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 一般而言,当产品的材料选定以后,其成形工艺的类型就已大致确定了。例如,产品为铸铁件,则应选铸造成形;产品为薄板成形件,则应选塑性成形中的冲压成形;产品为ABS塑料件,则应选择注塑成形;产品为陶瓷材料则应选相应的陶瓷成形工艺等。然而,在选择成形工艺中还必须考虑材料的各种性能,如力学性能、使用性能、工艺性能及某些特殊性能等,以及对成形工艺的要求。      1.材料的力学性能      例如材料为钢的齿轮零件,当其力学性能要求一般时,可采用铸造成形工艺生产铸钢齿轮毛坯;而力学性能要求高时,则应选塑性成形工艺(如锻件)。      2.材料的使用性能      例如轿车、汽车发动机中的飞轮零件选用钢材模锻成形工艺制造,由于轿车速度高,要求行驶平稳,在使用中不允许飞轮锻件合纤维外露,以免产生腐蚀而导致其使用性能下降,故不宜采用开式模锻成形工艺,而应采用闭式模锻成形工艺。因为开式模锻工艺只能锻造出带有飞边的飞轮锻件,随后还需进行切除飞边的修整工序,切边会使锻件的纤维组织被切断而外露,而闭式模锻工艺锻造的锻件没有飞边,可克服此缺点。      3.材料的工艺性能      各种成形方法都有一定的局限性,对所加工零件的结构和材料都有一定的要求。不同材料具有不同的工艺性能,材料工艺性能包括材料的铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。例如易氧化和吸气的有色金属材料其焊接性差,宜选用氩弧焊工艺,而不宜用普通的手工焊条电弧焊工艺。又如工程塑料中的聚四氟乙烯材料,尽管它也属于热塑性塑料,但因其流动性差,故不宜采用注塑成形工艺,而只宜采用压制加烧结的成形工艺。因此,正确地选择成形加工工艺对零件加工的难易程度、生产成本、生产效率、产品的外观和内在质量起重要作用。      4.材料的特殊性能      某些材料具有抗腐蚀、耐磨、耐热、导电或绝缘等性能,如耐酸泵的叶轮、壳体等零件,若选用不锈钢制造,则只能用铸造成形,如选用塑料,则可用注塑成形;如要求其既耐蚀又耐热,那么就应选用陶瓷制造,并相应地选用注浆成形工艺等。
粉末冶金成型概述 TIME: 2019-07-23
       粉末冶金是用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作原料,经过压制、烧结以及后续处理等工序,制造某些金属制品或金属材料的工艺技术。       粉末冶金和金属的熔炼及铸造方法有根本的不同。它是先将均匀混合的粉料压制成形,借助于粉末原子间的吸引力与机械咬合作用,使制品结合成为具有一定强度的整体,然后再在高温下烧结,由于高温下原子活动能力增强,使粉末间接触面积增多,进一步提高了粉末冶金制品的强度,因此获得与一般合金相似的组织。       粉末冶金制品种类繁多,主要有难熔金属及其合金(如钨、钨.钼合金),组元彼此不熔合、熔点悬殊的烧结合金(如钨.铜的电触点材料),难熔金属及其碳化物的粉末制品(如硬质合金),金属与陶瓷材料的粉末制品(如金属陶瓷),含油轴承和摩擦零件以及其他多孔性制品等。以上种类的制品,用其他工业方法是不能制造的,只能用粉末冶金法制造,所以其技术经济效益是无法估量的。还有一些机械结构零件(如齿轮、凸轮等),虽然可用铸、锻、冲压或机加工等工艺方法制造,但用粉末冶金法制造更加经济,因为粉末冶金法可直接制造出尺寸准确、表面光洁的零件,是一种少无切削的生产工艺,既节约材料也可省去或大大减少切削加工工时,显著降低制造成本。因此,粉末冶金在工业上得到了广泛应用。      粉末冶金也存在一定的局限性。由于制品内部总有孔隙,普通粉末冶金制品的强度比相应的锻件或铸件要低约20%~30%。此外,由于成形过程中粉末的流动性远不如液态金属,因此对产品的结构形状有一定的限制。压制成形所需的压强高,因而制品一般小于10kg。压模成本高,一般只适用于成批或大量生产。      粉末冶金的工艺过程包括粉末的制取和预处理、坯料的成形、烧结和后处理等工序。
氧化铝陶瓷制作工艺 TIME: 2019-07-16
     氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650-1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚:利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。