因瓦合金模具（INVA殷鋼）調(diào)研報(bào)告

1、因瓦合金模具（inva，殷鋼）調(diào)研報(bào)告 因瓦合金模具 市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告 1 模具作為工業(yè)生產(chǎn)的工藝裝備，隨時(shí)產(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展，當(dāng)今制造模具的新材料新工藝層次不窮。本次調(diào)研主要針對(duì) 因瓦合金模具進(jìn)行說明。 本文主要闡述模具 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)主要使用單位，模具優(yōu)劣勢(shì)，技術(shù)特點(diǎn)，應(yīng)用前景。 注：本報(bào)告整合了多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)資源和專家資源,從眾多數(shù)據(jù)中提煉出了精當(dāng)、真正有價(jià)值的情報(bào),并結(jié)合了產(chǎn)品所處的環(huán)境,從理論到實(shí)踐、宏觀與微觀等多個(gè)角度進(jìn)行研究分析,其結(jié)論和觀點(diǎn)力求達(dá)到前瞻性、實(shí)用性和可行性的統(tǒng)一。 ni36fe 因瓦合金是一種非常重要的鎳合金功能金屬材料，屬于特殊合金的膨脹合金系列。膨脹合金是指

2、在應(yīng)用中對(duì)膨脹系數(shù)僅有特定要求的一類精密合金。它在精密合金中占有很大比重，不僅應(yīng)用數(shù)量大、產(chǎn)品價(jià)值也較高。它在電子工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，電子管、晶體管集成電路以及電容、繼電器等都要用到膨脹合金，近年來電子電工工業(yè)的迅速發(fā)展，膨脹合金使用量很大。在復(fù)材模具領(lǐng)域應(yīng)用屬于老材料新用途。 復(fù)合材料具有密度小、強(qiáng)度高、疲勞性能好等系列特點(diǎn)，應(yīng)用于航空航天產(chǎn)品中能夠帶來多方面綜合效益，如減輕機(jī)體結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)維護(hù)間隔和降低運(yùn)營(yíng)成本等。這些優(yōu)點(diǎn)使得復(fù)合材料日漸成為大型飛機(jī)制造的基本材料之一。復(fù)合材料的制備技術(shù)也成為國(guó)產(chǎn)大型飛機(jī)研發(fā)中的關(guān)鍵性技術(shù)之。與傳統(tǒng)的模具制造材料如碳鋼、鋁合金相比，invar合金的熱膨脹系

3、數(shù)與復(fù)合材料的相近，采用其作為復(fù)合材料制件的成 2 型模具可解決因模具材料與復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)差異所導(dǎo)致的型面超差與尺寸精度超差問題，并且具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及真空穩(wěn)定性。另一方面，與石墨、碳纖維等模具材料相比，invar 合金的原材料及其模具結(jié)構(gòu)制造成本要低得多。因此，在航空復(fù)合材料模具制造領(lǐng)域開始越來越多地采用 invar 合金。 國(guó)際以法國(guó)殷菲為龍頭代表，型號(hào) invar36，國(guó)內(nèi)近似有 4j36、4j32。 1 、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 航空和航天領(lǐng)域都需使用低膨脹高溫合金，但在這兩個(gè)領(lǐng)域使用的側(cè)重點(diǎn)不同。航空領(lǐng)域，由于具有高強(qiáng)度和低膨脹等特性，低膨脹高溫合金能嚴(yán)格控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件和靜止部件

4、間的間隙和公差，提高能量輸出和燃油效率。航空工業(yè)上低膨脹高溫合金主要用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、渦輪外環(huán)以及封嚴(yán)圈、蜂窩支撐環(huán)等零部件的制造，以縮小葉片與機(jī)匣、封套之間的間隙，降低燃?xì)鈸p失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和效率。高強(qiáng)度增加了合金的強(qiáng)度:密度比以降低飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)重量，低膨脹高溫合金廣泛用于燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽渦輪的密封環(huán)、外環(huán)、隔熱環(huán)、軸、機(jī)匣、葉片、護(hù)罩、緊固件和其它結(jié)構(gòu)部件。如 cfm-56、v-2500、f101、f119 等發(fā)動(dòng)機(jī)都大量使用了低膨脹高溫合金，有的用量已達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)重量的 25%。因瓦合金相對(duì)應(yīng)的國(guó)內(nèi)典型牌號(hào)為 4j36合金，含 350370ni、余為 fe 的低膨脹合金，在 60l00溫

5、度范圍內(nèi)具有很小的膨脹系數(shù)，居里點(diǎn)較高，低溫組織穩(wěn)定性良好。該合金具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在應(yīng)用中得到不斷發(fā)展。 3 國(guó)內(nèi)外因瓦合金性能對(duì)比，第一三排分別對(duì)一個(gè)牌號(hào)為法國(guó)invar 36、國(guó)內(nèi) 4j36、國(guó)內(nèi) 4j32。 2 、國(guó)內(nèi)主要使用單位 （1）航空工業(yè)昌河飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司。承制因瓦合金模具飛機(jī)水平面承扭盒，產(chǎn)品外形 3 000 mmx 580 mm200 mm； （2）航空工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司。arj 翼梢機(jī)翼類模具因瓦合金，產(chǎn)品外形尺寸為 1 500 mm2 400 mm，最大拱高達(dá) 300 mm； （3）湖南航天環(huán)宇通信科技股份有限公司。 國(guó)內(nèi)因瓦合金模

