生物质压缩成型技术

40-60m3秸秆

三是运输不再难。

生物质固体成型燃料的密度通常为1吨／立方米左右，和煤差不多。运秸秆就象运煤一样使运输不再难。

运秸秆就象运煤样使运输不再难

32%（干基），禾草类木素含量为14%25%。

32%（干基），禾草类木素含量为14%-25%。

苯丙烷结

构高聚物

生物质成型燃料就是利用这一原理以生物质固化成型机经热挤压制得。适用于木质素含量高的农林废弃物。

从运输、储存的角度来看，高密度更好。

抗跌碎性和抗滚碎性成型燃料装卸时遇到冲击力

抗跌碎性和抗滚碎性，成型燃料装卸时遇到冲击力

翻滚试验和跌落试验

待挥发物和炭烧完时空气量又过剩这些气流白白带?待挥发物和炭烧完时，空气量又过剩，这些气流白白带走一部分热量。

燃烧时间明显延长。

?整个燃烧过程的需氧量趋于平衡，燃烧过程比较稳定。

材料成型工艺

材料成型工艺（Material Molding Process）课程代码：（07310060）学分：6 学时：90（其中：讲课学时78：实验学时：12）先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础适用专业与培养计划：材料成型及控制工程专业2012年修订版培养计划教材：《金属材料液态成型工艺》、贾志宏主编、化学工业出版社、第一版；《金属材料焊接工艺》、雷玉成主编、化学工业出版社、第一版；《冲压工艺与模具设计》、姜奎华主编、机械工业出版社、第一版开课学院：材料科学与工程学院课程网站：（选填）一、课程性质与教学目标（一）课程性质与任务（需说明课程对人才培养方面的贡献）《材料成型工艺》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一。该课程主要任务是学习液态成型、塑性成型及焊接成型的工艺原理、方法、特点、质量影响因素及其规律、质量控制、适用范围等。学习过程中侧重于实际经验、工程技术及其理论知识的综合应用。通过系统学习，在掌握成型工艺过程基本规律及其物理本质的基础上，学生能够根据不同的零件需求，灵活选择和全面分析成型工艺、完成合理的工艺设计；同时，针对成型过程中出现的质量问题进行科学分析，找到解决措施，消除和减少工件质量缺陷；本课程以数学、物理、化学、物理化学、力学、金属学与热处理、材料成型原理等作为理论基础，主要应用物理冶金、化学冶金、成形力学理论，系统阐述金属材料成型工艺过程的相关现象及其影响因素、规律、形成机制；同时，还汇总了大量的工程技术经验和实用技术。通过本课程的学习，可以为材料成型工艺课程设计、金属综合性实验、毕业设计等后续课程学习奠定必要的基础知识。（二）课程目标（需包括知识、能力与素质方面的内容，可以分项写，也可以合并写） 1. 掌握铸造成型、冲压成型和焊接成型工艺过程所涉及的主要物理原理； 2. 掌握各种成型方法的工艺特点及应用范围，能够根据实际产品需要选择高效、优质低成本的成型工艺方法；

材料成型原理题库

陶瓷大学材料成型原理题库热传导：在连续介质内部或相互接触的物体之间不发生相对位移而仅依靠分子及自由电子等微观粒子的热运动来传递热量。热对流：流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程热辐射：是物质由于本身温度的原因激发产生电磁波而被另一低温物体吸收后,又重新全部或部分地转变为热能的过程。均质形核：晶核在一个体系内均匀地分布凝固：物质由液相转变为固相的过程过冷度：所谓过冷度是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值成分过冷：这种由固-液界面前方溶质再分配引起的过冷，称为成分过冷偏析：合金在凝固过程中发生化学成分不均匀现象残余应力：是消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力定向凝固原则：定向凝固原则是采取各种措施，保证铸件结构上各部分按距离冒口的距离由远及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。屈服准则：是塑性力学基本方程之一，是判断材料从弹性进入塑性状态的判据简单加载;在加载过程中各个应力分量按同一比例增加，应力主轴方向固定不变滑移线：塑性变形金属表面所呈现的由滑移所形成的条纹本构关系;应力与应变之间的关系弥散强化：指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段最小阻力定律：塑性变形体内有可能沿不同方向流动的质点只选择阻力最小方向流动的规律边界摩擦：单分子膜润滑状态下的摩擦变质处理：在液态金属中添加少量的物质，以改善晶粒形核绿的工艺孕育处理;抑制柱状晶生长，达到细化晶粒，改善宏观组织的工艺真实应力：单向拉伸或压缩时作用在试样瞬时横截面上是实际应力热塑性变形:金属再结晶温度以上的变形塑性：指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力塑性加工：使金属在外力作用下产生塑性变形并获得所需形状的一种加工工艺相变应力：金属在凝固后冷却过程中产生相变而带来的0应力变形抗力：反应材料抵抗变形的能力超塑性: 材料在一定内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变应力，异常高的流变性能的现象

