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1、gr7 是什么材质「2个回答」
2、光学设备包括哪些「1个回答」
gr7 是什么材质「2个回答」 ♂
1.gr7 是钛合金(gr=grade,对照我国为:40CrMnMo),相当于国标的TC7,在退火状态下的硬度为200HB;,2.钛及钛合金:JISH4600 TR270/TR340C、GR1、GR2、GR3、GR4、GR5、GR7、GR11、GR12、SP-700等;,钛合金 (百科知识),钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域,世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用,20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70年代开发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展,钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件,1发展历史编辑,钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用,第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金,由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好,而成为钛合金工业中的王牌合金,该合金使用量已占全部钛合金的75%~85%,其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型,20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70年代开发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展,耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600~650℃,A2(Ti3Al)和r(TiAl)基合金的出现,使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端(风扇和压气机)向发动机的热端(涡轮)方向推进,结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展,另外,20世纪70年代以来,还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金,并在工程上获得日益广泛的应用,世界上已研制出的钛合金有数百种,最著名的合金有20~30种,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等[2,4]。
据相关统计数据,2012年我国化工行业用钛量达2.5万吨,比2011年有所减少,这是自2009年以来,我国化工用钛市场首次出现负增长,近些年来,化工行业一直是钛加工材最大的用户,其用量在钛材总用量的占比一直保持在50%以上,2011年占比高达55%,但随着经济陷入低迷期,化工行业不但新建项目明显减少,同时还将面临产业结构调整,部分产品新建产能受到控制,落后产能也将逐步淘汰的境地,受此影响,其对钛加工材用量的萎缩也变得顺理成章,在此之前,便有业内人士预测化工行业用钛量在2013~2015年间达到峰值,以当前市场表现看来,2012年整体经济的疲软有可能使得化工用钛的衰退期提前,2原理编辑,钛合金是以钛为基础加入。
应用了钛合金的产品,其他元素组成的合金,钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构钛,882℃以上为体心立方的钛,合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:,①稳定相、提高相转变温度的元素为稳定元素,有铝、碳、氧和氮等,其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果,②稳定相、降低相变温度的元素为稳定元素,又可分同晶型和共析型二种,前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等,③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质,氧和氮在相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降,通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下,氢在相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆,通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下,氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去,3分类编辑,STAN钛制品。
钛是同素异构体,熔点为1668℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为钛;在882℃以上呈体心立方晶格结构,称为钛,利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(titanium alloys),室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:合金,(+)合金和合金,中国分别以TA、TC、TB表示,钛合金,它是相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是相,组织稳定,耐磨性高于纯钛,抗氧化能力强,在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高,钛合金。
