喷射成型技术的研究现状与展望
国内金属射出成形工艺的现状及发展趋势分析

国内金属射出成形工艺的现状及发展趋势分析金属射出成形是一种高端先进制造技术,是将金属材料熔化后经高压注射模具而成的成形工艺。
因其高精度、高质量、高效率等优点被广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
本文将介绍国内金属射出成形工艺的现状及发展趋势。
一、国内金属射出成形工艺现状1.技术水平目前,我国金属射出成形技术水平已经相当高,与国外领先水平相比,具有如下优势:(1)成形材料多样化我国金属射出成形技术可应用于各种金属材料,如铝、镁、锌、铜等多个非铁基金属,以及钢、不锈钢、合金等金属。
(2)高性价比我国金属射出成形技术的生产成本明显低于国外同类技术,可以提供更为具有竞争力的价格。
(3)高精度我国金属射出成形技术的精度相比国外同类技术也有着明显优势。
在精度方面,国内射出成形厂商的水平已经达到了国际先进水平。
2.市场规模我国射出成形工艺的市场规模正在不断扩大。
当前,射出成形行业的主要需求来自于汽车、电子、医疗、五金、日用品、玩具等领域。
其中,汽车行业是金属射出成形市场的主要消费者。
据了解,2020年全球汽车射出成形市场价值超过100亿美元,而我国市场仅占约1/10。
二、国内金属射出成形工艺发展趋势1.数控化制造数控化制造是未来金属射出成形技术发展的主要趋势之一。
随着智能化、自动化和数字化时代的到来,数字化制造已经成为各行各业的新趋势。
金属射出成形行业同样应该积极推进数控化制造,以提高生产效率和精度,降低成本,增强市场竞争力。
2.自适应成形技术自适应成形技术是指通过传感器实时采集到成形过程中的各种参数,通过计算机分析和处理,以调控射出成形过程,以实现自适应成形的一种新技术。
随着人工智能技术的不断发展与普及,预计自适应成形技术将会在金属射出成形领域得到更广泛的应用。
3.先进工艺材料射出成形工艺材料是指在射出成形生产过程中使用的材料,其品质直接关系到制造产品的品质。
随着科技的不断发展,各种新型的先进金属材料也不断涌现,诸如钛、铝锂等材料已经开始在射出成形领域得到应用,预计在未来这些新材料将会成为射出成形技术的主要使用材料。
喷射成型

喷射成形(Spray Forming)技术,也有人称为喷射沉积(Spray Deposition)或喷射铸造(Spray casting)技术,这是廿世纪80年代以来,工业发达国家在传统快速凝固/粉末冶金(RS/PM)工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。
喷射成形技术的基本原理是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴,并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行,在这些液滴尚未完全凝固之前,将其沉积到一定形状的接收体上成形。
这样,通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式,便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征,整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。
采用喷射成形工艺制备的材料与用传统铸造或变形工艺制备的材料相比,由于在制备过程中的快速冷却使显微组织明显细化、析出相细小且均匀分布,从而使材料的化学成分和组织在宏观和微观上得到有效地控制,因此材料的力学性能几乎没有各向异性,使材料的总体性能得到了明显的提高。
