第一篇：聚合物成型模具制造技術復習提綱

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聚合物成型模具制造技術復習提綱

考試時間：15周周一

1模具的分類？ 工藝基準的選擇對于保證加工精度，尤其是按尺寸大小分為大型、中型、小型； 保證零件之間的位置精度至關重要： 按生產批量分為大量、成批和單件小批量；(1)基準重合原則(2)基準統一原則按精度要求分為高精度、中等精度和低精(3)基準對應原則(4)基準傳遞與轉換原則 度； 5工藝過程分階段的主要原因？ 按成批零件成型方法分為：沖模、塑料模、1)保證加工質量 2)合理使用設備，發揮設備壓鑄模、鍛模、粉末冶金模、陶瓷模、橡膠模、玻璃模、鑄造模。其中塑料模又分為：壓制成型模、注射模、擠出模、吹塑模、真空模等。2模具制造的基本要求及特點？ 要求：1)制造精度高2)使用壽命長 3)制造周期短4)模具成本低 特點：(1)制造質量要求高(2)形狀復雜(3)材料硬度高(4)單件生產 3模具加工方法？ ①模具的去除法加工:(1)機械加工(2)電加工：1電火花線切割2型腔電火花加工3電解加工(3)化學腐蝕加工(4)特種加工：1機械特種加工，包括磨料流動加工、噴射加工、液力加工、超聲波加工、噴水加工等；2熱特種加工包括電子束加工、電火花磨削、激光、等離子束激光等方法 ②模具的成形加工法:(1)鑄造法制模(2)塑性擠壓法制模：1熱壓印法2冷擠壓法3超塑性擠壓法 ③模具的累加法加工:(1)噴涂(2)電鍍(3)激光快速原型制造等加工工藝。1模具制造工藝過程： ①成型件、結構件的加工 ②標準件、通用件的配購 ③模具組裝和總裝 ④試模驗收交貨 2基準的概念？ 基準是用來確定生產對象上幾何元素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。3工藝基準的分類？工序的定義？ 基準按其作用不同，可分為設計基準和工藝基準。(1)設計基準(2)工藝基準:工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準工件在一個工位上被加工或裝配所連續完成所有工步的那一部分工藝過程。4工藝基準選擇原則？的各自特點 3)便于安排熱處理工序 4)毛坯中殘存的缺陷如暗傷、裂痕、夾質和氣孔、砂眼及加工余量不足等可在粗加工中提前發現及早處理減少損失。6加工階段的劃分？ 1)粗加工階段 2)半精加工階段3)精加工階段 4)光整加工階段1數控電火花加工的工作原理？ 電火花加工又稱為放電加工，是利用工具電極和工件之間在一定工作介質中產生脈沖放電的電腐蝕作用而進行加工的一種方法，也稱電蝕加工。2 EDM的特點？ 1)可以加工難切削材料。2)EDM可以加工形狀復雜、工藝性差的零件。3)電極制造麻煩，加工效率低。4)存在電極損耗，影響質量的因素復雜，加工穩定性差。3 EDM中極性效應 極性效應的影響—正、負電極表面分別受到負電子和正離子的轟擊和瞬時熱源的作用，在兩極表面所分配到的能量不一樣，因而熔化、汽化拋出的電蝕量也就不一樣。4型腔電火花加工的工藝方法 1)單電極平動法 2)多電極更換法 3)分解電極法 4)展成法即創成法 5)混粉電火花大面積光澤加工（面積效應）1快速成型工藝原理？ 在CAD造型系統中獲得三維CAD模型，或通過測量儀器測取實體的形狀尺寸，轉化為CAD模型→再對模型數據進行處理，沿某一方向進行平面“分層”離散化，然后通過成形機對坯料分層成形加工，并堆積成原型 2光固化立體成形技術？ 1)，能制造尺寸精度可達±0.1mm的精細零

件。2)成型過程自動化程度高。3)表面質量好4)可直接制造塑料件，產品可為透明體。5)可制作結構十分復雜及面向熔模精密鑄造的具有中空結構的消失型。3 疊層制造工藝？

疊層實體制造技術先將單面涂有熱熔膠的膠紙帶通過熱輥加熱加壓，與先前已形成的實體粘結（層合）在一起，此時，位于其上方的激光器按照分層CAD模型所獲得的數據，將一層紙切割成所制零件的內外輪廓，輪廓以外不需要的區域，則用激光切割成小方塊（廢料），該層切割完后，工作臺下降一個紙厚的高度，新的一層紙再平鋪在剛成形的面上，通過熱壓裝置將它與下面已切割層粘合在一起，激光束再次切割。最后形成由許多小廢料包圍的三維原型零件，取出原型，將多余的廢料塊剔除，就可獲得三維產品。

4選擇性激光燒結技術？

選擇性激光燒結技術（Selective Laser Sintering, SLS）采用CO2激光器對粉末材料（塑料粉、陶瓷與粘結劑的混合粉、金屬與粘結劑的混合粉等）進行選擇性燒結，是一種由離散點一層層堆積成三維實體的方法。

5熔絲沉積成形工藝？

熔融沉積成形(Fused Deposition Modeling, FDM)是一種不依靠激光作為成形能源，而將各種絲材加熱熔化的成形方法。6硅橡膠模的特點？制模工藝？

特點：以原型為樣件，采用硫化的有機硅橡膠澆注，直接制造硅橡膠模具，由于硅橡膠具有良好的柔性和彈性，對于結構復雜、花紋精細、無拔模斜度的甚至有倒拔模斜度、以及具有深凹槽的零件來說，制品成形后順利脫模。另外，硅橡膠模具有良好的仿真性、強度和極低的收縮率，能經受重復使用和粗劣操作。

工藝：①制造原型，對其表面進行處理；②在成形機中固定放置原型，模框，在原型表面涂脫模劑；③將硅橡膠混合體放置在抽真空裝置中，抽去其中的氣泡，澆注進?？?；④在硅橡膠固化后，沿分型面切開硅橡膠，取出原型，即得硅橡膠模具。7電弧噴涂快速制模工藝？

將兩根帶電的制模專用金屬絲通過導管不

斷向前輸送，金屬絲在噴槍前相交形成電弧，金屬絲經電弧熔化，在壓縮空氣作用下，將熔化的金屬霧化成金屬微粒，并以一定速度噴到樣模表面，一層一層地相互疊加堆積而形成高密度、高結合強度的金屬噴涂層，即模具型腔的殼體（或實體）。這層殼體的內壁形狀與樣模表面一致，從而形成了所需的模具型腔。殼體與其他基體材料填充加固，結合成一整體，再配以其他部件，即組成一副完整的模具。8電鑄模具原理與特點？

原理：與電鍍相同，在母模表面通過電鑄獲得適當厚度的金屬沉積層，然后將這層金屬沉積層從母模上分離下來，形成所需型腔或形面的加工方法。材料有電鑄鎳、電鑄銅、電鑄鐵三種。

特點：1)電鑄型腔與母模的尺寸誤差?。◤椭菩院茫挥袔孜⒚?，表面粗糙度二者相當；2)把難以加工或不可能直接加工的內形（如斜齒輪模具型腔）轉化為電鑄母模的外形加工，降低了加工難度；3)可直接用制品作母模來制造型腔，也可用電鑄方法復制出已有的模具型腔，減少了很多工藝環節，提高了效率；4)電鑄獲得的型腔或電極可滿足使用性能，一般不需修整；5)電鑄時減少沉積速度緩慢，周期長，電鑄鎳一般一周；6)電鑄層厚度較薄（一般為4~8mm），不易均勻，較大內應力，大型電鑄件的變形顯著，且不能承受大的沖擊載荷。9環氧樹脂模具？

結構與普通注射模相同，只是型腔部位采用環氧樹脂，壽命約4000~5000次，因為其本身承受不了注射中的反復開合模和注射壓力的沖擊，必須有金屬框架作為背襯。高速加工定義？

定義：高速加工主要指高速切削加工，是使用超硬材料刀具，在高轉速、高進給速度下提高加工速度和加工質量的現代加工技術。2超聲加工的特點？在模具制造中的應用？ 特點：1)適于加工硬脆材料，但加工效率低。

2)機床結構比較簡單，工具可用較軟的材料，易加工成復雜的形狀，工具與工件之間不需要作比較復雜的運動。

3)可用加工薄壁、窄縫、低剛度工件；表面粗糙度較好。

應用：1)超聲型孔、型腔等加工 也可用于切割加工；2)超聲拋光 3)超聲清洗

3激光加工的特點？在模具制造中的應用？ 特點：

1)不需要加工工具，很適于自動化連續加工，2)能量密度大，幾乎可加工任何材料3)加工速度快、效率高，熱影響區域小4)適于加工深而小的空隙和窄縫5)可用透過光學透明材料對工件加工，特別適于有特殊環境要求的工件6)不需要真空和X射線進行防護

應用：1)LOM2)RT3)表面強化與修復（見后面章節）4)其他如激光涂覆、激光堆焊、切割、打孔、標記等注射模具成型尺寸的制造公差要求？ 一般模具是制品尺寸公差的1/3~1/5，高精度模具是制品尺寸公差的1/8~1/10 2 試模過程？

料筒清理→注射量計量→工藝參數調整→試模數據的記錄注射模成型件、結構間之間的配合公差要求？

1)緊固部分的配合精度一般選用H7/k6或H7/m6；2)滑動部分的配合精度一般選H7/e6或H7/f7或H7/g6三種

4注射模具成型零件可用哪些加工方法進行加工？

①普通機床：車、銑、刨、磨、鉆、鏜等②專用機床加工：各種數控機床加工、仿形機床加工等③電火花、線切割加工④快速成形技術加工⑤超聲波、電解成型、化學加工、激光、高壓水射流等特種加工。5 注射模具的裝配方法有哪些？