它是相固溶体组成的单相合金,,钛合金制匕首,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666 MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用,+钛合金,它是双相合金,具有良好的综合性能,组织稳定性好,有良好的韧性、塑性和高温变形性能,能较好地进行热压力加工,能进行淬火、时效使合金强,钛合金制武器,化,热处理后的强度约比退火状态提高50%~100%;高温强度高,可在400℃~500℃的温度下长期工作,其热稳定性次于钛合金,三种钛合金中最常用的是钛合金和+钛合金;钛合金的切削加工性最好,+钛合金次之,钛合金最差,钛合金代号为TA,钛合金代号为TB,+钛合金代号为TC。
钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等,典型合金的成分和性能见表,热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织,一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度;针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性;等轴和针状混合组织具有较好的综合性能,4性能编辑,钛是一种新型金属,,矽钛合金耐磨地坪,钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%,但其强度低、塑性高,99.5%工业纯钛的性能为:密度=4.5g/立方厘米,熔点为1725℃,导热系数=15.24W/(m.K),抗拉强度b=539MPa,伸长率=25%,断面收缩率=25%,弹性模量E=1.078105MPa,硬度HB195,1.强度高。
2.热强度高,3.低温性能好,4.化学活性大,5用途编辑,钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好,另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质,还有抗磨性差,生产工艺复杂,钛的工业化生产是1948年开始的,航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。
世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种,使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3),钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件,60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等,钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料,此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
中国于1956年开始钛和钛合金研究;60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金,钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料,比重、强度和使用温度介于铝和钢之间,但比铝、钢强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能,1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件,60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件,钛合金在军用飞机中的用量迅速增加,达到飞机结构重量的20%~25%,70年代起,民用机开始大量使用钛合金,如波音747客机用钛量达3640公斤以上,马赫数大于 2.5的飞机用钛主要是为了代替钢,以减轻结构重量。
又如,美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3,飞行高度26212米),钛占飞机结构重量的93%,号称“全钛”飞机,当航空发动机的推重比从4~6提高到8~10,压气机出口温度相应地从200~300C增加到500~600C时,原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金,或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片,以减轻结构重量,70年代,钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%~30%,主要用于制造压气机部件,如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等,航天器主要利用钛合金的高比强度,耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体,人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件,6存在的问题编辑。