这种新工艺与传统的粉末冶金工艺相比,由于从冶炼到坯件成形可在一个工序完成,省去了粉末冶金制粉、混料、压坯和烧结等多道工序,且可有效地控制材料中的氧含量与纯净度,这可使材料坯件的制造成本大幅度地降低。
当今,各工业发达国家利用喷射成形技术在高速钢、高温合金、铝合金、铜合金等先进材料的开发和生产方面已经取得了很大进展,其中高性能铝合金是喷射成形技术领域中最具吸引力的开发方向。
喷射成形技术的开发和应用喷射成形技术作为一种高新技术,其产品可广泛用于航天、航空、国防、汽车、化工、海洋和石油等工业领域。
国外喷射成形技术的应用开发主要集中在圆锭坯和管坯上,对平板产品的应用较少。
目前,已经能生产直径450mm和长度2500mm的棒材,其收得率可高达70%~80%,所生产的管坯直径为150~1800mm、长度为8000,其收得率为80%~90%。
而成形的合金材料主要有:铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、各种铜合金、不锈钢和特种合金等。
喷丸成形技术及未来发展与思考

发展趋势
大中型运输机机翼整体壁板是 喷丸成形主要对象之一。随着复合 材料机翼飞机——波音787梦幻飞 机2009年的成功首飞,规格相当的 另一款复合材料机翼飞机——空客 A350紧随其后正在紧锣密鼓地研 制,一时间金属机翼已经过时的观 点盛行。然而,2009年9月,复合材 料制造技术水平国际一流、独家承 制波音787复合材料机翼等重要复 合材料零部件、并于2006年4月将 首架波音787复合材料机翼交付美 国波音公司的日本,将其正在研发 的M RJ70/90支线飞机复合材料机翼 改回金属机翼——铝合金机翼,其目
不负时代,不辱使命。几乎与空 客A380飞机外翼下翼面整体壁板 预应力喷丸成形同步,国内成功实现
图7 ARJ21飞机机翼下中壁板零件
了超临界机翼整体壁板预应力喷丸 成形技术的一系列重大突破,形成多 项专有技术和ARJ21飞机超临界机 翼整体壁板预应力喷丸成形批产能 力。中国因此成为世界上少数几个 掌握大型超临界机翼整体壁板数控 预应力喷丸成形技术的国家,技术水 平达到同类技术的世界先进水平。
预应力喷丸成形
预应力喷丸成形,是指在喷丸成 形前,借助预应力夹具等,预先在板 坯上施加变形力,形成弹性应变,然 后对其进行成形的一种喷丸成形方 法。在以直纹外型面为主的厚蒙皮 与整体壁板逐渐淡出,而具有复杂双 曲外型面的厚蒙皮与无筋或带筋整 体壁板逐步成为应用主流的情况下, 预应力在喷丸成形中的作用日益突 出。
(1)喷丸成形对象及设备大型 化,如大型复杂外型整体壁板、大型 整体结构等喷丸成形,它们需要大型 喷丸成形设备及相应喷丸成形技术。
喷射成形技术产品的研究现状

沉积坯件治 直径方 向的微观和 宏观组 织发 生变化 , 在沉积 坯
件 的中心 区域 会 出现较 大的晶粒及 第二相 , 在沉积坯件 的 而 外表面晶粒和沉积物细小 , 隙率却增大 , L 并且需要 雾化 器的 扫描角度和频率大 , 可操作性较差 。 近 年来在制备大直径圆锭时普 遍采用双喷一扫描的方式 进行 , 谓双喷是指 采用两个相关 联的喷 嘴同时进行雾 化沉 所
的宏观 及微 观偏析 , 有利于使材料获得更佳的力学性能 ]喷 = 射成形 拄术产品种类繁 多 , 品的形状主要包括 : 产 棒坯 、 管坯 、
板坯 、 、 等 ; 环 盘 涉及的台金种类包括 : 铝基合金 、 基合 金、 铜 镍 基高温台金 、 、 钢 硅基台金 等; 涉及 的应用 领域包括 : 车、 汽 电 子、 航空航天和普通工业等0 。 一本文 简要阐述 目前喷射成形拄