1)互換裝配法2)分組裝配法3)調整法4)修配法注射模具裝配基準的選擇？ 1)以型腔、型芯為裝配基準，稱為第一基準。2)以模具動、定模板（A、B板）兩個互相垂直的側面為基準稱為第二基準。7 注射模具試模目的？

目的：1)驗證模具結構是否正確、可靠2)使用性能是否良好、穩定3)所成型制品是否合格4)連續生產一千件的廢品率5)給制品的正式生產找出最佳工藝參數 1 塑料模具材料包括哪些？

模具材料包括鋼、鑄鐵、硬質合金、有色金屬等金屬材料，以及陶瓷、石膏、環氧樹脂、木材等非金屬材料。其中，金屬材料由于具有力學性能方面的優勢而占據主導地位，而鋼為最主要材料。

2模具材料的基本性能要求？

(1)使用性能—材料在工作條件下表現出來的性能：1)機械負荷方面 硬度、強度、韌性2)熱負荷 高溫強度、耐熱疲勞性、熱穩定性3)表面負荷 耐磨性、抗氧化性、耐蝕性

(2)工藝性能—采用某種工藝方法加工金屬材料的難易程度：1)鑄造性能2)鍛造性能3)焊接性能4)切削加工性能5)化學蝕刻性能6)熱處理性能

3模具的熱處理的分類？

金屬材料的熱處理可分為：普通熱處理、表面熱處理、特殊熱處理。

4表面處理技術包括哪幾方面？

電鍍與化學鍍技術（電化學加工技術）2）激光表面處理技術3）氣相沉積技術4）TD處理技術5）離子注入技術6）電子束加工7）等離子體加工 1模具的驗收項目

1)模具的外觀檢查2)模具的尺寸檢查3)試模后的制品檢查4)模具穩定性檢查5)模具材料和熱處理檢查6)模具動作的檢查

第二篇：材料成型技術基礎復習提綱整理

第一章緒論

1、現代制造過程的分類（質量增加、質量不變、質量減少）。

2、那幾種機械制造過程屬于質量增加（不變、減少）過程。

（1)質量不變的基本過程主要包括加熱、熔化、凝固、鑄造、鍛壓（彈性變形、塑性變形、塑性流動）、澆灌、運輸等。

（2）質量減少過程材料的4種基本去除方法：切削過程；磨料切割、噴液切割、熱力切割與激光切割、化學腐蝕等；超聲波加工、電火花加工和電解加工；落料、沖孔、剪切等金屬成形過程。

（3）材料經過滲碳、滲氮、氰化處理、氣相沉積、噴涂、電鍍、刷鍍等表面處理及快速原型制造方法屬于質量增加過程。

第二章液態金屬材料鑄造成形技術過程

1、液態金屬沖型能力和流動性的定義及其衡量方法

液態金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力，稱為液態金屬充填鑄型的能力，簡稱液態金屬的充型能力。

液態金屬的充型能力通常用鑄件的最小壁厚來表示。液態金屬自身的流動能力稱為“流動性”。液態金屬流動性用澆注流動性試樣的方法來衡量。在生產和科學研究中應用最多的是螺旋形試樣。

2、影響液態金屬沖型能力的因素（金屬性質、鑄型性質、澆注條件、鑄件結構）

（1）金屬的流動性：流動性好的液態金屬，充型能力強，易于充滿薄而復雜的型腔，有利于金屬液中氣體、雜質的上浮并排除，有利于對鑄件凝固時的收縮進行補縮。

流動性不好的液態金屬，充型能力弱，鑄件易產生澆不足、冷隔、氣孔、夾雜、縮孔、熱裂等缺陷。

（2）鑄型性質：鑄型的蓄熱系數b(表示鑄型從其中的金屬液吸取并儲存在本身中熱量的能力)愈大，鑄型的激冷能力就愈強，金屬液于其中保持液態的時間就愈短，充型能力下降。（3）澆注條件：澆注溫度對液態金屬的充型能力有決定性的影響。澆注溫度越高，充型能力越好。在一定溫度范圍內，充型能力隨澆注溫度的提高而直線上升，超過某界限后，由于吸氣，氧化嚴重，充型能力的提高幅度減小。液態金屬在流動方向上所受壓力(充型壓頭)越大，充型能力就越好。但金屬液的靜壓頭過大或充型速度過高時，不僅發生噴射和飛濺現象，使金屬氧化和產生”鐵豆”缺陷，而且型腔中氣體來不及排出，反壓力增加，造成“澆不足”或“冷隔”缺陷。澆注系統結構越復雜，流動阻力越大，液態金屬充型能力越低。

（4）鑄件結構：衡量鑄件結構的因素是鑄件的折算厚度R(R＝鑄件體積/鑄件散熱表面積＝V／S)和復雜程度，它們決定著鑄型型腔的結構特點。R大的鑄件，則充型能力較高。R越小，則充型能力較弱。

鑄件結構復雜，厚薄部分過渡面多，則型腔結構復雜，流動阻力大，充型能力弱。鑄件壁厚相同時，鑄型中的垂直壁比水平壁更容易充滿。

3、收縮的定義及鑄造合金收縮過程（液態、凝固、固態）鑄件在液態、凝固和固態冷卻過程中所產生的體積減小現象稱為收縮，是液態金屬自身的物理性質。液態收縮階段(Ⅰ)表現為型腔內液面的降低。

凝固收縮階段(Ⅱ)由狀態改變和溫度下降兩部分產生。一般用體收縮率表示。固態收縮階段(Ⅲ)通常表現為鑄件外形尺寸的減少，故一般用線收縮率表示。

4、縮孔、縮松的定義，形成條件、產生的基本原因，形成部位及防止方法。液態金屬在凝固過程中，由于液態收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現大而集中的孔洞，稱縮孔；細小而分散的孔洞稱為縮松。

1）金屬的成分

結晶溫度范圍越小的金屬，產生縮孔的傾向越大；結晶溫度范圍越大的金屬，產生縮松的傾向越大。

（2）澆注條件和鑄型性質

提高澆注溫度時，金屬的總體積收縮和縮孔傾向大，澆注速度很慢縮孔容積減少，鑄型材料對鑄件冷卻速度影響很大。

縮松:金屬型<濕型<干型。（3）補縮壓力和鑄件結構 在凝固過程中增加補縮壓力，可增大縮孔而減小縮松的容積。若金屬在很高的壓力下澆注和凝固，則可以得到無縮孔和縮松的致密鑄件。縮孔和縮松的防止方法

（1）針對金屬的收縮和凝固特點制定正確的技術方法控制鑄件的凝固方向使之符合順序凝固方式或同時凝固方式；

（2）合理確定內澆口位置及澆注方法；

（3）合理應用冒口、冷鐵和補貼等技術措施。

5、鑄造應力的定義及分類，產生的缺陷（熱裂、冷裂、變形），防止和減少的措施。鑄件在凝固和隨后的冷卻過程中，收縮受到阻礙而引起的內應力，稱為鑄造應力。分類

按形成的原因不同鑄造應力分為熱應力、相變應力和機械阻礙應力。按應力存在的狀況可分為臨時應力和殘余應力

臨時應力是暫時的，當引起應力的原因消除以后，應力隨之消失。殘余應力是長期存在的，當引起應力的原因消除后，仍存在鑄件中。當鑄造應力的總合超過金屬的強度極限時，鑄件便產生裂紋。按裂紋形成的溫度范圍可分為熱裂和冷裂。

熱裂是在凝固末期高溫下形成的裂紋。裂紋沿晶粒邊界產生和發展，外觀形狀曲折而不規則，表面與空氣接觸而被氧化并呈氧化色。

冷裂是鑄件在低溫時形成的裂紋。冷裂紋常穿過晶粒，外形規則，呈圓滑曲線或直線狀，表面光滑而具有金屬光澤或顯微氧化色。

防止和減小鑄造應力的措施 ：

在零件能滿足工作條件的前提下，選據彈性模量和收縮系數小的材料； 采用同時凝固方式；

合理設置澆冒口，緩慢冷卻，以減小鑄件各部分溫差； 采用退讓性好的型、芯砂。

若鑄件已存在殘余應力，可采用人工時效、自然時效或振動時效等方法消除。

6、金屬的吸氣性及金屬吸收氣體的過程，主要氣體（H2、N2、O2）

金屬在熔煉過程中溶解氣體；在澆注過程中因澆包未烘干、鑄型澆注系統設計不當、鑄型透氣性差以及澆注速度控制不當、或型腔內氣體不能及時排出，都會使氣體進入金屬液，增加金屬中氣體的含量。這就構成了金屬的吸氣性。（氫、氮、氧）。（1）氣體分子撞擊到金屬液表面；

（2）在高溫金屬液表面上氣體分于離解為原子狀態；

（3）氣體原子根據與金屬元素之間的親和力大小，以物理吸附方式或化學吸附方式吸附在金屬表面；

（4）氣體原子擴散進入金屬液內部。

7、偏析、宏觀偏析、微觀偏析、正偏析、逆偏析的定義及其消除方法。

鑄件凝固后，截面上不同部位，以至晶粒內部，產生化學成分不均勻的現象，稱為偏析。微觀偏析是指微?。ňЯ＃┏叽绶秶鷥雀鞑糠值幕瘜W成分不均勻現象。

在鑄件較大尺寸范圍內化學成分不均勻的現象叫宏觀偏析。主要包括正偏析和逆偏析。正偏析：k>1，雜質的分布從外部到中心逐漸增多； 逆偏析：k<1，易熔物質富集在鑄件表面上。

8、鑄件可能出現那幾種氣孔（析出性、反應性、侵入性）及其定義

（1）析出性氣孔 當金屬液冷卻速度較快時，由于鑄件凝固，氣泡來不及排出而保留在鑄件中形成的氣孔，稱為析出性氣孔。（2）反應性氣孔 金屬液與鑄型、熔渣之間相互作用或金屬液內部某些組元發生化學反應產生的氣體所形成的氣孔，則稱為反應性氣孔。

