钛合金流动温压成形工艺和模具设计.docVIP

目 录 1绪论 1 1.1研究的目的和意义 1 1.1.1传统工艺的应用及将要采用的方法 1 1.1.2金属注射成形(MlM) 2 1.1.3激光成形技术 2 1.1.4温压成形技术 3 1.1.5温压工艺的技术特点： 4 1.2国内外发展现状 5 1.2.1温压工艺的形成和发展 5 1.2.2产业化发展 7 1.3小结 8 2钛合金性能研究 8 2.1钛及钛合金定义、分类、特点及应用 8 2.1.1定义 8 2.1.2分类 8 2.1.3应用 9 2.1.4钛合金的特点 10 2.2钛合金的品种和性能 10 2.2.1一些常用钛合金牌号 10 2.2.2钛合金的优缺点 10 2.2.3钛合金的组织和性能 11 3工艺设计 12 3.1工艺流程总体分析 12 3.1.1工艺的核心技术 12 3.1.2钛粉 12 3.1.3润滑剂 14 3.1.4温压温度和压力的选择 15 3.1.5温压过程的致密化 16 3.1.6模具加热装置： 18 3.2其它粉末冶金工艺分析 19 3.2.1粉末冶金制品的基本生产工艺 19 3.2.2传统粉末冶金工艺 19 3.2.4粉末锻造 21 3.2.5温压工艺 21 3.3工艺流程设计 23 3.3.1工艺流程拟订 23 3.3.2工艺说明 24 3.4工艺的优点 27 4模具的设计 27 4.1零件总体结构分析 27 4.2压力机 27 4.3余量和公差 29 4.4型腔的确定 29 4.4.1模具尺寸放大率的计算 29 4.4.2确定压坯尺寸和公差 31 4.4.3模具线膨胀计算 31 4.4.4顶出机构设计 33 4.5模具装配图极其零件设计 33 4.5.1模具装配图设计 33 4.5.2重要模具零件材料选择 34 4.5.3下模 35 4.5.4上模 36 5总结 38 参考文献 39 致 谢 41 1绪论 钛及钛合金由于密度低、比强度高、屈强比高、良好的塑韧性、耐腐蚀性好等优点，在军工、民用等领域具有广阔的应用前景，其性能及制造技术水平直接影响到这些领域的发展和水平的提高扩大钛合金市场的瓶颈是钛的提取、熔炼、机加工很难，从而导致生产成本高。钛锭的生产成本约为同重钢锭的3O倍、铝锭的6倍，其中从矿石到镁还原制取海绵钛的成本约为制取同重铁的2O倍目前，每吨工业纯钛的成本约为7．5～10$／kg，而航空航天用钛合金的生产成本更是高达4O$／kg。 降低成本主要是降低工业纯钛生产成本和钛及钛合金的制造加工成本为了降低钛合金的成本，国外大力发展钛合金无切削、少切削的近净形工艺制造钛合金部件目前主要有3种方法：①传统的锻造材料加工；②铸造；⑧粉末冶金。用锻造进行材料加工，其材料性能优良，但浪费大，加工量大，成本高，且难获得形状复杂的产品；铸造可获得形状复杂的净形或近净形产品，成本较低，但铸造过程中材料的成分偏析、疏松、缩等缺陷难以避免，材料性能较低钛合金的粉末冶金技术则克服了这2种方法的缺点，同时兼有它们的优点。因而国内外科研者在粉末冶金技术制备钛合金上开展了很多工作。粉末冶金方法制成的金属钛和钛合金。钛的化学活性大，易受气体和坩埚材料等的污染，因此高质量钛粉末主要是在真空或高纯惰性气体保护下采用离心雾化制粉工艺来生产[5]。制品的成形一般不加粘结剂，坯料必须在真空中烧结。20世纪40年代末，首先开展了以海绵钛粉末为原料的压制烧结工艺的研究。但该工艺生产的产品性能尚不能满足航空部门的要求，主要用于制造化工、轻工、冶金、海洋开发等部门所需的耐蚀、过滤等零件。其中获得工业生产应用的第一种产品是钛多孔过滤材料。60年代中期，开始发展以旋转电极法制取钛的预合金粉末和热等静压致密化的工艺。用此工艺生产的制品的静态力学性能与熔炼加工制品相当，但显著地减少了切削加工，提高了材料的利用率，开始用于航空工业中。至70年代末，钛粉末冶金制品在耐蚀和航空方面的应用获得较快的发展。中国70年代初开始进行钛粉末冶金工艺及制品的研究，钛金属阀门、轴套、多孔管和板、钛－碳化钛耐磨材料以及钛钼耐蚀合金等均已工业生产。70年代末期，开展了离心雾化制取高质量钛合金粉末及热等静压成形工艺的研究。 1.1.2金属注射成形(MlM) 金属粉末注射成形(MIM)技术作为一种近净成形技术，可制备高质量、高精度的复杂零件，被认为是目前最有优势的成形技术之一。用MIM法制造钛及钛合金近净形零件，可大幅降低加工费用。据估计，目前全世界钛的MIM部件的生产量为每月3～5t。随着制备钛粉工艺的改进和粉末成本的降低，钛合金注射成形件的生产量呈增长趋势。 日本最早采用MIM技术生产合金运动夹板。现在最大的钛粉末注射成形的生产厂是日本Injex，每月生产约2～3t。钛的MIM产品已在高尔夫球头、自动汽车、医疗器械、牙科植入体及表壳表带等方面获得应