超塑性成形工艺
班级:成型113 姓名:许红梅学号:2011101259 一．超塑性的定义
超塑性是指在特定的条件下，即在低的应变速率(ε=10-2～10-4s-1)，一定的变形温度（约为热力学熔化温度的一半）和稳定而细小的晶粒度(0.5～5μm)的条件下，某些金属或合金呈现低强度和大伸长率的一种特性。其伸长率可超过100%以上，如钢的伸长率超过500%，纯钛超过300%，铝锌合金超过1000%。目前常用的超塑性成形的材料主要有铝合金、镁合金、低碳钢、不锈钢及高温合金等。
1920年Rsenhain发现Zn-4Cu-7Al合金在低速弯曲时，可以弯曲近180°
1934年英国Pearson发现Pb-Sn共晶合金在室温低速拉深时可以得到200%的延伸率
1945年前苏联Bochvar发现Zn-Al共析合金具有异常高的延伸率
1964年美国Backofen对Zn-Al合金进行了系统的研究，并提出了应变速率敏感性指数—m
1特点
1)金属塑性大为提高过去认为只能采用铸造成形而不能锻造成形的镍基合金，也可进行超塑性模锻成形，因而扩大了可锻金属的种类。
2)金属的变形抗力很小一般超塑性模锻的总压力只相当于普通模锻的几分之一到几十分之一，因此，可在吨位小的设备上模锻出较大的制件
3)加工精度高超塑性成形加工可获得尺寸精密、形状复杂、晶粒组织均匀细小的薄壁制件，其力学性能均匀一致，机械加工余量小，甚至不需切削加工即可使用。因此，超塑性成形是实现少或无切削加工和精密成形的新途径。
2应用
板料成形
其成形方法主要有真空成形法和吹塑成形法。
真空成形法有凹模法和凸模法。将超塑性板料放在模具中，并把板料和模具都加热到预定的温度，向模具内吹入压缩空气或将模具内的空气抽出形成负压，使板料贴紧在凹模或凸模上，从而获得所需形状的工件。对制件外形尺寸精度要求较高时或浅腔件成形时用凹模法，而对制件内侧尺寸精度要求较高时或深腔件成形时则用凸模法。
真空成形法所需的最大气压为105Pa，其成形时间根据材料和形状的不同，一般只需20～30s。它仅适于厚度为0.4～4mm的薄板零件的成形。
板料深冲
在超塑性板料的法兰部分加热，并在外围加油压，一次能拉出非常深的容器。深冲比H/d0可为普通拉深的15倍左右。
挤压和模锻
超塑性模锻高温合金和钛合金不仅可以节省原材料，降低成本，而且大幅度提高成品率。所以，超塑性模锻对那些可锻性非常差的合金的锻造加工是很有前途的一种工艺。
3精密模锻
概念
精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再经切削加工。模锻件尺寸公差等级可达CT12～CT15，表面粗糙度为Ra3.2～1.6μm。工艺
一般精密模锻的工艺过程大致是：先将原始坯料普通模锻成中间坯料；再对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮或缺陷；最后采用无氧或少氧化加热后精锻(图2-62)。为了最大限度地减少氧化，提高精锻件的质量，精锻的加热温度较低，对碳钢锻造温度在900～450℃之间，称为温模锻。精锻时需在中间坯料中涂润滑剂以减少摩擦，提高锻模生命和降低设备的功率消耗。
工艺特点
①需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料；否则会增大锻件尺寸公差，降低精度。
②需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其他缺
陷等。
③为提高锻件的尺寸精度和降低表面粗糙度，应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面形成的氧化皮。
④精密模锻的锻件精度在很大程度上取决于锻模的加工精度，因此，精锻模膛的精度必须很高。一般情况下，它要比锻件精度高两级。精锻模一定有导柱导套结构，保证合模准确。为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。
⑤模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。
⑥精密模锻一般都在刚度大、精度高的模锻设备上进行，如曲柄压力机、摩擦压力机或高速锤等。
4粉末锻造
简介
粉末锻造是粉末冶金成形方法和锻造相结合的一种金属加工方法。它是将粉末预压成形后，在充满保护气体的炉子
中烧结制坯，将坯料加热至锻造温度后模锻而成。
优点
与模锻相比，粉末锻造具有以下优点。
①材料利用率高，可达90%以上；而模锻的材料利用率只有50%左右。
②机械性能高。材质均匀无各向异性，强度、塑性和冲击韧性都较高。
③锻件精度高，表面光洁，可实现少或无切削加工。
④生产率高，每小时产量可达500～1000件。
⑤锻造压力小，如130汽车差速器行星齿轮，钢坯锻造需用总力为2500～3000kN压力机，粉末锻造只需总力为800kN压力机。