（3）侵入性氣孔 砂型鑄造時，由于砂型透氣率低或排氣通道不暢，砂型受熱產生的氣體，在界面上超過一定臨界值時，氣體就會侵入金屬液而未上浮排出，則產生侵入性氣孔。

9、熔煉的分類（按合金和熔煉特點）及熔煉的基本要求

根據所熔煉合金的特點，熔煉大概可分為鑄鐵熔煉、鑄鋼熔煉和有色金屬熔煉。根據熔爐的特點又可分為沖天爐熔煉、電弧爐熔煉、感應電爐熔煉和坩鍋熔煉等。依據爐襯的種類，熔化技術可分為酸性或堿性。

10、澆注系統的組成及主要功能 澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道 澆注系統的主要功能

連接鑄型與澆包，導入液態金屬； 擋渣及排氣；

調節鑄型與鑄件各部分的溫度分布，控制鑄件的凝固順序；

保證液態金屬在最合適的時間范圍內充滿鑄型，不使金屬過度氧化，有足夠的壓力頭，并保證金屬液面在鑄型型腔內有必要的上升速度。

11、鑄件冒口的定義、作用及設計必須滿足的基本要求（P51）

鑄型中能儲存一定金屬液(同鑄件相連接在一起的液態金屬熔池)補償鑄件收縮，以防止產生縮孔和縮松缺陷的專門技術“空腔”，被稱為冒口。冒口的作用：

主要是“補縮鑄件”、集渣和通、排氣。設置冒口必須滿足的基本條件：

凝固時間應大于或等于鑄件(或鑄件上被補縮部分)的凝固時間； 有足夠的金屬液補充鑄件(或鑄件上被補縮部分)的收縮； 與鑄件上被補縮部位之間必須存在補縮通道。

12、冷鐵的作用

放入鑄型內，用以加快鑄件某一部分的冷卻速度，調節鑄件的凝固順序，與冒口相配合，可擴大冒口的有效補縮距離。

13、常用的機器造型和制芯方法有哪些？

震實造型、微震實造型、高壓造型、拋砂造型、氣沖造型等。

14、液態金屬的凝固過程，順序凝固、同時凝固的定義

15、砂型鑄造和特種鑄造的技術特點（P52）砂型鑄造的特點是：

適應性廣，技術靈活性大，不受零件的形狀、大小、復雜程度及金屬合金種類的限制。生產準備較簡單。

生產的鑄件其尺寸精度較差及表面粗極度高；鑄件的內部品質也較低； 在生產一些特殊零件(如管件、薄壁件)時，技術經濟指標較低。特種鑄造的技術特點：

鑄件的尺寸精度較高，表面粗糙度低。

在生產一些結構特殊的鑄件時，具有較高的技術經濟指標，不用砂或少用砂，降低了材料消耗，改善了勞動條件； 使生產過程易于實現機械化、自動化。

但特種鑄造適應性差，生產準備工作量大，需要復雜的技術裝備。因此，特種鑄造技術(陶瓷型鑄造除外)一般適用于大批大量生產。

16、常用的特種鑄造方法有哪些？其基本原理和特點是什么？ 熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、低壓鑄造等。

17、何謂金屬的鑄造性能，鑄造性能不好會引起哪些鑄造缺陷？

鑄造部分復習題

1、影響液態金屬沖型能力的因素有哪些？

2、簡述砂型鑄造和特種鑄造的技術特點。（15）

3、簡述鑄件上冒口的作用和冒口設計必須滿足的基本原則。冒口的作用：

主要是“補縮鑄件”、集渣和通、排氣。設置冒口必須滿足的基本條件：

凝固時間應大于或等于鑄件(或鑄件上被補縮部分)的凝固時間； 有足夠的金屬液補充鑄件(或鑄件上被補縮部分)的收縮； 與鑄件上被補縮部位之間必須存在補縮通道。

4、鑄造成形的澆注系統由哪幾部分組成，其功能是什么？（10）

5、熔煉鑄造合金應滿足的主要要求有哪些？

熔煉出符合材質性能要求的金屬液，而且化學成分的波動范圍應盡量??； 熔化并過熱金屬所需的高溫； 有充足和適時的金屬液供應； 低的能耗和熔煉費用；

噪聲和排放的污染物嚴格控制在法定的范圍內。

6、試比較灰鑄鐵、鑄造碳鋼和鑄造鋁合金的鑄造性能特點，哪種金屬的鑄造性能好？哪種金屬的鑄造性能差？為什么？（P46）

第三章 復習及復習題

一、名詞解釋：

1、金屬塑性變形、加工硬化

金屬塑性變形是利用金屬材料塑性變形規律，施加外力使之產生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸和力學性能的零件或毛坯的加工工藝。

塑性:材料在外力作用下，產生永久殘余變形而不斷裂的能力

加工硬化：在塑型變形過程中，隨著變形程度的增加，金屬的強度、硬度提高，塑型、韌性下降，這一現象稱為加工硬。（工程材料）金屬在室溫下塑性變形，由于內部晶粒沿變形最大方向伸長并轉動、晶格扭曲畸變以及晶內、晶間產生碎晶的綜合影響，增加了進一步滑移變形的阻力，從而引起金屬的強度、硬度上升，塑性、韌性下降的現象稱為加工硬化。亦稱為冷作硬化。

2、自由鍛: 自由鍛造(又稱自由鍛)是利用沖擊力或壓力使金屬材料在上下兩個砧鐵之間或錘頭與砧鐵之間產生變形，從而獲得所需形狀、尺寸和力學性能的鍛件的成形過程。模鍛：模型鍛造包括模鍛和鐓鍛，是將加熱或不加熱的坯料置于鍛模模膛內，然后施加沖擊力或壓力使坯料發生塑性變形而獲得鍛件的成形過程。胎模鍛：胎模鍛造是在自由鍛造設備上使用不固定在設備上的各種稱為胎模的單膛模具，將已加熱的坯料用自由鍛方法預鍛成接近鍛件形狀，然后用胎模終鍛成形的鍛造方法。

3、落料、沖孔

落料和沖孔又統稱為沖裁。落料和沖孔是使坯料按封閉輪廓分離。落料是被分離的部分為所需要的工件，而留下的周邊部分是廢料；沖孔則相反。

4、固態金屬的冷變形和熱變形

冷變形是指金屬在進行塑性變形時的溫度低于該金屬的再結晶溫度。熱變形是指金屬在進行塑性變形時的溫度高于該金屬的再結晶溫度。

5、板料分離和成形 分離過程是使坯料一部分相對于另一部分產生分離而得到工件或者料坯。成形過程是使坯料發生塑性變形而成一定形狀和尺寸的工件。

6、金屬的可鍛性

金屬塑性變形的能力又稱為金屬的可鍛性，它指金屬材料在塑性成形加工時獲得優質毛坯或零件的難易程度。

三、簡答題

1、簡述自由鍛成形過程的流程及繪制自由鍛件圖要考慮的主要因素。

計算坯料質量和尺寸、下料零件圖→繪制鍛件圖 →確定工序、加熱溫度、設備等→加熱坯料、鍛打→檢驗→鍛件

敷料、加工余量、鍛件公差

2、在金屬的模鍛過程中，影響金屬充填模腔的因素有哪些？

①金屬的塑性和變形抗力。顯然，塑性高、變形抗力低的金屬較易充滿模膛。②金屬模鍛時的溫度。金屬的溫度高，則其塑性好、抗力低，易于充滿模膛。

③飛邊槽的形狀和位置。飛邊槽部寬度與高度之比(b／h)及槽部高度h是主要因素。(b/h)越大，h越小，則金屬在飛邊流動阻力越大。強迫充填作用越大，但變形抗力也增大。④鍛件的形狀和尺寸。具有空心、薄壁或凸起部分的鍛件難于鍛造。鍛件尺寸越大，形狀越復雜，則越難鍛造。

⑤設備的工作速度。一般而言，工作速度較大的設備其充填性較好。⑥充填模膛方式。鐓粗比擠壓易充型。⑦其他如鍛模有無潤滑、有無預熱等。

3、請闡述金屬在模鍛模膛內的變形過程及特點。（1）充型階段

在最初的幾次鍛擊時，金屬在外力的作用下發生塑性變形，坯料高度減小，水平尺寸增大，并有部分金屬壓入模膛深處。這一階段直到金屬與模膛側壁接觸達到飛邊槽橋口為止。特點：模鍛所需的變形力不大。（2）形成飛邊和充滿階段

繼續鍛造時，由于金屬充滿模膛圓角和深處的阻力較大，金屬向阻力較小的飛邊槽內流動，形成飛邊。此時，模鍛所需的變形力開始增大。隨后，金屬流入飛邊槽的阻力因飛邊變冷而急速增大，當這個阻力一旦大于金屬充滿模膛圓角和深處的阻力時，金屬便改向模膛圓角和深處流動，直到模膛各個角落都被充滿為止。

這一階段的特點是飛邊進行強迫充填，變形力迅速增大。鍛足階段

如果坯料的形狀、體積及飛邊槽的尺寸等工藝參數都設計得恰當，當整個模膛被充滿時，也正好鍛到鍛件所需高度。但是，由于坯料體積總是不夠準確且往往都偏多，或者飛邊槽阻力偏大，導致模膛已經充滿，但上、下模還未合攏，需進一步鍛足。

這一階段的特點是變形僅發生在分模面附近區域，以便向飛邊槽擠出多余的金屬。

4、簡述模鍛技術過程中確定分模面位置的原則。

①要保證模鍛件易于從模膛中取出。故通常分模面選在模鍛件最大截面上。②所選定的分模面應能使模膛的深度最淺。這樣有利于金屬充滿模膛，便于鍛件的取出和鍛模的制造。

③選定的分模面應能使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，這樣在安裝鍛模和生產中發現錯模現象時，便于及時調整鍛模位置。④分模面最好是平面，且上下鍛模的模膛深度盡可能一致。便于鍛模制造。⑤所選分模面盡可能使鍛件上所加的敷料最少。這樣既可提高材料的利用率，又減少了切削加工的工作量。

