粉末压制和常用复合材料成形过程-材料成型技术基础.ppt

Page 1 材料成形技术基础 第四章 粉末压制和常用 复合材料成形过程 Page 2 第 1节 粉末压制成形过程 第 2节 粉末压制产品及应用 第 3节 粉末压制零件或制品的结构特征 第 4节 陶瓷制品成形过程简介 第 5节 常用复合材料成形过程简介 主要内容 Page 3 4.1粉末压制成形过程 粉末压制 （ 这里主要指粉末冶金 ） 是 用金属粉 末 （ 或者金属和非金属粉末的混合物 ） 做原料 ， 经 压制成形后烧结而制造各种类型的零件和产品的方 法 。 颗粒状材料兼有液体和固体的双重特性 ， 即整 体具有一定的流动性和每个颗粒本身的塑性 ， 人们 正是利用这特性来实现粉末的成形 ， 以获得所需的 产品 。 Page 4 粉末压制的特点 能够生产出其他方法不能或很难制造的制品 。 可制取难熔 、 极 硬和特殊性能的材料 ， 例如：钨丝 、 硬质合金 、 磁性材料 、 高温 耐热材料等；又能生产净形和近似净形加工的优质机械零件 ， 如： 多孔含油轴承 、 精密齿轮 、 摆线泵内外转子 、 活塞环等 。 材料的利用率很高 ， 接近 100%。 虽然用其他方法也可以制造 ， 但用 粉末冶金法更为经济 。 一般说来 ， 金属粉末的价格较高 ， 粉末冶金的设备和模具投资 较大 ， 零件几何形状受一定限制 ， 因此粉末冶金 适宜于大批量生 产的零件 。 Page 5 4.1粉末压制成形过程 Page 6 Page 7 粉末压制生产技术流程 原材料粉末添加剂 配混 压制成形 烧结 制品 /其他处理加工 制品 Page 8 4.1.1金属粉末的制取及其特性 一、金属粉末的制取 1) 矿物还原法 矿物还原法是 金属矿石在一定冶金条件下被还 原后 ， 得到一定形状和大小的金属料 ， 然后将金属 料经粉碎等处理以获得粉末 。 金属粉末的生产有多种方法 ， 其中主要有： 矿物 还原法 ， 雾化法 ， 机械粉碎法 等 。 Page 9 4.1.1金属粉末的制取及其特性 2) 电解法 电解法是 采用金属盐的水溶 液电解析出或熔盐电解析出金属 颗粒或海绵状金属块 ， 再用机械 法进行粉碎 。 Page 10 3)雾化法： 雾化法 是使熔化的液 态金属从雾化塔上部的小孔 中流出 ， 同时喷入高压气体 ， 在气流的机械力和急冷作用 下 ， 液态金属被雾化 ， 冷凝 成细小粒状的金属粉末 ， 落 入雾化塔下的盛粉桶中 。 Page 11 4.1.1金属粉末的制取及其特性 机械破碎法中最常用 的是钢球或硬质合金球对 金属块或粒原料进行球磨， 适宜于制备一些脆性的金 属粉末，或者经过脆性化 处理的金属粉末（如经过 氢化处理变脆的钛粉）。 4) 机械粉碎法 Page 12 金属粉末的特性 金属粉末的特性对 粉末的压制、烧结过程 、 烧结前强度 及 最终产品的性能 都有重大影响。 （ 1）成分 粉末的成分通常指主要 金属或组分、杂质及气体的含 量 。金属粉末中主要金属的含量大都不低于 98% 99%，完 全可以满足烧结机械零件等的要求。但在制造高性能粉末 冶金材料时，需要使用纯度更高的粉末。 影响金属粉末的基本性能的因素包括： 成分、 粒径分布、颗粒形状和大小及技术特征 等。 Page 13 一些重要的金属粉末生产方法 金属粉末 生产方法 金属粉末 生产方法 铁 还原法、水雾化法、 空气雾化法、研磨法 铍 研磨法、还原法、电 解法 铜、镍 电解法、雾化法、 还原法 银 电解法、沉淀法 钨、钼、钒、 钴 还原法 硅 研磨法 钛、锆、钽 还原法、电解法 铝 雾化法、研磨法 铌、钍、铬、 锰 电解法、还原法 锌、锡、铅 雾化法 Page 14 （ 2）颗粒形状和大小 颗粒形状 是影响粉末技术特征 （ 如松装密度 、 流动 性等 ） 的因素之一 。 