材料成形技术基础知识点总结
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材料成形技术基础知识点总结滑移系:晶体中一个滑移面及该面上的一个华滑移方向的组合。
纤维组织:金属经冷加工变形后,晶粒形状发生改变,其变化趋势大致与金属的宏观变形一致,若变形程度很大,则晶粒呈现一片纤维状的条纹。
拉深:当凸模下降与坯料接触,坯料首先弯曲,于凸模圆角接触的材料发生胀形形变,凸模继续下降,法兰部分坯料在切向压应力,径向拉应力的作用下沿凹模圆角向直壁流动,形成筒部,进行拉深变形。
自发形核:在单一的液相中,通过自身的结构起伏形成新相核心的过程。
非自发形核:在不均匀的液体中,依靠外来杂质和容器壁面提供衬底而进行形核的过程。
焊接热循环:在焊接热源的作用下,焊件上的某一点温度随时间变化的过程。
焊接残余应力:由于焊接过程中的不均匀加热等因素而导致的焊接结构中存在残余应力。
温度场:加热和冷却过程中某一瞬间温度分布。
材料成型过程中的三种流:材料流,能量流,信息流。
液态金属在凝固和冷却到室温时发生:液态,凝固,固态三种收缩。
减小及消除焊接残余应力的措施有:热处理,温差拉伸,拉力载荷,爆炸冲击,振动法等。
液态金属结构:液态金属有许多近程有序的原子集团组成,原子集团内部原子规则排列,其结构与原固体相似;有大的能量起伏,激烈的热运动和大量的空穴;所有原子集团和空穴时聚时散,时小时大,始终处于瞬息万变的状态。
形核剂应具备哪些条件:失配度小,粗糙度大,分散性好,高温稳定性好。
加工硬化:金属经冷塑性变形后,随着变形程度的增加,金属的强度硬度增加,而塑性韧性降低,这种现象叫。
其成因与位错的交互作用有关,随着塑性变形的进行,位错密度不断增加,位错反应和相互交割加剧,结果产生固定割阶,位错缠结等障碍,以致形成胞装亚结构,使位错难以越过这些障碍而被限制在一定范围内运动,这样,要使金属继续变形就需要不断增加外力才能克服位错间强大的交互作用力。
滑移变形时通常把滑移因子u为0.5或接近0.5的取向称为软取向,把u为0或接近0 的取向称为硬取向。
《材料成形工艺基础》要点第一章金属的液态成形第一节液态成形理论基础1.三种凝固方式(逐层、糊状、中间)及其影响因素(结晶温度范围、温度梯度)2.合金的流动性及其影响因素(合金成分)a)为什么共晶合金的流动性好?3.合金的充型能力对铸件质量的影响(浇不足、冷隔)4.影响充型能力的主要因素(合金的流动性、浇注条件、铸型条件)5.合金收缩的三个阶段(液态、凝固、固态)6.缩孔、缩松产生的原因、规律(逐层:缩孔;糊状:缩松;位置:最后凝固部位)7.缩孔与缩松防止(定向凝固原则;措施:加冒口、冷铁)8.铸造应力产生的原因和种类(热应力、机械应力或收缩应力)9.热应力的分布规律(厚:拉;薄:压)及防止(同时凝固原则)10.铸造残余应力产生的原因(热应力)及消除措施(时效处理)11.铸件变形与裂纹产生的原因(故态收缩,残余应力)12.变形防止办法(同时凝固;反变形;去应力退火)13.热裂纹与冷裂纹的特征第二节液态成形方法1.常用手工造型方法(五种最基本的方法:整模、分模、活块、挖砂、三箱)的特点和应用(重在应用)2.机器造型:实现造型机械化的两个主要方面(紧砂、起模)3.熔模铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。
a)为什么熔模铸件精度高,表面光洁?b)为什么熔模铸造适合于形状复杂的铸件?c)为什么熔模铸造适合于难于加工的合金铸件?4.金属型铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。
a)为什么金属型铸件精度高,表面光洁?b)为什么金属型铸造更适合于非铁合金铸件的生产?5.压力铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。
6.低压铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。
7.离心铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。
第三节液态成形件的工艺设计1.浇注位置的概念及其选择原则(重在理解和应用)2.分型面的选择原则(重在理解和应用)3.铸造成形工艺参数(加工余量、拔模或起模斜度、收缩率)4.铸造工艺图(能用规定的符号和表达方式正确画出)第四节液态成形件的结构设计1.铸件壁厚设计(大于最小壁厚;小于临界壁厚;壁厚均匀;由薄到厚均匀过渡)a)为什么要大于最小壁厚?b)为什么要小于临界壁厚?c)壁厚不均匀会产生什么问题?2.铸件壁间连接(圆角;避免锐角)3.铸件筋条设计(避免十字交叉)4.铸件外形设计和铸件内腔设计(理解;重在应用)5.结构斜度的设计(结构斜度与起模斜度的区别;重在应用)第二章金属的塑性成形第一节塑性成形工艺基础1.常用的六类塑性成形方法(轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压)2.与铸造比较,塑性成形法的最显著的特点(性能好,但形状不能太复杂)3.塑性变形对金属组织和性能的影响(冷变形条件下和热变形条件下;纤维组织及其性能特点)4.金属可锻性的衡量指标(塑性、变形抗力)及影响因素(成分;组织;温度)5.金属加热缺陷(过热、过烧、脱碳、过渡氧化)与碳钢始锻温度(低于固相线200℃)第二节热锻成形工艺1.自由锻基本工序(镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转)2.自由锻件结构工艺性3.模锻的基本原理(理解)及特点4.胎模锻的概念及特点(理解)第三节板料冲压1.两大类基本工序(分离工序和变形工序)2.冲裁的概念;冲裁变形过程(弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段)及冲裁件断面特征(塌角或圆角带;光亮带;断裂带)3.切断的概念4.弯曲变形的特点(内:压;外:拉);弯曲的质量问题(弯裂;回弹);弯裂的防止办法(限制最小弯曲半径;弯曲线与纤维方向垂直);回弹的防止办法(模具角度比弯曲件角度小一个回弹角值)5.拉深的概念;拉深和冲裁工序所使用的凸、凹模之间的区别(间隙大小;圆角)拉深件质量问题(拉裂与起皱)6.拉深系数的概念及计算7.三类冲模的概念四种挤压方式第三章材料的连接成形第一节焊接成形工艺基础1.三大类焊接方法(熔化焊;压焊;钎焊);2.熔焊的冶金特点(理解)及保证焊接质量的基本措施(保护焊接区;渗加合金元素;脱氧脱硫);3.焊接接头的概念(焊缝加热影响区);4.焊接热影响区的概念(焊接过程中,焊缝两侧受焊接热作用而发生组织与性能变化的区域);5.低碳钢焊接热影响区的组成及其特点(熔合区;粗晶,性能差;过热区:粗晶,性能差;正火区:细晶,性能好;部分相变区:性能稍差);6.焊接应力与变形产生的原因(局部加热);7.防止和减少焊接应力的措施(焊前预热;焊接次序;焊后缓冷;焊后去应力退火);8.焊接变形的形式(收缩变形;角变形;弯曲变形;扭曲变形;波浪变形);9.防止和减小焊接变形的措施(刚性固定;反变形;焊接次序;焊前预热;焊后缓冷;矫正);10.焊接缺陷的种类及其检验方法(理解);第二节焊接方法1.焊条的组成及作用(焊芯和药皮;焊芯:作电极和焊缝的填充金属;药皮:稳定电弧燃烧;保护焊接区;渗加合金元素;脱氧脱硫);a)为什么焊条药皮中要加脱氧剂?2.两种重要的焊条(J422、J507);焊条选用原则(重在应用)3.埋弧焊的原理(理解)、特点和应用范围(水平位置焊接长直焊缝;大直径环形焊缝)b)埋弧焊的生产率为什么高于焊条电弧焊?c)埋弧焊与焊条电弧焊相比,为什么可以节省材料?d)埋弧焊为什么不能实现全位置焊接?4.氩弧焊的原理、特点及其应用;5.二氧化碳气体保护焊的原理、特点及其应用(注意与氩弧焊比较理解)e)二氧化碳保护焊时焊丝的成分有何要求,为什么?6.电渣焊的原理(电阻热)及其应用。
材料成型技术基础材料成型技术是指将原材料通过一定的加工方式,制造成为具有特定形状、尺寸和性能的产品的过程。
材料成型技术是现代工业制造的基础,它在各个领域都有着广泛的应用,如汽车、机械、电子、建筑等。
本文将对材料成型技术的基础知识进行介绍。
1. 基本概念材料成型技术包括各种加工方式,如锻造、铸造、挤压、拉伸、滚压、剪切、锯切等。
这些加工方式都是通过对原材料的物理和化学变化,使其得到所需的形状和性能,从而实现产品的制造。
2. 锻造锻造是一种通过对金属材料进行加热和压制,使其改变形状和性能的加工方式。
锻造可以分为自由锻造和模锻造两种。
自由锻造是指将金属材料加热至一定温度后,用锤头或压力机对其进行压制,从而使其改变形状和性能。
模锻造是指将金属材料放入特定的模具中进行加热和压制,从而使其得到所需的形状和性能。
3. 铸造铸造是一种通过将液态金属材料倒入特定的模具中,使其冷却固化后得到所需的形状和性能的加工方式。
铸造可以分为压力铸造和重力铸造两种。
压力铸造是指将液态金属材料通过高压喷射进入模具中,从而得到所需的形状和性能。
重力铸造是指将液态金属材料倒入模具中,通过重力作用使其冷却固化,从而得到所需的形状和性能。
4. 挤压挤压是一种通过将金属材料通过模具中的小孔挤出,从而得到所需的形状和性能的加工方式。
挤压可以分为冷挤压和热挤压两种。
冷挤压是指将金属材料在室温下通过模具中的小孔挤出,从而得到所需的形状和性能。
热挤压是指将金属材料加热至一定温度后,通过模具中的小孔挤出,从而得到所需的形状和性能。
5. 拉伸拉伸是一种通过将金属材料拉伸,使其改变形状和性能的加工方式。
拉伸可以分为冷拉伸和热拉伸两种。
冷拉伸是指将金属材料在室温下拉伸,从而得到所需的形状和性能。
热拉伸是指将金属材料加热至一定温度后,拉伸,从而得到所需的形状和性能。
6. 滚压滚压是一种通过将金属材料通过辊轮的滚动,使其改变形状和性能的加工方式。