5、落料和沖孔用凹、凸模刃口尺寸是如何確定的？

設計落料時，凹模刃口尺寸即為落料件尺寸，然后用縮小凸模刃口尺寸來保證間隙值。設計沖孔模時，凸模刃口尺寸為孔的尺寸，然后用擴大凹模刃口尺寸來保證間隙值。為保證零件的尺寸要求，提高模具的使用壽命，落料時取凹模刃口的尺寸應靠近落料件公差范圍的最小尺寸；而沖孔時則取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范圍內的最大尺寸。

第四章 粉末壓制和常用復合材料成形過程

練習題

一、名詞解釋： 粉末冶金：粉末壓制(這里主要指粉末冶金)是用金屬粉末(或者金屬和非金屬粉末的混合物)做原料，經壓制成形后燒結而制造各種類型的零件和產品的方法。

電解法：電解法是采用金屬鹽的水溶液電解析出或熔鹽電解析出金屬顆粒或海綿狀金屬塊，再用機械法進行粉碎。霧化法金屬粉末制備方法：霧化法是將熔化的金屬液通過噴射氣流(空氣或惰性氣體)、水蒸汽或水的機械力和急冷作用使金屬熔液霧化，而得到金屬粉末。

三、簡答

1、硬質合金的分類情況及其主要用途是什么？ 鎢鈷類(YG)主要組成為碳化鎢(WC)和鈷(Co)。常用牌號有YG3、YG6、YG8等。

鎢鈷類硬質合金有較好的強度和韌度，適宜制作切削脆性材料的刀具。如切削鑄鐵、脆性有色合金、電木等。且含鈷愈高，強度和韌度愈好，而硬度、耐磨性降低，因此，含鈷量較多的牌號一般多用作粗加工，而含鈷量較少的牌號多用于作精加工。鎢鈷鈦類(YT)主要組成為碳化鎢、碳化鈦(TiC)和鈷。常用牌號有YT5、YT10、YTl5等。

鎢鈷鈦類硬質合金含有比碳化鎢更硬的碳化鈦，因而硬度高，熱硬性也較好，加工鋼材時刀具表面會形成一層氧化鈦薄膜，使切屑不易粘附，故適宜制作切削高韌度鋼材的刀具。同樣含鈷量較高(如YT5．含鈷9％)的牌號用作粗加工。鎢鉭類(YW)主要組成為碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭(TaC)和鈷。其特點是抗彎強度高。牌號主要有YWl(84％WC、6％TiC、4％TaC、6％Co)，YW2(82％WC、6％TiC、4％TaC、8％Co)兩種。這類硬質合金制作的刀具用于加工不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等難加工的材料。

2、請簡要介紹粉末壓制結構零件設計的原則

一、壓制件應能順利地從壓模中取出

二、應避免壓制件出現窄尖部分

窄尖部分會出現裝粉不足，使壓制成形因難。窄尖部分還會影響壓模的強度和壽命。

三、零件的壁厚應盡量均勻，臺肩盡可能的少，高(長)寬(直徑)比不超過2.5(厚壁零件不超過4)零件的高度太高，壓制方向上的臺肩多，各部分壁厚相差過大等，都會造成壓制件的密度分布不均勻。

四、制品的尺寸精度及表面粗糙度 壓制燒結零件的尺寸精度，應以能滿足零件的技術要求為準；既不要盲目地追求過高的尺寸精度，這樣不僅大大增加生產成本；又不要不必要地降低尺寸精度，從而抹煞粉末壓制的技術特點。

制品的表面粗糙度取決壓模的表面粗糙度。燒結后一般在10~15μm，若想進一步降低表面粗糙度，則需要進行復壓校形或精壓。

3、請簡要介紹金屬粉末的制備方法

1、礦物還原法制取粉末

礦物還原法是金屬礦石在一定冶金條件下被還原后，得到一定形狀和大小的金屬料，然后將金屬料經粉碎等處理以獲得粉末。

礦物還原法主要適用于鐵粉生產，也能生產鈷、鉬、鈣、難熔的金屬化合物粉末（如碳化物、硼化物、硅化物粉末）等。

2、電解法

電解法是采用金屬鹽的水溶液電解析出或熔鹽電解析出金屬顆?；蚝＞d狀金屬塊，再用機械法進行粉碎。

電解法生產的金屬品種多，純度高，粉末顆粒呈樹枝狀或針狀，其壓制性和燒結性都較好。

3、霧化法制取粉末

霧化法是將熔化的金屬液通過噴射氣流(空氣或惰性氣體)、水蒸汽或水的機械力和急冷作用使金屬熔液霧化，而得到金屬粉末。

由于霧化法制得的粉末純度較高，又可合金化，粉末有其特點，且產量高、成本較低，故其應用發展很快?？捎脕砩a鐵、鋼、鉛、鋁、鋅、銅及其合金等的粉末。

4、機械粉碎法

機械破碎法中最常用的是鋼球或硬質合金球對金屬塊或粒原料進行球磨。

適宜于制備一些脆性的金屬粉末，或者經過脆性化處理的金屬粉末(如經過氫化處理變脆的鈦粉)。

第五章 固態材料的連接過程 練習題

一、名詞解釋： 焊接：將分離的金屬用局部加熱或加壓等手段，借助于金屬內部原子的結合與擴散作用牢固地連接起來，形成永久性接頭的過程稱為焊接。

熔化焊接：利用熱源局部加熱的方法，將兩工件接合處加熱到熔化狀態，形成共同的熔池，凝固冷卻后，使分離的工件牢固結合起來的焊接稱為熔化焊。壓力焊接：在焊接過程中，對焊件施加一定壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法。釬焊：釬焊是采用熔點比母材低的金屬作釬料，將焊件加熱到高于釬料熔點、低于母材熔點的溫度，使釬料填充接頭間隙，與母材產生相互擴散，冷卻后實現連接焊件的方法。

摩擦焊：摩擦焊是利用工件接觸面摩擦產生的熱量為熱源，將工件端面加熱到塑性狀態，然后在壓力下使金屬連接在一起的焊接方法。

電阻焊：電阻焊是利用電流通過焊件時產生的電阻熱，作為熱源，加熱焊件，在壓力下進行焊接的。

直流正接和直流反接：直流正接：工件接陽極，焊條接陰極。直流反接：工件接陰極，焊條接陽極。

三、簡答題

1、焊接用焊條藥皮的作用是什么，由哪幾部分組成？ 藥皮的作用

A 改焊接工藝性能：易引弧、穩弧，減小飛濺，使焊縫成形美觀； B 機械保護作用：氣體、熔渣隔離空氣，保護熔液和熔池金屬；

C 冶金處理作用：藥皮中的某些元素可起到滲合金、脫氧、脫硫、去氫作用。藥皮的組成

主要有穩弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、粘結劑、稀渣劑、增塑劑等。主要原料有礦石、鐵合金、有機物和化工產品等四類。

2、簡述堿性焊條和酸性焊條的性能和用途。熔渣以酸性氧化物為主的焊條，稱為酸性焊條。

酸性焊條的氧化性強，焊接時具有優良的焊接性能，如穩弧性好，脫渣力強，飛濺小，焊縫成形美觀等，對鐵銹、油污和水分等容易導致氣孔的有害物質敏感性較低。熔渣以堿性氧化物為主的焊條，稱為堿性焊條。

堿性焊條有較強的脫氧、去氧、除硫和抗裂紋的能力，焊縫力學性能好，但焊接技術性能不如酸性焊條，如引弧較困難，電弧穩定性較差等，一般要求用直流電源。而且藥皮熔點較高，還應采用直流反接法。

3、手工電弧焊用焊條的選用原則是什么？

首先根據焊件化學成分、力學性能、抗裂性、耐蝕性及高溫性能等要求，選用相應的焊條種類。再考慮焊接結構形狀、受力情況、焊接設備條件和焊條售價來選定具體型號。①根據母材的化學成分和力學性能

若焊件為結構鋼時，則焊條的選用應滿足焊縫和母材“等強度”，且成分相近的焊條； 異種鋼焊接時，應按其中強度較低的鋼材選用焊條；

若焊件為特殊鋼，如不銹鋼、耐熱鋼等時，一般根據母材的化學成分類型按“等成分原則”選用與母材成分類型相同的焊條。

若母材中碳、琉、磷含且較高，則選用抗裂性能好的堿性焊條。②根據焊件的工作條件與結構特點

對于承受交變載荷、沖擊載荷的焊接結構，或者形狀復雜、厚度大，剛性大的焊件，應選用堿性低氫型焊條。

③根據焊接設備、施工條件和焊接技術性能

無法清理或在焊件坡口處有較多油污、鐵銹、水分等贓物時，應選用酸性焊條。在保證焊縫品質的前提下，應盡量選用成本低、勞動條件好的焊條。無特殊要求時應盡量選用焊接技術性能好的酸性焊條。

4、什么是焊接熱影響區？它由哪幾部分組成，分別對焊接接頭有何影響？ 在電弧熱的作用下，焊縫兩側處于固態的母材發生組織或性能變化的區域，稱為焊接熱影響區。

熱影響區可分為過熱區、正火區和部分相變區。過熱區的塑性和沖擊韌度很低。焊接剛度大的結構或碳的質量分數較高的易淬火鋼材時，易在此區產生裂紋。

一般情況下，焊接熱影響區內的正火區的力學性能高于未經熱處理的母材金屬。已相變組織和未相變組織在冷卻后晶粒大小不均勻對力學性能有不利影響。

5、焊接應力產生的根本原因是什么？減少和消除焊接應力的措施有哪些？

焊接過程中對焊件進行了局部的不均勻的加熱，是產生生焊接應力和變形的根本原因。（1）選擇合理的焊接順序（2）焊前預熱

焊前將焊件預熱到350-400℃，然后再進行焊接。預熱可使焊縫部分金屬和周圍金屬的溫差減小，焊后又可比較均勻地同時冷卻收縮，因此可顯著減少焊接應力，同時可減少焊接變形。（3）加熱“減應區”

