粉末冶金零件等静压成形过程数值模拟

粉末冶金术语

粉末冶金术语！ 1.粉末粉末powder 通常是指尺寸为0.1um~1mm的离散颗粒的集合体。粉浆slurry 粉末在液体中形成的可浇注的粘性分散体系。坯料feedstock 用作注射成形或粉末挤压原料的塑化粉末。雾化粉atomized powder 熔融金属或合金分散成液滴并凝固成单个颗粒的粉末。（分散介质通常是高速气流或液流）羰基粉carbonyl powder 热离解金属羰基化合物而制得的粉末。电解粉electrolytic powder 用电解沉积法制得的粉末。还原粉reduced powder 用化学还原法还原金属化合物而制成的粉末。海绵粉sponge powder 将还原法制得的高度多孔金属海绵体粉碎而制成的多孔性还原粉末。合金粉alloyed powder 由两种或多种组元部分或完全合金化而制得的金属粉末。预合金粉pre-alloyed powder 通常指将熔体雾化而制成的完全合金化的粉末。复合粉composite powder 每一颗粒由两种或多种不同成分组成的粉末。包覆粉coated powder 由一层异种成分包覆在颗粒表面而形成的复合粉。合批粉blended powder 由名义成分相同的不同批次粉末混合而成的粉末。粘结剂binder 为了提高压坯的强度或防止粉末偏析而添加到粉末中的可在烧结前或烧结过程中除掉的物质。掺杂（添加）剂dopant 为了防止或控制烧结体在烧结过程中或在使用过程中的再结晶或晶粒长大而在金属粉末中加入的少量物质。（主要用于钨粉末冶金）润滑剂lubricant 为了减少颗粒之间及压坯与模壁表面之间的摩擦而加入粉末中的物质。增塑剂plasticizer 用于粘结剂，旨在提高粉末成形性的热塑性材料。制粒granulation 为改善粉末流动性而使较细颗粒团聚成粗粉团粒的工艺。机械合金化mechanical alloying 用高能研磨机或球磨机实现固态合金化的过程。松装密度apparent density 在规定条件下粉末自由填充单位容积的质量。散装密度bulk density 在非规定条件下测得的单位容积粉末的质量。振实密度tap density 在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量。压缩性compressibility 在加压条件下粉末被压缩的程度，通常是在封闭模中的单轴向压制。成形性compactibility 粉末被压缩成一定形状并在后续加工过程中保持这种形状的能力，它是粉末流动性、压缩性和压坯强度的函数。压缩比compression ratio 加压前粉末的体积与脱模后压坯的体积之比。装填系数fill factor 粉末充填模具的高度与脱模后压坯高度之比。流动性flowability 描述粉末流过一个限定孔的定性术语。氢损hydrogen loss 金属粉末或压坯在规定条件下在纯氢中加热所引起的相对质量损失。比表面积specific surface area 单位质量粉末的总表面积。粒度particle size 通过筛分或其他合适方法测得的单个粉末颗粒的线性尺寸。粒度分布particle size distribution 将粉末试样按粒度不同分为若干级，每一级粉末（按质量、按数量或按体积）所占的百分率。粒度级cut 分级后介于两种名义粒度界限内的粉末部分。 2成型 1、成形forming 将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程。 2、压制pressing 在模具或其他容器中，在外力作用下，将粉末密实成具有规定形状和尺寸的工艺过程。 3、压坯compact,green compact 将粉末通过冷压或注射成形而制成的坯件。 4、毛坯blank 没达到最终尺寸和形状的压坯、预烧结坯或烧结坯。 1