⑥可以加工热塑性差的材料，如难于变形的高温铸造合金可用粉末锻造方法锻出形状复杂的零件。采用粉末锻造出的零件有差速器齿轮、柴油机连杆、链轮、衬套等。
5高能高速成形
简介
高能高速成形是一种在极短时间内释放高能量而使金属变形的成形方法。高能高速成形的历史可追溯到100多年前，但由于成本太高及当时工业发展的局限，该工艺在当时并未得到应用。随着高新技术的发展及某些重要零部件的特殊需求，近些年来，高能高速成形得以飞速发展。高能高速成形主要包括：利用高压气体使活塞高速运动来产生动能的高速成形，利用火药爆炸产生化学能的爆炸成形，利用电能的电液成形，以及利用磁场力的电磁成形。
特点
这些特殊的成形工艺不仅赋予了成形后的材料特殊的性能，而且与常规成形方法相比还有以下特点。
①高能高速成形几乎不需模具和工装以及冲压设备，仅用凹模就可以
实现成形。
②高能高速成形时，零件以极高的速度贴模，这不仅有利于提高零件的贴模性，而且可以有效地减小零件弹复现象。所以得到的零件精度高，表面质量好。
③因为是在瞬间成形，所以材料的塑性变形能力提高，对于塑性差的用普通方法难以成形的材料，采用高能高速成形仍可得到理想的成形产品。
④高能高速成形方法对制造复合材料具有独特的优越性，例如，在制造钢-钛复合金属板中，采用爆炸成形瞬间即可完成。
⑤高能高速成形是特殊的成形工艺，成本高、专业技术性强是这种工艺的不足之处。
6静液挤压
简介
利用高压粘性介质给坯料外力而实现挤压的方法，称为静液挤压法。静液挤压所使用的高压介质，一般有粘性液体和粘塑性体。前者如蓖麻油、矿物油等，主要用于冷静液挤压和500～600℃以下的温、热静液挤压；后者如耐热脂、玻璃、玻璃-石墨混合物等，主要用于较高熔点金属的热静液挤压(坯料加热温度在700℃以上的挤压)。
与普通挤压法一样，根据需要，静液挤压可在不同的温度下进行。一般将金属和高压介质均处于室温时的挤压过程，称为冷静液挤压；在室温以上变形金属的再结晶温度以下的挤压过程，称为温静液挤压；
而在再结晶温度以上的挤压过程，称为热静液挤压。
特点
静液挤压时的金属流动均匀，特别适合于各种包复材料的挤压成形，如钛包铜电极、多芯低温超导线材的成形。
静液挤压时坯料处于高压介质中，有利于提高坯料的变形能力，因而静液挤压适于难加工材料的成形、精密型材成形。
静液挤压的材料主要有铝合金、铜合金、钢铁等金属材料，以及各种复合材料、粉体材料等。
用于静液挤压的坯料准备比普通挤压时的要求高。为了在挤压初期顺利地在挤压筒内建立起工作压力，一般需要将坯料的头部车削成与所用挤压模模腔相一致的形状。为了提高挤压制品的质量，防止污染高压介质，需要对坯料进行车皮处理。坯料表面的车削状态对挤压制品的表面质量影响较大。当挤压比较小时，要求表面粗糙度在几个微米的范围内；当挤压比较大时，要求表面粗糙度在十几个微米以下。对于用于管材挤压的坯料，还要进行镗孔。
应用
1)异型材挤压
由于静液挤压时可以获得良好的润滑条件和均匀涂层流动状态，因而特别适合于内表面或外表面带有细小复杂筋条，且形状与尺寸精度和表面质量要求高的各种异型管材与棒材的成形。静液挤压可以在较低
温度下实现大变形程度的高速挤压，所以对于一些高强度铝合金，由于高温脆性的缘故，在普通挤压机上，只能采取很低的速度进行挤压；而静液挤压可以将挤压温度降低至200～300℃，这样既可以避免高温脆性
又可以大幅度提高挤压速度。采用静液挤压法，铜及铜合金小尺寸管材可用高达数百的挤压比实现一次挤压成形，大大简化了生产工艺。同时，由于挤压温度较低，可获得细小再结晶组织的制品。
2)难加工材料挤压
钛合金型材，特别是薄壁型材，采用普通挤压方法成形十分困难。采用静液挤压法挤压钛合金时，挤压温度可大大降低，且挤压制品具有尺寸精度高，表面质量好，性能均匀等特点，同时，还可以提高挤压制品的力学性能。
3)高温合金挤压
利用静液挤压强烈的三向压应力作用，可以改善金属的变形能力，进行镍基合金、金属间化合物等高温合金零部件的直接成形。
4)难熔金属材料挤压
大多数难熔金属因其变形抗力大、塑性差，采用常规挤压法挤压难熔金属难度大。在900～1500℃高温下，难熔金属不能在空气介质中成形，因为金属易与气体发生作用，使性能显著劣化。采用静液挤压法，以玻璃-石墨混合物为高压介质，使部分难熔金属挤压成为可能。5)粉体材料挤压
热静液挤压同时具有热等静压和挤压成形两种功能，尤其适合于粉体
材料的直接挤压成形。例如，在钢质包套中以70%的相对密度填充高速钢粉末，然后进行热静液挤压，可以获得与铸造坯料经锻造后材料力
学性能的制品。采用热等静压工艺处理，然后在400～500℃温度下进行静液挤压，可以获得致密无缺陷的SiC纤维强化铝基复合材料。
6)包复材料挤压
利用金属流动均匀和具有高静水压力作用等特点，静液挤压非常适合于各种包复材料(或称层状复合材料)的成形。
例如,冷静液挤压的铜包铝复合材料，在高温下金属间化合物的包复材料的成形。由于高温和高压作用，容易获得具有完全冶金接合的界面接合质量。