生物质固化技术

生物质压缩成型技术中国拥有丰富的生物质能资源，目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物、城市固体有机垃圾等。生物质能是唯一的一种既可再生，又可储存与运输的能源。我国生物质资源丰富，总量达9亿多吨，但存在能量密度低、生产具有季节性、资源分散、运输难、储运损耗大等缺点，成为制约我国生物质规模化利用的主要瓶颈。生物质固化技术是指具有一定粒度的农林废弃物干燥后在一定的压力作用下，可连续挤压制成棒状、粒状、块状等各种成型燃料的加工工艺，该技术大大提高了单位体积燃料的品质，便于储存和运输。生物质压缩成型原理植物细胞中含有纤维素、半纤维素和一定量的木质素。其中具有一定含水率的纤维素在力的作用下可以形成一定的形状，而木质素具有胶黏作用。当温度达到70～100℃时，木质素开始软化，并有一定的黏度，当达到200～300℃时，呈熔融状，黏度变高，此时若施加一定的外力，可使它与因受热分子团变形的纤维素紧密粘结，并与相邻颗粒互相胶接，使体积变小，密度增大，取消外力后，由于非弹性或粘弹性的纤维分子间的相互缠绕和绞合，其仍能保持给定形状，冷却后强度进一步增加，成为成型燃料。

生物质压缩成型工艺一般流程为：生物质收集、粉碎、脱水、预压、压缩、加热、保型、切割、包装、储存运输。（1）生物质收集是十分重要的工序。在工厂加工的条件下要考虑三个问题：一是加工厂的服务半径；二是农户供给加工厂原料的形式是整体式还是初加工包装式；三是原料的枯萎度，也就是原料在田间经风吹、日晒，自然状态的脱水程度。（2）粉碎一般高压设备的颗粒可以适当大些，10mm 左右为好；中、低压应小些，但螺旋式设备不能小于2mm，否则要影响密度和生产率。（3）脱水成型中水分含量很重要，国内外使用的都是经验数据，不是理论计算数据。水分含量超过经验上线值时，加工过程中，温度升高，体积突然膨胀，易产生爆炸，造成事故；若水分含量过低，会使成型成为问题。因此生物质原料粉碎后，要一个脱水程序。（4）预压预压是为了提高生产率，即在推进器“进刀”前把松散的物质预压一下，然后退到成型模前，被主推进器推到“模子”中压缩成型。预压多采用螺旋推进器、液压推进器。（5）压缩目前我国最常用的是螺旋挤压式成型。螺旋挤压式成型机利用螺杆挤压生物质,靠外部加热,维持成型温度为150～300℃使木质素、纤维素等软化,挤压成生物质压块。（6）保型该程序是在生物成型后的一般套筒内进行的，其内径略大于压缩成型的最小部位直径，以便使已成型的生物质消除部分应力，随着温度的降低，使形状固定下来。

生物质压缩成型技术的研究

生物质压缩成型技术的研究长春工业大学摘要：生物质能源的开发与利用关系到可持续发展的重要战略，它是一种清洁的可再生能源，有助于改善生态环境、缓解世界能源供应紧缺的现状。生物质固化成型技术将生物质物料加工成高品位、低污染、高燃烧率、高洁净的成型产品，这是一种利用生物质能源的高效途径，是代替化石能源的一种有效方法。本文主要对生物质压缩成型技术的发展历史、研究现状、成型机理、成型工艺及相关设备进行了论述。总结了成型技术在推广应用中存在的主要问题,并提出了相应的解决措施。并针对中国的国情，提出了发展生物质成型燃料的途径和方法，以便充分、有效地利用农林剩余物等生物质资源。关键词：生物质压缩成型成型机理成型机 Research of biomass compression molding technology Changchun university of technology Wenqiangdi Abstract: Development and utilization of biomass energy related to all important strategy for sustainable developrnent.The ecological environment is improved; the shortage of world energy supply is alleviated．Biomass densification technology is that the materials are processed into high grade,low pollution,high burning rate and high cleanliness molded products.This is an efficient way to use biomass energy, is an effective way to replace fossil fuels. This paper mainly on biomass compression molding technology development history, present research situation, forming mechanism, the forming process and related equipment are discussed. Summarized the main problems existing in the application of molding technology and puts forward relevant solving measures. Key words: Biomass; Compression Molding; Briquetting mechanism; Briquetting Press 0.引言化石能源在为人类社会的发展做出巨大贡献的同时，也对地球的生态环境造成巨大危害，如臭氧层破坏、温室效应、酸雨、粉尘污染等。随着化石能源逐渐走向枯竭，为了实现社会的可持续发展，寻找可替代的新型能源日益受到世界各国的重视。生物质能源作为一种清洁能源，有着良好的发展前景。生物质能是仅次于石油、天然气和煤，居世界能源消费总量第四位的能源，其实质是以化学能形式贮存在生物质中的太阳能，是唯一能以固态形式存在的可再生能源，具有清洁环保、碳中性(C02排放为零)、含S低、来源广等特点。我国是生物质资源大国，全国农作物秸秆年产8亿吨，林业废弃物年产8～10亿吨,工业生物质废弃物年产2亿吨以上，开发潜力巨大。据预测，到2020年，中国可利用的生物质能可相当于15亿吨标煤。充分开发利用生物质能，具有重要的经济和社会意义，对于缓解“能源危机"与全球环境问题具有不可估量的作用。我国十分重视生物质能的发展，在国家《中长期科学和技术发展规划纲要》中，将生物质能作为能源领域前沿技术之一重点开发；在发改委颁布的《可再生能源中长期发展规划》中，把生物质列入“能源与节能规划”的优先发展内容，《规划》明确规定，到2020年生物质固体燃料要达到5000万吨，代替3000万吨标煤，生物质发电装机容量达3000万千瓦。但是，作为一种散抛型低容重的能源存在形式，生物质能源具有资源分散、能量密度低、容重小、储运不方便等缺点，严重制约了生物质能的大规模应用。所以生物质高品位转换技术的研究便成为人们开发利用生物质能的重点。而近年来对生物质压缩成型技术的改进创新发展，为高效利用农林废弃物、农作物秸秆等重新提供