通常 ， 粉粒以球状或粒状为好 。 颗粒大小常用 粒度 表示 。 粉末粒度通常在 0.150 0 m， 150 m以上的定为 粗粉 ， 40150 m定为 中等 粉 ， 1040 m的定为 细粉 ， 0.510 m为 极细粉 ， 0.5 m以下的为超细粉 。 粉末颗粒大小通常用 筛号 表示 其范围 ， 各种筛号表示每平方英寸 （ 1 in2=6.45 10- 4 m2） 筛网上的网孔数 。 Page 15 筛号与网孔大小的对应关系 筛号 /目 32 42 60 80 100 150 200 250 325 400 网孔大小 /m 495 351 246 175 147 104 74 61 44 37 Page 16 （ 3）粒度分布 粒度分布 是指大小不同的粉粒级 别的相对含量 ， 也称为 粒度组成 。 粉 末粒度组成的范围广 ， 则制品的密度 高 ， 性能也好 ， 尤其对制品边角的强 度尤为有利 。 Page 17 （ 4）技术特征 粉末的成形技术特征 主要有： 松装密度：又称松装比 ， 指单位容积自由松装粉末 的质量 。 受粉末粒度 、 粒形 、 粒度组成及粒间孔隙大 小决定 。 松装比的大小影响压制与烧结性能 ， 同时对 压模设计是一个十分重要的参数 。 流动性 ： 指 50g粉末在粉末流动仪中自由下降至流 完后所需的时间 。 时间愈短 ， 流动性愈好 。 流动性好 的粉末有利于快速连续装粉及复杂零件的均匀装粉 。 Page 18 （ 4）技术特征 压制性： 包括压缩性与成形性 。 压缩性的好坏决定 压坯的强度与密度 ， 通常用压制前后粉末体的压缩比 表示 。 粉末压缩性主要受粉末硬度 、 塑性变形能力与 加工硬化性决定 。 经退火后的粉末压缩性较好 。 为保 证压坯品质 ， 使其具有一定的强度 ， 且便于生产过程 中的运输 ， 粉末需有良好的成形性 。 Page 19 4.1.2 粉末配混 粉末配混 是根据 产品配料计算并按特定的粒度分布把各种金属 粉末及添加物（如润滑剂等）进行充分地混合，此工序通过混 粉机完成。 为改善粉末的成形 性和可塑性，在粉 料中添加 增塑剂 （如汽油、橡胶溶 液、石腊等） 。 Page 20 1） 目的： 2） 成形机理： 将松散的粉料通过压制或其它方法制成具有一定形状，尺寸的压坯 。 装入模具型腔内的金属粉料在 150 1600MN/m2成形压 力作用下 ,粉粒之间的原子通过固相扩散互相渗透促进粉粒的 结合 。 另一方面因粉粒表面凹凸不平，受压后互相合，致使压 坯密度提高，强度增大 。 4.1.3 压制成形 Page 21 Page 22 Page 23 压制成形方法 压制成形的方法有很多 ， 如 钢模压制 、 流体等静 压制 、 三向压制 、 粉末锻造 、 挤压 、 振动压制 、 高能 率成形 等 。 常用的有： 1） 钢模压制 指在常温下 ， 用机械式压力机或液压机 ， 以一定 的比压 （ 压力常在 150160 MPa） 将钢模内的松装粉末 成形为压坯的方法 。 这种成形技术方法应用最多且最 广泛 。 Page 24 Page 25 1） 钢模压制 Page 26 2）流体等静压制 它是利用 高压流体 （ 液体或气体 ） 同时从各 个方向对粉末材料施加压力而成形的方法 。 