趋于成熟 =近年来以英国 OsryMeasL d 公司 为代表的 p e tl t. 研究和产业 开发 单位土要进行 了喷射成形技 术装置 的功 能优 化和完善研究 , 以使该项技 术尽快地 向产 业化 大规模生产 转
化 , 牛 要 体 现 在 对 雾化 器 系 统 、 收 系统 . 制 系统 的 改 进 过 接 控 和 优化 上 。 21 雾化 Nhomakorabea系统 ,
雾 化器 系统是 喷射成 形技术 得 实施 的核 心部分 , 该部 件决定 了喷 射成形工 艺是否可 以稳定控制 以及沉积坯件 的最 终质量。 雾化器 系统的发展主要经历了两个 阶段 : 单喷 嘴系统 和双喷嘴系统 。
采用单喷制 备大直径的 圆锭时 , 由于热焙 的输 入相对 而
t r [ wih e h n e r p ris a d p ro ma c a d h s e r e s a k y c mp tt rf r e i t g t c n lg e . i e i s t n a c d p o e t n e l r n e, n a me g d a e o e i o x s i e h o o is Th s a e o n a t l p o i e re v r iw f h u r n t t so p a o mi g t c n [ g n r d c s ri e r vd s a b ifo e ve o e c r e tsa u 5s r y f r n e h o o y a d p o u t . c t
喷射成型

B. 中心区
在激冷区之上,形成均匀分布的等轴晶组织
C. 上表面区
由于表面冷却增加,表面显微组织进一步细化, 疏松略有增加
喷射成形的研究与开发状况
• 国内发展:我国的喷射沉积技术研究始于 20世纪80年代中后期,主要还是沿用 Osprey模式。
喷射成形材料研究与产品开发
• 喷射成形技术为生产性能优良、价格低廉 的材料和产品提供了一种独特的工艺方法。
喷射成形材料研究与产品开发
• 喷射成形制备钢铁:目前喷射成形钢铁材 料的研究主要集中于现有合金的成本降低 和性能改进,而发展新合金材料的研究较 少(高碳高速钢,工具钢,不锈钢,轴承 钢,低合金钢,)
简介
喷射成形——半固态近终形加工技术
定义:熔融金属或合金 高速惰性气体 液态微滴 金属基板表面 半固态薄层(预成型毛坯)
喷射成形的研究与开发状况
• 在21世纪冶金三大前沿技术—熔融还原、 近终形成性和半固态加工技术中,喷射成 形作为一种半固态近终形成性技术,备受 国内外广大研究者的青睐。
喷射成形的研究与开发状况
一.Osprey
申请Osprey公司使用许可证的用户已超过40家
二.LDC
开发了著名的超声雾化喷嘴,但目前还没有建 立起一家生产型工厂
三.二者最大区别
LDC的冷却速度比Osprey更快,更快 的冷速带 来沉积坯件的显微疏松更加明显
Osprey工艺流程
过程及关键影响因素
沉积过程显微组织演化
• 一般分三个区 A. 激冷区
Al-60~70Si合金热沉片
喷射成形的综合评价和未来展望
• 1.加快产业化步伐 • 2.完善理论模型 • 3.在材料方面,按照快速凝固工艺的特点建 立新型喷射成形合金体系 • 4.进一步降低成本 • 5.工艺方法的拓展 • 6.结合先进的熔炼工艺技术
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(一)——喷射成形技术的原理、特点及发展现状

第 2期
上
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金
属
Vo . 4,No 2 13 .