滚压可以分为冷滚压和热滚压两种。
材料成型技术基础知识点总结第一章铸造铸造是一种制造零件的方法,它将液态金属填充到型腔中,待其凝固冷却后,获得所需形状和尺寸的毛坯或零件。
填充铸型的过程称为充型,而液态合金充满型腔,形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力被称为充型能力。
影响充型能力的因素包括金属液本身的流动能力(合金流动性)、浇注条件(浇注温度、充型压力)以及铸型条件(铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构)。
流动性是熔融金属的流动能力,是液态金属固有的属性。
影响合金流动性的因素包括合金种类(与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关)、化学成份(纯金属和共晶成分的合金流动性最好)以及杂质和含气量(杂质增加粘度,流动性下降;含气量少,流动性好)。
金属的凝固方式包括逐层凝固方式、体积凝固方式或称“糊状凝固方式”以及中间凝固方式。
收缩是液态合金在凝固和冷却过程中,体积和尺寸减小的现象。
收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。
合金的收缩可分为三个阶段:液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
液态收缩和凝固收缩通常以体积收缩率表示,是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。
合金的固态收缩通常用线收缩率来表示,是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。
影响收缩的因素包括化学成分(碳素钢随含碳量增加,凝固收缩增加,而固态收缩略减)、浇注温度(浇注温度愈高,过热度愈大,合金的液态收缩增加)、铸件结构(铸型中的铸件冷却时,因形状和尺寸不同,各部分的冷却速度不同,结果对铸件收缩产生阻碍)以及铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力。
缩孔和缩松是铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞,按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。
缩孔的形成主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶,铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。
缩松的形成主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中,是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。
合金的液态收缩和凝固收缩越大,浇注温度越高,铸件的壁越厚,缩孔的容积就越大。
材料成型技术基础知识点总结材料成型技术是指利用压力、温度和时间等因素,通过给予物质以一定的形状,以获得具备特定功能和要求的制品的一种技术方法。
材料成型技术在各个行业的制造过程中起着重要的作用。
下面将对材料成型技术的基础知识点进行总结。
1.材料成型的分类:材料成型可分为热成型和冷成型两类。
热成型是指在高温下进行的成型过程,包括热压、热拉伸、热挤压等。
冷成型是指在常温下进行的成型过程,包括冷弯、冷挤压、冷拔等。
2.材料成型的原理:材料成型的基本原理是通过对材料施加力和热量,使其发生塑性变形,进而得到所需形状和尺寸的制品。
材料成型的力学过程包括拉伸、挤压、弯曲、剪切等。
热量作用主要是为了降低材料的硬度,提高其变形能力。
3.材料成型工艺:材料成型的工艺包括模具设计、加工设备的选择与调试、成型过程的操作等。
模具是材料成型的关键工具,模具的设计要考虑到材料的特性、形状和尺寸的要求。
加工设备的选择与调试要根据材料的成型要求和加工量来确定。
成型过程的操作要严格控制力和热的加工参数,保证制品的质量。
4.材料成型的性能影响因素:材料成型的性能受到许多因素的影响,包括材料的物理和化学性质、成型工艺的参数、设备的性能等。
材料的性能对成型工艺的选择和制品的质量有着重要影响。
成型工艺的参数如温度、压力、速度等也会对成品的性能产生影响。
设备的性能如精度、刚度、压力等也会影响到成型的结果。
5.材料成型的应用:材料成型技术广泛应用于诸多领域,如汽车制造、航空航天、电子、建筑等。
汽车制造中的车身、发动机零部件等都需要经过冲压成型、挤压成型等工艺。
航空航天中的飞机壳体、涡轮叶片等也需要通过成型工艺进行制作。
电子产品中的外壳、散热器等也需要通过成型技术来获得所需的形状。
建筑领域中的钢结构、混凝土构件等亦需要经过成型工艺来生产。
综上所述,材料成型技术是制造过程中不可或缺的一部分。
通过了解材料成型的分类、原理、工艺、性能影响因素和应用,可以更好地理解和应用材料成型技术,提高制品的质量和生产效率。
第一章绪论1. 现代制造过程的分类:质量增加、质量不变、质量减少2. 质量增加过程:渗碳,渗氮,氰化处理,电镀3. 质量减少过程:切削,切割,电解,落料,冲孔,剪切4. 质量不变过程:锻造,轧制第二章液态材料铸造成形技术过程1. 充型能力:液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。
表征方式:最小壁厚2. 充型能力弱:产生浇不足,冷隔,气孔,夹杂,缩孔,热裂等缺陷3. 充型能力取决于:金属自身的流动能力(主要),铸型性质(速度,热交换强度,蓄热系数),浇筑条件(速度温度),铸型结构(折算厚度)4. 金属的流动性:1. 定义:液态金属自身的流动能力2. 测量方法:将金属液浇入螺旋型试样铸型中,表征方式:螺旋线试样长度5. 收缩铸件在液态,凝固和固态冷却过程中所产生的体积和尺寸减小的现象6. 收缩的三个阶段1. 液态凝固阶段表现:腔内液面降低2. 凝固收缩阶段3. 固态收缩阶段表现:铸件外形尺寸减少;是产生拉力、变形、裂纹等缺陷的基本原因凝固:逐层凝固,体积凝固,中间凝固。
7. 铸件的实际收缩1. 铸型表面的摩擦阻力2. 热阻力(壁厚均匀则无3. 机械阻力只受到1,自由收缩否则为受阻收缩8. 缩孔:凝固过程,大而密集的孔洞形成条件:金属在恒温/很窄的温度范围结晶,铸件由表及里逐层凝固原因:金属的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值,且得不到补偿形成部位:铸件最后凝固区域9. 缩松:凝固过程小而分散的孔洞形成条件:结晶温度范围较宽,体积凝固原因:金属的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩形成部位:铸件壁中心区域厚大部位10. 防止方法:1. 采用顺序凝固即a.合理设计内浇口位置和浇注工艺b.合理应用冒口、冷铁和补贴等技术措施2. 加压补缩11. 铸造应力:铸件在凝固和随后的冷却过程中,固态收缩受到阻碍而引起的内应力分类:热应力【薄壁、细小部位:冷的快,受压应力(凸出);厚壁、粗大部位:冷得慢,受拉应力(凹进)】,相变应力,机械阻碍应力12.减少措施:选弹性模量,收缩系数小;同时凝固;浇冒口,缓冷;选退让性好的砂芯13. 热裂:形状特征:裂缝短,缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化颜色防止措施:改善型砂退让性冷裂:形状特征:裂纹细小,呈连续直线状,缝内有金属光泽或轻微氧化色14. 吸气性:金属在熔炼过程中会溶解气体(主要H2、N2、O2)15. 吸气过程:气分子撞击金属液表面,高温而离解为原子,吸附在金属表面,扩散到内部16. 偏析:铸件凝固后,截面上不同部位,以至于晶粒内部产生化学成分不均匀的现象宏观偏析:成分不均匀现象表现在较大尺寸范围,分类:正偏析(k>1),逆偏析(k<1)k:溶质平衡分配系数(固相溶质/液相溶质)微观偏析:微小范围内的化学成分不均匀,分类:晶内偏析(消除:扩散退火,均匀化退火)和晶界偏析(细化晶粒)17. 气孔分类:侵入气孔:砂型或型芯中的挥发物挥发生成析出气孔:溶解于金属液的气体因溶解度下降析出反应气孔:化学反应产生的气体18. 浇注系统结构和功能1. 结构:浇口杯,直浇道,横浇道,内浇道2. 功能:连接型腔浇包,平稳导入液态金属;挡渣及排除腔中气体;调节温度分布控制凝固顺序;合理地充满铸型19. 冒口定义:储存金属液补偿铸件收缩,防止缩松缩孔。
一、焊接部分1.焊接是通过局部加热或同时加压,并且利用或不用填充材料,使两个分离的焊件达到牢固结合的一种连接方法。
实质——金属原子间的结合。
2.应用:制造金属结构件;2、生产机械零件;3、焊补和堆焊。
3.特点:与铆接相比1 . 节省金属;2 . 密封性好;3 . 施工简便,生产率高。
与铸造相比 1 . 工序简单,生产周期短;2 . 节省金属;3 . 较易保证质量4.焊条电弧焊:焊条电弧焊(手工电弧焊)是用电弧作为热源,利用手工操作焊条进行焊接的熔焊方法,简称手弧焊,是应用最为广泛的焊接方法。
5.焊接电弧:焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间稳定放电现象,即局部气体有大量电子流通过的导电现象。
电极可以是焊条、钨极和碳棒。
用直流电焊机时有正接法和反接法.6.引弧方式接触短路引弧高频高压引弧7.常见接头形式:对接搭接角接T型接头8.保护焊缝质量的措施:1、对熔池进行有效的保护,限制空气进入焊接区(药皮、焊剂和气体等)。
2、渗加有用合金元素,调整焊缝的化学成分(锰铁、硅铁等)。
3、进行脱氧和脱磷。
9.牌号J×××J-结构钢焊条××-熔敷金属抗拉强度最低值×-药皮类型及焊接电源种类10.焊缝由熔池金属结晶而成。