6、具產(chǎn)品圖示例如下： 4 3 、模具優(yōu)勢(shì) 因瓦合金（invariable alloy），因瓦合金的熱膨脹系數(shù)僅為 2.210- 6/左右，遠(yuǎn)低于目前已知的任何一種金屬的熱膨脹系數(shù)，且經(jīng) 5 適當(dāng)?shù)幕鼗稹貉踊蛐购鬅崤蛎浵禂?shù)接近零。 因瓦合金與復(fù)合材料產(chǎn)品的熱膨脹性能相匹配，焊接性能好、耐溫性能好、使用壽命長(zhǎng)，被認(rèn)為是最具有競(jìng)爭(zhēng)力的一種模具材料，也是近年來國(guó)外大量使用的一種模具材料。 4 、技術(shù)特點(diǎn) （1 ）焊接： 因瓦合金模具的加工成形成為一大難題，焊接成為較為通用的一種方法。對(duì)于大型復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，構(gòu)件結(jié)構(gòu)、焊接工藝、施焊條件等對(duì)焊后構(gòu)件的變形及殘余應(yīng)力分布有很大的影響；在焊接過程中，焊接參

7、數(shù)控制不當(dāng)易出現(xiàn)氣孔、縮松、咬邊等缺陷，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。大量研究表明，傳統(tǒng)的針對(duì)厚板材料的多層多道電弧焊存在焊縫晶粒粗大、熔深較淺、焊后變形嚴(yán)重及生產(chǎn)效率低等問題。在 invar合金厚板焊接過程中，由于母材較高的 ni 元素含量導(dǎo)致熔池液態(tài)金屬流動(dòng)性差，故極易產(chǎn)生未焊透、根部未熔合等缺陷，焊件殘余應(yīng)力較大。一 光纖激光一 mig 復(fù)合焊作為一種新型高效的焊接工藝，采用激光和 mig 電弧作為雙重?zé)嵩赐瑫r(shí)作用在一個(gè)熔池中，通過激光引導(dǎo)并穩(wěn)定電弧。同時(shí)，電弧又能夠提高焊件對(duì)激光的吸收率，增強(qiáng)熔滴過渡橋接能力。復(fù)合焊技術(shù)既充分發(fā)揮了弧焊和激光焊的優(yōu)勢(shì)，又彌補(bǔ)了各自的不足，能較好地滿足 invar

8、合金模具的生產(chǎn)加工需求，極具應(yīng)用前景。 （2 ）高精度模具加工 高精度模具的加工，是先在模具基體上加工出一定形狀的型腔， 6 然后再進(jìn)行最終研磨加工，以達(dá)到表面粗糙度(ra01 m)的要求模具型腔的加工分粗加工、半粗加工和加工拔模斜度的加工是模具加工所特有的就現(xiàn)有的加工能力來說，這些加工很難 100地用 c cam 系統(tǒng)來完成仿形加工和 nc 加工是模具加工中有代表性的兩種加工的方法。 （3 ）模具的研磨與拋光情況 研磨、拋光的主要目的是去除形狀加工中形成的加工變質(zhì)層，使表面光滑平整其加工分為兩個(gè)階段，即除去切削波紋痕跡的光整加工和提高表面質(zhì)量降低粗糙度 ry 值的鏡面加工。在鏡面加工中，要求

9、模具的尺寸精度和形狀精度不能降低，特別是尖角和拐角處不能產(chǎn)生崩碎和塌邊，這道工序一般用砂布進(jìn)行手工拋光。 模具是加工工具，所以它的精加工質(zhì)量比一般零件更重要，模具的研磨分手工研磨和機(jī)械研磨兩大類。手工研磨主要有砂布研磨、油石研磨、金剛研磨膏研磨和毛氈研磨四種。用手工研磨，加工效率低，還要求操具有一定的加工技巧；防止不受操的限制，并提高加工效率，已開發(fā)了多種機(jī)械研磨裝置，如回轉(zhuǎn)研磨裝置、超聲波研磨裝置及電解研磨裝置等超聲波研磨通過控制振幅，可以進(jìn)行無(wú)波紋研磨，操作性好且加工時(shí)間僅為手工操作時(shí)間的 20回轉(zhuǎn)研磨和超聲波研磨都是利用機(jī)械方法去除加工表面的凸起部分，而電解研磨是用化學(xué)方法溶解工件表面的

10、凸起部分，以達(dá)到加工表面的目的電解研磨方法與其他方法相比，不僅加工時(shí)間短，而且不會(huì)產(chǎn)生硬化層；由于工具磨損小，特別適合于細(xì)孔和窄縫的研磨。 7 （4 ） 組合使用方案 通過分析仿形加工、nc 加工各自的特點(diǎn)，提出構(gòu)建一種系統(tǒng)，將兩者有機(jī)地結(jié)合起來，以適應(yīng)模具的加工在模具型腔表面研磨、拋光過程中為提高加工效率可將各種方法融合在一起，在保證加工質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)率。盡管現(xiàn)在模具精度要求越來越高，材料越來越難加工，但隨著 cad am 技術(shù)的不斷發(fā)展及各種新加工技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，所加工出的模具質(zhì)量將越來越高，完全可以滿足產(chǎn)品的需要。 5 、應(yīng)用前景 因瓦合金因低膨脹系數(shù)使得能在很寬的溫度范圍內(nèi)保持固定 長(zhǎng)度，因此在航空航天領(lǐng)域?yàn)橹饕獞?yīng)用案例，目前模