其制作工艺如下:  一、粉体制备:  将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1μm微米以下,若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99.99%外,还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时,粉料中需引入粘结剂与可塑剂,一般为重量比在10-30%的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在150-200℃温度下均匀混合,以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型,对粉体有特别的工艺要求,需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状,以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外,为减少粉料与模壁的摩擦,还需添加1~2%的润滑剂?如硬脂酸?及粘结剂PVA。  欲干压成型时需对粉体喷雾造粒,其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。近年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Al2O3喷雾造粒的粘结剂,在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散,流动角摩擦温度小于30℃。颗粒级配比理想等条件,以获得较大素坯密度。  二、成型方法:  氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。摘其常用成型介绍:  1干压成型:氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm,长度与直径之比不大于4∶1的物件。成型方法有单轴向或双向。压机有液压式、机械式两种,可呈半自动或全自动成型方式。压机最大压力为200Mpa.产量每分钟可达15~50件。由于液压式压机冲程压力均匀,故在粉料充填有差异时压制件高度不同。而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化,易导致烧结后尺寸收缩产生差异,影响产品质量。因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对模具充填非常重要。充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响很大。粉体颗粒以大于60μm、介于60~200目之间可获最大自由流动效果,取得最好压力成型效果。  2注浆成型法:注浆成型是氧化铝陶瓷使用最早的成型方法。由于采用石膏模、成本低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。通常以水为熔剂介质,再加入解胶剂与粘结剂,充分研磨之后排气,然后倒注入石膏模内。由于石膏模毛细管对水分的吸附,浆料遂固化在模内。空心注浆时,在模壁吸附浆料达要求厚度时,还需将多余浆料倒出。为减少坯体收缩量、应尽量使用高浓度浆料。  氧化铝陶瓷浆料中还需加入有机添加剂以使料浆颗粒表面形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。此外还需加入乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂,目的均在于使浆料适宜注浆成型操作。  三、烧成技术:  将颗粒状陶瓷坯体致密化并形成固体材料的技术方法叫烧结。烧结即将坯体内颗粒间空洞排除,将少量气体及杂质有机物排除,使颗粒之间相互生长结合,形成新的物质的方法。  烧成使用的加热装置最广泛使用电炉。除了常压烧结?即无压烧结外,还有热压烧结及热等静压烧结等。连续热压烧结虽然提高产量,但设备和模具费用太高,此外由于属轴向受热,制品长度受到限制。热等静压烧成采用高温高压气体作压力传递介质,具有各向均匀受热之优点,很适合形状复杂制品的烧结。由于结构均匀,材料性能比冷压烧结提高30~50%。比一般热压烧结提高10~15%。因此,目前一些高附加值氧化铝陶瓷产品或国防军工需用的特殊零部件、如陶瓷轴承、反射镜、核燃料及枪管等制品、场采用热等静压烧成方法。  此外,微波烧结法、电弧等离子烧结法、自蔓延烧结技术亦正在开发研究中。  四、精加工与封装工序:  有些氧化铝陶瓷材料在完成烧结后,尚需进行精加工。如可用作人工骨的制品要求表面有很高的光洁度、如镜面一样,以增加润滑性。由于氧化铝陶瓷材料硬度较高,需用更硬的研磨抛光砖材料对其作精加工。如SiC、B4C或金刚钻等。通常采用由粗到细磨料逐级磨削,最终表面抛光。一般可采用<1μm微米的Al2O3微粉或金刚钻膏进行研磨抛光。此外激光加工及超声波加工研磨及抛光的方法亦可采用。有些氧化铝陶瓷零件需与其它材料作封装处理。  氧化铝陶瓷强化工艺  为了增强氧化铝陶瓷,显著提高其力学强度,国外新推一种氧化铝陶瓷强化工艺。该工艺新颖简单,所采取的技术手段是在氧化铝陶瓷表面,采用电子射线真空镀膜、溅射真空镀膜或化学气相蒸镀方法,镀上一层硅化合物薄膜,在1200℃~1580℃的加热处理,使氧化铝陶瓷钢化。  经强化的氧化铝陶瓷的力学强度可在原基础上大幅度增长,获得具有超高强度的氧化铝陶瓷。 
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