冷却凝固后形成由铁素体和少量珠光体组成的柱状晶铸态组织。
11.热影响区的组织过热区正火区部分相变区熔合区12.影响焊缝质量的因素影响焊缝金属组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接操作方法、焊接接头形式、坡口和焊后热处理等。
13.改善焊接热影响区性能方法:1.用手工电弧焊或埋弧焊焊一般低碳钢结构时,热影响区较窄,焊后不处理即可保证使用。
2.重要的钢结构或用电渣焊焊接构件,要用焊后热处理方法消除热影响区。
3.碳素钢、低合金结构钢构件,用焊后正火消除。
4.焊后不能接受热处理的金属材料或构件,要正确选择焊接方法与焊接工艺。
合金的收缩三个阶段:液态收缩、凝固收缩、固态收缩定向(顺序)凝固:在可能出现缩孔的厚大部位安放冒口,并同时采取其他措施,先使铸件上远离冒口或浇注部位凝固,然后使靠近冒口部位凝固,最后冒口本身凝固。
使先凝固的收缩量由后凝固的液体补充,最后将缩孔转移至冒口中。
措施:合理安放冒口;在该厚大部位设置冷铁,以加快其冷却速度,使其最先凝固,以实现自下而上的顺序凝固。
同时凝固的原则:(1)减小铸件各部分间的温度差,使其均匀冷却。
(2)改善铸型和型芯的退让行;(3)去应力退火浇注位置的选择:1铸件上重要加工面或质量要求高的面或大平面,尽可能置于铸型的下部或处于侧立位置。
(防气孔、砂眼、夹渣、拱起或开裂等缺陷)3面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其垂直或倾斜。
(免浇不足和冷隔)4厚大部分置于铸型的顶部或侧面。
(补缩)5尽量减少型芯数量,且便于安放、固定分型面的选择:1选择分型面应考虑方便起模和简化造型:应选在最大截面处,尽量平直,尽可能减少分型面数目、活块数目和型芯的数目。
2尽可能将铸件的重要加工面或大部分加工面与加工基准面放在同一砂箱内,以保证其精度。
3应便于下芯、扣箱(合型)及检查型腔尺寸等操作,尽量使型腔和主要型芯位于下箱。
铸造工艺参数的确定:机械加工余量和最小铸出孔槽、起模斜度、收缩率、型芯及芯头铸件结构工艺过程简化:1外形结构力求简单(避免外侧侧凹,减少分型面;使铸件分型面平直,避免圆角;加强肋、凸台的设计应便于起模;侧壁应具有斜度)2铸件的内腔结构应简单实用,避免不必要的复杂结构(应尽量少用或不用型芯;应便于型芯的固定、排气、定位和清理)熔模铸造:制造蜡模、制造型壳、脱蜡、型壳焙烧、浇注、脱壳清理金属型铸造:1铸型排气(型腔上设排气孔、通气塞,分型面开通气槽)2铸型涂料(金属性与高温金属液接触面喷刷耐火涂料)3铸型预热压力铸造:不能进行热处理离心铸造:不用铸芯即可铸出中空回旋铸件、铸件组织致密、充型能力强、便于制造双金属铸件实型铸造:无分型面,无需起模,无分型面,无型芯;铸件尺寸精度高金属塑性:塑性和变形抗力综合衡量塑性变形规律:最小阻力定律,加工硬化,体积不变定律自由锻:(是大型锻件的唯一加工方法,锻件形状简单精度低)镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割绘制锻件图因素:敷料、锻件余量、锻件公差自由锻件的结构工艺性:尽量避免锥体或斜面结构、避免交接处形成空间曲线、避免加强筋、凸台、工字形、椭圆形或其他非规则截面及外形、合理采用组合结构模膛:制坯模膛(拔长、滚挤、弯曲),模锻模膛(预锻、终锻)绘制模锻件图:1分模面(顺利取出锻件,通常选最大截面。
材料成形技术基础知识点总结1.材料成形的基本原理:材料成形是通过施加外力使材料发生形状和/或尺寸改变的过程。
常见的成形方法包括压力成形、热成形、热力复合成形等。
不同的成形方法有不同的原理和适用范围,可以选择最适合的方法进行成形。
2.压力成形技术:压力成形是指通过施加压力使材料发生形状和/或尺寸改变的成形方法。
常见的压力成形技术包括锻造、压力铸造、挤压、拉伸、冲压等。
这些技术可以用于加工金属材料和非金属材料,具有高效率和高精度的特点。
3.热成形技术:热成形是指通过加热材料使其变软,然后进行形状和/或尺寸改变的成形方法。
常见的热成形技术包括热压缩、热拉伸、热挤压、热转锻等。
热成形可以用于加工高温材料和难塑料材料,可以提高材料的可塑性和改善成形效果。
4.热力复合成形技术:热力复合成形是指通过加热和施加压力使两个或多个材料发生结合的成形方法。
常见的热力复合成形技术包括焊接、热压焊、热胶合等。
这些技术可以用于加工复合材料,可以获得更强的接合强度和更好的接合效果。
5.材料成形工艺的设计:材料成形工艺的设计是指根据产品的要求和材料的性能选择合适的成形方法,并确定合理的工艺参数。
工艺参数包括温度、压力、速度等,对成形效果和产品质量具有重要影响。
工艺设计需要考虑材料的可塑性、成形难度、成形精度等因素,可以通过实验和数值模拟来优化设计。
6.材料成形工具的设计与制造:材料成形工具是实现成形过程的重要设备,需要根据产品的形状和尺寸设计相应的工具。
工具设计包括毛坯设计、凸模设计、模具结构设计等。
材料成形工具的制造需要精密的加工工艺和高质量的材料,可以采用数控加工、电火花等先进技术来提高工具的精度和寿命。
7.材料成形过程的监测与控制:材料成形过程需要对温度、压力、力量、速度等进行监测和控制,以确保成形效果和产品质量的稳定。
常用的监测和控制技术包括传感器、自动控制系统等。
这些技术可以实时监测成形过程的参数,并根据需求调整工艺参数,以达到最佳的成形效果。
第一章铸造1 铸造通常是将液态金属浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固后,以获得毛坯或零件的生产方法。
2 铸造的特点(1)较强的适应性(铸件形状、质量、尺寸、材料不受限制)(2)良好的经济性(3)铸件力学性能较差、质量不够稳定(4)铸造生产条件和环境差(铸造生产过程中、混沙、造型、清沙过程中产生大量的粉尘,熔炼浇注温度很高,铸造过程中还有大量的烟雾、刺激性气体产生,工人劳动强度很大)3 铸件被广泛应用于国防军工、航空航天、矿山冶金、交通运输工具、石化通用设备、农业机械、建筑机械等领域。
4 液态金属的充型能力:液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力5 影响充型能力的主要因素有:液态金属的流动性、铸型性质、浇注条件以及铸件结构等6 金属的凝固方式:逐层凝固、体积凝固、中间凝固。
7 铸件在冷却过程中,体积和尺寸缩小的现象叫做收缩,收缩性是铸造合金固有的物理性质。
8 金属从液态冷却到室温,要经历三个相互联系的收缩阶段(1)液态收缩-----从浇注温度冷却至凝固开始温度之间的收缩(2)凝固收缩-----从凝固开始温度冷却至凝固结束温度之间的收缩(3)固体收缩-----从凝固完毕时的温度冷却至室温之间的收缩9 影响铸件收缩的主要因素有:化学成分、浇注温度、铸件结构、铸型条件等。
10 铸造的内应力分为:热应力、相变应力、收缩应力。
(1)热应力是铸件在凝固和冷却过程中,不同部位由于收缩不均衡而引起的应力(2)相变应力是由于固态相变,各部分体积发生不均衡变化引起的应力(3)收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件的收缩产生的应力,收缩应力一般使铸件产生拉伸或剪切应力。
11热裂是在铸件凝固末期高温下形成的裂纹;12冷裂是铸件在低温时形成的裂纹。
13防止冷裂和热裂的主要方法是减小铸造内应力。
14灰口铸铁的性能特点:熔点较低,凝固温度范围小,流动性好,凝固收缩小,具有良好的铸造性能,综合机械性能低,抗压强度比抗拉强度高3-4倍。
材料成型基本原理知识点总结1. 引言材料成型是指通过对原材料进行加工和塑形,使其获得特定的形状和性能。
材料成型在工业生产中起着至关重要的作用。
本文将介绍材料成型的基本原理及常见的成型方法,帮助读者对材料成型过程有更深入的了解。
2. 塑性变形塑性变形是材料成型的基本原理之一。
在塑性变形过程中,材料会受到外力的作用,原子、分子和晶粒发生移动和重排,从而改变材料的形状。
塑性变形的主要特点是可逆性,即材料在去除外力后可以恢复原来的形状。
常见的塑性变形过程包括挤压、拉伸、压延和锻造等。
挤压是将材料通过模具挤压成所需形状的过程。
拉伸是将材料拉长并变细的过程。
压延是将材料通过辊压变薄的过程。
锻造是通过对材料施加冲击力使其变形成所需形状的过程。
塑性变形的成功与否取决于材料的塑性性能、变形条件和成型方法等因素。
3. 热变形热变形是利用材料在高温条件下的塑性变形特性进行成型的一种方法。
通过加热材料可以降低其流动应力,有利于成型过程中的塑性变形。
常见的热变形方法包括热挤压、热拉伸、热轧和热锻等。
热挤压是将加热至一定温度的材料通过模具挤压成所需形状的过程。
热拉伸是将加热至一定温度的材料拉伸成所需形状的过程。
热轧是将加热至一定温度的材料通过辊压变薄的过程。
热锻是将材料加热至一定温度并施加冲击力使其变形成所需形状的过程。
热变形的优点是可降低变形应力、改善材料的塑性、提高成形精度。
但是,热变形过程中需注意控制温度和冷却速度,以避免材料过热或过冷引起材料性能的改变。
4. 化学变形化学变形是指在化学反应过程中,材料的形状和结构发生变化。
化学变形常见的方法有溶胶-凝胶法、沉积法和电化学沉积等。
溶胶-凝胶法是通过将溶胶溶液中的成分凝胶化,使其形成固体凝胶。
固体凝胶可以通过进一步的热处理或压制成所需的形状。
沉积法是将溶液中的溶质通过化学反应沉积在衬底上形成薄膜或形状。
电化学沉积是利用电化学反应使溶液中的溶质在电极表面沉积成薄膜或形状。
《材料成型》基础知识点《材料成型》基础知识点1.简述铸造生产中改善合金充型能力的主要措施。
(1)适当提高浇注温度。
(2)保证适当的充型压力。
(3)使用蓄热能力弱的造型材料。
如砂型。
(4)预热铸型。
(5)使铸型具有良好的透气性。
2.简述缩孔产生的原因及防止措施。