工程材料与材料成型技术教案

教案（理论课） 2010～2011学年第2学期课程名称工程材料与成形技术基础教学系机械工程系授课班级焊接091 主讲教师晏丽琴职称讲师

培黎工程技术学院二○一一年二月课程基本情况

系主任：年月日目录第一章绪论第一节材料加工概述一、材料加工概述二、材料加工的基本要素和流程第二节材料成形的一些基本问题和发展概况一、凝固成形的基本问题和发展概况二、塑性成形的基本问题和发展概况三、焊接成形的基本问题和发展概况四、表面成形的基本问题和发展概况第三节本课程的性质和任务绪论学习思考问题 ·材料加工的基本要素和流程是什么？ ·材料成形存在的基本问题是什么? ·本课程的性质和基本任务是什么? 一、材料加工概述任何机器或设备，都是由许许多多的零件装配而成的。这些零件所用材料有金属材料，也有非金属材料。零件或材料的加工方法多种多样，归纳起来有以下4类： (1)成形加工：用来改变材料的形状尺寸，或兼有改变材料的性能。主要有凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末压制和塑料成形等。 (2)切除加工：用于改变材料的形状尺寸，主要有车、铣、刨、钻、磨等传统的切削加工，以及直接利用电能、化学能、声能、光能进行的特殊加工，如电火花加：[、电解加工、超声加工和激光加工等。 (3)表面成形加工：用来改变零件的表面状态和(或)性能，如表面形变及淬火强化、化学热处理、表面涂(镀)层和气相沉积镀膜等。

(4)热处理加工：用来改变材料或零件的性能，如退火、正火、淬火和回火等。根据零件的形状尺寸特征、工作条件及使用要求、生产批量和制造成本等多种因素，选择零件的加工方法，以达到技术上可行、质量可靠和经济上合理。零件制成后再经过检验、装配、调试，最终得到整机产品。二、材料加工的基本要素和流程材料加工方法的种类虽然繁多，但通过对每种材料加工方法的过程分析表明，它们都可以用建立在少数几个基本参数基础上的统一模式来描述。该模式便于对各种加工方法进行综合分析和横向比较。任何一种材料的加工过程，都是为了达到材料的形状尺寸或性能的变化。而为了产生这种变化，必须具备三个基本要素：材料、能量和信息（图1.2）。因而材料的加工过程，可以用相关材料流程、能量流程和信息流程来描述。三大流程： 1.材料流程表征加工过程特点的类型；要改变形状尺寸和性能的材料状态；能够用来实现这种形状尺寸和性能变化的基本过程； 2.能量流程包括机械过程的能量流程，热过程能量：电能、化学能、机械能 3.信息流程形状信息、性能信息

粉末冶金基础知识

安全管理编号：LX-FS-A81397 粉末冶金基础知识 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

粉末冶金基础知识使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。（一）粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。

实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程

粉末冶金成形技术教程文件

粉末冶金成形技术

五、粉末冶金工艺理论基础一）、金属粉末的性能金属粉末的性能对其成型和烧结过程及制品质量有重要影响，分为化学成分、物理性能和工艺性能。固态物质按分散程度不同分为致密体、粉末和胶体。致密体：通常所说的固体，粒径在1mm以上；胶体微粒：粒径在0.1μm以下；粉末体或简称粉末：粒径介于二者之间。 1. 粉末的化学成分主要金属或组元的含量，杂质或夹杂物的含量，气体的含量。金属的含量一般不低于98-99%。 2. 粉末的物理性能 1）颗粒形状：球状、粒状、片状和针状。影响粉末的流动性、松装密度等。 2）粒度：粉末颗粒的线性尺寸，用“目”来表示，用筛分法等测量。对压制时的比压、烧结时的收缩及烧结制品的力学性能有影响。 3）粒度分布：按粒度不同分为若干级，每一级粉末（按质量、数量或体积）所占的百分比。对粉末的压制和烧结有影响。 4）颗粒比表面积：单位质量粉末的总表面积，可算出颗粒的平均尺寸。对粉末的压制和烧结有影响。 3. 粉末的工艺性能 1）流动性：粉末的流动能力，用50g粉末在规定条件下从标准漏斗中流出所需的时间来表示,单位为s/50g。

材料成型数值模拟设计实验

学生学号实验课成绩学生实验报告书实验课程名称材料成型数值模拟设计实验开课学院材料学院指导教师姓名学生姓名学生专业班级成型1001班 2012-- 2013学年第二学期