在焊接結構上選擇合適的部位加熱后再焊接，可大大減少焊接應力。（4）焊后熱處理

去應力退火過程可以消除焊接應力。

即將工件均勻加熱到600-650℃，保溫一定時間，然后緩慢冷卻。整體高溫回火消除焊接應力的效果最好，一般可將80％—90％以上的殘余應力消除掉。

6、簡述金屬材料焊接性的概念。指在一定的焊接工藝條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度。即金屬材料對焊接加工的適應性稱為金屬材料的焊接性。

7、簡述埋弧自動焊的特點及應用。

①生產率高 生產率比手工電弧焊高5-10倍。②焊接品質高而且穩定 ③節省金屬材料 ④勞動條件好

但是埋弧自動焊的靈活性差，只能焊接長而規則的水平焊縫，不能焊短的、不規則焊縫和空間焊縫，也不能焊薄的工件。焊接過程中，無法觀察焊縫成形情況，因而對坡口的加工、清理和接頭的裝配要求較高。埋弧自動焊設備較復雜，價格高，投資大。應用

埋弧自動焊通常用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和耐熱鋼等中厚板(6-60mm)結構的長焊縫及直徑大于250mm環縫的平焊，生產批量越大，經濟效果越佳。

8、鑄鐵焊補的主要困難及采取的主要措施有哪些？

焊接接頭易產生白口組織，硬度很高，焊后很難進行機械加工。焊接接頭易產生裂紋，鑄鐵焊補時，其危害性比白口組織大。在焊縫易出現氣孔。

第三篇：快速成型與快速模具制造技術及其應用考試重點總結

1.1 1988年，3Dsystems公司將SLA-250光固化設備系統運送給三個用戶，標志著快速成型設備的商業化正式開始。

1.3 快速成型技術的特點：1自由成型制造2制造過程快速3添加式和數字化驅動成型方式4技術高度集成5突出的經濟效益6廣泛的應用領域

1.4 快速成型技術的優越性：1設計者受益2制造者受益3推銷者受益4用戶受益

2.1 快速成型工藝基本原理：基于離散堆積原理的累加式成型，從成型原理上提出了一種全新的思維模式，即將計算機上設計的零件三維模型，表面三角化處理，存儲成STL文件格式，對其進行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動生成加工路徑，在控制系統的控制下，選擇性的固化或燒結或切割一層層的成型材料，形成各個截面輪廓薄片，并逐步順序疊加成三維實體，然后進行實體的后處理，形成原型?？焖俪尚停?液態（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄層材料（LOM）

2.2.1 光固化成型工藝的基本原理及過程：

光固化成型工藝的特點：優點：1成型過程自動化程度提高2尺寸精度高3優良的表面質量4可以制造結構十分復雜，尺寸比較精細的模型5可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結構的消失型6制作的原型可以再一定程度上替代塑件

缺點:成型過程中伴隨著物理和化學變化，制件易彎曲，需要支撐2液態樹脂固化后的性能尚不如常用的工業塑料3設備運轉及維護成本較高4使用的材料種類較少5液態樹脂有一定的氣味和毒性，而且要避光保護6光固化后的原型樹脂并未完全被激光固化，為提高使用性能和尺寸穩定性，通常需要二次固化。2.2.2 光固化成型的工藝過程 前處理：1 CAD三維造型2數據轉換3確定擺放方位4施加支撐5切片分層 2原型制作

3后處理

2.2.4 光固化成型的支撐結構

必須設計一些細圓柱狀或肋狀支撐結構，以便確保制件的每一結構部分都能可靠固定，同時也有助于減少制件的翹曲變形。

2.2.5 光固化成型的收縮變形：1樹脂收縮原因2零件成型過程中樹脂收縮產生的變形3零件后固化收縮產生的變形 光固化成型誤差分析：

影響制作時間的因素

t=Σtci+Ntp

2.3 疊層實體制造工藝的基本原理和特點 工藝過程 誤差分析

表面涂覆的具體工藝過程：1將剝離后的原型表面用砂紙輕輕打磨2按規定比例配備環氧樹脂3在原型上涂刷一薄層混合后的材料，因材料的粘度較低，材料會很容易侵入原型中4再次涂覆同樣的混合后的環氧樹脂材料，以填充表面的溝痕并長時間固化5對表面已經涂覆了堅硬的環氧樹脂材料的原型再次用砂紙進行打磨，打磨之前和過程中注意測量原型的尺寸，以確保尺寸在公差之內。6對原型表面進行拋光。

2.3.6 疊層實體快速原型的應用 1汽車車燈2鑄鐵手柄3LOM原型在制鞋業的應用 2.4.1 選擇性激光燒結工藝的基本原理

2.4.2 選擇性激光燒結工藝的特點:優點：1可采用多種材料2制造工藝比較簡單3高精度4無需支撐結構5材料利用率高

缺點：1表面粗糙2燒結過程揮發異味3有時需要比較復雜的輔助工藝

2.4.4 高分子粉末燒結件的后處理：1收縮精度的影響2力學性能的影響 2.4.6 選擇性激光燒結工藝的應用：1直接制作快速模具2復雜金屬零件的快速無模具鑄造3內燃機進氣管模型

2.5.1 熔融沉積成型工藝的基本原理：

2.5.2 熔融沉積成型工藝的特點：優點1系統構造原理和操作簡單，維護成本低，系統運行安全2使用無毒的原材料3用蠟成型的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造4可以成型任意復雜的零件5原材料在成型中無化學變化，制件的翹曲變形小6原材料利用率高，壽命長7支撐去除簡單，無需化學清洗，分離容易8可直接制作彩色原型

缺點：1成型表面有比較明顯的條紋2沿成型軸垂直的方向強度較弱3需要設計支撐結構4需要對整個截面進行涂覆，成型時間長5原材料價格昂貴

2.5.3 熔融沉積工藝成型影響因素1材料性能的影響（熱收縮）2噴頭溫度和成型室溫度的影響...2.6.1 三位噴涂粘接工藝的原理

2.7 快速成型技術發展方向：1金屬零件的直接快速成型2概念創新與工藝改進3數據優化處理及分層方式的演變4快速成型設備的專用化和大型化5開發性能優越的成型材料6成型材料系列化，標準化7噴射成型技術的廣泛應用8梯度功能材料的應用9組織工程材料快速成型10開發新的成型能源11拓展新的應用領域12集成化 3.2.1 光固化快速成型制造設備 3.2.5 三維噴涂粘接設備

4.1 CAD三維模型的構建方法 1概念設計，根據產品的要求或直接根據CAD軟件平臺上設計產品三維模型

2反求工程 在仿制產品時用掃描機對已有的產品實體進行掃描，得到三維模型

反求的主要方法有三坐標測量法，投影光柵法，激光三角形法，核磁共振和CT法一級自動斷層掃描法。常用的掃描機有傳統的坐標測量機，激光掃描機，零件斷層掃描機，以及CT和MRI。

4.2.1 STL文件的格式

二進制和文本文件ASCII兩種格式。

ASCII是二進制的六倍內存。二進制文件采用IEEE類型整數和浮動型小數。文件用84字節的頭文件和50字節的后述文件來描述一個三角形。

4.2.3 STL文件的基本規則 1取向規則2點點規則3取值規則4合法實體規則 常見的STL文件錯誤：1遺漏2退化面3模型錯誤

4.3.1 切片方法 1 STL切片（1直接STL切片2容錯切片3定層厚切片）2直接切片

4.4 Magics RP軟件是比利時Materialise公司推出的面向快速成型技術數據處理的大型STL數據編輯處理平臺。

Magics軟件施加支撐及切片過程：1STL文件載入2STL文件糾錯3模型擺放4自動施加支撐5人工修改支撐6切片處理

5.2.1 硅橡膠模具的特點：良好的仿真性，強度和極低的收縮率

工藝流程：1原型表面處理2制作型框和固定型框3硅橡膠計量，混合并真空脫泡4硅橡膠澆注及固化5拆除型框，刀剖并取出原型。5.2.3 硅橡膠模具制作的若干問題

4.2.5 采用硅橡膠模具進行樹脂材料真空注型的工藝流程：1清理硅橡膠，預熱模具2噴灑離型劑，組合硅膠模具3計量樹脂4脫泡混合，真空注型5溫室硬化，去出原型6原型后處理

5.3.1 電弧噴涂是將兩根待噴涂金屬絲作為自耗性電極，利用兩根金屬絲端部短路產生的電弧使絲材熔化，用壓縮空氣把已融化的金屬霧化成微滴，并使其加速，以很高的速度沉積到基體表面形成涂層。電弧噴涂制模的工序：1模型準備2在模型上噴涂金屬3制作模具框架4澆注模具的填充材料5脫模，后序加工處理

電弧噴涂模具結構

合理利用各種性能材料，從外到內，材料呈梯度分布。表面防護劑一般選用聚乙烯醇。6.1.1 Keltool法的工藝過程：用快速成型機制作模具型腔 以模具型腔為母模制作硅橡膠模具 向硅橡膠模具澆注混有樹脂粘結劑的金屬粉漿 粉漿固化后從硅膠模具中取出模具型腔坯 低溫燒結模具型腔坯燒除樹脂粘結劑 高溫燒結模具型腔坯并滲銅 模具型腔表面拋光 加入澆注系統和冷卻系統 模具型腔與模架安裝