7连续挤压
与轧制、拉拔等加工方法相比，常规挤压(包括正挤压、反挤压、静液挤压)的最大缺点是生产的不连续性，一个挤压周期中非生产性间隙时间长，对挤压生产效率的影响较大。并且，由于这种间隙性生产的缘故，使得挤压生产的几何废料(压余与切头尾)比例大为增加，成品率下降。因此，挤压加工领域很早以来一直致力于尽可能地缩短挤压周期中的非生产性间隙时间，并同时力求减少挤压生产几何废料。因此，自20世纪70年代起，各国都在致力于连续挤压新技术的开发和研究。连续挤压方法(包括半连续挤压法)大致可以分为两大类。第一类是基于Green的Conform连续挤压原理的方法，其共同特征是通过槽轮或链带的连续运动(或转动)，实现挤压筒的“无限”工作长度，
而挤压变形所需的力，则由与坯料相接触的运动件所施加的摩擦力提供。例如，连续摩擦筒挤压法(Fuchs等，1973年)、轧挤法(Avitzur,1974年)、轮盘式连续挤压法(Sekiguchi等，1975年)、链带式连续挤压法(Black等，1976年)、连续铸挤(英国Alform公司，1983年)等均属此类。第二大类是源于20世纪60年代后期为了克服静液挤压生产周期中间隙时间过长的缺点，而试图使挤压生产连续化的研究。这一类方法的共同特点是，利用高压液体的压力或粘性摩擦力，或再辅之以外力作用，实现半连续或连续的挤压变形。例如，半连续静液挤压-拉拔法(Sabroff等，1967年)、粘性流体摩擦挤压法(Fuchs,1970年)、连续静液挤压-拉拔法(松下富春等，1974年)等属于此类。所有这些方法中，Conform连续挤压法是目前应用范围最广、工业
化程度最高的方法。
连续挤压原理为了实现连续挤压，必须满足以下两个基本条件：
①不需借助挤压轴和挤压垫片的直接作用，即可对坯料施加足够的力实现挤压变形；
②挤压筒应具有无限连续工作长度，以便使用无限长的坯料。为了满足第一个条件，其方法之一是采用如图2-65(a)所示的方法，用带矩形断面槽的运动槽块和将挤压模固定在其上的固定矩形块(简称模块)构成一个方形挤压筒，以代替常规的圆形挤压筒。当运动槽块沿图中箭头所示方向连续向前运动时，坯料在槽内接触表面摩擦力的作用下向前运动而实现挤压。但因为运动槽块的长度是有限的，所以仍无法
实现连续挤压。为了满足上述的第二个条件，其方法之一就是采用槽轮(习惯上称为挤压轮)来代替槽块，如图2-65(b)所示。随着挤压轮的不断旋转，即可获得“无限”工作长度的挤压筒。挤压时，借助于挤压轮凹槽表面的主动摩擦力作用，坯料(一般为连续线杆)连续不断地被送入，通过安装在挤压靴上的模子挤出成所需断面形状的制品。这一方法称为Conform连续挤压法，是由英国原子能局(UKAEA)斯普林菲尔德研究所的D.Green于1971年提出来的。
1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 工程材料的发展趋势
据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。 金属塑性成形指利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。 主要应用： （1）生产各种金属型材、板材、线材等； （2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆、各种工具等。 金属塑性成形特点
《材料成形工艺基础》自学指导书 一、课程名称：材料成形工艺基础 二、自学学时：50课时 三、教材名称：《材料成形工艺基础》柳秉毅编 四、参考资料：材料成形技术基础陶冶主编机械工业出版社 五、课程简介：《材料成形工艺基础》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一，其任务是阐明液态成型、塑性成型和焊接形成等成型技术在内的内在基本规律和物质本质，揭示材料成型过程中影响产品性能的因素及缺陷产生的机理。 六、考核方式：闭卷考试 七、自学内容指导： 绪论第1章金属材料的力学性能 一、本章内容概述： 绪论：1.材料成形工艺的发展历史2.材料成形加工在国民经济中的地位 3.材料成形工艺基础课程的内容 4.本课程的学习要求与学习方法。 第一章：1）铸造成形基本原理；2）塑性成形基本原理； 3）焊接成形基本原理 二、自学学时安排：8学时 三、知识点： 1.合金的铸造性能 2.合金的收缩性； 3.铸件的缩孔和缩松 2合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得尺；3影响合金的充型能力的因素1）合金的流动性2）浇；4合金的收缩概念液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固；5铸造内应力分热应力和机械应力；6顺序凝固，是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部；7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松，主要适用；8缩孔和缩松的防止方法：顺序凝固 四、难点：
