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。
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。