1 工件； 2 橡胶或塑料模； 3 高压容器； 4 高压泵 Page 27 3）三向压制 1 侧向压力； 2 轴向冲头； 3 放气孔 综合了单 向钢模压 制与等静 压制的特 点 这种方法得到的 压坯密度和强度超过 用其他成形方法得到 的压坯。但它适用于 成形形状规则的零件， 如圆柱形、正方形、 长方形、套筒等。 Page 28 另外 ， 可利用 挤压与轧制直接从粉末状态生产挤压制 品或轧制产品 ， 如杆件 、 棒料 、 薄板 、 构件等 。 根据材料和 性能要求的不同 ， 可选择不同的加热及加工顺序 。 目前 ， 这 个生产领域发展较快 。 通常一个理想的零件 ， 其各个部位都必须具有均匀的密 度分配 。 在粉末冶金中 ， 粉末压制成形的主要问题是如何使 成形的压坯密度均匀 ， 它不仅标志着压制对粉末密实的有效 程度 ， 且可决定随后烧结时材料的形状 。 3）三向压制 Page 29 软、硬两种粉末在压制中压力与密度的关系 压力与密度之间的关系 1 软质材料粉末； 2 硬质材料粉末 Page 30 压坯的强度 是一个比较重要的品质指标 。 压制 过程中 ， 随着压力增大 ， 压坯强度也提高 ， 这主 要是因为 一方面粉末接触表面的塑性变形导致的 原子间作用力增大 ， 另一方面是粉粒表面凹凸不 平而产生的机械啮合力的结果 。 4.1.3 压制成形 Page 31 压坯的密度和强度大小 对烧结体的品质有直接的 影响，密度大，强度高，烧结体的品质也好。另 外，坚固的压坯便于生产过程中的运输和半成品 加工。对于某些硬质材料的粉粒，因塑性变形能 力差，压制中即使增大压力也产生不了很大效果 。故生产中常靠加入 润滑剂（又叫成形剂）来增 加压制时粉末间的黏结与压坯的强度 。凡影响成 形性的因素都将影响压坯的密度和强度。 4.1.3 压制成形 Page 32 4.1.4 压坯烧结 1） 目的 压制的型坯强度很低 ， 必须进行烧结 。 烧结是将型坯按一 定的规范加热到规定温度并保温一段时间 ， 使型坯获得一定的 物理与机械性能 （ 机械强度 ） 的工序 。 2） 烧结机理 粉末压坯的 表面积大 ， 表面能高 ， 表面与内部的各种缺陷 多 ， 处于不稳定状态 。 在烧结过程中 ， 高温坯料颗粒之间易于 发生扩散 、 熔焊 、 化合 、 溶解和再结晶等物理化学过程 。 使分 散的坯料颗粒结合成为一个稳定 、 坚实的结晶体 、 即烧结体 。 最终获得所需要的性能 。 Page 33 3）烧结方法 通常在 保护性气氛的高温炉或真空炉内 进行烧结。 A 烧结规范 烧结温度： 一般为基体熔点的 2/3 3/4。即 烧 =(2/3 3/4)T熔 。 B 烧结分类 保温时间： 时间太短 ， 不利于原子扩散和迁移 ， 不利于成分 ， 组分均匀化；保温时间过长 ， 易造成晶粒粗大 ， 生产率低 ， 成本升高等缺点 。 保护气氛： 为防止粉料氧化 ， 烧结过程一般在还原性或中性气 氛下进行 （ 如煤气 ， 氢气等 ） ， 要求高的应在真空炉内进行烧结 。 固相烧结 ： 烧结过程中各组元均不形成液相。 液相烧结： 烧结时部分组元形成液相。在液相表面张力的作用 下，粉粒相互靠紧，故烧结速度快，制品强度高。 Page 34 4.1.4 压坯烧结 粉末压坯一般因 孔隙度大，表面积大，在烧结 中高温长时间加热下，粉粒表面容易发生氧化，造 成废品。因此，烧结必须在真空或保护气氛中进行， 若采用还原性气体作保护气氛则更为有利。 （ 1）翘曲 （ 2）过烧 （ 3）分解反应及多晶转变 （ 4）黏结剂烧掉 Page 35 Page 36 4.1.5烧结后的其他处理或加工 1)渗透（又称为熔渗） 把 低熔点金属或合金渗入到多孔 烧结制品的孔隙中 去的方法称为熔渗。 2）复压 将烧结后的粉末压制件再放到 压形模中压一 次 ，叫做复压 。 3)粉末金属锻造 以金属粉末为原料，先用粉末冶金 法制成具有一定形状和尺寸的预成形坯，然后将 预成形 坯加热后置于锻模中锻成所需零件 的方法。 Page 37 4.1.5烧结后的其他处理或加工 4）精压 将零件放入模具中并加以高压的工序。 目的是进一步提高制 品的密度、强度。 粉末冶金制品有一些后续工序 ， 如含油轴承的浸油处理 ， 以及机械加工 、 喷砂处理 ， 有时还须进行一些必要的热处理等 。 5）其他后续处理 Page 38 根据技术要求，生产粉末金属可选择下属过程 压制 +烧结； 压制 +烧结 +复压； 压制 +预烧结 +精压 +烧结； 压制 +预烧结 +精压 +烧结 +复压。 通常情况下：类过程的应用约占 80%；但类过程的应 用也不少。而较复杂的类和类过程仅用于某些特 殊零件。近年来，由于可压实性粉末材料及高耐磨模 具材料的开发，经一次压制就可获得较高强度的零件。 4.1.5烧结后的其他处理或加工 Page 39 Page 40 4.2 粉末压制产品及应用 现代汽车 、 飞机 、 工程机械 、 仪器仪表 、 航空航天 、 军工 、 核 能 、 计算机等工业中 ， 需要许多具有特殊性能的材料或在特殊工作 条件下的零部件 ， 粉末压制在很大程度上促进解决这些与科技发展 密切相关的任务 。 Page 41 4.2.1粉末压制机械结构零件 粉末压制机械结构零件 又称 烧结结构件 ， 这类制品 在粉末冶金工业中产量最大 、 应用面最广 。 在现今汽车工业中广泛采用粉末压制制造零件 。 烧 结结构件总产量的 60%70%用于汽车工业 ， 如发动 机 、 变速箱 、 转向器 、 启动马达 、 刮雨器 、 减震 器 、 车门锁中都使用有烧结零件 。 Page 42 汽车变速箱中粉末压制件 零件名称 材料及处理 零件名称 材料及处理 离合器导向轴 承 Fe-C-Pb， Fe- Cu-C 变速器键 Fe-Ni，渗碳、 淬火 离合器分离轴 承 Fe-Cu， 渗碳、淬火 止推垫圈 Fe-Cu-C 离合器踏板衬 套 Fe-Cu-C 换挡操纵零件 Fe-Cu-C 离合器齿轮， 同步器毂 Fe-Cu-Ni-C 万向接头的 中心球 Fe-Cu，渗碳、 淬火 Page 43 4.2.2粉末压制轴承材料 1） 多孔含油轴承材料 这是一种利用粉末压制材料制作的多孔性浸渗润滑油的 减磨材料 ， 用作轴承 、 衬套等 。 常用的有 铁 -石墨和青铜 -石 墨含油轴承材料 。 含油轴承工作时 ， 由于摩擦发热 ， 使润滑油膨胀从合金 孔隙中压到工作表面 ， 起到润滑作用 。 运转停止后 ， 轴承冷 却 ， 表面上润滑油由于毛细管现象的作用 ， 大部分被吸回孔 隙 ， 少部分仍留在摩擦表面 ， 使轴承再运转时避免发生干摩 擦 。 这样就可保证轴承能在相当长的时间内 ， 不需加油而能 有效地工作 。 Page 44 含油轴承材料的 孔隙度通常是 18%25%。 孔隙度高则含油多 ， 润滑性好 ， 但强度较 低 ， 故适宜在低负荷 、 中速条件下工作； 孔隙度低则含油少 ， 强度较高 ， 适宜于中 、 高负荷 ， 低速条件下工作 ， 有时还需补加 润滑油 。 目前 ， 这类材料广泛用于汽车 、 拖拉机 、 纺织机械和电动机等轴承上 。 