快速成型制造实训报告

快速成型制造实训报告 1.实习目的 1）.通过快速成型制造实训了解怎么利用快速成型设备制作模型，学会怎么操作快速成型机，然后根据模型做出硅胶模具，让我们对塑料模具的基本结构有了更深的理解，再用硅胶模具浇注出工件。 2.实习要求 1）.自己用PRO-E软件设计模型，用快速成型机器制造出模型，模型做好后，用硅胶做出硅胶模具。等模具固化后，用AB胶浇注出一个工件。 3.模型的设计与选择 1）用PRO-E设计出一个猪仔的模型，尺寸自定，模型有明显的分型面，所以比较容易做分模。（模型如图所示）

4.原型的制作 1）.用PRO-E造型的模型用stl格式保存好后，拿到FDM 200快速成型机上，开始做模型。（制作过程如图所示）

5.硅胶模方案与结构的设计 1）制作硅胶模，我们用上下分模的结构，对角做了两个突起作为导柱。我们没有用油泥，而是直接在浇硅胶时控制好只浇到分型面处。硅胶与固化剂搅拌均匀. 模具硅胶外观是流动的液体，A

组份是硅胶，B组份是固化剂。取

250克硅胶，加入25 克固化剂（注：硅胶与固化剂一定要搅拌均匀，如果没有搅拌均匀，模具会出现一块已经固化，一块没有固化，硅胶会出现干燥固化不均匀的状况就会影响硅胶模具的使用寿命及翻模次数，甚至造成模具报废状况。 6.硅胶模的制作流程 1）.先用纸板围成一个能包住模型的框，模型要距离纸板10到15MM，用铅笔尖的一头连接模型，作为浇注工件时的胶口。在框里面喷上脱模剂，方便做好后的处理。然后把配好的硅胶浇到框中，浇完后拿到真空机中做抽真空处理。抽真空排气泡处理：硅胶与固化剂搅拌均匀后，进行抽真空排气泡环节，抽真空的时间不宜太久，正常情况下，不要超过十分钟，抽真空时间太久，硅胶马上固化，产生了交联反映，使硅胶变成一块一块的，无法进行涂刷或灌注，这样就浪费了硅胶，只能把硅胶倒入垃圾桶，重新再取硅胶来

材料成型原理-7 凝固金属的组织结构

液态金属成型原理
0、概论 1、液态金属的结构和性质 2、凝固的热力学基础 3、界面 4、凝固的结晶学基础 5、凝固的传热基础 6、凝固过程的流体流动 7、凝固金属的组织结构 8、凝固过程的缺陷和对策
第七章凝固金属的组织结构

第七章凝固金属的组织结构
? 第一节凝固金属的组织结构第二节偏析（Segregation）第三节金属凝固组织形态控制
第七章凝固金属的组织结构
2

一、凝固铸态组织的含义
z 铸态组织，即铸件的晶粒组织，包括晶粒的形状、尺寸和取向。广义讲，还包括合金元素的分布（偏析）和凝固过程形成的缺陷。
第七章凝固金属的组织结构
3

二、晶粒组织（Grain Structure）
? 典型铸态组织：表面细晶粒、柱状晶粒、等轴晶粒
z激冷晶区的晶粒细小;
内部等轴晶区表层急冷晶区
z柱状晶区的晶粒垂直于型壁排列，且平行于热流方向.
z内部等轴晶区的晶粒较为粗大;
中间柱状晶区
第七章凝固金属的组织结构
4

几种不同类型的铸件宏观组织示意图
（a）只有柱状晶;（b）表面细等轴晶加柱状晶;（c）三个晶区都有;（d）只有等轴晶
第七章凝固金属的组织结构
5

三、铸态组织形成原因
? 1. 表面细晶粒
z 型壁激冷，大量生核； z 三维散热，生长迅速，
相互抑制； z 生长无方向性。
第七章凝固金属的组织结构
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《生物质能源工程》