实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。 1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。 2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。 3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。 4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。 5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。 6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。附表：实验考核参考内容及标准观测点考核目标成绩组成实验预习1．预习报告 2．提问 3．对于设计型实验，着重考查设计方案的科学性、可行性和创新性对实验目的和基本原理的认识程度，对实验方案的设计能力 20% 实验过程1．是否按时参加实验 2．对实验过程的熟悉程度 3．对基本操作的规范程度 4．对突发事件的应急处理能力 5．实验原始记录的完整程度 6．同学之间的团结协作精神着重考查学生的实验态度、基本操作技能；严谨的治学态度、团结协作精神 30% 结果分析1．所分析结果是否用原始记录数据 2．计算结果是否正确 3．实验结果分析是否合理 4．对于综合实验，各项内容之间是否有分析、比较与判断等考查学生对实验数据处理和现象分析的能力；对专业知识的综合应用能力；事实求实的精神 50%

粉末冶金工艺及材料基础知识介绍

粉末冶金工艺及材料基础知识介绍粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。

1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布

粉末冶金成形技术

第四章粉末冶金成形技术一、粉末冶金成形定义：用金属粉末或金属与非金属粉末的混合物作原料，采用压制、烧结及后处理等工序来制造某些金属材料、复合材料或制品的工艺技术。粉末冶金生产工艺与陶瓷制品的生产工艺相似，因此粉末冶金成型技术又常常叫金属陶瓷法。方法：将均匀混合的粉末材料压制成形，借助粉末原子间的吸引力和机械啮合作用，使制品结合成为具有一定强度的整体，然后再高温烧结，进一步提高制品的强度，获得与一般合金相似的组织。二、粉末冶金材料或制品 1. 难熔金属及其合金（如钨、钨——钼合金）； 2. 组元彼此不相溶，熔点十分悬殊的特殊性能材料，如钨——铜合金； 3. 难溶的化合物或金属组成的复合材料（如硬质合金、金属陶瓷）三、粉末冶金成型技术特点： 1. 某些特殊性能材料的唯一成型方法； 2. 可直接制出尺寸准确，表面光洁的零件，是少甚至无切削的生产工艺； 3. 节约材料和加工工时； 4. 制品强度较低； 5. 流动性较差，形状受限； 6. 压制成型的压强较高，制品尺寸较小； 7. 压模成本较高。四、粉末冶金成形过程原始粉末+添加剂→混合→压制成型→烧结→零件成品五、粉末冶金工艺理论基础一）、金属粉末的性能金属粉末的性能对其成型和烧结过程及制品质量有重要影响，分为化学成分、物理性能和工艺性能。固态物质按分散程度不同分为致密体、粉末和胶体。致密体：通常所说的固体，粒径在1mm以上；胶体微粒：粒径在0.1μm以下；粉末体或简称粉末：粒径介于二者之间。 1. 粉末的化学成分主要金属或组元的含量，杂质或夹杂物的含量，气体的含量。金属的含量一般不低于98-99%。 2. 粉末的物理性能 1）颗粒形状：球状、粒状、片状和针状。影响粉末的流动性、松装密度等。 2）粒度：粉末颗粒的线性尺寸，用“目”来表示，用筛分法等测量。对压制时的比压、烧结时的收缩及烧结制品的力学性能有影响。 3）粒度分布：按粒度不同分为若干级，每一级粉末（按质量、数量或体积）所占的百分比。对粉末的压制和烧结有影响。 4）颗粒比表面积：单位质量粉末的总表面积，可算出颗粒的平均尺寸。对粉末的压制和烧结有影响。 3. 粉末的工艺性能 1）流动性：粉末的流动能力，用50g粉末在规定条件下从标准漏斗中流出所需的时间来表示,单位为s/50g。