钛合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点,故被广泛应用在汽车工业中,应用钛合金最多的是汽车发动机系统,利用钛合金制造发动机零件有很多好处,[1],钛合金的密度低,可以降低运动零件的惯性质量,同时钛气门弹簧可以增加自由振动,减弱车身的振颤,提高发动机的转速及输出功率,减小运动零件的惯性质量,从而使摩擦力减小,提高发动机的燃油效率,选择钛合金可以减轻相关零件的负载应力,缩小零件的尺寸,从而使发动机及整车的质量减轻,零部件惯性质量的降低,使得振动和噪声减弱,改善发动机的性能,钛合金在其他部件上的应用可提高人员的舒适度和汽车的美观等。
在汽车工业上的应用,钛合金在节能降耗方面起到了不可估量的作用,钛合金零部件尽管具有如此优越的性能,但距钛及其合金普遍应用在汽车工业中还有很大的距离,原因包括价格昂贵、成形性不好及焊接性能差等问题,阻碍钛合金普遍应用于汽车工业的最主要原因还是成本过高,无论是金属最初的冶炼还是后续的加工,钛合金的价格都远远高于其他金属,汽车工业能够接受的钛制零件成本,用连杆钛材8~13美元/kg,气阀用钛材13~20美元/kg,弹簧、发动机排气系统及紧固件用钛材希望在8美元/kg以下,是铝板材的6~15倍,钢板材的45~83倍,7热处理编辑,常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。
退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性,以获得较好的综合性能,通常合金和(+)合金退火温度选在(+)─→相转变点以下120~200℃;固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体′相和亚稳定的相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解,得到相或化合物等细小弥散的第二相质点,达到使合金强化的目的,通常(+)合金的淬火在(+)─→相转变点以下40~100℃进行,亚稳定合金淬火在(+)─→相转变点以上40~80℃进行,时效处理温度一般为450~550℃,总结,钛合金的热处理工艺可以归纳为:,(1)消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力,防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形,(2)完全退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性,(3)固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,钛合金和稳定的钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火,+钛合金和含有少量相的亚稳钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。
此外,为了满足工件的特殊要求,工业上还采用双重退火、等温退火、热处理、形变热处理等金属热处理工艺,8切削编辑,切削特点,钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难,小于HB300时则容易出现粘刀现象,也难于切削,但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面,关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响,钛合金有如下切削特点:,(1)变形系数小,(2)切削温度高。
(3)单位面积上的切削力大,(4)冷硬现象严重,(5)刀具易磨损,在铣削加工中,由于钛合金材料的导热系数低,而且切屑与前刀面的接触长度极短,切削时产生的热不易传出,集中在切削变形区和切削刃附近的较小范围内,加工时切削刃刃口处会产生极高的切削温度,将大大缩短刀具寿命,对于钛合金Ti6Al4V来说,在刀具强度和机床功率允许的条件下,切削温度的高低是影响刀具寿命的关键因素,而并非切削力的大小,刀具材料,切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发,选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料,YG类硬质合金比较合适,由于高速钢的耐热性差,因此应尽量采用硬质合金制作的刀具,常用的硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。
涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用,加剧刀具的粘结磨损,不宜用来切削钛合金;对于复杂、多刃刀具,可选用高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料,适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、丝锥等刀具,采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金,可取得显著效果,如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的条件下,切削速度可达200 m/min;若不用切削液,在同等磨损量时,允许的切削速度仅为100m/min,注意事项,在切削钛合金的过程中,应注意的事项有:,(1)由于钛合金的弹性模量小,工件在加工中的夹紧变形和受力变形大,会降低工件的加工精度;工件安装时夹紧力不宜过大,必要时可增加辅助支承,(2)如果使用含氢的切削液,切削过程中在高温下将分解释放出氢气,被钛吸收引起氢脆;也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂,(3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体,使用时宜采取安全防护措施,否则不应使用;切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件,清除含氯残留物。