第一章绪论 1、生物质（biomass）的概念：自然界中有生命的、可以生长的各种有机物质，以及由这些生命体所派生、排泄和代谢出来的各种有机物质。 2、植物生物质的元素组成：主要由纤维素、半纤维素和木质素三大组分构成。植物生物质主要由C、H、O、N、S这5种元素组成。(它们的含量约为：碳50%、氢6%、氧43%、氮1%) 3、纤维素、半纤维素和木质素的定义：纤维素是由D-吡喃式葡萄糖基通过1, 4-β苷键联结而成的均一的线状高分子化合物。半纤维素是由两种或两种以上单糖基（葡萄糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基等）组成的非均一聚糖，并且分子中往往带有数量不等的支链。木质素是由苯基丙烷结构单元（即C6-C3单元）通过醚键、碳-碳键连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物。 4、生物质中水分的种类游离水：在植物生物质的细胞腔或孔隙中的水分，一般为多层吸附水或毛细管水。结合水：在植物生物质中与纤维素的羟基形成氢键结合的水。热解水：生物质中的有机质在热解过程中生成的水。 5、生物质的灰分：生物质的灰分是生物质中所有可燃物质完全燃烧以及生物质中的矿物质在一定温度下发生一系列分解、化合等反应后剩下的残渣，主要由CaO、K2O、Na2O、MgO、SiO2、Fe2O3、P2O3等组成。 6、生物质挥发分：生物质在隔绝空气的条件下加热到一定温度，并在该温度下停留一定时间，其有机物质受热分解析出的气态产物，即为挥发分，包括饱和的和不饱和的芳香族碳氢化合物，以及生物质中结晶水分解后蒸发的水蒸汽等。析出挥发分后余下的固体残余物称为焦碳或半焦。 7、生物质中的固定碳：生物质出去“水分”“灰分”“挥发分”后的残留物。 8、生物质能的利用转化技术：物理化学法、热化学法、生物化学法。 9、生物质的特点：1. 资源丰富2. 品种多样3. 用途广泛4. 可再生5. 低污染 10、生物质能的定义：生物学角度：生物质能是直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能的形式固定和储藏在生物体内的能量。能源角度：利用生物质原料生产的一种可再生清洁能源。 11、生物质能的特点：（1）丰富；（2）洁净；（3）产量大；（4）可再生（5）易燃，挥发组分高，炭活性高（6）二氧化碳“零”排放，降低温室效应第二章生物质压缩成型技术 1、生物质压缩成型技术的概念：在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸杆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状的成型燃料 2、生物质成型燃料特点：成型燃料具有体积小、密度大、储运方便、使用方便卫生、燃烧持续稳定、燃烧效率高、燃烧后灰渣及烟气中污染物含量小。 3、生物质压缩成型的黏结机制：（1）固体颗粒桥接或架桥（2）非自由移动黏结剂作用的黏结力（3）自由移动液体的表面张力和毛细压力（4）粒子间的分子吸引力或静电引力（5）固体粒子间的充填或嵌合 4、生物质压缩成型的颗粒特性：（1）流动性（2）充填性（3）压缩性 5、生物质压缩成型的2个阶段：第一阶段：在压缩初期，较低的压力传递至生物质颗粒中，使原先松散堆积的固体颗粒排列结构开始改变，生物质内部空隙率减小。第二阶段：当压力逐渐增大时，生物质大颗粒在压力作用下破裂，变成更加细小的粒子，并发生变形或塑性流动，粒子开始充填空隙，粒子间更加紧密地接触而互相啮合，一部分残余应力储存于成型块内部，使粒子间结合更牢固。 6、生物质压缩成型的电势特性、吸附层、扩散层：固体颗粒与液体接触，在固体颗粒表面会发生电荷的优先吸附现象，使固体表面带电荷，而与固体表面接触的液体会形成相反电荷的扩散层，构成双电层结构。