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21 0 2年 3月
S HANGHAIM ET ALS
M ac rh,2 2 01
喷射 成 形快 速 凝 固技 术 制备 高性 能钢 铁 材料 的研 究进展 ( ) 一
— —
喷射 成 形 技 术 的原 理 、 特点 及 发 展 现 状
【 e Wod 】 Sr o i , ai Sl ic i , au c r, r n t l Ky rs pa Fr n R p od ao M nf t e I n dS e y m g d if tn i au oa e
喷射 成形 , 也称 喷射 铸造 或喷射 沉积 , 一种 是 先进 的快 速凝 固近 终形材 料制 备技 术 。它将 金属 熔体 雾化 和沉 积 成 形 两个 过 程 合 为 一体 , 可直 接
n a - e —ha e e rn ts p mae il . I ho d n q e d a tg s n b o d p lc to p o pe t n he t ras t s we u i u a v n a e a d r a a p i ain r s c i t ma u a t r fh g ro ma c r n a d se lmae il .Th scprn i e a d man c r c e itc n f cu e o ih pef r n e io n t e tras eba i i cpl n i ha a trsis o p a o mig tc n l g s i to u e re y,a d t e d v l p n so y a d c re tsau f fs r y f r n e h oo wa n r d c d b if y l n h e eo me thitr n u r n tt s o t e t c n lg s r ve d. h e h o o y wa e iwe
喷丸成形技术在民航领域的应用

一个关键环节。传统的方法多采用模具或液 压成形等工艺,但这些方法对于大型蒙皮成形存在一定的局限性。喷丸成形技术 作为一种非传统加工方法,能够有效地解决大型蒙皮成形的难题。通过喷丸成形 技术,可以精确地控制蒙皮的形状和厚度,提高飞机的气动性能和结构强度。
先进喷丸成形技术主要应用于模具制造、机械加工、航天航空等领域。在模 具制造领域,通过先进喷丸成形技术可提高模具表面的硬度和耐磨性,延长模具 使用寿命;在机械加工领域,该技术可提高加工效率,实现复杂构件的近净成形; 在航天航空领域,先进喷丸成形技术可用于制备高性能轻质合金材料,提高航空 器的性能和安全性。
总之,金属板料激光喷丸成形技术是一种重要的制造技术,具有广泛的应用 前景和重要价值。本次演示介绍了该技术的基本理论、数值模拟方法和应用领域, 希望能够为相关领域的研究和实践提供一些有益的参考和启示。
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一、金属板料激光喷丸成形基本 理论
激光喷丸成形的基本原理是利用高能激光束冲击金属板料,使其产生塑性变 形。激光束的能量密度高,可以在极短时间内作用于金属板料表面,产生高应变 速率,导致材料发生非均匀塑性变形。这种变形是不可逆的,因此可以在金属板 料表面形成各种形状和结构的物体。
在激光喷丸成形过程中,金属板料的变形受到多种因素的影响,如激光功率、 脉冲宽度、脉冲次数、冲击速度等。这些因素会影响到金属板料的变形程度、变 形均匀性、残余应力等。因此,需要对这些因素进行深入研究,以优化工艺参数, 提高成形质量。
二、金属板料激光喷丸成形数值 模拟
金属板料激光喷丸成形的数值模拟是利用计算机软件对激光喷丸过程进行模 拟,以预测材料的变形行为、应力分布、缺陷形成等。常用的数值模拟方法包括 有限元法、有限差分法、离散元法等。
有限元法是一种将连续体离散化为单元体的数值模拟方法。该方法能够准确 地模拟材料的力学行为和非线性变形,因此在激光喷丸成形中得到了广泛应用。 在有限元法中,常用的软件包括ANSYS、SolidWorks等。有限差分法是一种将区 域离散化为网格的方法。该方法在处理激光喷丸成形问题时,具有计算速度快、 内存占用少等优点。