(4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触,铜、锡、镉及其合金也同样禁止使用,(5)与钛合金接触的所有工、夹具或其他装置都必须洁净;经清洗过的钛合金零件,要防止油脂或指印污染,否则以后可能造成盐(氯化钠)的应力腐蚀,(6)一般情况下切削加工钛合金时,没有发火危险,只有在微量切削时,切下的细小切屑才有发火燃烧现象,为了避免火灾,除大量浇注切削液之外,还应防止切屑在机床上堆积,刀具用钝后立即进行更换,或降低切削速度,加大进给量以加大切屑厚度,若一旦着火,应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等灭火器材进行扑灭,严禁使用四氯化碳、二氧化碳灭火器,也不能浇水,因为水能加速燃烧,甚至导致氢爆炸,9新进展编辑。
各国都在开发低成本和高性能的新型钛合金,努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域阳,国内外钛合金材料的研究新进展主要体现在以下几方面,高温钛合金,世界上第一个研制成功的高温钛合金是Ti-6Al-4V,使用温度为300-350℃,随后相继研制出使用温度达400℃的IMI550、BT3-1等合金,以及使用温度为450~500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金,已成功地应用在军用和民用飞机发动机中的新型高温钛合金有.英国的IMI829、IMI834合金;美国的Ti-1100合金;俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。
表7为部分国家新型高温钛合金的最高使用温度[26],近几年国外把采用快速凝固/粉末冶金技术、纤维或颗粒增强复合材料研制钛合金作为高温钛合金的发展方向,使钛合金的使用温度可提高到650℃以上[1,27,29,31],美国麦道公司采用快速凝固/粉末冶金技术成功地研制出一种高纯度、高致密性钛合金,在760℃下其强度相当于室温下使用的钛合金强度[26],钛铝化合物,与一般钛合金相比,钛铝化合物为基钠Ti3Al(2)和TiAl()金属间化合物的最大优点是高温性能好(最高使用温度分别为816和982℃)、抗氧化能力强、抗蠕变性能好和重量轻(密度仅为镍基高温合金的1/2),这些优点使其成为未来航空发动机及飞机结构件最具竞争力的材料[26],已有两个Ti3Al为基的钛合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美国开始批量生产,其他发展的Ti3Al为基的钛合金有Ti-24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等[29]。
TiAl()为基的钛合金受关注的成分范围为Ti-(46-52)Al-(1-10)M(at.%),此处M为v、Cr、Mn、Nb、Mn、Mo和W中的至少一种元素,TiAl3为基的钛合金开始引起注意,如Ti-65Al-10Ni合金[1],高强高韧型,型钛合金最早是20世纪50年代中期由美国Crucible公司研制出的B120VCA合金(Ti-13v-11Cr-3Al),型钛合金具有良好的冷热加工性能,易锻造,可轧制、焊接,可通过固溶-时效处理获得较高的机械性能、良好的环境抗力及强度与断裂韧性的很好配合,新型高强高韧型钛合金最具代表性的有以下几种[26,30]:。
Ti1023(Ti-10v-2Fe-#al),该合金与飞机结构件中常用的30CrMnSiA高强度结构钢性能相当,具有优异的锻造性能;,Ti153(Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn),该合金冷加工性能比工业纯钛还好,时效后的室温抗拉强度可达1000MPa以上;,21S(Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si),该合金是由美国钛金属公司Timet分部研制的一种新型抗氧化、超高强钛合金,具有良好的抗氧化性能,冷热加工性能优良,可制成厚度为0.064mm的箔材;,日本钢管公司(NKK)研制成功的SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)钛合金,该合金强度高,超塑性延伸率高达2000%,且超塑成形温度比Ti-6Al-4V低140℃,可取代Ti-6Al-4V合金用超塑成型-扩散连接(SPF/DB)技术制造各种航空航天构件;,俄罗斯研制出的BT-22(TI-5v-5Mo-1Cr-5Al),其抗拉强度可达1105MPA以上,阻燃钛合金。
常规钛合金在特定的条件下有燃烷的倾向,这在很大程度上限制了其应用,针对这种情况,各国都展开了对阻燃钛合金的研究并取得一定突破,美国研制出的Alloy c(也称为Ti-1720),名义成分为50Ti-35v-15Cr(质量分数),是一种对持续燃烧不敏感的阻燃钛合金,己用于F119发动机,BTT-1和BTT-3为俄罗斯研制的阻燃钛合金,均为Ti-Cu-Al系合金,具有相当好的热变形工艺性能,可用其制成复杂的零件[26],医用钛合金,钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性,是非常理想的医用金属材料,可用作植入人体的植入物等,在医学领域中广泛使用的仍是Ti-6Al-4v ELI合金,但后者会析出极微量的钒和铝离子,降低了其细胞适应性且有可能对人体造成危害,这一问题早已引起医学界的广泛关注,美国早在20世纪80年代中期便开始研制无铝、无钒、具有生物相容性的钛合金,将其用于矫形术,日本、英国等也在该方面做了大量的研究工作,并取得一些新的进展。