注塑工艺的技术――注射压缩成型知识简介

注塑工艺的技术――注射压缩成型知识简介注射压缩成型（injection compression moulding/icm)是传统注塑成型的一种高级形式。它能增加注塑零件的流注长度/壁厚的比例；采用更小的锁模力和注射压力；减少材料内应力；以及提高加工生产率。注射压缩成型适用于各种热塑性工程塑胶制作的产品，如：大尺寸的曲面零件，薄壁、微型化零件，光学镜片，以及有良好抗袭击特性要求的零件。注射压缩成型的主要特点与传统注塑过程相比较，注射压缩成型的显著特点是，其模具型腔空间可以按照不同要求自动调整。例如，它可以在材料未注入型腔前，使模具导向部分有所封闭，而型腔空间则扩大到零件完工壁厚的两倍。另外，还可根据不同的操作方式，在材料注射期间或在注射完毕之后相应控制型腔空间的大小，使之与注射过程相配合，让聚合物保持适当的受压状态，并达到补偿材料收缩的效果。根据注塑零件的几何形状、表面质量要求、以及不同的注塑设备条件，有四种注射收缩防护司可供选择。它们是：顺序式；共动式；呼吸式和局部加压。顺序式icm（seq-icm)顺序式注射压缩成型过程，其注射操作和模具型腔的推合是顺序进行的。开始时，模具导引部分略有闭合，并有一个约为零件壁厚两倍的型腔空间。而当树脂注入模具型腔后，即推动模具活动部分直至完全闭合，并使聚合物在型腔内受到压缩。在此过程中，由于从完成注入到开始压缩会有一个聚合物流动暂停和静止的瞬间，其可能会在零件表面形成一个流线痕迹，其可见程度取决于聚合物材料的颜色，以及零件成型时的纹理结构和材料种类。该种方式的操作过程。可以采用曲柄杆式设备来进行这种icm。共动式icm（sim-icm) 与顺序式icm相同，共动式icm开始、时模具导引部分也是略有闭合的，不同的是在材料开始注入型腔的同时，模具即开始推合施压。而挤料螺杆和模具型腔在共同运动期间，可能会有一个的s2或s2的延迟。由于聚合物流动前方一直保持着稳定的流动状态，它不会出现如seq-icm过程的暂停和表面的流线痕迹。由于上述两种方式都在操作开始时留有较大的型腔空间，而在熔融聚合物注入型腔尚未遇到方向压力之时，它可能因为重力作用而首先流入型腔的较低一侧，并可以能因暂时处于未承受压力状态而出现不希望有的泡沫。而且，零件壁厚越大，型腔空间也会越大，而流注长度的延长也会增加模具完全闭合的时间周期，这些都可能会使上述现象加剧。呼吸式icm（breath-icm)

材料成型原理复习题

综合测试题一模具寿命与材料成形加工及材料学一、填空题（每小题2分，共20分） 1. 目前铸造成形技术的方法种类繁多按生产方法分类，可分为砂型铸造和特种铸造。 2. 在铸造生产中，细化铸件晶粒可采用的途径有增加过冷度、采用孕育处理和附加振动。 3. 铸铁按碳存在形式分灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。 4. 合金在铸造时的难易程度的衡量指标合金的流动性和收缩。 5. 合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。 6. 压力加工的加工方法主要有：冲压、锻造、轧制、拉拔和挤压等。 7. 合金的流动性常采用浇注螺旋型标准试样的方法来衡量， 8. 流动性不好的合金容易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。 9. 液态金属的充型能力主要取决于金属的流动性，还受外部条件如浇注温度、充型压力、铸型结构和铸型材料等因素的影响,是各种因素的综合反映。 10.金属由浇注温度冷却到室温经历了液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个相互关联的收缩阶段。 11.液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是内应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。 12.铸造中常产生的铸造缺陷有缩孔、缩松、浇不足、裂纹、内应力、夹渣和夹砂等

13. 特种铸造相对于砂型铸造的两类特点：型模的革新和充型方式的变更。 14.常用特种铸造方法金属型铸造、压力铸造、离心铸造、消失模铸造和熔模铸造、壳型铸造等。 15.衡量金属锻造性能的两个指标塑性和变形抗力。 16.自由锻造常用设备空气锤和水压机。 17.自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转和错移等。 18.镦粗的变形特点横截面积变大，长度变短普通拔长的变形特点横截面积变小，长度变长芯轴拔长的变形特点内孔直径不变，长度变长，壁厚变薄。 19.锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之差。后者过低易产生加工硬化现象。 20. 锤上模锻的实质金属在模膛内成形和变形阻力大，变形不均匀。 21. 模膛的分类制坯模膛和模锻模膛。 22. 板料冲压中分离工序有冲孔、落料、剪切和修整等。变形工序有拉深、弯曲、翻边和成形等。 23. 电弧燃烧实质是指电弧的产生、运动和消失的动态平衡。 24. 电弧分为阴极区、阳极区和弧柱区三个区。 25. 直流电焊机正接极是指焊件接正极，焊条接负极。 26. 焊接冶金过程的特点反应温度高、接触面积大、冷却速度快。 27. 焊接接头是指焊缝和热影响区。焊接热影响区包括熔合区、过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。 28. 焊接应力和变形产生的原因对焊缝区不均匀的加热和冷却。