2024年精冲市场分析现状

2024年精冲市场分析现状1. 引言精冲,又称喷射成形或注塑成形,是一种常见的金属加工工艺。
随着工艺技术的不断更新与发展,精冲在制造业中得到了广泛应用。
本文旨在对精冲市场的现状进行分析,以期为企业制定市场策略提供参考。
2. 市场规模分析精冲市场的规模在过去几年逐步扩大。
根据行业数据显示,全球精冲市场的年平均增长率约为X%。
其中,汽车行业、电子行业和工业制造业是精冲市场的主要需求方。
随着市场需求的增加,精冲行业的市场规模有望继续增长。
3. 竞争对手分析在全球范围内,精冲行业的竞争激烈。
许多知名的企业进入该市场,如ABC公司、XYZ公司等。
这些企业拥有先进的技术和先进的生产设备,能够提供高质量的精冲产品。
此外,这些竞争对手还注重创新和研发,不断推出具有竞争力的新产品。
4. 市场趋势分析4.1 技术发展趋势随着科技的不断进步,精冲行业也面临一系列技术发展趋势。
其中,数控技术、自动化生产以及材料研究与创新是当前的主要趋势。
通过引入先进的数控技术和自动化生产设备,精冲行业可以提高生产效率和产品质量。
同时,材料研究与创新也能够为精冲行业带来更多的发展机遇。
4.2 市场需求趋势随着消费者对产品质量和外观的要求不断提高,精冲行业面临不断变化的市场需求。
市场需求趋势包括对更高精度和更好外观的需求,同时还要求更快的交货周期和更低的成本。
企业应根据市场需求的变化,及时调整产品设计和生产工艺,以满足客户的需求。
5. 市场挑战分析5.1 原材料价格波动原材料价格的波动对精冲行业造成了一定的市场挑战。
原材料价格的上涨会导致成本的增加,进而影响企业的盈利能力。
企业需要通过与供应商的合作关系和采购策略的优化,降低原材料成本,以应对市场挑战。
5.2 环境监管压力在全球环境保护意识的增强下,精冲行业面临着越来越严格的环境监管压力。
企业需要加大环保投入,改进生产工艺,减少环境污染,以满足政府对环境保护的要求。
这对企业来说是一项重要的市场挑战,也需要企业采取切实有效的措施来应对。
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《喷射成形技术的研究现状与展望》
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班级:材加11-A2
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喷射成形技术的研究现状与展望
摘要:喷射成形是用高压惰性气体将合金液流雾化成细小熔滴,在高速气流下飞行并冷却,在尚未完全凝固前沉积成坯件的一种工艺。
介绍了喷射成形技术的原理、特点、工艺改进及在不同材料中的研究及应用情况,综合评述了喷射成形技术在国内外的产业化现状,探讨了喷射成形技术的几个重要应用发展方向。
关键词:喷射成形;快速凝固;技术;前景
喷射成形技术是把金属熔融、液态金属雾化、快速凝固、喷射沉积成形集成在一个冶金操作流程中制成金属材料产品的新工艺技术,对发展新材料、改革传统工艺、提升材料性能、节约能耗、减少环境污染都具有重大作用。
由于快速凝固的作用,所获金属材料成分均匀、组织细化、无宏观偏析,且含氧量低。
与传统的铸一锻工艺和粉末冶金工艺相比较,它流程短、工序简化、沉积效率高,不仅是一种先进的制取坯料技术,还正在发展成为直接制造金属零件的制程。
现已成为世界新材料开发与应用的一个热点。
一、喷射成形技术的发展历程
喷射成形的概念最早由英国Swansea大学Singer教授于1968年提出,并于1972年获得专利。
作为工程技术则是从1974年英国Osprey Metals公司取得专利权开始,该公司成功地将Singer提出喷射沉积成形应用于锻造毛坯的生产,发明了著名的Osprey工艺。
总体来看,喷射成形技术经历了适用合金系统的实验研究(1975~1984年)、工艺优化和雾化沉积机理的研究(1984~1992年)、雾化技术规模的扩大与产业化(1992~1998年)等自身发展和重大改进的历程。
近年来,喷射成形技术已成为材料科学与工程界的研究和产业化发展的热点之一。
二、喷射成形在金属材料加工中的应用
金属喷射成形是一种新型的快速凝固技术,它有一些优点,如(1)坯料成分均匀,组织细化。
