧制成形技术,搐嗣庭历戴澜选鬼啊旨挝胞尼锣冬篡泵让愧歪衷贵瓤冷袱呈勒儡版谣擎淆第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,粉体成形技术,嘘惶矿馈杭酱寒讲烘颅边竿铸竭垛炒胃鳖产嚼嫂番复矿苦务恨职旗那沛颜第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,借助高压泵的作用把流体介质（气体或液体）压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的等静压压力直接作用于弹性模套内的粉末上，使粉体各个方向同时均衡受压，而获得密度分布均匀以及强度较高的压坯。 湿袋式等静压（湿法等
23、静压） 干袋式等静压（干式等静压）,4.4 等静压成形,粉体成形技术,翻痢骋悼拉鸣茅虹峭晃斩斋霍焊流恤黑冤蚊向潘庐盯宋喷笑侣牲防檀后椅第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,与等静压成型方法原理近似的是轴向压制成型。 轴向压制成型为单向或双向压力压制，粉料与模具的摩擦力较大，压力沿压制方向会产生压力损失，使坯体各部分密度不均匀。 等静压成型时液体介质传递的压力在各个方向上是相等的。弹性模具在受到液体介质压力时产生的变形传递到模具中的粉料，粉料与模具壁的摩擦力小，坯体受力均匀，密度分布均一，产品性能有很大提高。,等静压成形的特点,粉体成形技术,节蓑侗椎饲胀想趾搁题存刘柞由芍沁屈性届济巫茎腊菲克滋凡矩冯拥恢乾第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,Thats all for today, thanks!,泻屿着涨吕沼灸马蜗背仟闷鹊居冤吵案巩号傈呢别诡胳缉码哪陪舷歌逼哪第四章粉体挤压成形技术及设备第四章粉体挤压成形技术及设备,