例如,日本已开发出一系列具有优良生物相容性的+钛合金,包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-0.2Pd、Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20,这些合金的腐蚀强度、疲劳强度和抗腐蚀性能均优于Ti-6Al-4v ELI,与+钛合金相比,钛合金具有更高的强度水平,以及更好的切口性能和韧性,更适于作为植入物植入人体,在美国,已有5种钛合金被推荐至医学领域,即TMZFTM(TI-12Mo-^Zr-2Fe)、Ti-13Nb-13Zr、Timetal 21SRx(TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si)、Tiadyne 1610(Ti-16Nb-9.5Hf)和Ti-15Mo,估计在不久的将来,此类具有高强度、低弹性模量以及优异成形性和抗腐蚀性能的庐钛合金很有可能取代医学领域中广泛使用的Ti-6Al-4V ELI合金[28,32],10脱氧化及酸洗编辑,在热处理中间及热处理之后大多要求进行表面处理,以便去除金属表面氧化皮及各种污染物,减少金属裸餺表面的活性,以及在钛及其合金表卤涂敷保护层及各种功能涂层之前和涂敷过程中也要进行表面处理,涂敷这种涂层的是改善金属表面的性能,例如,防止腐蚀、氧化及磨损等。
钛及其合金的酸洗条件决定于氧化层及现存反应层的种类(特征),而这种层的种类又受到高温加热过程及加工过程温度增高(例如,锻造、铸造、焊接等)的影响,在较低的加工温度或者大约在600X:以下的髙温加热温度条件下仅仅生成薄的氧化层,高温条件下对着某种氧化层附近形成一种富氧扩散区,也必须通过酸洗脱除这个富氧扩散层,可以采用各种不同的脱除氧化皮方法:脱除厚氧化层及硬表面层的机械方法,在熔融盐浴中脱除氧化皮以及在酸溶液中进行酸洗脱除氧化皮的方法,在很多种情况下可以采用若干方法相结合的方法,例如,先机械方式脱除氧化皮及接着进行酸洗相结合,或者先盐浴及接着进行酸洗相结合的脱除氧化皮方法^遇到在较高的温度下形成的氧化层及扩散层的情况下要采用特殊的方法但是在高温加热到600X:的情况下形成的氧化层大多通过一般的酸洗就可将其溶解掉,11缺点编辑,钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差,此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同,甚至经常造成模具的损坏;结果,使的钛合金的价格变的十分昂贵,因此它们刚开始大多用在飞机结构、航空器,以及用在石油和化学工业等高科技工业。
不过由于太空科技的发达、人民生活质量的提升,所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品,造福人民的生活,只是这些产品价格仍然偏高,多属于高价位的产品,这是钛合金无法发扬光大的最大的致命伤。
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冷加工设备,变焦设备,瞄准镜模具是在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造,以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中,用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具,模具具有特定的轮廓或内腔形状,具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离,即进行冲裁;内腔形状可以使坯料获得相应的立体形状,(补充一句,国外把模具分两类:MOLD和DIE,MOLD意思是“模子,模腔”,指塑模、铸造模一类的;DIE意思是“金属模子,印模”,指冲模、锻模一类的,分别很简单:一种是把材料加热熔融后灌入模腔,一种是用外力把材料压成所需的形状,),模具一般分为两个部分:动模和定模,或凸模和凹模,它们可分可合,分开时装入坯料或取出制件,合拢时使制件与坯料分离或成形,在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、压制和压塑过程中,分离或成形所需的外力通过模具施加在坯料上;在挤压、压铸和注塑过程中,外力则由气压、柱塞、冲头等施加在坯料上,模具承受的是坯料的胀力。
模具除其本身外,还需要模座、模架、导向装置和制件项出装置等,这些部件一般都是制成通用型,以适用于一定范围的不同模具,模具的应用极为广泛,大量生产的机电产品,如汽车、自行车、缝纫机、照相机、电机、电器、仪表等,以及日用器具的制造都应用大量模具,模具基本上是单件生产的,其形状复杂,对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求,所以模具生产需要有很高的技术水平,模具的及时供应及其质量,直接影响产品的质量、成本和新产品研制,因此,模具生产的水平是机械制造水平的重要标志之一,加工金属的模具按所采用的加工工艺分类,常用的有:冲压模,包括冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等;锻模,包括模锻用锻模、镦锻模等;以及挤压模和压铸模。
用于加工非金属和粉末冶金的模具,则按加工对象命名和分类,有塑料模、橡胶模和粉末冶金模等,冲压模是用于板料冲压成形和分离的模具,成形用的模具有型腔,分离用的模具有刃口,最常用的冲压模只有一个工位,完成一道生产工序,这种模具应用普遍,结构简单,制造容易,但生产效率低,为提高生产率,可将多道冲压工序,如落料、拉深、冲孔、切边等安排在一个模具上,使坯料在一个工位上完成多道冲压工序,这种模具称为复合模。