凝固温度区间小的合金充满型腔后,由于逐层凝固,铸件表层迅速凝固成一硬壳层,而内部液体温度较高。
随温度下降,凝固层加厚,内部剩余液体由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩,体积减小,液面下降,铸件内部产生空隙,形成缩孔。
措施:(1)使铸件实现“定向凝固”,按放冒口。
(2)合理使用冷铁。
3.简述缩松产生的原因及防止措施。
出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件中,被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。
措施:(1)、尽量选用凝固区域小的合金或共晶合金。
(2)、增大铸件的冷却速度,使铸件以逐层凝固方式进行凝固。
(3)、加大结晶压力。
(不清楚)4.缩孔与缩松对铸件质量有何影响?为何缩孔比缩松较容易防止?缩孔和缩松使铸件的有效承载面积减少,且在孔洞部位易产生应力集中,使铸件力学性能下降;缩孔和缩松使铸件的气密性、物理性能和化学性能下降。
缩孔可以采用顺序凝固通过安放冒口,将缩孔转移到冒口之中,最后将冒口切除,就可以获得致密的铸件。
而铸件产生缩松时,由于发达的树枝晶布满了整个截面而使冒口的补缩通道受阻,因此即使采用顺序凝固安放冒口也很无法消除。
5.什么是定向凝固原则?什么是同时凝固原则?各需采用什么措施来实现?上述两种凝固原则各适用于哪种场合?定向凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口,使铸件上远离冒口的部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固,最后才是冒口本身的凝固。
同时凝固,就是采取必要的工艺措施,使铸件各部分冷却速度尽量一致。
实现定向凝固的措施是:设置冒口;合理使用冷铁。
它广泛应用于收缩大或壁厚差较大的易产生缩孔的铸件,如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。
一、二元相图的建立合金的结晶过程比纯金属复杂;常用相图进行分析;相图是用来表示合金系中各金在缓冷条件下结晶过程的简明图解;又称状态图或平衡图..合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金.. 组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存在的物质..多数情况下组元是指组成合金的元素..但对于既不发生分解、又C..不发生任何反应的合物也可看作组元; 如Fe-C合金中的Fe3相图由两条线构成;上面是液相线;下面是固相线..相图被两条线分为三个相区;液相线以上为液相区L ;固相线以下为固溶体区;两条线之间为两相共存的两相区L+ ..3 枝晶偏析合金的结晶只有在缓慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体..但实际冷速较快;结晶时固相中的原子来不及扩散;使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素如Cu-Ni合金中的Ni; 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素;如Cu-Ni合金中的Cu..在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析..与冷速有关而且与液固相线的间距有关..冷速越大;液固相线间距越大;枝晶偏析越严重枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能..生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温;以使原子充分扩散、成分均匀;消除枝晶偏析;这种热处理工艺称作扩散退火..2、二元共晶相图当两组元在液态下完全互溶;在固态下有限互溶;并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图..以 Pb-Sn 相图为例进行分析..1 相图分析①相:相图中有L、、三种相; 是溶质Sn在 Pb中的固溶体; 是溶质Pb在Sn中的固溶体..②相区:相图中有三个单相区: L、、;三个两相区: L+ 、L+ 、+ ..③液固相线:液相线AEB;固相线ACEDB..A、B分别为Pb、Sn的熔点..④固溶线: 溶解度点的连线称固溶线..相图中的CF、DG线分别为Sn在 Pb中和 Pb在 Sn中的固溶线..固溶体的溶解度随温度降低而下降..⑤共晶线:水平线CED叫做共晶线..在共晶线对应的温度下183 ℃;E点成分的合金同时结晶出C点成分的固溶体和D点成分的固溶体;形成这两个相的机械混合物LE C+D在一定温度下;由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应..一、铁碳合金的组元和相C1. 组元:Fe、 Fe32. 相⑴铁素体——碳在-Fe中的固溶体称铁素体;用F或表示碳在–Fe中的固溶体用表示;体心立方间隙固溶体..铁素体的溶碳能力很低;在727℃时最大为0.0218%;室温下仅为0.0008%..铁素体的组织为多边形晶粒;性能与纯铁相似..2 奥氏体碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体..用A或表示..是面心立方晶格的间隙固溶体..溶碳能力比铁素体大;1148℃时最大为2.11%..组织为不规则多面体晶粒;晶界较直..强度低、塑性好;钢材热加工都在区进行;碳钢室温组织中无奥氏体..3 渗碳体Fe3C含碳6.69%;用Fe3C或Cm表示..Fe3C硬度高、强度低 b35MPa;脆性大;塑性几乎为零..由于碳在 -Fe中的溶解度很小;因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在..重要知识点五个重要的成份点: P、S、E、C、F四条重要的线: ECF、PSK、ES、GS三个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变反应式、包晶转变本节略二个重要温度: 1148 ℃、727 ℃第一节退火和正火一般零件的工艺路线为:毛坯铸造或锻造→退火或正火→机械粗加工→淬火+回火或表面热处理→机械精加工..退火与正火常作为预备热处理;其目的是为消除毛坯的组织缺陷;或为以后的加工作准备;淬火和回火工艺配合可强化钢材;提高零件使用性能;作为最终热处理..一、退火将工件加热到适当温度;保温一定时间;缓慢冷却热处理工艺目的根据不同情况;退火的作为可归纳为降低硬度;改善钢的成形和切削加工性能;均匀钢的化学成分和组织;消除内应力等..①调整硬度以便进行切削加工;②消除残余内应力;以防止钢件在淬火时产生变形或开裂;③细化晶粒;改善组织;提高力学性能;为最终热处理作准备..1、退火类型1 完全退火完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却;获得接近平衡组织的退火工艺..工艺加热温度为Ac3以上20℃~30℃;保温时间依工件的大小和厚度而定;使工件热透;保证全部得到均匀化的奥氏体;冷却方式可采用随炉缓慢冷却;实际生产时为提高生产率;退火冷却至600℃左右即可出炉空冷..2球化退火工艺球化退火的加热温度为Ac1以上20℃~30℃;采用随炉缓冷;至500℃~600℃后出炉空冷;3去应力退火去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余内应力而进行的退火工艺..工艺去应力退火加热温度较宽;但不超过AC1点;一般在500℃~650℃之间;铸铁件去应力退火温度一般为500℃ ~ 550℃;焊接工件的去应力退火温度一般为500℃ ~600℃..去应力退火的保温时间也要根据工件的截面尺寸和装炉量决定..去应力退火后的冷却应尽量缓慢;以免产生新的应力..4扩散退火为减少铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性;将其加热到略低于固相线固相线以下 100℃~200℃的温度;长时间保温10h~15h;并进行缓慢冷却的热处理工艺;称为扩散退火或均匀化退火..二、正火1、正火的概念工艺正火处理的加热温度通常在Ac3或Accm以上30℃~50℃..对于含有V、Ti、Nb等碳化物形成元素的合金钢;采用更高的加热温度AC3 + 100℃~150℃..正火冷却方式常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却..对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢的冷却速度;达到要求的组织和性能..第二节钢的淬火将亚共析钢加热到Ac3以上;共析钢与过共析钢加热到Ac1以上;低于Accm的温度;保温后以大于Vk的速度快速冷却;使奥氏体转变为马氏体或贝氏体的热处理工艺叫淬火..马氏体强化是钢的主要强化手段;因此淬火的目的就是为了获得马氏体;提高钢的机械性能..淬火是钢的最重要的热处理工艺也是热处理中应用最广的工艺之一..1、淬火温度的确定淬火温度即钢的奥氏体化温度;是淬火的主要工艺参数之一..选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体组织..亚共析钢的淬火温度一般为Ac3以上30~50℃;淬火后获得均匀细小的马氏体组织..