Page 45 2）金属塑料减摩材料 这 是一种 具有良好综合性能的无油润滑减摩材料 。 由 粉末压制多孔制品和聚四氟乙烯 、 二硫化钼或二硫化钨等 固体润滑剂复合制成 。 这种材料的特点是工作时不需润滑 油 ， 有较宽的工作温度范围 （ -200+280 ） ， 能适应高空 、 高温 、 低温 、 振动 、 冲击等工作条件 ， 还能在真空 、 水或 其他液体中工作 ， 故在电器 、 仪器仪表轴承等方面广泛使 用 。 使用这两类轴承可大大简化机器 、 仪器仪表等的结构 或机构 ， 减小其体积 。 Page 46 Page 47 4.2.3 多孔性材料及摩擦材料 1）多孔性材料 粉末压制多孔性材料制品有 过滤器、热交换器、触媒 以 及一些 灭火装置 等。过滤器是最典型的多孔性材料制品 ，主要用来过滤燃料油、净化空气，以及化学工业上过 滤液体与气体等，所使用的主要粉料有 青铜、镍、不锈 钢 等，通常在性能上既要求 有效孔隙度高，又要求一定 的力学性能与耐蚀性和热强性 。 多孔性材料的生产过程与多孔含油轴承材料相类似，由 于性能的要求较高，因此在生产技术上有一定的难度， 特别难以达到孔隙度的控制，故一般要求采用球形的雾 化粉。 多孔性材料还可采用纤维压制法进行制造，首先制成金 属纤维，再压制、烧结。其强度与耐热性都较好。 Page 48 2）摩擦材料 摩擦材料 用来制作刹车片、离合器片等，用于制 动与传递扭矩。因此，对材料性能的要求是摩擦 系数要大，耐磨性、耐热性与热传导性要好。烧 结材料结构上的多孔性特点，用其作摩擦材料制 品特别有利于在高温条件下工作。 粉末摩擦材料主要分为 铜基与铁基 两大类。 通常， 烧结摩擦材料的强度较低，可采用钢制或 铁制衬背解决。 Page 49 Page 50 4.2.4 硬质合金 硬质合金 是将一些难熔的金属碳化物 （ 如碳化钨 、 碳化 钛等 ） 和金属黏结剂 （ 如钴 、 镍等 ） 粉末混合 ， 压制成 形 ， 并经烧结而成的一类粉末压制制品 。 由于高硬度的 金属碳化物作为基体 ， 软而韧的钴或镍起粘接作用 ， 使 硬质合金既有 高的硬度和耐磨性 ， 又有 一定的强度和韧 度 。 硬质合金硬度高 （ 6981HRC)， 热硬性好 (可达 9001000 )， 耐磨性好 ， 用硬质合金制作刀具 ， 寿命可提高 58 倍 ， 切削速度比高速钢高十几倍 。 Page 51 硬质合金 分 类 （ 1） 钨钴类 （ YG） 钨钴类主要成分为碳化钨 （ WC） 和钴 （ Co)。 常用牌号有 YG3， YG6， YG8等 。 YG是 “ 硬钴 ” 两字 的汉语拼音字首 ， 后面数字表示钴的含量 ， 如 YG6 表示含钴 6%， 含碳化钨 94%的钨钴类硬质合金 。 钨钴类硬质合金有 较好的强度和韧度 ， 适宜 制作切削脆性材料的刀具 ， 如切削铸铁 、 脆性有 色合金 、 电木等 。 含钴愈高 ， 强度和韧度愈好 ， 而硬度 、 耐磨性降低 。 因此 ， 含钴量较多的牌号 一般多用作粗加工 ， 而含钴量较少的牌号多用于 作精加工 。 Page 52 （ 2） 钨钴钛类 （ YT） 钨钴钛类主要成分为 碳化物 、 碳化钛 （ TiC） 和钴 。 常用 牌号有 YT5， YT10， YT15等 。 YT是 “ 硬钛 ” 两字的汉语拼音字 首 ， 后面数字表示碳化钛的含量 ， 如 TY10表示含碳化钛 10%， 其余为碳化钨和钴的钨钴钛类硬质合金 。 钨钴钛类硬质合金含有比碳化钨更硬的碳化钛 ， 因而 硬度 高 ， 热硬性也较好 ， 加工钢材时刀具表面会形成一层氧化钛薄 膜 ， 使切屑不易黏附 ， 故适宜制作切削高韧度钢材的刀具 。 