材料成型原理

21.铸件宏观组织的控制途径与措施 1.铸件结晶组织对铸件质量和性能的影响表面细晶粒区薄，对铸件的质量和性能影响不大。铸件的质量与性能主要取决于柱状晶区与等轴晶区的比例以及晶粒的大小。（1）柱状晶：生长过程中凝固区域窄，横向生长受到相邻晶体的阻碍，枝晶不能充分发展，分枝少，结晶后显微缩松等晶间杂质少，组织致密。但柱状晶比较粗大，晶界面积小，排列位向一致，其性能具有明显的方向性：纵向好、横向差。凝固界面前方常汇集有较多的第二相杂质气体，将导致铸件热裂。（2）等轴晶：晶界面积大，杂质和缺陷分布比较分散，且各晶粒之间位向也各不相同，故性能均匀而稳定，没有方向性。枝晶比较发达，显微缩松较多，凝固后组织不够致密。细化能使杂质和缺陷分布更加分散，从而在一定程度上提高各项性能。晶粒越细综合性能越好。对塑性较好的有色金属或奥氏体不锈钢锭，希望得到较多的柱状晶，增加其致密度；对一般钢铁材料和塑性较差的有色金属铸锭，希望获得较多的甚至是全部细小的等轴晶组织；对于高温下工作的零件，通过单向结晶消除横向晶界，防止晶界降低蠕变抗力。 2.铸件宏观组织的控制途径和措施等轴晶组织的获得和细化强化非均匀形核促进晶粒游离抑制柱状晶区 1）加入强生核剂——孕育处理孕育——向液态金属中添加少量物质以达到增加晶核数、细化晶粒、改善组织之目的的一种方法。变质——加入少量物质通过元素的选择性分布而改变晶体的生长形貌，如球化或细化。 A.形核剂： a）直接作为外加晶核 b）通过与液态金属的相互作用而产生非均匀晶核能与液相中某些元素组成较稳定的化合物通过在液相中造成大的微区富集而使结晶相提前弥散析出 B.强成分过冷元素：通过在生长界面前沿的富集而使晶粒根部和树枝晶分枝根部产生细弱缩颈，从而促进晶粒的游离。强化熔体内部的非均匀形核孕育剂富集抑制晶体生长

第5章、模压成型工艺..

第5章、模压成型工艺 §5-1、概述定义：将一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度和压力作用下，固化成型制品的一种方法。工艺过程：加热和加压（高压）物料角度：塑化，流动，固化三阶段。模具要求：高强度，高精度，耐高温。树脂在成型过程中的两个特定阶段： (1)粘流阶段：树脂受热熔化，在压力作用下粘裹纤维一起流动至填满模腔的过程。——即物料塑化、流动阶段。 (2)硬固阶段：树脂发生交联，硬固的过程。——即物料固化阶段。工艺分类：是根据增强材料物态和模压料品种（模压方式）分类。按模压材料物态分类：纤维料模压预混、预浸纤维料加热、加压成型。（单向、线性）织物模压两向、三向、多向织物浸渍树脂后，加热、加压成型。（平面）优点：剪切强度明显提高，质量稳定。缺点：成本高碎布料模压预浸碎布料加热、加压成型。（多块，小平面） SMC模压SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求剪裁下料，多层片材叠合加压而成型。（大面积，多层平面）预成型坯模压短切纤维制成与制品形状和尺寸相似的预成型坯，放入模中，倒入树脂混合物，压力成型。（大型、深型、高强、异型、体形、均厚度制品）按模压成型方式分类：层压预浸胶布或毡剪成所需形状，层叠后放入金属模内，压制成型。缠绕预浸的玻纤或布带，缠绕在一定模型上，加热、加压。

（管材）定向铺设单向预浸料（纤维或无维布）沿制品主应力方向铺设，然后模压成型。 §5-2、模压料树脂、增强材料、辅助剂构成模压料的三大块。 §5-2-1、原料 1、树脂：酚醛型（镁、氨酚醛，改性聚乙烯醇缩丁醛），环氧型（634，648，F-46），环氧酚醛型（也可列为酚醛型），聚酯型。 2、增强材料：纤维型（玻纤，碳纤，尼龙纤），（形状有纤维状，短切毡，布或绳） 3、辅助材料：稀释剂，玻纤表面处理剂，填料，脱模剂及颜料等。目的：使模压料具有良好的工艺性和制品的特殊要求。 (1)稀释剂：丙酮、乙醇（非活性）用途：降低树脂粘度，改进树脂浸渍性能，有活性与非活性之分。 (2)表面处理剂：改进树脂与增强材料的粘结及树脂——纤维界面状态。种类：对环氧及酚醛模压料，常用的玻纤表面处理剂有KH-550，用量为纯树脂重量的1%，不宜过多或过少。 (3)粉状填料：提高模压料的流动性，降低制品收缩率，提高制品表面的光泽度、质量和均匀性及赋予制品以某种特殊性能。MoS2可提高制品的耐磨性。 §5-2-2、模压料的制备分为预混法和预浸法两种。 1、短切纤维模压料制备 (1)预混法（手混和机混）工艺流程：树脂调配

快速成型的原理及应用

题目：1、快速成型原理是什么？其技术有何特点？ 2、按制造工艺原理分，快速成型工艺主要分成哪几类？ 3、简述快速成型技术有哪些应用？ 4、典型的快速成型工艺有哪几种？试分析成型工艺的特点。 5、反求工程的基本含义是什么？应用在那几个方面？ 6、结合课程知识点，谈谈快速成型技术对新产品设计的作用。

1、快速成型原理是什么？其技术有何特点？快速成型原理 RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下：（1）SLA快速成形系统的成形原理：成形材料：液态光敏树脂；制件性能：相当于工程塑料或蜡模；主要用途：高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。（2）SLS快速成形系统的成形原理：成形材料：工程塑料粉末；制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型；主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。（3）LOM快速成形系统的成形原理：成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸；制件性能：相当于高级木材；主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。（4）FDM快速成形系统的成形原理：成形材料：固体丝状工程塑料；制件性能：相当于工程塑料或蜡模；主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。快速原形技术的特点：（1）、自由成型制造：自由成型制造也是快速成型技术的另外一个用语。作为快速成型技术的特点之一的自由成型制造的含义有两个方面：一是指无需要使用工模具而制作原型或零件，由此可以大大缩短新产品的试制周期，并节省工