1）强度、刚度、弹性及塑性 2）硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳。 五、课后思考题与习题：P40 1.1 区分以下名词的含义: 逐层凝固与顺序凝固糊状凝固与同时凝固 液态收缩与凝固收缩缩孔与缩松 答：逐层凝固：纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的，铸件凝固时其凝固区宽度接近于零，随着温度的下降，液相区不断减小，固相区不断增大而向中心推进，直至到达铸件中心。顺序凝固：是指在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固，即远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 糊状凝固：如果合金的结晶温度范围很宽，或者铸件断面上温度梯度较小，则在凝固的某段时间内，其固相和液相并存的凝固区会贯穿铸件的整个断面。 同时凝固：是指采取一定的工艺措施，尽量减小铸件各部分之间的温度差，使铸件的各部分几乎同时进行凝固。 液态收缩：从浇注温度冷却至凝固开始温度(液相线温度)期间发生的收缩。凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终了温度(固相线温度)期间发生的收缩。 铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩所造成的体积缩减，如果未能获得补充(称为补缩)，则会在铸件最后凝固的部位形成孔洞。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 1.3拟生产一批小型铸铁件，力学性能要求不高，但壁厚较薄，试分析如何提高合金液的充型能力。 答：1）尽可量提高浇注温度。由于壁厚较薄，铸铁可取1450左右2）增大充型压力（即增大推动力）。3）选用蓄热能力强的材料作铸型。4）提高铸型温度。5）选用发气量小而排气能力强的铸型。 1.4冒口补缩的原理是什么? 冷铁是否可以补缩? 冷铁的作用与冒口有何不同? 答：在铸件厚壁处和热节部位（即铸件上热量集中，内接圆直径较大的部位）设置冒
第五节其它塑性成形方法 随着工业的不断发展，人们对金属塑性成形加工生产提出了越来越高的要求，不仅要求生产各种毛坯，而且要求能直接生产出更多的具有较高精度与质量的成品零件。其它塑性成形方法在生产实践中也得到了迅速发展和广泛的应用，例如挤压、拉拔、辊轧、精密模锻、精密冲裁等。 一、挤压 挤压：指对挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用，使其发生塑性变形从挤压模具的模口中流出，或充满凸、凹模型腔，而获得所需形状与尺寸制品的塑性成形方法。 挤压法的特点： （1）三向压应力状态，能充分提高金属坯料的塑性，不仅有铜、铝等塑性好的非铁金属，而且碳钢、合金结构钢、不锈钢及工业纯铁等也可以采用挤压工艺成形。在一定变形量下，某些高碳钢、轴承钢、甚至高速钢等也可以进行挤压成形。对于要进行轧制或锻造的塑性较差的材料，如钨和钼等，为了改善其组织和性能，也可采用挤压法对锭坯进行开坯。 （2）挤压法可以生产出断面极其复杂的或具有深孔、薄壁以及变断面的零件。 （3）可以实现少、无屑加工，一般尺寸精度为IT8～IT9，表面粗糙度为Ra3.2～0.4μ m，从而 （4）挤压变形后零件内部的纤维组织连续，基本沿零件外形分布而不被切断，从而提高了金属的力学性能。 （5）材料利用率、生产率高；生产方便灵活，易于实现生产过程的自动化。 挤压方法的分类： 1．根据金属流动方向和凸模运动方向的不同可分为以下四种方式：
（１）正挤压金属流动方向与凸模运动方向相同，如图2-69所示。 （２）反挤压金属流动方向与凸模运动方向相反，如图2-70所示。 （３）复合挤压金属坯料的一部分流动方向与凸模运动方向相同，另一部分流动方向与凸模运动方向相反，如图2-71所示。 （４）径向挤压金属流动方向与凸模运动方向成90°角，如图2-72所示。 图2-69 正挤压 图2-70 反挤压