温度过高;奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织;而使钢的机械性能恶化;特别是塑性和韧性降低;淬火温度低于Ac3;淬火组织中会保留未溶铁素体;使钢的强度硬度下降..4、钢的淬透性1淬透性与淬硬性的概念钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力也称为淬透层深度;其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬硬层深度来表示..淬硬层深度指由工件表面到半马氏体区50%M + 50%P的深度..淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度;即硬化能力..淬透性与淬硬层深度的关系同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关..工件尺寸小、介质冷却能力强;淬硬层深.. 淬透性与工件尺寸、冷却介质无关..它只用于不同材料之间的比较;通过尺寸、冷却介质相同时的淬硬层深度来确定的..2淬透性的测定及其表示方法同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸;冷却介质有关;工件尺寸小、冷却能力强;淬硬层深;工件尺寸小、介质冷却能力强;淬硬层深;而淬透性与工件尺寸、冷却介质无关;它只用于不同材料之间的比较;是在尺寸、冷却介质相同时;用不同材料的淬硬层深度进行比较的..淬透性常用末端淬火法测定如下图所示;将标准化试样奥氏体化后;对末端进行喷水冷却..然后从水冷段开始;每隔一定距离测量一个硬度值;即可得到试样沿轴向的硬度分布曲线;称为钢的淬透性曲线..即用 表示J 表示末端淬透性;d 表示半马氏体区到水冷端的距离;HRC 为半马氏体区的硬度..3 影响淬透性的因素钢的淬透性取决于临界冷却速度V K ; V K 越小;淬透性越高..V K 取决于C 曲线的位置;C 曲线越靠右;V K 越小..凡是影响C 曲线的因素都是影响淬透性的因素;即除Co 外;凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高;奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高..影响淬硬层深度的因素淬透性 冷却介质 工件尺寸对于截面承载均匀的重要件;要全部淬透..如连杆、模具等..对HRC J d于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透淬硬层深度一般为半径的1/2-1/3;如轴类、齿轮等..淬硬层深度与工件尺寸有关;设计时应注意尺寸效应..第三节钢的回火回火——将淬火钢加热到Ac1以下的某温度保温后冷却的热处理工艺..1、回火的目的消除或减少淬火内应力;防止工件变形或开裂;获得工艺所要求的力学性能;稳定工件尺寸..淬火马氏体和残余奥氏体都是非平衡组织;有自发向平衡组织铁素体加渗碳体转变的倾向..回火可使马氏体和残余奥氏体转变为平衡或接近平衡的组织;防止使用时变形..对于未经淬火的钢;回火是没有意义的;而淬火钢不经回火一般也不能直接使用;为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂;钢件经淬火后应及时回火..3、回火工艺1低温回火<250℃低温回火后得到回火马氏体组织..其目的是降低钢的淬火应力和脆性;回火马氏体具有高的硬度一般为58~64HRC、强度和良好耐磨性..低温回火特别适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬火等工求高硬度和耐磨性的工件..2中温回火350-500℃中温回火时发生如下变化;得到T回组织;即为在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体的组织..使钢具有高的弹性极限;较高的强度和硬度一般为35 ~ 50HRC;良好的塑性和韧性..中温回火主要用于各种弹性元件及热作模具..3高温回火>500℃高温回火后得到回火索氏体组织;即为在多边性铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C的组织 ..工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质..高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢制作的曲轴、连杆、螺栓、汽车半轴、等重要的机器零件..4、回火时的性能变化回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高;钢的强度、硬度下降;塑性、韧性提高..5、回火脆性淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高..在某些温度范围内回火时;会出现冲击韧性下降的现象..1低温回火脆性淬火钢在250℃~350℃范围内回火时出现的脆性叫做低温回火脆性..几乎所有的钢都存在这类脆性..这是一种不可逆回火脆性;目前尚无有效办法完全消除这类回火脆性..所以一般都不在250℃~350℃这个温度范围内回火..2高温回火脆性淬火钢在500℃~650℃范围内回火时出现的脆性称为高温回火脆性;称为第二类回火脆性..这种脆性主要发生在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素的结构钢中..这种脆性与加热、冷却条件有关..加热至600℃以上后;以缓慢的冷却速度通过脆化温度区时;出现脆性;快速通过脆化区时;则不出现脆性..此类回火脆性是可逆的;在出现第二类回火脆性后;重新加热至600℃以上快冷;可消除脆性..第四节钢的表面淬火钢的表面热处理有两大类:一类是表面加热淬火热处理;通过对零件表面快速加热及快速冷却使零件表层获得马氏体组织;从而增强零件的表层硬度;提高其抗磨损性能..另一类是化学热处理;通过改变零件表层的化学成分;从而改变表层的组织;使其表层的机械性能发生变化..1、表面淬火表面具有高的强度、硬度和耐磨性;不易产生疲劳破坏;而心部则要求有足够的塑性和韧性..采用表面淬火可使钢的表面得到强化;满足工件这种“表硬心韧”的性能要求..1 表面淬火目的使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限;心部在保持一定的强度、硬度的条件下;具有足够的塑性和韧性..适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击零件2 表面淬火用材料0.4-0.5%C的中碳钢..含碳量过低;则表面硬度、耐磨性下降含碳量过高;心部韧性下降;铸铁提高其表面耐磨性..3 预备热处理工艺对于结构钢为调质或正火..前者性能高;用于要求高的重要件;后者用于要求不高的普通件..目的①为表面淬火作组织准备②获得最终心部组织..表面淬火后的回火采用低温回火;温度不高于200℃..目的为降低内应力保留淬火高硬度耐磨性..表面淬火+低温回火后的组织:表层组织为M回;心部组织为S回调质或F+S正火..第五节化学热处理化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温;使一种或几种元素渗入它的表面;改变其化学成分和组织;达到改进表面性能;满足技术要求热处理过程..目的1、提高渗层硬度和耐磨性;如渗碳、氮等;2、提高零件接触疲劳强度和提高抗擦伤能力;渗氮等;3、提高零件抗氧化、耐高温性能;如渗入铝、铬等;4、提高零件抗蚀性;如渗入硅、铬等..化学热处理基本过程1介质的分解—即加热时介质中的化合物分子发生分解并释放出活性原子;2工件表面的吸收—即活性原子向固溶体中溶解或与钢中某些元素形成化合物;3原子向内部扩散—即溶入的元素原子在浓度梯度的作用下由表层向钢内部的扩散..1、渗碳原理渗碳是指向钢表面渗入碳原子的过程..渗碳是为了使低碳钢工件含碳量为0.1%~0.25%表面获得高的碳浓度0.85%~1.05%;从而提高工件表面的硬度、耐磨性及疲劳强度;同时保持心部良好的韧性和塑性..若采用中碳以上的钢渗碳;则将降低工件心部的韧性..渗碳主要用于那些对耐磨性要求较高、同时承受较大冲击载荷的零件..2渗碳件用钢一般采用碳质量分数为0.1%~0.25%的低碳钢或低碳合金钢;20、20Cr、20CrMnTi等..可使渗碳件表面高硬度、耐磨;心部高强韧性、承受较大冲击..3渗碳后的热处理及性能渗碳缓冷后组织:表层为P+网状Fe3CⅡ; 心部为F+P;中间为过渡区..渗碳后必须经淬火+低温回火后才能满足使用性能的要求..热处理后使渗碳件表面具有马氏体和碳化物的组织;表面硬度58~64HRC..而心部根据采用钢材淬透性的大小和零件尺寸大小;获得低碳马氏体或其他非马氏体组织;具有心部良好强韧性..常用方法是渗碳缓冷后;重新加热到Ac1+30-50℃淬火+低温回火..表层:M回+颗粒状碳化物+A’少量; 心部:淬透时;M回+F..2、渗氮渗氮是在一定温度下于一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺..方法主要有气体渗氮和离子渗氮等..1气体渗氮渗氮温度一般为500~560℃;时间一般为20~50小时;采用氨气NH3 作渗氮介质..氨气在450℃以上温度时即发生分解;产生活性氮原子: 2NH3——3H2+2N2渗氮的特点渗氮件的表面硬度高达;相当于65HRC~72HRC..并可保持到560~600℃而不降低..氮化后钢件不需其他热处理;渗氮件的变形小..渗氮后具有良好的耐腐蚀性能..这是由于渗氮后表面形成致密的氮化物薄膜;气体渗氮所需时间很长;渗氮层也较薄一般为0.3-0.6mm;38CrMoAl钢制压缩机活塞杆为获得0.4-0.6mm的渗氮层深度气体渗氮保温时间需60h左右..氮化缺点工艺复杂;成本高;氮化层薄..