粉末冶金常识

粉末冶金常识 1.粉末冶金常识之什么是粉末冶金粉末冶金是一门制造金属粉末，并以金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）为原料，经过混合、成形和烧结，制造材料或制品的技术。它包括两部分内容，即：(1)制造金属粉末（也包括合金粉末，以下统称"金属粉末"）。 (2)用金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）作原料，经过混合、成形和烧结，制造材料（称为"粉末冶金材料"）或制品（称为"粉末冶金制品"）。 2、粉末冶金常识之粉末冶金最突出的优点是什么粉末冶金最突出的优点有两个： (1)能够制造目前使用其他工艺无法制造或难于制造的材料和制品，如多孔、发汗、减震、隔音等材料和制品，钨、钼、钛等难熔金属材料和制品，金属-塑料、双金属等复合材料及制品。 (2)能够直接制造出合乎或者接近成品尺寸要求的制品，从而减少或取消机械加工，其材料利用率可以高达95%以上，它还能在一些制品中以铁代，做到了"省材、节能"。粉末冶金件 3、粉末冶金常识之什么是"铁基"什么是铁基粉末冶金铁基是指材料的组成是以铁为基体。铁基粉末冶金是指用烧结（也包括粉末锻造）方法，制造以铁为主要成分的粉末冶金材料和制品（铁基机械零件、减磨材料、摩擦材料，以及其他铁基粉末冶金材料）的工艺总称。 4、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末制造方法主要有哪几类粉末制造方法主要有物理化学法和机械粉碎法两大类。前者包括还原法、电解法和羰基法等；后者包括研磨法和雾化法。 5、粉末冶金常识之用还原法制造金属粉末是怎么回事该法是用还原剂把金属氧化物中的氧夺取出来，从而得到金属粉末的一种方法。 6、粉末冶金常识之什么叫还原剂还原剂是指能够夺取氧化物中氧的物质。制取金属粉末所用的还原剂，是指能够除掉金属氧化物中氧的物质。就金属氧化物而言，凡是与其中氧的亲合力大于这种金属与氧的亲合力的物质，都称其为这种金属氧化物的还原剂。 7、粉末冶金常识之粉末还原退火的目的是什么粉末还原退火的目的主要有以下三个方面：（1）去除金属粉末颗粒表面的氧化膜；（2）除掉颗粒表面吸附的气体和水分等异物；（3）消除颗粒的加工硬化。粉末冶金工艺流程图 8、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末性能测定一般有哪几项用于粉末冶金的粉末性能测定一般有三项：化学成分、物理性能和工艺性能。9、用于粉末冶金的粉末物理性能主要包括那几项

粉末冶金常识

粉末冶金常识 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

粉末冶金的基础知识

粉末冶金的基础知识（一）粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或

堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。 ⑵流动性指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受颗粒粘附作用的影响。⑶压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。 ⑷成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。成形性受颗粒形状和结构的影响。（二）粉末冶金的机理 1.压制的机理压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。 2.等静压制压力直接作用在粉末体或弹性模套上，使粉末体在同一时间内各个方

粉末冶金成形技术

7粉末冶金及陶瓷材料成形技术以粉末的获得、成形和烧结为主线制备的粉末冶金及陶瓷材料，其使用历史可以追溯到数千年前。在2500多年前，人们就用块炼锻造法制造铁器。在宋、明朝时期，我国的陶瓷业发展到了顶峰，制作的陶瓷器皿流向世界各地。进入20世纪，粉末冶金电灯钨丝的出现，给人类带来真正的光明；而硬质合金的成功制造被誉为切削加工的一次革命；同样陶瓷材料因其脆性和抗震性获得改善成了最有前途的高温结构材料；陶瓷材料的许多特殊性能被成功地用作重要的功能材料（光导纤维、激光晶体等）。随着此类材料制备方法的不断更新，各类粉末冶金金属制品、金属陶瓷及各种复合材料相继问世。表明了粉末冶金及陶瓷材料这类古老的技术已进入现代科学技术发展的行列。 7．1 定义及特点粉末冶金及陶瓷是通过制取粉末材料、并以粉末为原料用成形－烧结法制造出的材料与制品。此技术既是制取材料的一种冶炼方法，又是制造机械零件的一种加工方法。目前用量最广的传统金属制品已被越来越多的粉末冶金及陶瓷制品所取代，从而在机械制造、汽车、电器、航空等工业中获得广泛的应用，这主要是粉末冶金及陶瓷在技术上和经济上具有如下一系列特点。作为材料制造技术，能制取普通熔铸法无法生产的具有特殊性能的材料：（1）高熔点金属材料如钨、钼、钽以及某些金属化合物的熔点都在2000℃以上，采用通常的熔铸工艺比较困难，而且材料的纯度与冶金质量难以得到保证；（2）复合材料如含有难熔化合物的硬质合金、钢结硬质合金、金属陶瓷材料、弥散强化型材料及金属及非金属复合材料等；（3）假合金材料假合金指各组元在液态时基本上互不相溶，无法通过熔合法制成的合金。如钨—铜和铜—石墨电触头材料等；（4）特殊结构材料如多孔材料、含油轴承等。表7-1几种成形、加工方法经济性比较作为少无切削材料加工技术，可大批Array量制造形状复杂、公差窄、表面粗糙度低的零件，且节能、节材、成本低。表7-1为几种成形及加工方法经济性比较的实例。粉末冶金一直被称之为金属陶瓷术。实际上，粉末冶金技术和传统的陶瓷技术有所差别。粉末冶金用粉末主要以金属为主成分，而陶瓷粉末则主要以无机化合物为主成分，如氧化物、氮化物、碳化物等。因而在具体的工序，如粉末原料的精制和烧结工艺的控制上有一定的差别，但随着粉末成形技术和热致密化技术的发展，粉末冶金技术和现代陶瓷制造技术已经很难找出明显的区别。下面内容将主要以粉末冶金为主，兼顾陶瓷材料。