加工中可消除坯件中合金成分的宏观偏析,抑制了显微偏析及偏析相的产生。
晶粒为均匀细小的等轴晶,其晶粒大小一般在10~100nm之间。
(2)固溶度大,氧化程度小。
(3)材料致密度较高。
(4)喷射沉积效率高。
(5)生产流程短,成本低等。
凭借着这些优点它的应用也十分广泛。
比如应用在钢材上,如高速钢材料及其制品、轧辊上。
应用在高温合金上,应用在铝合金上,应用在层状金属复合材料上等。
此处着重介绍其在铝合金中的应用。
铝合金作为金属材料中最典型的轻质结构材料,具有密度低、易加工、成本低等优点,在航空航天、交通运输及兵器工业等行业中占据重要地位。
如果利用传统铸造工艺制备铝合金存在很多问题。
而应用喷射成形工艺可方便地生产铝合金,且其生产出来地制件具有综合性能高和成本低等优点。
目前,运用喷射成形工艺已可生产各种不同成分的铝合金,包括超高强铝合金、高比强度和高比模量铝合金、高硅铝合金、低膨胀和耐磨铝合金、耐热铝合金、颗粒增强铝基复合材料等。
如喷射成形出来的AI—Zn-Mg—Cu系合金,它属于超强铝合金,它具有强度高、密度小、加工性能良好等优点,目前已在飞机机身、机翼梁、机舱壁板、火箭高强度结构件、高速列车挂钩等领域获得广泛应用。
如果运用铸造工艺生产A1一Zn-Mg-Cu系合金时材料的晶粒粗大。
有明显的宏观偏析,合金有很高的应力腐蚀敏感性并且无法普及应用。
而喷射成形技术的发展和逐步成熟使得生产制备各种实用化的Al—Zn—Mg-Cu系超高强铝合金材料及产品变为现实。
运用喷射成形技术制备高Zn含量铝合金时。
由于合金中的晶粒被显著细化.各种宏观和微观偏析受到抑制。
因此可有效控制沉积坯件凝固过程中内部产生热裂的倾向,同时凝固速度加快使沉积坯件中各种合金元素的过饱和度增大,后续热处理过程中各种沉淀相的析出更加充分,从而有利于使材料获得更好的力学性能(如强度、塑性等)。
运用喷射成形技术制备的铝合金材料晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、致密度高、氧化程度小、接近成品零件几何形状,且喷射成形工艺具有流程短、成本低、沉积效率高等优点。
目前,在工业发达国家喷射成形铝合金已成功地应用于汽车、竞技体育、航空航天等领域。
国内的科研院所和有关企业也正致力于该技术及产品的开发,不久也将步入产业化。
三、喷射成形技术的发展趋势
目前金属喷射成形技术已逐步应用于高性能材料的研究和开发中,并已由实验室研究阶段迈向工业应用阶段。
在世界范围内,已有几十条Osprey生产线,其产品涉及管、环、板材、棒材等形状。
综观世界各国的研究发展热潮,今后的重点研究方向将为:
(1)喷射成形过程的精确控制。
金属喷射成形过程是一个众多参数共同作用的复杂过程。
研究发现,金属喷射成形的可控参数有近l0个,而过程参数就更多,而且各参数之间相互制约,相互影响,给工艺参数的选择和优化带来一定的困难,因此如何优化工艺、精确控制成形过程是该技术必须解决的问题之一。
(2)扩大工艺的适用性。
金属喷射成形不仅适用于现有的多种合金,如铝合金和高温合金等,而且给新型材料,如金属间化合物和复合材料的研制,提供了新的技术手段。
但目前要想得到形状比较复杂的零件,就必须将大块坯料进行成形加工,因此通过控制工艺、改进雾化沉积装置,将使直接制造各种复杂形状的近终型产品成为可能。
四、总结
喷射成形技术将液体金属的雾化(快速凝固)与雾化熔滴的沉积(动态致密固化)自然结合,以一步冶金操作方式用最少工序直接从液态金属制取具有快速凝固组织特征的大块高性能材料(坯料),解决了传统工艺生产的成分偏析、组织粗大、热加工困难等难题。
经过30多年的发展,喷射成形技术作为一种先进的金属成形工艺在世界范围内得到认可,已成为21世纪冶金领域三大前沿技术(熔融还原、近终形加工和半固态加工技术)之一。
可以预见,随着人们对其机制和工艺的不断深入研究,对其设备不断完善,该技术与合金熔炼技术和后续致密化工艺结合,必将成为高性能材料的重要生产方式之一。
世界工业发达国家的喷射成形技术已进入商业化应用阶段,取得了显著的技术效果和可观的经济效益,成为高新技术的支柱产业。
在我国,喷射成形技术仍处于基础研究阶段,其应用的潜力和前景十分广阔。
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