材料成形装备及自动化C2E4讲解.pptVIP

材料成形装备及自动化 Equipment and Automation of Materials Process 凌宏江 副教授 华中科技大学材料学院 目 录 第一章? 绪? 论（2学时） 第二章 金属液态成形装备及自动化（10学时） 第三章? 金属塑性成形装备及自动化（8学时） 第四章? 金属连接成形装备及自动化（10学时） 第五章? 高分子材料成形设备及自动化（2学时） 第六章? 快速成形装备及控制（8学时） 第七章? 其它材料成形装备（2学时） 第八章 热处理工业炉及其控制（2学时） 第九章 材料加工中的环境保护装备（2学时） 总结复习（2学时） 第二章?金属液态成形装备及自动化 2.1 概述 2.2 金属熔化及浇注装备 2.3 造型设备及自动化生产线 2.4 砂处理装备及自动检测系统 2.5 铸件清理自动化 2.6 压力铸造装备及自动化 2.7 低压铸造装备及自动化 2.8 消失模精密铸造装备及生产线 2.9 半固态成形装备 2.7 低压铸造装备及自动化 低压铸造是金属液体在（气）压力作用下由下而上地充填型腔并在压力下凝固成形的一种方法，由于所用的压力较低（通常0.02~0.06 MPa)，故称之为低压铸造。 低压铸造装备一般由保温炉及其附属装置、模具开合机构、气压系统和控制系统组成。 2.7.1 低压铸造机的类型及构造 按模具与保温炉的连接方式，可分为顶置式低压铸造机和侧置式低压铸造机。 1) 顶置式低压铸造机 特点： 结构简单，制造容易，操作方便；但生产效率较低，因保温炉上只能放置一付模具，操作均在炉上进行，故一个周期内，保温炉一半时间空闲。 其次，下模受保温炉炉盖的热辐射影响，冷却缓慢，使铸件凝固时间延长；且下模不能设置顶杆装置，给模具设计增加不便。此外，保温炉的密封、保养和合金处理均不方便。 2) 侧置式低压铸造机 特点： 将铸型置于保温炉的侧面，铸型和保温炉由升液管联结。 一台保温炉上同时可为两付以上的模型提供金属液，生产效率提高。 装料、扒渣和合金液处理都较方便；铸型的受热条件得到改善。但侧置式机器结构复杂，应用受限制。 3) 低压铸造装备 4) 低压铸造保温炉 　 一般采用坩埚式电阻炉，其优点是结构简单，温控方便。 2.7.2 低压铸造的自动加压控制系统 1) 气体加压原理图 主要控制: 气体的压力 流量 2) 简单的低压铸造液面加压工艺曲线 加压工艺曲线的数学模型 3) 低压铸造计算机控制原理 计算机控制系统采用实时控制，对整个生产工艺过程进行闭环控制。为了便于编制程序和简化起见，采用块程序结构形式，即每一块程序完成一个特定的功能。程序之间的联系有跳转、调用和建立公用参数区三种方式。 该系统的主控制程序包括引导工作程序、开关量状态检测程序和中断服务程序等。 4) 低压铸造举例： 发动机缸体低压铸造机系统 2.8 消失模精密铸造装备及生产线 基本原理： 采用泡沫塑料模样代替普通模样紧实造型，造好铸型后不取出模样、直接浇入金属液，在高温金属液的作用下，泡沫塑料模样受热气化、燃烧而消失，金属液取代原来泡沫塑料模样占据的空间位置，冷却凝固后即获得所需的铸件。 (2) 主要装备 泡沫塑料模样的成形加工装备，造型装备及型砂处理装备，涂料的制备及烘干装备。 3) 典型的消失模铸造零件 2.8.1 泡沫塑料模样的成形装备 模样制作的方法有两种：一是发泡成形；二是利用机床加工（泡沫模样板材）成形。 前者主要设备有：预发泡机、成形发泡机等。 (1) 预发泡机 间歇式蒸汽预发泡机 该设备的关键是： 蒸汽进入不宜过于集中，压力和流量不能过大，以免造成结块、发泡不均，甚至部分珠粒因过度预发而破坏； 因为珠粒直接与蒸汽接触，预发泡珠粒中水的质量分数高达10%左右，因此卸料后必须经过干燥处理。 　　　 这种预发泡不是通过时间而是通过预发泡的容积定量（即珠粒的预发泡密度定量）来控制预发泡质量，控制方便、效果良好。 (2) 成形发泡机 简易型成形机 成型过程： a. 加入预发珠粒； b. 通入蒸汽发泡成形； c. 通水冷却定形； d. 开模取件。 2.8.2 造型装备及生产线 主要装备有：雨淋加砂器、振动紧实台、真空系统、旧砂冷却除尘系统、输送辊道、浇注设备等。其中关键设备是：振动紧实台。 (1) 振动紧实台 振动紧实台分为一维紧实台、二维紧实台、三维紧实台及多维紧实台。 一种三维振动紧实台的照片 (2) 双电机振动紧实 　 双电机驱动、可产生垂直方向圆振动的紧实台，由于有着独特的干砂充填性能，近年来应用逐渐扩大，有取代三维紧实台的趋势