塑性成形过程的数值模拟汇总

实验报告塑性成型过程的数值模拟班级：机自07 姓名：欧阳罗辉学号：10011170 2012年12月

一、实验目的：通过本实验的教学，使学生基本掌握有限元技术在板料塑性成形领域的应用情况，拓宽学生的知识面，开阔视野，使学生对塑性成形过程的数值模拟技术有深刻的理解，预测板料弯曲成形的性能。二、教学基本要求：学会使用Dynaform数值模拟软件进行板料弯曲成形过程的仿真模拟，对模拟结果具有一定的分析和处理能力。三、实验内容提要：掌握前处理的关键参数设置，如零件定义、网格划分、模型检查、工具定义、坯料定义、工具定位和移动、工具动画、运行分析。了解后处理模块对模拟结果的分析，如读入d3plot 文件、动画显示变形和生成动画文件、成形极限图分析、坯料厚度变化分析等。四、软件操作过程: 1. 导入压边圈、板料、下模板、上模板图形文件点击File —Import，出现Import File 对话框，找到“ L型弯曲零件图” 选中binder.igs,点击Import，如此，依次导入四个模型文件，最后点击“确定”确认

四个模型导入后，结果如图 2. 重命名文件点击PartLEdit ，出现Edit Part 对话框，这里便要依次更改文件名首先选用红色文件名“ cOOIvOOO 1 ”，在上面的Name 对话框中输入binder ，然后点击 Modify ，以此类推输入 banker 、die 、punch 。 Edit Part 3. 对各图形文件划分有限元网格 1. Binder 零件网格划分

n 点击口图标，出现Part Turn。。。对话框，依次单击banker 2, die 3, punch 4,它们都会被取消选中，只留下binder 1被显示，点击0K确定。然后点击右下角的Current Part，弹出Current Part对话框，选择binder 1，点击OK确定。点击Preproces L Element，弹出Element对话框，选择Part Turn On/Off Select by Cursor 第四个图标（自动模式），将Max Size改为10，点击Select Surfaces点击Displayed Surf，点击OK，点击Apply，点击Yes,点击Exit，点击OK，于是第一个零件网格划分完成。 2. Banker零件网格划分 n 点击i□图标，取消Binder 1零件的显示，添加Banker 2 Select Dy Name All On |AllOfi OK Undo F Only SeledOn 零件的显示，点击OK确定。然后点击右下角的Current Part图标，将当前零件选成Banker 2, 点击OK确定。点击Preproces A Element,弹出Element对话框，选择第三个图标，弹出Control Keysto ne对话框，点击POINTS/NODES，弹出In put Coo。。。对话框，选中Poi nt,然后在绘图区沿顺时针或者逆时针方向依次选中Ba nker零件的四个顶点，如下图所示

