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讲述机械配件加工的材料成形过程

2020-12-01

随着科学技术的进步,在航天、计算机领域,有些加工精度和表面粗糙度要求特别高的零件,需要进行精密加工及超精加工。精密、超精密加工达到的尺寸精度可以达亚微米乃至纳米级。这些机械配件加工方法有超精密车削、超精密研磨等。

机械配件加工材料成形制造工艺多利用模型使原材料形成零件或毛坯。材料成形加工过程中,原材料的形状、尺寸、组织状态,甚至结合状态都会改变。由于成形精度一般不高,材料成形制造工艺常用来制造毛坯。也可以用来制造形状复杂但精度要求不太高的零件。材料成形工艺的生产效率较高。常用的成形工艺有铸造、锻压、粉末冶金等。

铸造是将液态金属浇注到与零件的形状尺寸相适应的铸型型腔中去,冷却凝固后获得毛坯或零件的工艺方法?;竟ひ展涛煨?、熔炼、浇注、清理等。由于合金铸造时的充型能力、收缩及其它因素影响,铸件可能会存在组织不均匀、缩孔、热应力、变形等缺陷,使铸件的精度、表面质量、力学性能不高。尽管如此,由于适应性强,生产成本低,铸造加工依然得到十分广泛的应用。形状复杂,尤其有复杂内腔零件的毛坯常采用铸造。

目前生产中常用的铸造方法有普通砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造等。其中,普通砂型铸造应用最广。

机械配件加工锻造与板料冲压统称为锻压。锻造是利用锻造设备对加热后的金属施加外力进行塑性变形,形成具有一定形状、尺寸和组织性能的零件毛坯。经过锻造的毛坯其内部组织致密均匀。金属流线分布合理,提高了零件强度。因此,锻造常用于制造综合力学性能要求高的零件的毛坯。

机械配件加工

锻造可分为自由锻造、模型锻造和胎模锻造。

自由锻造是将金属置于上下抵铁之间进行金属塑性变形,利用自由流动的规律成形。成形效率低,精度低。一般用于生产批量较小,形状简单的锻件。

模型锻造是将金属置于锻模的模膛中变形,金属的塑性流动受到模膛的限制,成形效率高,精度高,金属流线分布更加合理。但由于模具制造费用很高,通常用于大批量生产。与自由锻造相比,模型锻造时需要的锻造力大,不能用于大型锻件的锻造。

胎模锻造是在自由锻造的设备上利用胎模对金属进行锻造。胎模制造简单,成本低,成形方便,但成形精度不高,常用来生产精度要求不高的小锻件。

机械配件加工板料冲压是在压力机上利用冲模将板料冲压成各种形状和尺寸的制件。冲压加工具有极高的生产率和较高的加工精度,其加工形式有冲裁、弯曲、拉深、成形等。冲裁是将板料冲压成各种平面制件。弯曲、拉深等成形工序将板料冲压成各种立体制件。板料冲压在电气产品、轻工产品、汽车制造中有着十分广泛的应用。

粉末冶金是以金属粉末或金属与非金属粉末的混合物作为原料,经模具压制、烧结等工序,制造某些金属制品或金属材料的工艺方法。它既可以生产特种金属材料,又可以生产少无切削加工的金属零件。粉末冶金制品的材料利用率能达到95 %,可大量减少切削加工的投入,降低生产成本,因此在机械制造中获得日益广泛的应用。由于粉末冶金所用蹬粉末原料价格高,成形时粉末的流动性差,零件形状的和大小受到一定的限制。粉末冶金制件内部存在一定量的微小孔隙,其强度比铸件或锻件约低20 %~30 %,且塑性、韧性也较差。

粉末冶金生产的工艺流程包括粉末制备、混配料、压制成形、烧结、整形等。其中粉末的制备与混配料工序通常由提供粉末的厂商完成。


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