用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件..第六节铸铁一、铸铁的成分、组织和性能特点1、铸铁的成分特点a. 含碳量理论上含C:2.11%~ 6.69% 的铁碳合金都属于铸铁; 但工业上常用铸铁的含碳量一般在:2.50%~4.00%之间..三、铸铁的分类1、灰口铸铁普通铸铁石墨呈片状;典型灰口铸铁;这类铸铁机械性能不高;但生产工艺简单;价格低廉;工业上所用铸铁几乎全部属于这类铸铁..灰口铸铁又根据第三阶段石墨化程度的不同分为:铁素体灰铁、 F+P灰铁、珠光体灰铁2、白口铸铁炼钢生铁第一、二、三阶段石墨化过程完全被抑制;Fe-C合金完全按照Fe-Fe3CC形式存在组织中存在莱氏体组织;断口呈白亮结晶而得到的铸铁;以Fe3色;故得名白口铸铁..白口铸铁硬脆;主要作为炼钢原料..3、可锻铸铁韧性铸铁;玛钢C分解而得到团石墨呈团絮状;用白口铸铁经长时间高温退火后;Fe3絮状石墨组织的铸铁..由于石墨呈团絮状;对基体的割裂作用比片状石墨小一些;故机械性能尤其冲击韧性高于灰口铸铁..可锻铸铁由于生产工艺复杂;成本较高;应用很少..4、球墨铸铁石墨组织呈球状;这种铸铁强度高;生产工艺比可锻铸铁简单;且可通过热处理进一步提高强度..球墨铸铁既保持了铸铁的特点;又具钢的高强度、高韧性;故应用越来越多..1球化处理与孕育处理Ⅰ球化处理铁水浇铸前;加入一定量的球化剂镁;硅铁-镁;铜-镁系;以促使石墨结晶时生长成为球状的工艺;称为球化处理..Ⅱ孕育处理变质处理球化处理只能在铁水中有石墨核心产生时;才能促使石墨生长成球状;而球化剂都是阻碍石墨化的元素;所以必须进行孕育处理变质处理;往铁水中加入变质剂75% Si-Fe..第七节铝及铝合金1性能特点纯铝银白色金属光泽;密度小2.72;熔点低660.4℃;导电导热性能优良..耐大气腐蚀;易于加工成形 ..具有面心立方晶格..铝合金一般具有有限固溶型共晶相图..可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类..3形变铝合金的牌号、性能变形铝及铝合金牌号表示方法;国标规定;变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号..GB 3190-82中的旧牌号表示方法为防锈铝合金:LF +序号硬铝合金: LY +序号超硬铝合金:LC +序号锻铝合金: LD +序号4铸造铝合金牌号、分类Al- Si系:代号为ZL1+两位数字顺序号Al-Cu系:代号为ZL2+两位数字顺序号Al-Mg系:代号为ZL3+两位数字顺序号Al-Zn系:代号为ZL4+两位数字顺序号二、铜及铜合金1性能特点纯铜呈紫红色;又称紫铜;具有面心立方晶格;无同素异构转变;无磁性..纯铜具有优良的导电性和导热性;在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性..塑性好..2黄铜以Zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜..黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜..按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜..单相黄铜塑性好;常用牌号有H80、H70、H 68..适于制造冷变形零件;如弹壳、冷凝器管等..三七黄铜两相黄铜热塑性好; 强度高..常用牌号有H59、H62..适于制造受力件;如垫圈、弹簧、导管、散热器等..四六黄铜3青铜青铜主要是指Cu-Sn合金..加工青铜的牌号为:Q +主加元素符号及其平均百分含量 + 其他元素平均百分含量.. QSn4-3含4%Sn 3%Zn 常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等..常用牌号有:QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1轴承合金制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金..滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑..由轴承体和轴瓦两部分组成..与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大;工作平稳;无噪音及拆装方便等优点..一、组织性能要求速旋转时;轴瓦与轴颈发生强烈摩擦;承受轴颈施加的交变载荷和冲击力..⑴足够的强韧性;承受交变冲击载荷;⑵较小的热膨胀系数;良好的导热性和耐蚀性;以防止轴与轴瓦之间咬合;⑶较小的摩擦系数;良好的耐磨性和磨合性;以减少轴颈磨损;保证轴与轴瓦良好的跑合..为满足上述性能要求;轴承合金的组织应是软的基体上分布着硬的质点..当轴旋转时;软的基体或质点被磨损而凹陷;减少了轴颈与轴瓦的接触面积;有利于储存润滑油..软基体或质点还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用;以避免擦伤轴颈..这类组织承受高负荷能力差;属于这类组织的有锡基和铅基轴承合金;又称为巴氏合金babbitt alloy1、锡基轴承合金以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金熔点较低;是软基体硬质点组织类型的轴承合金..锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性;摩擦系数和热膨胀系数小;但疲劳强度较低;工作温度不超过150 ℃;价格高..广泛用于重型动力机械;如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦..2、铅基轴承合金以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金;软基体硬质点型轴承合金;ZChPbSb16Sn16Cu2..铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金;但其成本低;高温强度好;有自润滑性..常用于低速、低载条件下工作的设备;如汽车、拖拉机曲轴的轴承等..。
铸造:将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中,冷却后获得逐渐的工艺方法。
1、铸造的实质利用了液体的流动形成。
2、铸造的特点A 适应性大(铸件分量、合金种类、零件形状都不受限制);B 成本低C 工序多,质量不稳定,废品率高D 力学性能较同样材料的锻件差。
力学性能差的原因是:铸造毛胚的晶粒粗大,组织疏松, 成份不均匀3、铸造的应用铸造毛胚主要用于受力较小,形状复杂(特别是腔内复杂)或者简单、分量较大的零件毛胚。
1、铸件的凝固(1)铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程.它由晶核的形成和长大两部份组成。
通常情况下,铸件的结晶有如下特点:A 以非均质形核为主B 以枝状晶方式生长为主.结晶过程中,晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素,因此可通过增加晶核数目来细化晶粒. 晶体生长方式决定了最终的晶体形貌,不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或者混合组织等.(2)铸件的凝固方式逐渐的凝固方式有三种类型:A 逐层凝固B 糊状凝固C 中间凝固2、合金的铸造性能(1)流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力,是合金本身的性能。
它反映了液态金属的充型能力,但液态金属的充型能力除与流动性有关,还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关,是各种因素的综合反映。
生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手:A 选择挨近共晶成份的趋于逐层凝固的合金,它们的流动性好;B 提高浇注温度,延长金属流动时间;C 提高充填能力D 设置出气冒口,减少型内气体,降低金属液流动时阻力。
(2)收缩性A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中.对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有,液固界面泾渭分明,已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充,如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充,就会在该处形成一个集中的缩孔。
适当控制凝固顺序,让铸件按远离冒口部份最先凝固,然后朝冒口方向凝固, 最后才是冒口本身的凝固(即顺序凝固方式) ,就把缩孔转移到最后凝固的部位—- 冒口中去,而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。
材料成型技术基础总复习知识点归纳二、铸造1.零件结构分析:筒壁过厚;圆角过渡,易产生应力集中。
2.铸造方法:砂型铸造(手工造型)及两箱造型。
3.选择浇注位置和分型面4.确定工艺参数(1) 铸件尺寸公差:因精度要求不高,故取CT15(2) 要求的机械加工余量(RMA ):余量等级取H 级。