金属成型过程数值模拟

金属成型过程数值模拟上机实验报告专业：材料成型及控制工程班级：型0842 姓名：姚守冠学号：081841106 实验名称：中厚板二辊粗轧第一道轧制过程数值模拟仿真指导教师：沈晓辉、杨森、曾国成等上机实验时间： 2011年5月24日报告完成日期：2011年6月1日上机实验地点：教三507 金属塑性成型数值模拟系统：硬件配置软件系统 MSC. Autoforge 3.1 一、实验原理（参考教材相关章节）金属成型过程有限元分析的基本思想、计算步骤 MSC. Autoforge 功能简介、分析步骤二、实验条件和要求 2参数与要求 2.1 上机题目中厚板二辊粗轧第一道轧制过程数值模拟仿真已知参数如下：轧辊直径：840mm ，辊身长度：2500mm ，转速：80 rpm ；轧件入口厚度：180mm ，宽度：1800mm ，长度：1000mm ；轧制方式：纵轧，压下量：36mm （=?H H 20%），轧件材质：C22 开轧温度：1250℃（温度均匀）。

2.2 要求用有限元法对轧制过程进行3-D 弹塑性力学分析，并给出以下结果：（1）最终轧制状态图（2）分析轧件最大宽展量B ?（mm ）并给出稳定轧制时的相对宽展量%??B B ；（3）评估稳定轧制时的单位压力p （MPa ）；（4）打印轧制力随时间的变化图，并指出最大轧制压力max P （kN ）。三、实验过程 1、有限元分析模型的建立（插图：图1 有限元分析模型图）陈述建模过程，从进入主菜单开始，按顺序完成前处理的所有参数设置和定义 3.1 文件操作在开机后，进入分析系统前，先在D 盘下建立自己的文件夹。文件夹名必须为自己的学号，如你的学号为029014145，则文件夹名为029014145。建立的方法是在桌面上双击“我的电脑”，打开D 盘，建立新文件夹，然后将“新建文件夹”改为自己的学号。 3.2 进入分析系统用鼠标双击桌面AutoForge 3.1 SP1图标，进入分析系统的主菜单，然后选择三维力学分析。用鼠标左键点击3-D ANALYSIS 中按钮MECHANICAL 即可。进行上述操作后即进入三维力学分析的主菜单。

粉末冶金的工艺流程-粉末成形

粉末成形简介粉末冶金生产中的基本工序之一，目的是将松散的粉末制成具有预定几何形状、尺寸、密度和强度的半成品或成品。模压（钢模）成形是粉末冶金生产中采用最广的成形方法。18世纪下半叶和19世纪上半叶，西班牙、俄国和英国为制造铂制品，都曾采用了相似的粉末冶金工艺。当时俄国索博列夫斯基(П.Г.Соболевсκий)使用的是钢模和螺旋压机。英国的沃拉斯顿(W.H.Wollaston)使用压力更大的拉杆式压机和纯度更高的铂粉，制得了几乎没有残余孔隙的致密铂材。后来，模压成形方法逐渐完善，并用来制造各种形状的铜基含油轴承等产品。20世纪30年代以来，在粉末冶金零件的工业化生产过程中,压机设备、模具设计等方面不断改进,模压成形方法得到了更大的发展，机械化和自动化已达到较高的程度。为了扩大制品的尺寸和形状范围，特别是为了提高制品密度和改善密度的均匀性相继出现和发展了多种成形方法。早期出现的有粉末轧制、冷等静压制、挤压、热压等；50年代以来又出现了热等静压制、热挤压、热锻等热成形方法。这些方法推动了全致密、高性能粉末金属材料的生产。主要功能（1）将粉末成形为所要求的形状；（2）赋予坯体以精确的几何形状与尺寸，这时应考虑烧结时的尺寸变化；（3）赋予坯体要求的孔隙度和孔隙类型；（4）赋予坯体以适当的强度，以便搬运。根据成形时是否从外部施加压力，可分为压制成形和无压成形两大类。压制成形主要有：封闭钢模冷压成形、流体等静压制成形、粉末塑性成形、三轴向压制成形、高能率成形、挤压成形、轧制成形、振动压制成形等；无压成形主要有：粉浆浇注、松装烧结等。模压成形模压成形将金属粉末装入钢模型腔，通过模冲对粉末加压使之成形。模压过程装在模腔中的粉末由于颗粒间的摩擦和机械啮合作用会产生所谓“拱桥”现象，形成许多大小不一的孔隙。加压时，粉末体的体积被压缩，其过程一般用压坯相对密度-压制压力曲线表示（图1）。在开始阶段粉末颗粒相对移动并重新分布，孔隙被填充，从而使压坯密度急剧增加，达到最大装填密度；这时粉末颗粒已被相互压紧，故当压制压力增大时,压坯密度几乎不变,曲线呈现平坦。随后继续增加压制压力，粉末颗粒将发生弹、塑性变形或脆性断裂，使压坯进一步致密化。由于颗粒间的机械啮合和接触面上的金属原子间的引力，压制后的粉末体成为具有一定强度的压坯。压制压力与压坯密度分布在模压过程中压制压力主要消耗于以下两部分：①克服粉末颗粒之间的摩擦力（称为内摩擦力）和粉末颗粒的变形抗力；②克服粉末颗粒对模壁的摩擦力(称为外摩擦力)。由于外摩擦力的存在，模压成形的压坯密度分布实际上是不均匀的。例如单向压制时，离施压模冲头较近的部分密度较