目录 第1章工艺分析......................................................... - 1 - 1.1设计任务书 ........................................................ - 1 - 1.2结构形状 .......................................................... - 1 - 1.3尺寸精度与粗糙度 .................................................. - 1 - 1.4 10钢材料性能 ..................................................... - 2 - 1.5工序 .............................................................. - 2 - 第2章生产方案制定..................................................... - 3 - 第3章模具类型与结构形式............................................... - 4 - 3.1 送料方式：........................................................ - 4 - 3.2 定位方式.......................................................... - 4 - 3.2.1 横向定位方式.................................................. - 4 - 3.2.2 纵向定位装置.................................................. - 4 - 3.3 出料方式.......................................................... - 5 - 3.4卸料方式 .......................................................... - 5 - 3.5推件装置 .......................................................... - 5 - 3.6导向装置 .......................................................... - 5 - 第4章工艺计算......................................................... - 6 - 4.1排样设计 .......................................................... - 6 - 4.1.1.方案一直排式................................................. - 6 - 4.1.2 方案二多排................................................... - 9 - 4.2压力中心的确定 ................................................... - 10 - 4.3冲压力与压力机的选择 ............................................. - 11 - 4.3.1冲裁力的计算.................................................. - 11 - 4.3.2压力机的选取.................................................. - 12 - 4．4刃口尺寸的计算 .................................................. - 12 -
塑性成型工艺及设备实验指导书 班级： 姓名： 学号： 南京农业大学工学院机械工程系 机械制造工艺教研室 2006年10月
目录 实验一双动液压机装配精度检验 (2) 一、实验目的 (2) 二、实验用工具及设备 (2) 三、实验内容及方法 (4) 四、实验数据整理 (7) 五、实验报告要求 (7) 实验二冷冲压模具安装及工艺参数实验 (8) 一、实验目的 (8) 二、实验内容 (8) 三、实验用设备、工具和材料 (8) 四、实验步骤 (8) 五、实验报告要求 (9) 实验三曲柄压力机拆装实验 (10) 一、实验目的 (10) 二、实验用工具及设备 (10) 三、实验内容及方法 (10) 四、实验报告要求 (10) 实验四塑料注塑成型实验 (11) 一、实验目的 (11) 二、实验用工具及设备 (11) 三、实验内容及其步骤 (11) 四、实验报告要求 (11)