同 样 ， 含钴量较高 （ 如 YT5， 含钴 9%） 的牌号用作粗加工 。 Page 53 （ 3） 钨钽类 （ YW） 钨钽类主要成分为碳化钨 、 碳化钛 、 碳化钽 （ TaC)和钴 。 其特点是 抗弯强度高 。 牌号主要有 YW1（ 84%WC， 6%TiC， 4%TaC， 6%Co)和 YW2(82%WC， 6%TiC ， 4%TaC， 8%Co)两种 。 这类硬质合金制作的刀具用 于加工 不锈钢 、 耐热钢 、 高锰钢 等难加工的材料 。 Page 54 Page 55 4.2.5粉末压制钢结硬质合金及高速钢 1）钢结硬质合金 钢结硬质合金具备下面几个主要特点： 合金的基本组成是碳化物加合金钢 。从结构上看是通过 钢来胶结碳化物，或者是大量的一次碳化物分布在钢基 体上的金属基复合材料。 由于钢的组成物在显微组织中占有一定的比例，因此 钢 结硬质合金具有一定的锻造、焊接、热处理及机械加工 等技术性能 ， 尤其是通过不同的热处理可使同一成分的 合金在一定范围内表现出不同的力学性能。 在力学性能上不仅保持了合金钢和硬质合金的基本特性 ，且还有不同程度的发展。 Page 56 2）粉末压制高速钢 高速钢 是一种用量较大的工具钢 。 高速钢的含碳量尤其 是合金元素含量较高 ， 属于莱氏体钢 ， 在铸态的显微组 织中出现 大量骨骼状碳化物 ， 其分布 极不均匀且粗大 。 即使经过热轧或锻造后 ， 碳化物的偏析及不均匀度仍然 较严重 ， 这对高速钢的使用性能与技术性能带来不良影 响 。 如热变形塑性差 ， 热处理变形较大 ， 淬火开裂的敏 感性强 ， 磨削性能差 ， 切削刃抗弯强度低及易于剥落崩 裂等 ， 故影响刀具的品质和使用寿命 。 Page 57 2）粉末压制高速钢 目前 ， 国内外所生产的粉末高速钢牌号主要有 两种： W6Mo5Cr4V2和 W18Cr4V。 通过粉末压制过程 生产的粉末高速钢坯料可进行锻造 ， 以改变外形 尺寸并适当地提高密度 。 其热处理技术参数与成 分相同的普通高速钢基本上相同 ， 只是粉末压制 高速钢组织中的碳化物分布比较均匀和细致 ， 在 加热过程中容易固溶于奥氏体 ， 淬火加热温度可 稍低些 。 Page 58 4.2.6 耐热材料及其他材料 1） 难熔金属耐热材料 难熔金属是指熔点超过 2000 以上的金属 ， 如钨 （ 熔点 为 3380 )， 钼 （ 2600 )， 钽 （ 2980 )， 铌 (2468 ) 等 。 这些金属常用 还原法或从其他冶金方法 得到金属粉 末 ， 并与合金通过粉末冶金制成的耐热材料广泛应用导 弹和宇宙飞行器的结构件 ， 以及燃烧室构件 、 加热元件 、 热电偶丝等 。 Page 59 2） 耐热合金材料 以钴镍铁等为基的耐热合金材料由于机加工比较困难 ， 金属消耗量大 ， 也常采用粉末冶金法制造 。 粉末冶 金得到的耐热合金材料的组织细致均匀 ， 尤其高温蠕 变强度与抗拉强度比铸造材料要高得多 。 通过粉末冶金还能获得在 特殊条件或核能工业中所使 用的材料 ， 如弥散强化型材料 （ 有金属陶瓷材料 、 弥 散型合金材料等 ） 、 原子能工程材料等 。 4.2.6 耐热材料及其他材料 Page 60 4.3粉末压制零件或制品的结构特征 （ 1）压制件的形状 （ 2）压制件的密度 长径比 L/D 6.4 0.12 0.07 0.035 0.07 0.14 0.084 0.045 0.08 4 0.17 0.10 0.05 0.10 0.20 0.12 0.06 0.12 铁碳 5.6 6. 