另有将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在一个模具的不同工位上,在冲压过程中坯料依次通过多工位被连续冲压成形,至最后工位成为制件,这种模具称为级进模,又称连续模,冲压模的特点是:精度高,尺寸准确,有些冲裁模的凸模与凹模的间隙近于0;冲压速度快,每分钟可冲压数十次至上千次;模具寿命长,有些硅钢片冲裁模寿命在几百万次以上,煅模是用于热态金属模锻成形的模具,模锻时,坯料往往经过多次变形才能制成锻件,这就需要在一个模块上刻有几个型腔,金属依次送至各个型腔,并在型腔内塑性流动,最后充满型腔,制成锻件,在模锻成形中,坯料很难与终锻时的型腔体积相等,为了避免废品,常选用稍大一些的坯料,为此,在终锻模的上、下模分界面的型腔四周设有飞边槽,以存贮多余的金属,成形后将飞边切去,锻模的技术特点是:有多个形式复杂的型腔;工作条件恶劣,1000℃以上炽红的钢在模具型腔内变形和流动冲刷;模具要承受锻锤的高速冲击或重负载的压下;在使用过程中常处于急冷、急热和冷热交变状态。
因此,模具材料应具有很高的强度、韧性和耐磨性,热锻时还须有较高的温度强度和硬度,并经过强韧化热处理,挤压模是用于将金属挤压成形的模具,正挤压模有一个静止的凹模和放置坯料的挤压筒,以及对坯料施加压力的冲头,反挤压模的挤压筒为凹模,冲头为凸模,由于金属需要在很大的压强下才能从凹模挤出成形,因此,挤压筒和反挤压的凹模需要有很高的强度,故常采用多层预应力组合结构。
冲头和凸模的工作长度宜短,避免在高的压应力下发生不稳和弯曲,压铸模是安装在压铸机上的,能够将液态金属在高压下注入型腔,并保压至金属凝固、成形的模具,它主要用于铝、锌、铜件,也可用于钢件,压铸模的结构与塑料注射模类似,它由动模与定模构成型腔,用型芯做铸件的孔腔,金属在型腔内冷却、凝固后抽出型芯,分开模具,压铸件一般壁薄中空,有众多台、筋,形状结构复杂,尺寸要求较精确,表面较光洁。
由于金属在熔融的高温下成形,因此压铸模需要采用耐高温的材料制造,塑料模是用于塑料成形的模具,随着塑料工业的发展,塑料模需求量日益增多,其产量已占各类模具产量的首位,常用的塑料模有注射模、压塑模和挤塑模等,塑料模工作时,所承受的压力、温度都不高,但制件数量很大,表面要求特别光洁,为此,模具材料可选用预淬硬钢,即先对模具进行热处理,达到一定硬度后再进行切削加工,以防止热处理后变形,最后再进行抛磨加工,以提高表面质量,橡胶模是主要用于轮胎、汽车蓄电池壳、鞋底等橡胶产品成形的模具。
一般是将橡胶材料夹入模具内,经蒸汽加热成形,也有与塑料注射模相似的橡胶注射模,粉末冶金模是将固体金属粉末压制成形的模具,工作时,将金属粉末定量地倒入下模,然后上模压下、闭合、成形,再用顶料装置顶出预制坯,并送入烧结炉内烧结,遂制成粉末冶金零件,一般粉末冶金件的空隙很大,占总体积的15%左右,成形压力不大,模具结构较简单,精度、表面粗糙度要求一般,所以对模具无特殊要求,为了减少空隙、提高密度和强度,对烧结后的坯件,再进行一次热锻,通称粉末锻造,所用的模具与模锻模相似,由于模具是进行成型加工的工具,所以要求尺寸精确、表面光洁、结构合理、生产效率高、易于自动化;并且还要制造容易、寿命高、成本低;另外还要考虑到设计符合工艺需要,经济合理等。
模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因素,模具上的易损件应容易更换,对于塑料模和压铸模,还要考虑合理的浇注系统、熔融塑料或金属流动状态,以及进入型腔的位置与方向,为了提高生产率、减少流道浇注损失,可采用多型腔模具,即在一模具内能同时完成多个相同或不同的制品,模具的生产一般为单件、小批生产,在制造要求严格、精确,因此多采用精密的加工设备和测量装置,按结构特点,模具一般分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。
平面冲裁模可用电火花加工初成形,再用成形磨削、坐标磨削等方法进一步提高精度,坐标磨床一般用于模具的精密定位,以保证精密孔径和孔距,也可用计算机数控连续轨迹坐标磨床,磨削任何曲线形状的凸模和凹模,型腔模主要用于立体形状工件的成形,因此在长、宽、高三个方向都有尺寸要求,形状复杂,制造难度较大,象冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属于型腔模,型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工,将仿形铣加工与数控联合应用,和在电火花加工中增加三向平动头装置,都可提高型腔的加工质量,计算机数控多轴铣床、坐标磨削和加工中心机床,是型腔模加工的重要设备,型腔的表面研磨和抛光一般采用电动或风动工具,配以各种研磨、抛光轮和研磨膏粉,或采用超声波研磨、挤压珩磨、化学抛光等方法,三坐标测量机和光学投影比较仪是模具制造中常用的精密测量设备,模具是精密工具,价格昂贵,必须尽量提高使用寿命。
模具的正常失效形式主要有磨损、塌陷断裂、粘合等,不同用途的模具失效形式也各不相同,提高模具寿命的途径主要是根据应用条件,合理选用模具钢和确定热处理规范,选用在使用温度下强度高的材料可防止塌陷;提高模具硬度可以减少磨损率;较高的韧性和抗疲劳性能,以及消除电加工的硬化层及加工残余应力,可以阻碍裂纹的产生和发展,防止裂断,表面处理、润滑和选用抗粘合性能好的模具材料,是延长模具寿命的重要措施,模具工作表面和基体的要求差异很大,很难用一种材料完全合理地满足,但可以在工作部位用镶块、堆焊、喷镀和局部强化的办法提高其综合性能,此外,合理的操作使用,是消除非正常失效、减缓正常失效的另一途径,参考资料:http://zhidao.baidu.com/question/44350002.html,si=5。
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