因瓦合金模具(INVA,殷鋼)調(diào)研報告

1、因瓦合金模具（INVA,殷鋼）調(diào)研報告因瓦合金模具市場調(diào)研報告1模具作為工業(yè)生產(chǎn)的工藝裝備，隨時產(chǎn)品精細化發(fā)展，當今制造模具的新材料新工藝層次不窮。本次調(diào)研主要針對因瓦合金模具進行說明。本文主要闡述模具國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，國內(nèi)主要使用單位，模具優(yōu)劣勢，技術(shù)特點，應用前景。注：本報告整合了多家權(quán)威機構(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、真正有價值的情報，并結(jié)合了產(chǎn)品所處的環(huán)境，從理論到實踐、宏觀與微觀等多個角度進行研究分析，其結(jié)論和觀點力求達到前瞻性、實用性和可行性的統(tǒng)一。Ni36Fe因瓦合金是一種非常重要的銀合金功能金屬材料，屬于特殊合金的膨脹合金系列。膨脹合金是指在應用中對膨脹系數(shù)僅

2、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，不僅應用數(shù)量大、產(chǎn)品價值也較高。它在電子工業(yè)中的應用非常廣泛，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。在復材模具領(lǐng)域應用屬于老材料新用途。復合材料具有密度小、強度高、疲勞性能好等系列特點，應用于航空航天產(chǎn)品中能夠帶來多方面綜合效益，如減輕機體結(jié)構(gòu)、延長維護間隔和降低運營成本等。這些優(yōu)點使得復合材料日漸成為大型飛機制造的基本材料之一。復合材料的制備技術(shù)也成為國產(chǎn)大型飛機研發(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合金的熱膨脹系數(shù)與復合材料的相近，采

3、用其作為復合材料制件的成2型模具可解決因模具材料與復合材料熱膨脹系數(shù)差異所導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，在航空復合材料模具制造領(lǐng)域開始越來越多地采用Invar合金。國際以法國殷菲為龍頭代表，型號Invar36,國內(nèi)近似有4J36、4J32O1、國內(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，但在這兩個領(lǐng)域使用的側(cè)重點不同。航空領(lǐng)域，由于具有高強度和低膨脹等特性，低膨脹高溫合金能嚴格控制發(fā)動機轉(zhuǎn)動部件和靜止部件間的間隙和公差，提高能量輸出和燃油效率。航空

4、工業(yè)上低膨脹高溫合金主要用于渦輪發(fā)動機機匣、渦輪外環(huán)以及封嚴圈、蜂窩支撐環(huán)等零部件的制造，以縮小葉片與機匣、封套之間的間隙，降低燃氣損失，提高發(fā)動機的推力和效率。高強度增加了合金的強度：密度比以降低飛機發(fā)動機重量，低膨脹高溫合金廣泛用于燃氣輪機和蒸汽渦輪的密封環(huán)、外環(huán)、隔熱環(huán)、軸、機匣、葉片、護罩、緊固件和其它結(jié)構(gòu)部件。如CFM-56.V-2500、F、F119等發(fā)動機都大量使用了低膨脹高溫合金，有的用量已達到發(fā)動機重量的25%。因瓦合金相對應的國內(nèi)典型牌號為4J36合金，含35.0%37.0%Ni、余為Fe的低膨脹合金，在.6010CTC溫度范圍內(nèi)具有很小的膨脹系數(shù)，居里點較高，低溫組織穩(wěn)定

5、性良好。該合金具有非常廣泛的應用領(lǐng)域，在應用中得到不斷發(fā)展。3國內(nèi)外因瓦合金性能對比，第一'三排分別對一個牌號為法國Invar36、國內(nèi)4J36、國內(nèi)4J32。2、國內(nèi)主要使用單位(1)航空工業(yè)昌河飛機工業(yè)(集團)有限責任公司。；承制因瓦合金模具飛機水平面承扭盒，產(chǎn)品外形3000mm_580mm20mm；(2)航空工業(yè)西安飛機工業(yè)(集團)有限責任公司。ARJ翼梢機翼類模具；因瓦合金，產(chǎn)品外形尺寸為1500mm2400mm,最大拱高達300mm；(3)湖南航天環(huán)宇通信科技股份有限公司。國內(nèi)因瓦合金模具產(chǎn)品圖示例如下：43、模具優(yōu)勢因瓦合金(InvariableAlloy),因瓦合金的熱膨

6、脹系數(shù)僅為2.210-6"C左右，遠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?shù)幕鼗?、壓延或旋展后熱膨脹系?shù)接近零。因瓦合金與復合材料產(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，被認為是最具有競爭力的一種模具材料，也是近年來國外大量使用的一種模具材料。4、技術(shù)特點(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。對于大型復雜的焊接結(jié)構(gòu)，構(gòu)件結(jié)構(gòu)、焊接工藝、施焊條件等對焊后構(gòu)件的變形及殘余應力分布有很大的影響；在焊接過程中，焊接參數(shù)控制不當易出現(xiàn)氣孔、縮松、咬邊等缺陷，嚴重影響焊接質(zhì)量。大量研究表明，傳統(tǒng)的針對厚板材料的多層多道電弧焊存

7、在焊縫晶粒粗大、熔深較淺、焊后變形嚴重及生產(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元素含量導致熔池液態(tài)金屬流動性差，故極易產(chǎn)生未焊透、根部未熔合等缺陷，焊件殘余應力較大。一光纖激光一MIG復合焊作為一種新型高效的焊接工藝，采用激光和MIG電弧作為雙重熱源同時作用在一個熔池中，通過激光引導并穩(wěn)定電弧。同時，電弧又能夠提高焊件對激光的吸收率，增強熔滴過渡橋接能力。復合焊技術(shù)既充分發(fā)揮了弧焊和激光焊的優(yōu)勢，又彌補了各自的不足，能較好地滿足Invar合金模具的生產(chǎn)加工需求，極具應用前景。(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然后再進行最

8、終研磨加工，以達到表面粗糙度（RaO.1m）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

9、件更重要，模具的研磨分手工研磨和機械研磨兩大類。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，還要求操作者具有一定的加工技巧；防止不受操作者的限制，并提高加工效率，已開發(fā)了多種機械研磨裝置，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，可以進行無波紋研磨，操作性好且加工時間僅為手工操作時間的20%.回轉(zhuǎn)研磨和超聲波研磨都是利用機械方法去除加工表面的凸起部分，而電解研磨是用化學方法溶解工件表面的凸起部分，以達到加工表面的目的.電解研磨方法與其他方法相比，不僅加工時間短，而且不會產(chǎn)生硬化層；由于工具磨損小，特別適合于細孔和窄的研磨。7 (4)組合使用方案通過分析仿形加工、NC加工各自的特點，提出構(gòu)建一種系統(tǒng)，將兩者有機地結(jié)合起來，以適應模具的加工.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CADAM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)保持固定長度，因此在航空航天領(lǐng)域為主要應用案例，