5 6.5 0.12 0.07 0.14 0.084 0.17 0.10 0.20 0.12 铁铜碳 5.8 6. 4 6.4 0.07 0.035 0.07 0.081 0.051 0.08 4 0.010 0.05 0.10 0.12 0.06 0.12 铜 6.5 8 0.07 0.12 0.084 0.14 0.10 0.17 0.12 0.20 6 - 6 - 3 青铜 6.3 7. 5 0.24 0.43 0.28 0.52 0.34 0.62 0.40 0.74 压制件的径向尺寸精度一般容易达到，而轴向尺寸精度的 控制比较困难。 烧结压制件的径向尺寸精度 Page 65 整形后压制件的径向尺寸精度 整形方式 公 差 ( m m ) 10 18 18 30 30 50 50 80 只整外径 只整内径 整内外径 全整形 ( 1 ) 0.027 0.0 35 0.027 0.0 35 0.019 0.0 27 0.01 1 0.0 19 0.033 0.0 45 0.033 0.0 45 0.023 0.0 33 0.013 0.0 23 0.039 0.0 50 0.039 0.0 50 0.27 0.03 9 0.015 0.0 27 0.046 0.0 60 0.046 0.0 60 0.030 0.0 16 0.018 0.0 3 0 压制件侧面的平行度公差 公称尺寸 10 10 16 16 25 25 40 40 63 63 100 公 差 0.0 12 0.0 20 0.0 15 0.0 25 0.0 20 0.0 30 0.0 25 0.0 40 0.0 30 0.0 50 0.0 40 0.0 60 Page 66 压制件端面的平行度公差 压制件垂直度公差 公称尺寸 10 10 16 16 25 25 40 40 63 63 100 公 差 0. 30 0.0 5 0.0 4 0.0 6 0.0 5 0.0 8 0.0 6 0. 1 0 0.0 8 0. 12 0. 10 0. 15 公称尺寸 10 10 16 16 25 25 40 40 63 63 100 公 差 0. 30 0.0 5 0.0 4 0.0 6 0.0 5 0.0 8 0.0 6 0. 1 0 0.0 8 0. 12 0. 10 0. 15 Page 67 压制件的表面粗糙度 压制件的表面粗糙度主要 取决于 模具相应表面的模壁粗糙度，模具 型面的粗糙度取决于加工方法 ，如 研磨后可达 Ra 0.1 0.05m 。 压制件的表面粗糙度 Ra一般为 1.6 0.4 m ， 不应低于 Ra3.2 m。 Page 68 4.4 陶瓷制品成形过程简介 陶瓷制品是人类最早使用的制品，它的生产已经有许多个世纪 了。早期的陶瓷器是由黏土、长石、石英等天然原料制成的。 当时，人们发现了黏土加水后具有相当的可塑性，而且能模压 成形，成形后的器件在太阳下晒干，再置于炉中煅烧便硬固。 这些制品通常称为 传统陶瓷（又称普通陶瓷）， 现在一般也把 其归属为硅酸盐产品。 20世纪初期，科学家和工程师已进一步认识了陶瓷材料及其生 产技术，并且发现了天然矿物能够提纯或人工合成新组成的原 料，可以获得极好的性能。这些 精制陶瓷或新型陶瓷通常称为 现代陶瓷（又称工业陶瓷）， 它们是制造业人员最愿意了解的， 故此主要介绍现代陶瓷及其生产技术。 