实验一双动液压机装配精度检验 一、实验目的 1、了解双动液压机的结构及动作原理； 2、掌握双动液压机制造及装配精度检测内容及检验方法。 二、实验用工具及设备 1、工具：百分表、百分表架、检验平尺、直角尺等。 2、设备：YX28-300/500A框架液压机。 YX28-300/500A框架式液压机主要用于薄板拉深、弯曲、成形等工艺，也可以用于整形、较平、压装、落料、挤压等。适用于航空、汽车、拖拉机、机床、仪表、家电等制造行业。 该液压机包括：机身、拉伸滑块、拉伸缸、压边滑块、压边缸、液压垫、液压垫缸、润滑装置、液压控制系统、电气控制系统等部分。 结构简图见图1 图1-1 框架式液压机结构简图 1.压边缸 2.拉伸滑块 3.拉伸缸 4.压边滑块 5.机身 6.液压垫及液压垫缸 （1）机身 机身为闭式组合框架结构，上横梁、底座分别由四根方立柱支撑，通过四根拉杆和八个锁紧螺母紧固。机身中间设有拉伸滑块和压边滑块，每根方立柱上布置两条可调导轨，八条导轨分别做拉伸滑块及压边滑块导向用，通过推拉螺钉来调节导轨间隙和滑块运动精度。立柱和上横梁、底座用方键定位、上横梁开有一个拉伸缸安装孔和四个压边缸安装孔。拉伸滑块和压边滑块的下平面设有T型槽以固定模具用，底座中间孔内设有液压垫，并有导向板导向。
1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？ 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 1.2 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势 据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象2.1 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固
第一章金属液态成形 1. ①液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。 ②流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。 ③成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。 ④相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。 2.浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。 3.缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。 缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。 4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。 浇不足是沙型没有全部充满。冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。 出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。 逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。 5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。 铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。 定向凝固主要用于体收缩大的合金，如铸钢、球墨铸铁等。同时凝固适用于凝固收缩小的合金，以及壁厚均匀、合金结晶温度范围广，但对致密性要求不高的铸件。 6. 不均匀冷却使铸件的缓冷处受拉，快冷处受压。零件向下弯曲。 10. 铸件的结构斜度指的是与分型面垂直的非加工面的结构斜度，以便于起模和提高铸件精度。 结构斜度是零件原始设计的结构；拔模斜度是为了造型拔模（起模）方便，而在铸件上设计的斜度。 无法起模，结构可改为下图所示;
金属塑性成形 摘要：金属塑性成形技术是机械冶金、汽车拖拉机、电工仪表、宇航军工、五金日用品等制造业最基本，最古老，亦是极重要的加工手段之一。文章主要对塑性成形的基本方法、主要研究内容，发展趋势做了综合介绍。 一、引言 塑性成形技术具有高产、优质、低耗等显著特点,已成为当今先进制造技术的重要发展方向。据国际生产技术协会预测,21世纪,机械制造工业零件粗加工的75%和精加工的50%都采用塑性成形的方式实现。【1】 在现代制造技术中，人们广泛的利用金属材料生产各种零件和产品。金属加工方法多种多样，包括成型、切削等。金属塑性成形是其中一种重要的加工方法，是利用金属在外力作用下产生的塑性变形来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，因此也称为金属塑性加工或金属压力加工。 图1 传统金属塑性成形工艺 二、金属塑性成形的主要形式 金属塑性成形工艺的种类有很多，包括轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压等基本工艺类型。随着技术的发展，也有很多新的成型方式出现，它们具备精密、高效、节能、节材、清洁等优点，得到广泛关注。