参考表2-6,余量值取5mm ,标注为GB/T 6414-CT15-RMA5(H)(3) 铸件线收缩率:因是灰铸铁件及受阻收缩,取0.8%(4) 起模斜度:因铸件凸缘端为机加工面,增加壁厚式,斜度值1°(5) 不铸出的孔:该铸件6个φ18孔均不铸出(6) 芯头形式:参考图2-39,采用水平芯头零件结构的铸造工艺性:1、基本原则:1) 铸件的结构形状应便于造型、制芯和清理2) 铸件的结构形状应利于减少铸造缺陷3) 对铸造性能差的合金其铸件结构应从严要求2、铸造性能要求:1) 铸件壁厚应均匀、合理(外壁>内壁>肋(筋))2) 铸件壁的连接(圆角过渡、避免交叉和锐角、避免壁厚突变)3) 防止铸件变形(结构尽量对称)4) 避免较大而薄的水平面5) 减少轮形铸件的内应力(避免受阻收缩)3、铸造工艺要求:1)外形铸件外形分型面应尽量少而平;避免局部凸起或凹下侧凹和凸台不应妨碍起模;垂直于分型面的非加工面应具有结构斜度2)内腔尽量采用开放式、半开放式结构;应利于型芯的固定、排气和清理3)大件和形状复杂件可采用组合结构三、塑性成形金属塑性成形的方法:锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔自由锻1、零件结构分析2、绘制锻件图(余块、余量、公差)3、确定变形工序(镦粗、冲孔、芯轴、拔长、弯曲、切肩、锻台阶)4、计算坯料质量(mo= (md+mc+mq) (1+δ))和尺寸(首工序镦粗:D0≥0.8 拔长:D0≥ 零件结构的自由锻工艺性1)应避免锥形或楔形,尽量采用圆柱面和平行面,以利于锻造2)各表面交接处应避免弧线和曲线,尽量采用直线或圆,以利于锻制3)应避免肋板或凸台,以利于减少余块和简化锻造工艺4)大件和形状复杂的锻件,可采用锻—焊,锻—螺纹联接等组合结构模锻1、零件结构分析(分模面、结构斜度、圆角过渡、腹板厚度)2、绘制锻件图(余块、机械加工余量、锻件公差、模锻斜度、模锻圆角)3、确定变形工步(镦粗、拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻)4、修整工序选择(切边、冲连皮、校正、热处理(正火或退火)、清理) 30V max Dy零件结构的模锻工艺性1)应有合理的分模面,以保证锻件从模膛中取出又利于金属填充、减少余块和易于制模2)与分模面垂直的非加工面应有结构斜度,以利于从模膛中取出锻件(圆角过渡,利金属流动,防应力集中)3)应避免肋的设置过密或高宽比过大,利于金属充填模膛4)应避免腹板过薄,以减小变形抗力以及利于金属填充模膛5)应尽量避免深孔或多孔结构,以利于制模和减少余块6)形状复杂性件宜采用锻—焊、锻—螺纹联接等组合结构,以利于模具和减少余块冲压(冲裁、弯曲、拉深、缩口、起伏和翻孔)冲裁:落料模:D凹≈(Dmin)D凸≈(D凹-Zmin)冲孔模:d凸≈(dmax)d凹≈(d凸+Zmin)弯曲:工件内侧圆角半径≥凸模圆角半径、弯曲件毛坯长度拉伸:拉深间隙、拉伸模尺寸、毛坯直径、拉深次数冲压工序:1)带孔平板件:单工序:先落料后冲孔,连续模:先冲孔后落料2)带孔的弯曲件或拉深件:热处理、拉深/弯曲、冲孔3)形状复杂的弯曲件:先弯两端、两侧,后弯中间模具:单工序模、复合模、连续模1、零件结构分析:孔边距过小,宜加大2、冲裁间隙:取大间隙Z/2=(10%~12.5%)δ故Z=0.30~0.38mm模具刃口尺寸:落料模:D凹≈(Dmin)=33.2 D凸≈(D凹-Zmin)=32.9冲孔模:d凸≈(dmax)=26.7 d凹≈(d凸+Zmin)=273、冲压工序选择工序类型:平板件,冲孔和落料工序工序顺序:大批量,先冲孔后落料4、模具类型:精度要求不高且为大批量生产,采用连续模零件结构的冲压工艺性1)材料:尽量选用价格较低的材料2)精度和表面质量:3)冲压件的形状和尺寸1)冲裁件:①形状尽可能简单、对称②圆弧过渡、避免锐角③注意孔形、孔径、孔位2)弯曲件:①形状②h、a、c≥2δ、l≥r+(1~2)δ、R/r≥0.5δ③冲孔槽防止孔变形④位置3)拉深件:①形状②转角l≥R/r+0.5δ、R≥2~4δ、r≥2δ③位置④组合工艺、切口工艺四、连接成形焊接头力学性能:相变重结晶区、焊缝金属区、母材、不完全重结晶区、熔合区、过热区焊接残余应力:调节1)设:减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉;采用刚性较小的接头2)工:合理的焊接顺序(先内后外、先短后长、交叉处不起头收尾)、降低焊接接头的刚性、加热减应区、锤击焊缝、预热和后热2、消除:1)去应力退火2)机械拉伸法3)温差拉伸法4)振动法3、焊接残余变形控制和矫正:(收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳变形)1)设:尽量减少焊缝的数量和尺寸,合理选用焊缝的截面形状2、合理安排焊缝位置2)工:反变形法、刚性固定法、合理选用焊接方法和焊接规范、选用合理的装配焊接顺序材料的焊接性:(材料的化学成分、焊接方法、焊接材料、焊件结构类型、服役要求)焊接性评价:碳当量、冷裂纹敏感系数公式金属材料的焊接:1、碳钢:(①淬硬组织、裂纹;②预热和后热;③低氢型焊条、碱度较高的焊剂;④去应力退火或高温回火)1)低碳钢、强度低的低合金结构钢:各种方法,无需采用任何工艺措施方便施焊2)中碳钢:①易②③④小电流、低焊速和多层焊。
一、金属液态成型1、铸造过程是熔炼金属、制造铸型,并将熔融金属在重力、压力、离心力、电磁力等外力场的作用下充满铸型,凝固后获得一定形状、尺寸与性能零件和毛坯生产过程。
2、铸造的特点:①可生产形状任意复杂的制件,特别是内腔件:②适应性强;③成本低;④废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
3、合金铸造性能:指合金在铸造形成时获得外形准确、内部健全铸件的能力。
内容:①流动性;②收缩性;③吸气性;④偏析。
4、充型能力的影响因素:①合金的流动性:流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件。
②浇注条件:浇注温度:温度越高,充型能力强;充型压力:提高充型压力,充型能力强。
③铸型填充条件:铸型材料:其导热系数越大,合金的充型能力越差。
铸型温度:温度高,能减缓金属液的冷却速度,使充型能力提高。
铸型结构:铸件上的薄壁或大的水平面会使金属流动困难。
5、收缩的影响因素:①化学成分;②浇注温度;③铸件结构和铸型条件。
6、缩孔:是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。
缩松:是分散在铸件某个区域内的细小缩孔。
防止:缩孔和缩松都会使铸件的力学性能下降,必须依据技术要求,采用适当的工艺措施予以防止。
通常采用安放冒口、冷铁实现“顺序凝固”。
7、吸气性的影响因素:温度;合金的种类;气体的成份。
吸气性的危害:①可导致铸件产生气孔,影响力学性能和气密性;②使金属氧化;③钢中过量的氢易使钢塑性降低(氢脆),甚至产生裂缝。
8、内应力的形成:是由于铸件壁厚不均匀、各部分的冷却速度不同,以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的(热应力)。
是合金固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的(机械应力)。
9、内应力的减小与消除:①同时凝固;②改善铸型和型芯的退让性,及时落砂;③去应力退火。
10、裂纹:铸造内应力超过金属的强度极限时,铸件便产生裂纹。
种类:热裂:高温下形成的裂纹。
冷裂:较低温下形成,脆性大的合金较易产生。
11、浇铸位置的确定原则:①铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面;②大平面应尽可能朝下;③尽量将铸件大面积的薄壁部分放在铸型的下部或垂直、倾斜位置;④铸易产生缩孔的铸件,应将厚大部分置于上部或侧面;⑤便于型芯固定和排气,减少型芯数量。
材料成形技术基础第一章1-1一、铸造的实质、特点与应用铸造:将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中,冷却后获得逐渐的工艺方法。
1、铸造的实质利用了液体的流动形成。
2、铸造的特点A适应性大(铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制);B成本低C工序多,质量不稳定,废品率高D力学性能较同样材料的锻件差。
力学性能差的原因是:铸造毛胚的晶粒粗大,组织疏松,成分不均匀3、铸造的应用铸造毛胚主要用于受力较小,形状复杂(尤其是腔复杂)或简单、重量较大的零件毛胚。
二、铸造工艺基础1、铸件的凝固(1)铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。
它由晶核的形成和长大两部分组成。
通常情况下,铸件的结晶有如下特点:A以非均质形核为主B以枝状晶方式生长为主。
结晶过程中,晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素,因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。
晶体生长方式决定了最终的晶体形貌,不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。
(2 )铸件的凝固方式逐渐的凝固方式有三种类型:A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固2、合金的铸造性能(1)流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力,是合金本身的性能。
它反映了液态金属的充型能力,但液态金属的充型能力除与流动性有关,还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关,是各种因素的综合反映。