Page 69 4.5 常用复合材料成形过程简介 熔体抽丝法： 将所制取材料（如玻璃）熔化成液体，然后从 液体中以极快的速度抽出细丝 。此法主要应用于制取玻璃、 氧化铝等纤维。 热分解法 ： 将人造或天然纤维在 200300 的空气中预氧化， 然后在 10002 000 的氮气中碳化，可制得碳纤维 。若将 碳纤维在 2 5003 000 氩气中石墨化后可得到石墨纤维。 此法主要用于获得碳或石墨纤维。 拔丝法： 将冶炼或粉末压制生产的金属坯料，在高温且有保 护气氛中反复拉拔成细丝 。此法主要应用于获得金属细丝。 气相沉积法： 主要应用于制取硼、碳化硼、碳化硅等纤维 。 例如，将三氯化硼气体与氢气按一定比例混合，加热到 2 00 0 以上，使硼沉积在极细的钨丝上，得到硼纤维。 4.5.1纤维制取方法 Page 70 4.5.2 纤维复合材料成形方法 1）固态法 固态法即为 纤维复合材料中的基体与 增强物（如短纤维、晶须、颗粒等）在成形过程中均处 于固体状态 。此法是将 基体材料或箔与增强物按设计要 求以一定的含量、分布、方向混合排布在一起，置于模 具中，再经加热加压使基体与增强物复合粘接而制成 （纤维）复合材料零件或制品 。固体法中，基体材料主 要是塑性好的 Al， Cu， Ti，以及它们的合金等。当增强 物为短纤维、晶须或颗粒时，其成形过程与粉末压制 （冶金）成形相似 Page 71 4.5.2 纤维复合材料成形方法 2）液态法 液态法即为 基体材料在成形时处于熔融状态， 与固体增强物复合后，通过基体材料的固化或凝固而获得复 合材料零件或制品的方法。 此法中，因基体在熔融态时流动 性好，在一定的外界条件（可以是单独的热作用，也可以是 热和压力复合作用）下容易进入增强物间隙中，故液态法在 纤维复合材料成形过程中应用较多。液态法中的基体材料采 用最多的是树脂，也有金属材料。液态法可用来直接制造纤 维复合材料零件，也广泛用来制造纤维复合丝、复合带、复 合板、锭坯等作为二次加工成零件的原材（料）。 Page 72 喷射成形法 把切成小段的（玻璃）纤维和树脂一起喷涂到模具 表面，然后固化成形 1 树脂混合物； 2 纤维丝； 3 切断装置； 4 喷枪； 5 压缩空气 Page 73 压制成形法 在模具上铺好（玻璃）纤维制品，然后浇上 配好的室温固化树脂加压固化成形 。 1 下模； 2 上模； 3 加热通道； 4 制品 Page 74 纤维缠绕成形法 把连续纤维一边浸以树脂（通过树脂浴槽）， 一边缠绕在芯轴上，然后固化成形 。 1 纤维； 2 型模（芯轴）； 3 树脂浴槽 Page 75 连续成形法 把连续纤维不断地浸以树脂，并通过模口和固化 炉，固化成形板、棒或其他型材 1 纤维； 2 树脂浴槽； 3 成形模； 4 固化炉； 5 牵引装置 Page 76 层压成形法 把纤维制品（板或片状）或者纸板、织物（如棉布）、石 棉、木材等经浸渍或涂敷树脂后叠堆，在 加热加压下固化成各 种夹层结构 ，以获得复合纤维板、棒、管和其他特殊形状 。 1 纤维； 2 树脂浴槽； 3 牵引装置； 4 切割； 5 层压固化； 6 制品 Page 77 其他方法 除上述所介绍的方法外，还有 复合涂（镀）法 即将增强物（主要是细颗粒或短纤维）悬浮于 镀液中，通过电镀或化学镀将金属与颗粒同时 沉积在基板或零件表面，形成复合材料层；也 可用等离子等热喷镀法将金属和增强物同时喷 镀在底板上形成复合材料层 。复合涂（镀）法 一般用来在零件表面形成一层复合涂层，起到 提高耐磨、耐热等作用。对于金属基复合材料， 还有挤压铸造法、真空压力浸渍法等。