6.3.2 德國快速成型設備開發商EOS公司開發的SLS設備 6.5.1 設置共形冷卻道

6.6.4 直接金屬三位打印制模技術

7.2 快速成型制造技術在產品設計中的應用：1概念模型可視化2涉及評價3裝配校核4性能和功能測試

7.4.1熔模鑄造過程 1澆注法制作熔模制造的消失型-蠟型2將蠟質的標準澆注系統和蠟型組裝3將組裝后的蠟型與澆注系統浸入到陶瓷漿中，反復掛砂和干燥形成硬殼4想硬型殼中通入熱水或蒸汽，使蠟型熔化并排出，得到空型殼5硬型殼高溫焙燒，進一步除去殘留的蠟，得到可進行澆注融化后金屬的高強度陶瓷硬型殼6將陶瓷硬型殼預熱到一定溫度后，注入熔化金屬7冷卻后，除去陶瓷殼，得到工件和澆注系統，再除去澆注系統，得到金屬制件。8.2 系統軟硬件資源1造型軟件2結構分析軟件3工藝仿真軟件4反求系統與數據擬合軟件5快速成型設備6快速模具制造設備7計算機工作站

第四篇：關于材料成型與控制工程模具制造技術研究論文

1、材料成型與控制工程研究概述

材料成型及控制工程主要研究塑性成型及熱加工改變材料的微觀結構、宏觀性能和表面形狀過程中的相關工藝因素對材料的影響。是成型工藝開發、成型設備、工藝優化、模具設計的基本理論，可以解決模具制造中的材料、熱處理、加工方法等問題。目前，在對材料產品的設計研究中，材料成型與控制工程是科學技術發展支持中一項重要的理論研究課題，這對整個現代化的加工制造業的發展具有重要意義。

2、表面工程模具技術的選擇標準與原則

2.1了解模具的表面失效形式

在材料成型的加工制作過程中，熱模具的應用是對金屬進行加熱以達到特殊的形狀要求。這樣的模具需要通過反復的加熱和冷卻操作來進行模具制造。在加熱和冷卻的過程中，材料成型的加工時間越長，模具受熱時間就越長，其受熱程度就越嚴重。在正常使用情況下，熱模具也會出現正?；哪p。熱模具表面失效的主要表現形式就是使用過程中的磨損，在熱性強度不足的情況下就會造成模具表面出現塌陷，疲勞使用情況下就會出現表面脫落或是氧化現象。

2.2提升零件表面性能

根據制造零件的實際情況和條件，了解工程模具制造表面的失效形式。熱模具表面須有良好的耐熱性、耐熱沖擊性、抗磨損性、抗氧化性及抗熱疲勞的能力。

2.3提高模具表面厚度

熱模具在使用過程中，其鋼制基體在使用狀態下硬度較低，對過薄的表面化合物表層的支持效果較差。很多模具在使用過程中都會對其進行拆卸維修。熱模具表面處理的效果會影響模具的使用壽命。對于這樣的模具，過薄的材質其表面的硬化層在修復后的使用效果也會在后續的使用過程中逐漸消失。因此，熱模具表面改性層的厚度不可太薄，必須選擇厚度較厚的表面改性層，以提高模具的使用質量，延長使用壽命。

2.4實驗檢測模具表面技術

控制工程的模具表面改性層技術的選擇是材料成型制作過程中一道極為復雜的工藝設計程序。設計者必須具有扎實的材料工程專業性知識。對于材料的失效分析、機械的設計制造、模具的設計研究等方面也要有一定的知識儲備。同時，必須要優化專業性知識，提高分析處理能力，鍛煉綜合能力。對于模具表面的改性層工藝的選擇還要充分考慮到經濟性問題，盡量選擇能夠滿足生產加工制造所需的低成本材料。一切工作開展都要以實際驗證出發，以實際操作為準。

3、模具表面技術的應用

3.1減緩金屬材料表面的損傷

在研究金屬材料表面的變化過程中，金屬機器設備及其零部件都需要承受來自外界的各種負荷壓力，這對金屬材料的表面造成了各種各樣且程度不一的表面損傷。工程材料和零部件的表面在加工制造過程中存在著一定的微觀性或是宏觀性的缺陷，這就使金屬材料表面的缺陷問題成為了影響材料力學性能、耐腐蝕性、耐磨性的主要因素。減緩、消除金屬材料表面的受損情況，掩蓋表面存在的缺陷，能夠有效提升金屬材料及其零部件在使用過程中的可靠性，從而延長金屬材料的使用壽命。

3.2提高能源利用效率

材料成型的表面技術可應用于表面制造需要具有優良結構性能的涂層，這樣可以提高模具的高熱性效率和能源的利用效率。在模具的高溫加熱過程中，在零部件的表面進行隔熱涂層的設計能夠有效減少熱量損耗，提升燃料利用率。先進的表面涂層技術能夠使污染較大的技術得到改善，還能夠改善材料成型加工的環境質量。

4、金屬成型材料與控制工程模具制造技術

目前，在社會經濟的助推下，我國加工制造行業正在蓬勃發展，其金屬成型材料與控制工程的模具制造技術已經引起了社會的廣泛關注，包括專業人才的培養和加工制造行業的新技術與新工藝的改革與創新。

4.1擠壓成型技術

擠壓成型制造技術在應用過程中，要將等待加工的原料放入模具中，對原料進行擠壓處理，再通過壓力作用使原料發生形變而形成所需的產品。擠壓成型技術生產出的產品質量好，塑形強，不發生變形的情況。

4.2拉拔成型技術

選用拉伸技術進行加工制造時，要先將原材料放入模具中，然后對原材料進行拉拔處理。材料在拉拔的拉力作用下發生形變，并通過加壓處理形成新成品。利用拉伸技術制作出的產品面對阻力的抗壓性較弱，在加工制作過程中應注意，想要達到最佳拉拔效果，應在生產加工過程中選用性能最好的原材料進行加工。

4.3軋制成型技術

軋制成型技術在使用過程中主要是通過利用軋制旋轉作用力讓原材料發生塑性形變，最后形成新品。

5、金屬材料二次成型加工技術

5.1鍛造成型技術

鍛造成型技術是對第一次加工生成的產品進行再鍛造，主要通過自由性鍛造、模具模型鍛造兩種不同方法來進行。自由性鍛造是通過壓力機的表面放置原材料利用外界的壓力來獲取成品，這種技術不需要通過模具就能夠完成二次加工制造。模具模型的二次加工制造則是通過實用壓力讓原材料發生形變，強化產品的質量。這項技術更適合形狀較為復雜的產品，在當前的生產加工制造業中應用比較廣泛。

5.2沖壓成型技術

沖壓成型技術是將金屬板材料放置在壓力機的表面上，通過壓力的作用來讓金屬板發生形變，并將金屬板與模具分離，最終得到形狀、大小、質量相同的產品。

5.3旋壓成型技術

旋壓成型技術是將加工原材料放置在模板上，通過對原材料的壓緊，使板材在壓力作用下隨著模具發生轉動，讓板材發生形變，最終得到形狀、大小、質量相同的產品。該技術在應用過程中受到的阻力影響較小。因為產品的尺寸相對較大，所使用的模具也較為簡單。但這項成型技術的生產效率不高，應用范圍不廣。

6、結語

在科學技術飛速發展的時代，加工制造業的發展如果僅靠單純的理論和實驗研究來處理材料成型和控制工程的模具制造是具有一定難度的，很難達到預期的效果。將材料方法的計算引入到材料成型的加工領域，是解決材料加工問題的有效手段。在實際的生產加工過程中，必須找出材料成型與控制工程的模具制造工藝技術存在的實際問題，并針對出現的問題進行全面、系統的處理。只有這樣，才能跟上加工制造業技術發展的腳步，從而提升技術水平，提高工作效率。

第五篇：聚合物成型原理與技術課程論文

聚氨酯基磁流變彈性體復合材料的制備與表

征

張攀

(復合新技術國家重點實驗室，材研1201 班，學號1049721200287)

摘要：本文針對磁流變液中羰基鐵粒子容易發生氧化，分散穩定性差的應用瓶頸技術難題，利用聚醚型聚氨酯為基體，將與聚乙二醇具有良好相容性的復合磁性粒子作磁性粒子均勻分散在基體中，制備較高磁流變效應，高穩定性及抗老化性的磁流變彈性體。通過高倍光學顯微鏡對其粒子表面化學改性對磁流變效應的影響進行研究，不同磁場強度下對剪切模量與磁場的關系進行的測試研究，以及濕熱老化實驗對抗老化性能研究。結果表明復合粒子制備的磁流變彈性體具有更大的磁流變效應，用復合粒子制備的樣品比碳基鐵粉制備的樣品抗老化性能更好。

關鍵詞：磁流變彈性體；復合磁性粒子；磁流變效應；抗老化性能

中圖分類號： 文獻標識碼：A

文章編號：1671-4431(2012)11-1111-11

Preparation and Characterization of Polyurethane-Based Magnetorheological Elastomer Composites

Pan Zhang(State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing,class 1201,Student ID

1049721200287)

Abstract: This article is about using the polyether type polyurethane as the base body to solve the application bottlenecks technical problems of magneto-rheological fluid, which is prone to oxidation and has poor dispersion stability.Making use of the composite magnetic particles that have a good compatibility with polyethylene glycol as the magnetic particles to disperse homogeneous and obtain higher magnetorheological effect, high stability and aging resistance magnetorheological elastomer.The products were characterized by means of the high-power optical microscope to study the relationship between surface modification of the particles and the MR effect, The link between shear modulus and magnetic field was characterized in different magnetic field strength, as well as the ageing resistance was characterized by the hot and humid aging test.The results demonstrate that the use of composite particles to prepare magnetorheological elastomer has larger magnetorheological effect, and the samples prepared by composite particles have better anti-aging properties than the carbon-based iron powder samples.Keywords: magnetorheological elastomer;composite magnetic particles;magnetorheological effect;anti-aging properties