粉末冶金的优缺点及其技术

粉末冶金的优缺点及其技术粉末冶金工艺的优点： 1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。 2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。 3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。 4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。 5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。粉末冶金工艺的基本工序是： 1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。 2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。 3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。 4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。

材料成型与加工技术

第一章绪论制造业是提高国家工业生产率、经济增长、国家安全及生活质量的基础，是国家综合实力的重要标志。现如今我国制造业面临巨大挑战，因而加强材料成形加工技术与科学基础研究，大力采用先进制造技术，对国民经济的发展具有重要意义。材料成形加工技术与科学既是制造业的重要组成部分，又是材料科学与工程的四要素之一，对国民经济的发展及国防力量的增强均有重要作用。“新一代材料精确成形加工技术”与“多学科多尺度模拟仿真”是现代两个重要学科研究前沿领域。高新技术材料的出现，将加速发展以“精确成形”及“短流程”为代表的材料加工工艺，包括：全新的成形加工方法与工艺，及传统成形加工方法的改进与工序综合。“模拟仿真”是产品计算机集成制造、敏捷制造的主要内容，是实现制造业信息化的先进方法。并行工程已成为产品及相关制造过程集成设计的系统方法，以计算机模拟仿真与虚拟现实技术为手段的虚拟制造设计将是先进制造技术的重要支撑环境。网络化、智能化是现代产品与工艺过程设计的趋势，绿色制造是现代材料加工技术的进一步发展方向。面对市场经济、参与全球竞争，必须加强材料成形加工科学与技术的基础和应用研究。只有使用先进的材料加工技术，才能获得高质量产品的结构和性能，这些高性能的先进材料包括传统材料和新材料。发展材料成形加工技术对我国制造业以高新技术生产高附加值的优质零部件有积极作用，可扩大材料及制造范围、提高生产率、降低产品成本、增强企业国际竞争能力。制造业在过去的几年中发生了巨大变化，而现代高科技及新材料的出现将导致材料成形加工技术的进一步发展与变革，出现全新的成形加工方法与工艺，传统加工方法不断改进并走向工艺综合，材料成形加工技术则逐渐综合化、多样化、柔性化、多科学化。

粉末冶金成形技术

总则 ?粉末成形技术就是将预混合好的粉末填入设计好的模腔中，通过压机施加一定的压力使之形成所设计的形状的产品，然后由压机将产品脱出模腔的过程。 ?与之相关的有以下几个方面 1.粉末制造及粉末混合 2.模具 3.成形压机 4.模架 5.模具的组立

粉末方面与模具方面这里不作具体介绍

成形压机 ?成形压机中模面分两种形式： 1.中模面浮动 2.中模面固定 ?成形压机中模面浮动形式分两种类型： 1.脱模位置固定，成形位置可以调整 2.成形位置固定，脱模位置可以调整一般，压力吨位较小的采用中模面固定类型，压力吨位较大的采用中模面浮动。