生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手:A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金,它们的流动性好;B提高浇注温度,延长金属流动时间;C提高充填能力D设置出气冒口,减少型气体,降低金属液流动时阻力。
(2)收缩性A缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。
对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有,液固界面泾渭分明,已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充,如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充,就会在该处形成一个集中的缩孔。
适当控制凝固顺序,让铸件按远离冒口部分最先凝固,然后朝冒口方向凝固,最后才是冒口本身的凝固(即顺序凝固方式),就把缩孔转移到最后凝固的部位一一冒口中去,而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。
具有宽结晶温度围,趋于糊状凝固的合金,由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断面,发达的枝状晶彼此相互交错而把尚未结晶的金属液分割成许多小而分散的封闭区域,当该区域的金属液凝固时,收缩得不到外来金属液的补偿,而形成了分散的小缩孔, 即缩松。
这类合金即采用顺序凝固加冒口的措施也无法彻底消除缩松缺陷。
因此,对于气密性要求不高,而要求应力小的场合可采用同时凝固措施来满足要求。
B铸件应力主要是由于铸件在固态下的收缩受阻而英气的。
这些阻碍包括机械阻碍和热阻碍。
热应力与铸件结构有关。
壁厚不均铸件,冷却过程中各部分冷速不一,薄壁部分有趣冷速快,率先从塑性变形阶段进入弹性变形阶段,此时,由于厚壁部分仍处于塑性变形收缩时,由于这两部分为一整体,厚壁部分的弹性收缩必然收到薄壁部分对它的拉应力,而薄壁部分则收到相反的力一一压应力,。
因此,必须尽力那个使铸件壁厚均匀,避免金属局部积聚,以减小热应力。
铸件的应力将导致铸件变形,甚至开裂。
1-2铸造方法铸造按工艺方法分为砂型铸造和特种铸造砂型铸造1、砂型铸造的特点:(1)生产周期短,产品成本低;(2 )产品批量、大小不受限制;(3)劳动强度大,劳动条件较差;(4 )铸件质量不稳定,易产生缺陷。
2、常用的造型方法按使用的工具不同,分为手工造型和机器造型(1)手工造型:指全部用手工或手动工具完成的造型工序1)特点:操作灵活,适应性强,成本低,生产准备时间短,铸件质量差,劳动强度大,生产率低。
2)应用:单件、小批量生产,各种大、小型铸件3)手工造型分类按砂箱特征分(2 )机器造型指用机器完成全部或至少完成紧砂操作的造型工序。
1)特点:①提高了生产率,铸件尺寸精度较高;②节约金属,降低成本;③改善了劳动条件;④设备投资较大。
2)应用:成批、大量生产各类铸件。
3)机械造型方法①震压造型:先震击紧实,再用较低的比压(0.15 —0.4MPa )压实。
紧实效果好,噪音大,生产率不够高。
②微震压实造型:对型砂压实的同时进行微震。
紧实度高、均匀,生产率高,噪音仍较大。
③高压造型:用较高的比压(0.7 —1.5MPa)紧实型砂。
紧实度高,噪音小,灰尘少,生产率高,但设备造价高。
④抛砂造型:利用离心力抛出型砂,完成填砂和紧实。
紧实度均匀,噪音小;但生产率低。
特种铸造一•特种铸造:是指与砂型铸造有显著区别的一些铸造方法。
例如:熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造、陶瓷型铸造、壳型铸造和连续铸造等。
二•特点:(1)不用砂或少用砂,改善了劳动条件,减轻了劳动强度。
(2)铸件精度较高、性能较好。
(3)生产率高,工艺简单。
(4)成本高,生产周期长,在工艺上和应用上各有一定的局限性。
三•分类:1、金属型铸造(1)金属型铸造:将金属液浇入金属铸型获得铸件的方法(2)特点:1)铸件力学性能比砂型铸件高。
2)铸件精度和表面质量好。
3)可节约金属,生产率较高。
4)不用砂或少用砂,改善了劳动条件。
5)铸件成本高,易产生浇不足、开裂等缺陷。
6)铸造工艺要求严格。
(3)应用:主要用于有色金属件的大批量生产。
例如:铝活塞、汽缸体等。
(4)金属型的结构:1)整体型;2)水平分型;3)垂直分型;4)综合分型。
(5)工艺特点:1)金属型要预热2)喷刷涂料3)及时开型取件2•压力铸造(1)压力铸造:指熔融金属在高压下快速压入型腔,并在压力下结晶,获得铸件的方法。
(2)应用:主要用于大量生产非铁合金中、小型铸件。
(铝合金、锌合金等)例如:汽缸体、化油器、离合器等。
(3 )压力铸造的特点1 )铸件尺寸精度高,表面质量好;2)铸件力学性能好;3)可压铸形状复杂的薄壁铸件;4)可嵌铸其它材料,节省贵重材料;5 )生产率高,易于实现机械化和自动化;6)铸件料质受限制;7)设备投资大,不宜小批量生产;8 )压铸件不能进行大余量的机械加工和热处理。
(压铸件易产生小气孔)3•低压铸造(1)低压铸造:将合金液在压力下由铸型底部注入型腔,并在压力(60 - 150kPa)下结晶,获得铸件的方法。
(2)应用:铝、镁合金中、小型件的成批大量生产。
例如:汽缸体、缸盖、活塞等。
(3 )低压铸造的特点1)充型压力和速度便于控制;2)铸件组织致密,力学性能高;3)铸件形状可较复杂,精度较高;4)金属利用率高,一般在90%以上;5)但升液管寿命较短,生产率低于压力铸造。
4•离心铸造(1)离心铸造:将金属液浇入高速旋转的铸型中,在离心力的作用下凝固成铸件的方法。
(2)应用:主要用于大批量生产空心回转体铸件。
例如:铸铁管、汽缸套、铜套等。
(3 )离心铸造的特点1)简化了套筒、管类铸件的生产过程;2)离心铸件力学性能高,缺陷较少;3)可生产流动性较差的薄壁及双金属铸件;4)铸件的形状和尺寸受限制;5)表面粗糙,易产生偏析;6)设备投资大,不宜单件、小批量生产。
5•熔模铸造(1)熔模铸造:即用易熔材料制成模样,用造型材料将其包覆,制成型壳,熔出模样,经高温焙烧,浇注获得铸件的方法。
(2 )熔模铸造的特点1)铸件精度和表面质量较高。
2)可以铸造形状复杂的薄壁铸件。
3)生产批量不受限制。
4)原材料价格贵,铸件成本高。
5)工艺过程繁杂,生产周期长。
6)铸件尺寸不能太大,质量一般小于25Kg。
(3)应用:各种铸造合金,特别适于高熔点、难加工合金的小型铸件的成批、大量生产。
1-3铸造工艺设计铸造工艺设计是根据铸件结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制图样和标注符号,编制工艺卡和工艺规等。
一、铸件浇注位置和分型面的选择1、浇注位置的选择1)铸件的重要加工面应朝下或位于侧面2)铸件宽大平面应朝下3)面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置4)易形成缩孔的铸件,应将截面较厚的部分置于上部或侧面,便于安放冒口,使铸件自下而上定向凝固5)应尽量减少型芯的数量,且便于安放、固定和排气2、铸型分型面的选择1 )便于起膜,使造型工艺简化2)尽量将铸件重要加工面或大部分加工面、加工基准面放在同一个砂箱中3)使型腔和主要芯位于下箱,便于下芯、合型和检查型腔尺寸二、铸造工艺参数确定包括:收缩余量、加工余量、起膜斜度、铸造圆角及芯头、芯座等。
三、铸造工艺简图绘制1、铸造工艺符号及表示方法2、典型零件工艺分析1-4铸件结构工艺性一:合金铸造性能对铸件结构的要求铸件的结构如果不能满足合金铸造的性能要求,将可能产生浇不足、冷隔、缩孔、气孔、裂纹和变形等缺陷。
防止这些缺陷的方法包括设计合理的铸件壁厚、设计铸件加强筋、铸件结构尽量减小收缩受阻、铸件结构避免过大水平壁、注意不同铸造合金对铸件结构的要求。
设计合理壁厚:a,铸件壁厚应合理,每种铸造合金都有其适宜的铸件壁厚要求;b,铸件壁厚应当均匀,防止壁厚相差过大凝固时产生缩孔、缩孔,此外冷却速度不均会产生热应力致使裂纹;c,铸件壁的,①结构圆角,壁间转角处设计出结构圆角②厚壁与薄壁间的连续要逐步过渡③避免十字交叉和锐角相连接设计铸件加强筋:筋可以增加铸件的刚度和强度防止铸件变形,减小铸件壁厚,防止铸件产生缩孔和裂纹。
(注:铸件结构容比较重要,特别是P36-39的设计图,各种铸造合金的性能结构特点参照P30的表格)二:铸造工艺对结构的要求1铸件外形的设计a,避免外部的侧凹,减少分型面或外部型芯;b,分型面应当平直;c,凸台和筋的设计应便于造型和起模;d,铸件的垂直壁上应当给出结构斜度2铸件腔的设计a,不用或者少用型芯;b,使型芯安放稳定、排气通畅、清理方便三:铸造方法对铸件结构的要求(了解)1-5铸造技术的发展趋势计算机的应用1•计算机辅助工艺设计(CAPP):(1 )模拟:充型过程流动场、温度场、应力场等。
(2)优化设计:浇注位置、浇冒口系统等。
2•铸造过程的自动控制于检测监控:(1)型砂性能及砂处理过程;(2 )炉料配比及熔炼质量;(3)铸型性能及造型线工作状况等。
先进制造技术的应用1•精密铸造技术高压造型、气冲造型、自硬砂造型等高紧实度砂型铸造以及压铸、熔模铸造、实型铸造等特种铸造技术。
压铸和实型铸造发展迅速,压住机正趋于大型化,轿车车门已能整体铸出。
实型铸造在生产近无余量、形状复杂的铸件以及绿色生产方面的优越性已逐步显现。
2.快速成形技术即采用激光固化、激光烧结或熔化沉积等多种方式,将树脂、塑料、蜡或金属等材料快速叠加获得制品的成形技术。
该技术在铸造生产中已用于生产蜡模、铸型、型壳、型芯等。
金属熔炼1•大型冲天炉:向着热风、水冷、大吨位、连续熔炼的方向发展。
2•小型冲天炉:向着进一步提高铁液质量的方向发展,主要是强化送风,加氧送风和脱湿送风等措施。