磁流變彈性體出現的較晚，是磁流變材料家族的新成員。當初由于磁流變液自身材料存在顆粒易沉降、穩定性差和顆粒磨損等問題，研究人員采用向磁流變液中添加各種穩定劑等添加成分的方法來這些問題，后來使用海綿材料來吸附磁流變液，最終發展出使用橡膠等高分子材料作為固態基體來取代磁流變液的油基或水基的液態基體，才制備出了磁流變彈性體材料。本文針對磁流變液長期物理化學穩定性以及易沉降等問題，研究一種新型磁控智能材料—磁流變彈性體。它是將復合磁性粒子分散于聚醚型聚氨酯彈性體中形成特定結構后固化制備而成的。由于顆粒固定在基體中，因而不存在顆粒沉降問題。而且在很寬的磁場范圍內，其機械和流變性質能夠迅速、靈敏的變化。最后對其磁流變效應和抗老化性能進行研究和分析。磁流變彈性體的研究

1.1 磁流變彈性體介紹

磁流變彈性體是磁流變材料家族的新秀。為了解決磁流變液的易沉降、穩定性差和顆粒易磨損等缺點，人們添加各種穩定劑等添加成分直到使用海綿材料來吸附磁流變液。最終發展到使用高分子聚合物(如橡膠等)來取代磁流變液的油基或水基的液態基體。磁流變磁流變彈性體彈性體兼有磁流變液、磁性橡膠和彈性體的優點，又克服了磁流變液易沉降、穩定性差、顆粒易磨損等缺點，故在動力系統的半主動隔振器、噪聲控制、抗沖擊以及電磁傳感器等多個研究領域具有廣闊的應用前景。近年來，磁流變彈性體的制備、機理和應用受到越來越多的重視，成為磁流變材料研究的一個熱點。針對磁流變液長期物理化學穩定性以及易沉降等問題，一種新型磁控智能材料一磁流變彈性體應用而生。聚醚型聚氨酯彈性體是一種既具有塑料高硬度，又具有橡膠高彈性的高分子合成材料。

對于磁流變彈性體，由于鐵磁性顆粒是固化在彈性體基體里，其移動受到了限制，在加磁場前后不會發生相變現象。它工作在材料的屈服強度之前，通過用磁場改變材料的模量和阻尼來實現智能控制。磁流變彈性體的絕對磁流變效應和相對磁流變效應一般是指其模量隨磁場的變化的絕對值或相對值。磁流變彈性體的具有磁場可控的力學性能，它對磁場的響應可逆、迅速(在毫秒級)。磁流變彈性體的絕對和相對磁流變效應一般是指其(剪切或壓縮)模量隨磁場變化的絕對值或相對值。

磁流變彈性可分為兩類:一種是定向的磁流變彈性體，另一種是各向同性的磁流變彈性體。定向的磁流變彈性體中粒子沿預加外場方向排列形成鏈狀或柱狀結構，在基體硫化后他們被固定在其位置上。各向同性磁流變彈性體中粒子均勻分布，可認為是各向同性的。1.2 磁流變彈性體的制備

作為一種新興的智能材料，所報道的磁流變彈性體的制備方法有很多種，總結磁流變彈性體的制備方法，按材料加工時的基本狀態劃分，可將制備工藝分為兩大類:機械共混法和液態混合法。

機械共混法，是指現在普遍采用的工業橡膠標準制備工藝，其主要原料是天然橡膠和各種合成橡膠，采用塑煉、混煉、壓延和硫化等工序生產出彈性體成品。在混煉過程中加入鐵磁性顆粒，并在硫化過程中施加外部磁場形成有序結構。另一方面是使用熱塑性橡膠，在熱塑狀態下加入鐵磁性顆粒，在磁場下冷卻固化。

液態混合法是采用液體狀態的橡膠基體和鐵磁性顆?；旌虾?，形成流體混合物，可以在磁場下硫化，形成有序結構;上述兩種方式是現在制備磁流變彈性體的主要方式。1.3 磁流變彈性體的組成

磁流變彈性體主要由基體材料和分散其中的磁性粒子組成。基體材料的選擇除流變學性質的要求外，磁導率也要盡可能低。據報道，目前已有多種材料被用作基體材料，有硅橡膠，聚乙烯醇，白明膠，硬質天然和合成橡膠和聚氨酯橡膠。磁性粒子選擇的標準與磁流變液相似，要求顆粒具有高導磁率，低剩磁和高飽和磁化強度。常用的磁性顆粒主要是球形的羰基鐵粉，尺寸在微米到納米級的。另外也使用較大尺寸的不規則純鐵粉。

磁性粒子對磁流變彈性體性能的影響磁性粒子的尺寸及種類對磁流變彈性體的性能都有較大的影響。在外加磁場下，磁流變彈性體中摻雜的磁性粒子間相互吸引作用引起磁流變彈性體模量的變化，由此獲得磁流變效應。為了得到高磁流變效應的磁流變彈性體，磁性粒子必需具有高磁導率，低剩磁和高飽和強度。常用的磁性粒子是球形的碳基鐵粉，具有高磁導率和低剩磁及高飽和磁化強度，其飽和磁化強度Ms=2.0T。高磁導率和高飽和磁化強度的粒子間吸引作用強，因而帶來高磁流變效應。高剩磁粒子在磁場撤去后，相互間仍具有很強的作用力，在宏觀上表現為具有較高的剪切模量，導致磁流變彈性體的有效作用區間降低，且會降低磁流變彈性體的使用壽命。使用尺寸較大的粒子能獲得穩定和高度磁化的材料，而且粒子的團聚是可逆的。納米級粒子容易團聚且一旦團聚后不能再次分離。為了獲得顯著的磁流變效應，粒子應足夠大以便支持足夠多磁疇。1.4 磁流變彈性體的應用

自從磁流變液問世以來，其獨特的磁流變效應在許多領域得到應用，如汽車工業，抗震和吸振器。這些應用已逐漸工業化和商業化。美國Lord公司專業研究，生產和銷售磁流變液以及一系列基于磁流變液的應用裝置，如剎車，離合器和阻尼器。但是磁流變液同時存在許多缺陷，阻礙它的應用，如沉降，環境污染和密封問題。磁流變彈性體是磁流變液的固態類似物，它的磁流變效應表現在磁控剪切模量上，利用這種獨特的性質，彈形體有希望在減振器，硬度可調防震墊，汽車懸架和可變阻抗面。但這些應用還處于探索階段。

（1）汽車減震一可變剛度的軸襯：美國福特汽車公司的Waston首先在應用上做了開創性的工作，己申請了使用磁流變彈性體的汽車懸架套筒專利。該套筒用于車輪軸控制臂與汽車車身武漢理工大學碩十學位論文的連接。該套筒剛度的調節是基于汽車驅動系的狀態，以降低懸架變形并改善乘坐舒適性。實驗發現，該套筒在軸向和徑向都具有剛度、阻尼和力的可控特性，且能迅速對磁場做出響應。在正弦激振、頻率為0.5-20Hz、振幅峰2峰值為0.06-1.0mm等實驗條件下，剛度和阻尼隨著控制電流增大而增加，且大致成線性關系;最大電流(5A)時剛度和阻尼比零電流時增加了25%。當輸入階躍電流時，套筒建立穩定輸出力的響應時間約為9.5ms。Ginder等利用磁流變彈性體的力學性能可由磁場控制，設計出了能在軸向和徑向實現不同的剛度控制的磁流變彈性體軸襯。

（2）可調頻式吸振器：磁流變彈性體調頻動力吸振起原理與結構示意圖如圖1-4所示。圖中1為動力吸振器的振子，2為磁流變彈性體，3為導磁骨架，4為勵磁線圈。整個導磁骨架構成一個C型回路，骨架由工業純鐵制成;線圈與電流可控的直流電源相接，產生的磁場通過導磁骨架垂直穿過磁流變彈性體;磁流變彈性體作為吸振器的彈性元件，位于C型缺口與吸振器的振子之間，與骨架和振子固接。

圖1-4磁流變彈性體調頻動力吸振器原理

中國科技大學的鄧華夏、龔興龍等人設計了一種磁流變彈性體移頻式吸振器及其控制方法。該發明吸震效果好，消耗能量少，減振頻率寬，質量和體積較小，結構簡單，控制方法容易。孫紅靈、龔興龍等人設計了一種磁流變彈性體主動吸收系統及控制方法。

九江學院的游世輝等人設計了一種磁流變彈性體橡膠空氣彈簧。彈簧由磁流變彈性體及其上下連接的上支板和下支板和控制系統組成，控制系統包括氣壓調節系統和實時剛度調節系統。解決了橡膠空氣彈簧能自動實時調節變化高度和剛度的問題，提高汽車的減震性能，改善乘坐舒適性和操縱平穩性?？蓮V泛應用于各種機動車的懸架減振系統。

（3）主動減噪系統：Mehdi Farshad將硅橡膠為基體的磁流變彈性體用于窗口、墻、屋頂的主動減噪系統。其基本原理為:通過電磁機理，使裝有MR的盤子發生振動從而抵消噪聲源產生的振動。具有主動減噪功能的窗口由主動和被動兩部分組成，被動窗口的功能隔熱和被動隔音，其中的橡膠部分主要是起密封作用。而主動窗口中的磁流變彈性體除了起到密封作用還起到磁致伸縮作用。其中電磁鐵用來作用于磁流變彈性體以產生磁彈波或振動。主動窗口的行為可以通過傳感器，反饋系統，控制系統來調節。