成形过程中压机运转的几个阶段 ?1.充填阶段：从脱模结束后开始至中模面上升到最高点结束，压机运行的角度从270度开始至360度左右结束； ?2.加压阶段：是粉末在模腔中受压成形阶段。一般有上模加压和中模面下降（即下压）加压，有时还有最终加压，即在下压结束后上冲再次加压，压机的运行角度从120度左右开始至180度结束； ?3.脱模阶段：此过程是产品由模腔被顶出的过程。压机的运行角度由180度开始至270度结束

中模面浮动的两种类型的区别： 1.脱模位置固定，成形位置可以调整的形式以脱模下死点作为成形压机的基准点，基准点位置的角度270度。充填的变化只能改变脱模的行程量和加压的行程量，对最终的脱模位置点不可改变，下压的变化不改变充填量；2.脱模位置浮动，成形位置固定的形式以压制过程结束时作为成形压机的基准点，基准点的位置在180度。充填的变化不光改变脱模行程量和加压行程量，还将改变脱模位置点，下压的变化会改变充填量。

粉末冶金零件密度与压制成形过程受力分析研究

粉末冶金零件密度与压制成形过程受力分析研究陈革维（深圳职业技术学院机电工程学院，深圳 518055）摘要本文在分析粉末冶金零件密度与压制成形过程中所受作用力之间相关关系的基础上，提出通过建立数学模型来表述压制系统的振动特征，并采用模式识别的方法在压坯密度与系统振动特征之间建立对应关系的方法。关键词密度，力，振动 1 引言在常规粉末冶金零件中，孔隙是粉末冶金材料的固有特性，可以将其视为强度为零的特殊的相单元。在某种意义上，孔隙就是微裂纹。孔隙不但削弱了材料承载的有效断面，也会引起强烈的应力集中。材料的孔隙度及孔隙的形状、大小及其分布对材料的力学性能，尤其是延展性和断裂韧性有重大的影响。目前，诸多关于孔隙度与材料性能的关系的研究中，一致的研究结论是：随着孔隙度的增加，材料强度下降。其中被引用较多的是由Ryshkewitsh提出的指数关系式[1]，该式表明，随着孔隙度的增加，材料的强度呈指数下降。对粉末冶金零件而言，孔隙越多，则零件的密度越低。因而，密度是粉末冶金零件的重要质量指标。压制与烧结是粉末冶金的两道主要工序，对零件的最终密度都有重要的影响。在压制过程中控制与提高压坯的密度从而最终提高零件的密度是一条较好的方法。它不但可以提高压坯强度，减少压坯搬运过程中 276

的损坏，在必要时还可以对压坯进行加工，而且可以避免压坯因过大的烧结收缩率而导致变形或精度下降等缺陷。因此，在粉末压制成形过程中对压坯密度进行控制，对保证产品最终质量有重要的意义。 2 粉末颗粒的受力分析粉末压坯是由大量颗粒构成的非连续体，其受力变形过程非常复杂。目前已有一些定性描述，如Seelig和Wulff在1946年认为，压制成形过程中，粉末颗粒在模具中的受力行为可以分为相互重叠的三个阶段[2]： 1) 粉末颗粒的重堆积或重排列（位移或滑动）； 2) 弹性和塑性变形； 3) 断裂或破碎。也有学者将其分为粉末颗粒的重堆积、塑性变形和粉体的整体变形等三个阶段。通常在压制过程中，与上模冲接触部分的粉末密度首先增大，然后是半成品与模壁之间的摩擦增大。在压制初期，粉末颗粒之间由于紧密化重排而导致摩擦增大；在压制后期则是由于粉末颗粒变形引起塑性流动而导致颗粒间摩擦增大，同时颗粒水平运动引起的模冲表面与粉末颗粒之间的摩擦亦增大。摩擦力是除压制压力外影响粉末受力的最大因素。在室温压制过程中，由于只有很少甚至没有粉末流动，摩擦力将抵消掉一部分模冲力。粉末压制过程中涉及的摩擦力可以归纳为五类： 1) 运动模冲与模壁之间； 2) 粉末颗粒之间； 3) 粉末颗粒与模具之间； 4) 粉末颗粒变形过程中的内摩擦力； 5) 脱模时模壁与压坯之间。压坯与模壁之间的摩擦力，除了影响模具的振动特征外，还造成压制压力在压制方向上出现明显的压力降。使得不同区域粉末颗粒的受力 277