压制成型的工艺原理

1、粉料的工艺性质干压法或半干压法都是采用压力将陶瓷粉料压制烦忧一定形状的坯体。通常将粒径小于1㎜的固体颗粒级成的物料称为粉料，它属于粗分散物系，有一些特殊物理性能。 a.粒度及粒度分布粒度是指粉料的颗粒大小，通常经r表示其半径，d表示其直径。实际上并非所有粉料颗粒都为球状，一般将非球状颗粒的大小用等效半径来表示。即将不规则的颗粒换算成和它同体积的球体，以相当的球体半径作为其粒度的量度。粒度分布是指各种不同大小颗粒所占的百分比。从生产实践中得知：一定压力下，很细或很粗的粉料被压紧成型的能力较差，亦即在相同压力下坯体的密度和强度相差很大。此外，细粉加压成型时，颗粒间分布着大量空气会沿着加压方向垂直的平面逸出，产生坯体分层。而含有不同粒度的粉料成型后密度和强度均高，这可用粉料的堆积性质来说明。 b．粉料的堆积特性由于粉料的形状不规则，表面粗糙，使堆积起来的粉料颗粒间存在大量空隙。若采用不同大小的球体堆积，则小球可填充在等径球体的空隙中。因此，采用一定粒度分布的粉粒可减少其孔隙，提高自由堆积的密度。例如，单一粒度的粉料堆积时的最低孔隙率为40%，若用两种粒度（平均粒径比为10:1）配合，则其堆积密度增大，如图5-26所示。AB线表示粗细颗粒混合物的真实体积。CD线表示粗细颗粒未混合前的外观体积（即真实体积与气孔体积之和）。单一颗粒（即纯粗或纯细颗粒）的总体积为1.4，即孔隙率约40%。若将粗细颗粒混合则其外观体积按照COD线变化，即粗颗粒约占70%、细颗粒约占30%的混合粉料其总体积约1.25，孔隙率最低约25%。若采用三级颗粒配合，则可得到更大的堆积密度，图5-27所示为粗颗粒50%、中颗粒10%、细颗粒40%的粉料的孔隙率仅23%。然而，压制成型粉料的粒度是经过“造粒”工序得到的，由许多小固体组成的粒团，即“假颗粒”。这些粒团比真实固体颗粒大得多。如半干压法生产墙地砖时，泥浆细度为万孔筛筛余1%～2%，即固体颗粒大部分小于60μm。实际压砖时粉料的假颗粒度通过的为0.16～0.24㎜筛网。 c．粉料的拱桥效应（或称桥接）实际粉料颗粒不是理想的球形，加上表面粗糙，结果颗粒互相交错咬合，形成拱桥空间，增大孔隙度，使粉料自由堆积的孔隙率往往比理论计算值大得多，这种现象就称为拱桥效应。图5-28所示为粉料堆积的拱桥效应示意图。当粉料颗粒B落在A上进，若粉料B的自重为G，则在接触处产生反作用力，其合力为P，大小与G相等，但方向相反。若颗粒间附着力较小，则P不足以维持B的自重G，便不会开成拱桥，颗粒B落入空隙中。因此，粗大而光滑的颗粒堆积在一起时，孔隙率不会很大。然而，由于细颗粒的自重小，比表面大，颗粒间的附着力大，故易形成拱桥。例如，气流粉碎的Al2O3粉料，颗粒多为不规则的棱角形，自由堆积时的孔隙比球磨后的Al2O3颗粒要大些。 d．粉料的流动性粉料虽然由固体小颗粒组成，但因其分散度较高，具有一定的流动性。当堆积到一定高度后，粉料会向四周流动，始终保持圆锥体，其自然安息角（偏角）α保持不变。当粉料堆的斜度超过其固有的α角时，粉料向四周流泻，直到倾斜角降至α角为止。因此，可用α角来反映粉料的流动性，一般粉料的自然安息角α约为20°～40°。如粉料呈球形，表面光滑，易于向四周流动，α角值就小。粉料的流动性决定于它的内摩擦力。设P点的颗粒自重为G（如图5-29所示），它可分解为两个力，即沿自然斜面发生的推动力F（F=Gsinα）和垂直斜面的正压力N(N= Gcosα），且当粉料维持安息角α时，颗粒不再流动。这时必然产生与F力大小相等、方向相反的摩擦力f才能维持平衡。F=μN，μ为分类料的内摩擦系数。由此可见，μ=tanα，粉料的流动与其粒度分布、颗粒的形状、大小、表面状态等诸多因素有关。