實驗結果表明很小的電腦輸入就可以產生200Hz以下的機械振動。這一系統在智能墻，屋頂，房間及其它開口處的減噪方面將發揮重要的作用。

（4）磁流變彈性體同時被應用于一些軍方項目上，例如美國軍方正在研究將磁流變彈性體用于導彈攻擊核潛艇水下發射時的抗沖擊性能。潛艇在水下進行導彈潛射時，發射艙需要經受來自導彈和水流共同作用的沖擊載荷，而且不同的型號的導彈由于其尺寸和重量的差異對艙體的沖擊也各不相同。導彈發射艙內所用的傳統的抗沖擊材料只在應付固定型號導彈時才有效，而磁流變彈性體可以通過磁場改變剛度，使之可以適用于不同型號的導彈發射所產生的沖擊，如圖 1.6 所示為導彈潛射示意圖。

圖 1.6 俄亥俄級導彈攻擊核潛艇

1.5 磁流變彈性體研究中存在的問題

從磁流變彈性體產生至今，對其材料研究已經取得了很大的成就，但在磁流變彈性體的材料選擇、制備方法、性能評估和工程應用等領域內還有很多問題值得深入研究和探討。首先是磁流變彈性體在制備過程中的各種目標性能之間存在矛盾。因為磁流變彈性體的性能很大程度上取決于基體材料的選取，如果想要制備高磁流變效應的材料，就要選擇較軟的高分子聚合物基體，此時制備出的磁流變彈性體其機械性能必然不佳，從而限制了材料的應用。相反，若想得到具有較強機械性能的磁流變彈性體，就要選擇硬度較高的材料(例如天然橡膠、順丁橡膠以及聚氨酯等)作為基體，此時制備出的材料在滿足較高機械性能的同時卻不能達到較高的磁流變效應，同樣限制了材料的應用范圍。因此，想要制備出同時具備高磁流變效應和高機械性能的磁流變彈性體，就需要為其選擇更為合適的基體材料，并采用更先進的制備方法。其次，對磁流變彈性體內部磁性顆粒分布規律與材料性能之間的關系沒有比較深入地研究。磁流變彈性體性能是外場可控的，這一特性是因其內部磁性顆粒有序結構的存在引起的，這種磁致變化特性與材料所用的基體無關。所以要想從理論上指導磁流變彈性體的制備，就必須了解磁性顆粒的分布規律和磁流變彈性體性能之間的關系。因為磁流變彈性體和磁流變液的流變性能具有一定的相似性，所以較為簡單的方法就是將應用于磁流變液的力學模型加以修正后推廣到磁流變彈性體的性能分析。但因為磁流變彈性體和磁流變液所用的基體性能差別太大，所以在建模時需要特別考慮基體對磁性顆粒運動規律的影響，以及基體與顆粒間的相互作用。磁流變彈性體性能表征方法

2.1 粒子表面化學改性對磁流變效應的影響

圖4-3磁流變彈性體的高倍光學顯微鏡圖像，復合粒子(a)和羰基鐵粉(b)為改善金屬鐵粒子與基體的相容性，并盡可能減少其在固化過程中引起的不均勻分布，我們用第三章制備的PED3A@Fe復合粒子作為磁性粒子，制備磁流變彈性體。圖4-3是樣品B1(a)和樣品A1(b)的形貌，用高倍光學顯微鏡觀察得到。由圖可見，由羰基鐵粉制備的磁流變彈性體B1的微觀結構中，含有不少幾十微米左右的空隙，這可能是由于粒子與硅橡膠基體之間相容性不好，使鐵粒子容易脫落后留下的空穴。而由復合粒子制備的樣品A1，如圖a所示，空隙較少，粒子分散比較均勻。這說明使用復合粒子能夠改善磁流變彈性體中磁性粒子與基體間的相容性。可能是因為復合粒子表面接枝的聚醚基團與聚氨酯基體存在相互作用力(化學鍵力或范德力)，使得基體能完全潤濕復合粒子。

圖4-4不同磁場強度下的磁流變彈性體剪切模量與頻率的關系，磁場強度:0T和0.6T;(空心點為復合粒子樣品

B1(a，b)，實心點為羰基鐵粉樣品A1(c，d))圖4-4為相應的磁流變彈性體A1(c，d)和B1(a，b)的剪切模量與磁場的關系，A1中的磁性粒子是碳基鐵粉，表面未經處理;樣品B1中摻雜的磁性粒子是PED3A@Fe復合粒子。從圖中數據可以看出，樣品A1在無外加磁場時的剪切模量(e)比樣品B1(a)高出0.02MPa左右;施加0.6T的外加磁場時，樣品的B1剪切模量比樣品A1高0.08MPa左右。從數值上看，B1的絕對磁流變效應是A1的4倍。顯然，磁性粒子的表面改性有利于提高磁流變彈性體的磁流變效應。其機理可能是復合粒子表面包覆的PED3A中伸展在粒子表面的聚醚基團與聚醚型聚氨酷基體中的軟鏈段的分子相同，由分子相似相容的原理可知，兩者間存在范德華力的作用，這種作用力不僅改善了粒子與基體的相容性，同時還起到潤滑劑的作用。當對磁流變彈性體施加定向的磁場時，從微觀上看基體中的磁性粒子需要沿磁場方向排列，‘潤滑劑’的存在使的復合粒子比撥基鐵粉易于沿磁場方向移動，因此磁流變效應相對較高。另外一方面，由于碳基鐵粉與基體間的相容性不好，兩者間存在間隙，在施加磁場時會使磁能損失，減弱其磁流變效應。2.2 抗老化性能研究

濕熱老化試驗是一種人工模擬環境試驗。它是用濕熱試驗設備產生一定的濕熱環境條件模擬產品在儲存、運輸和使用中可能遇到的濕熱環境條件，以考核產品的濕熱環境適應性。人工加速濕熱老化試驗一般有兩種方法:一種是采用恒溫恒濕試驗方法:一種是采用交變溫濕度循環方法試驗。將A1、B1兩種樣品放于表面皿中，敞口置于電熱恒溫水槽中，水槽升溫至80℃，恒溫加熱72h后測試樣品的儲能模量G’及損耗因子tanδ。其中G’反映材料變形時能量儲存的大小即回彈能力，tanδ反映材料變形時損耗能量的能力。具體數值如圖4-9所示

圖4-9磁流變彈性體老化前后的儲能模量與剪切頻率的關系

A1老化前(b)及老化后(d)和(a)B1老化前及老化后(c)

圖4-10磁流變彈性體損耗角與剪切模量的關系 A1老化前(b)及老化后(d)和B1老化前(a)及老化后(c)從圖4-9可以看出，磁流變彈性體樣品A1和B1經過加速老化試驗后，儲能模量G尹都發生了很大的變化。A1的儲能模量G’從3.8MPa下降到2.3MPa，下降了1.5MPa左右。B1的儲能模量G’從3.5MPa下降到2.4MPa，下降了1.1MPa。這說明經過老化試驗后，A1和B1的性能都受到嚴重破壞。從數值上比較，A1比B1下降的要多0.4MPa。這說明B1比A1的抗老化性能有一定的提高。聚合物基體中摻雜鐵粒子會嚴重削弱其抗老化性，主要原因是鐵粒子對氫過氧化合物很強的催化效應，加速基體的氧化，同時摻雜鐵粒子會帶入大量的氧氣存在于粒子與基體的間隙中，也會使基體氧化。要提高磁流變彈性體的抗氧化能力需要從兩方面手:一是使鐵粒子表面不與空氣接觸，消除其催化效應;二是去除粒子與基體的間隙。樣品B使用復合粒子作磁性粒子，同時解決這兩個問題，復合粒子表面的包覆層起到了隔絕空氣的作用，而表面接枝的聚醚基團與基體中軟鏈段相互吸引，使粒子與基體緊密接觸。因此樣品B比樣品A的抗氧化能力強。圖4-10中列出的樣品老化前后的損耗因子的變化，也證實使用復合粒子的樣品B1比使用撥基鐵粉的樣品A1的抗氧化能力。從圖中可以看出，A1和B1老化后，tanδ都變大。因為在濕熱環境下，聚合物基體迅速氧化，同時水分子滲透進入基體中，使基體發生溶脹，溶脹使基體大分子結構間距增大，剛性基團的活性增加，因而使基體增塑，水分子向基體內部的擴散使內部產生裂紋、微小裂縫或其他類型的變化，水分子助長裂紋的擴散，使基體破裂，導致斷鏈。聚合物基體分子鏈的斷裂導致其在動態應變下的內摩擦變強，內耗變大因此損耗因子變大。樣品A1比B1的相對變化值要大，是因為B1減弱了鐵粒子對基體的加速氧化作用。因此使用PED3A@Fe復合粒子制備磁流變彈性體在一定程度上提高了整體的抗氧化能力。結論與展望

3.1 結論

（1）用高倍光學顯微鏡觀察發現使用復合粒子能夠改善磁流變彈性體中磁性粒子與基體間的相容性。得到磁性粒子分散良好的聚氨酯彈性體。

（2）在不同磁場強度下研究磁流變彈性體剪切模量與頻率的關系實驗中，用聚醚型聚氨酯為基體制備的磁流變彈性體與復合磁性粒子具有很好的相容性，提高了磁流變彈性體的磁流變效應。

（3）濕熱老化試驗表明聚合物基體中摻雜鐵粒子會嚴重削弱其抗老化性，而使用復合磁性粒子制備的磁流變彈性體在一定程度上提高了整體的抗老化能力。3.2 展望

近年來關于如何提高磁流變彈性體性能以及磁流變彈性體材料性能分析的研究比較少。本文主要以實驗方法，從基體材料選取以及制備方法改進的角度出發，研究如何制備高磁流變效應、高機械性能和高耐久性能的磁流變彈性體；通過實驗對磁流變彈性體的疲勞和老化等耐久性能進行了研究和討論；著重分析了磁流變彈性體在不同溫度環境下的性能并給出相關的力學模型；利用磁流變液和磁流變膠的特性制備出分別含有磁流變液和磁流變膠的夾雜型磁流變彈性體。

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