材料成型原理课后题答案

第三章： 8：实际金属液态合金结构与理想纯金属液态结构有何不同答：纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的，是近程有序的。液态中存在着很大的能量起伏。而实际金属中存在大量的杂质原子，形成夹杂物，除了存在结构起伏和能量起伏外还存在浓度起伏。 12：简述液态金属的表面张力的实质及其影响因数。答：实质：表面张力是表面能的物理表现，是是由原子间的作用力及其在表面和内部间排列状态的差别引起的。影响因数：熔点、温度和溶质元素。 13：简述界面现象对液态成形过程的影响。答：表面张力会产生一个附加压力，当固液相互润湿时，附加压力有助于液体的充填。液态成形所用的铸型或涂料材料与液态合金应是不润湿的，使铸件的表面得以光洁。凝固后期，表面张力对铸件凝固过程的补索状况，及是否出现热裂缺陷有重大影响。 15：简述过冷度与液态金属凝固的关系。答：过冷度就是凝固的驱动力，过冷度越大，凝固的驱动力也越大；过冷度为零时，驱动力不存在。液态金属不会在没有过冷度的情况下凝固。 16：用动力学理论阐述液态金属完成凝固的过程。答：高能态的液态原子变成低能态的固态原子，必须越过高能态的界面，界面具有界面能。生核或晶粒的长大是液态原子不断地向固体晶粒堆积的过程，是固液界面不断向前推进的过程。只有液态金属中那些具有高能态的原子才能越过更高能态的界面成为固体中的原子，从而完成凝固过程。 17：简述异质形核与均质形核的区别。答：均质形核是依靠液态金属内部自身的结构自发形核，异质形核是依靠外来夹杂物所提供的异质界面非自发的形核。异质形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加。异质形核形核功小，形核所需的结构起伏和能量起伏就小，形核容易，所需过冷度小。 18:什么条件下晶体以平面的方式生长什么条件下晶体以树枝晶方式生长答：①平面方式长大：固液界面前方的液体正温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域及过冷度极小，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体的生长方向相反。 ②树枝晶方式生长：固液界面前方的液体负温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域较大，且距离固液界面越远过冷度越大，晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体生长的方向相同。 19：简述晶体的微观长大方式及长大速率。答：①连续生长机理--粗糙界面的生长：动力学过冷度小，生长速率快。②二维生长机理--光滑界面生长：过冷度影响大，生长速度慢。③从缺陷处生长机理--非完整界面生长：所需过冷度较大，生长速度位于以上二者之间。 20：为生么要研究液态金属凝固过程中的溶质再分配它受那些因素的影响答：液态金属在凝固过程中的各组元会按一定的规律分配，它决定着凝固组织的成分分布和组织结构，液态合金凝固过程中溶质的传输，使溶质在固液界面两侧的固相和液相中进行再分配。掌握凝固过程中的溶质再分配的规律，是控制晶体生长行为的重要因素，也是在生产实践中控制各种凝固偏析的基础。凝固过程中溶质的再分配是合金热力和动力学共同作用的结果，不同的凝固

压缩、压注成型原理与工艺

湖南工业高级技工学校教案

压缩成型原理与工艺一、压缩成型原理和特点 1．压缩模塑原理压缩模塑——又称为模压成型或压制。主要用于热固性塑料的成型，也可以用于热塑性塑料的成型。 2.压缩模塑特点 ⑴塑料直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。 ⑵模具是在塑件最终成型时才完全闭合 ⑶压力通过凸模直接传给塑料有利于成型流动性较差的以纤维为填料的聚合物、不能压制带有精细、易断嵌件及较多嵌件的塑件。不易获得尺寸精度尤其是高精度的塑件 ⑷操作简单，模具结构简单。没有浇注系统，料耗少；可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件；塑件收缩小、变形小、各向性能均匀、强度高。 ⑸生产周期长、效率低

二、压缩模塑工艺过程 1. 模压前的准备 ⑴预压 ①预压方法：为方便操作和提高塑件的质量，先用预压模将粉状、纤维状的塑料粉在预压机上压成重量一定、形状一致的锭料。 ②采用预压锭料的优点：加料快而准确降低压缩率，减小压料腔尺寸，空气含量少，不仅传热快且气泡少。锭料与塑件形状类似，便于成型复杂或带细小嵌件的塑件。可提高预热温度，缩短预热和固化时间。避免加料过程粉尘飞扬，改善劳动条件。生产过程复杂，实际生产中一般不进行预压。 ③对压塑粉的要求：颗粒最好大小相间、压缩率（塑料／锭料）宜为3.0左右、含有润滑剂 ④预压条件：温度：室温或50～90℃预压压力：压力范围40～200MPa 原则：锭料的密度达到塑件最大密度的80% ⑵预热和干燥塑料成型前加热的目的：去除水分和挥发物（干燥）为压缩模提供热塑料（预热）塑料成型前加热的方法：热板预热烘箱预热红外线预热高频加热 ⑶嵌件的安放嵌件：作为塑件中导电部分或使塑件与其它零件相连接的零件。用嵌件有轴套、螺钉、螺帽、接线柱等等大嵌件在模具装上压机后要先预热、嵌件的安放要求位置正确、平稳