2.1 体积成型 金属体积成型是指对金属块料、棒料或厚板在高温或室温下进行成形加工的方法，主要分为热态金属体积成型和冷温态金属体积成型。热态金属变形过程可分为热锻、轧制、挤压、拉拔、辗压等工艺技术；冷温态变形过程可分为冷锻、冷精轧、冷挤压、冷拔、冷辗扩等工艺。 2.2 板材成型 所谓板材成型是指用板材、薄壁管、薄型材等作为原材料进行塑性加工的成形方法。在忽略板厚的变化时，可视为平面变形问题来处理，板材成型可分为:冲裁、弯曲、拉延、胀形、翻边、扩孔、辊压等工艺技术。 2.3 粉末态金属成形 随着制粉技术的发展，其应用领域不断扩展，对于复杂形状的机械零件来说，它具有高效、精密成形的特点，但成本较高，机械性能不如整体金属材料。粉末态金属成形的工艺过程为制粉、造型、压实、烧结、精锻。 2.4半固态金属材料成形 70年代开发研究的新技术，原金属材料作过特殊前处理，当材料加热到一定温度时可使30%的金属材料处于融溶状态，其余70%的金属材料呈均匀细颗粒组织的固态。在此状态加压变形，其流动性特好，可成形结构形状特别复杂的零件，而变形杭力很小。 2.5 复合成形技术 现代的科学越来越相互交叉、渗透，出现许多边缘学科、交叉学科一样，材料成形技术也逐渐突破原有铸、锻、焊、粉末冶金等技术相互独立的格局，相互融合、渗透，产生了种类繁多的“复合成形技术”。【2】金属塑性的复合成型技术主要有两个方面 （1）各种成形工艺的组合优化达到优化工艺和产品的目的。 （2）铸、锻、焊、热处理等不同加工方法的组合。 三、金属塑性成形技术主要研究内容 由于压力加工中,少、无切屑的特点和精密加工技术的发展,使金属塑性成型理论的研究受到日益广泛的重视而进入工程应用的前列.一般认为,研究金属塑性科学的历史开始于Tresa在1864年提出的屈服准则,至今不过100多年,而首
第一章 塑性成形（塑性加工、压力加工）：金属材料在一定的外力作用下，利用金属的塑性而使其成形为具有一定形状及一定力学性能的加工方法。 塑性成形工艺与其他加工工艺相比，特点： 1、材料利用率高 2、力学性能好 3、尺寸精度高 4、生产效率高 塑性成形工艺的分类 按加工对象的属性：一次塑性加工（轧制、挤压、拉拔等）、二次塑性加工 按塑性成形毛坯特点：体积成形（块形成形）、板料成形 轧制：纵轧、横轧、斜轧 挤压（坯料后端施加压力）：正挤压、反挤压、复合挤压 拉拔（坯料前端施加压力） 板料成形（冲压、冷冲压、板料冲压），按性质分为：分离工序（落料、冲孔、切断、切边、剖切等）、成形工序（弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口、旋压等） 体积成形，分为锻造（自由锻、模锻）、挤压（开式模锻、闭式模锻） 自由锻，主要用于单件、小批量生产、大锻件生产或冶金厂开坯。 冲压工艺分类 按变形性质分类： 1、分离工序 2、成形工序 *按基本变形方式分类： 1、冲裁 2、弯曲 3、拉深 4、成形 *按工序组合形式分类 1、简单工序 2、组合工序（1、复合冲压2、连续冲压 3、连续-复合冲压） 板料成形的失稳现象： 拉伸失稳（板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂） 压缩失稳（板料在压应力作用下出现起皱） *板料冲压成形性能影响较大的力学性能指标： 1、屈服强度σs(小好)
2、屈强比σs/σb（小好） 3、伸长率 4、硬化指数n 硬化指数：单向拉伸硬化曲线可写成σ=cε^n，其中指数n即为硬化指数，表示在塑性变形中材料的硬化程度。 *Q：什么叫加工硬化和硬化指数?加工硬化对冲压成形有有利和不利的影响？ A：加工硬化：指随着冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。 优：由于加工过硬化使变形抗力提高，又提高了材料承载能力。 缺：加工硬化变形越大，会使断面在局部地方易形成缩颈，容易被拉断不利于成形。 5、厚向异性系数γ（大好） 厚向异性系数越大，表示板料越不易在厚度方向上产生变形，不易出现变薄和增厚。 6、塑性成型基本规律： ①加工硬化规律；②卸载弹性恢复规律；③最小阻力定律；④塑性变形体积不变定律 第二章 *冲裁过程： 1、弹性变形阶段 2、塑性变形阶段 3、断裂分离阶段 *冲裁件质量指标 1、断面质量 2、尺寸精度（模具制造精度的影响、模具间隙的影响、材料性质厚度与轧制方向的影响、 零件形状尺寸的影响） 3、形状误差 *冲裁断面的组成 1、圆角带（小好） 2、光亮带（宽好）措施：减小间隙 3、断裂带（窄好） 4、毛刺（小好） *影响断面质量的因素： 1、材料性能的影响 2、模具间隙的影响 3、模具刃口钝利情况的影响 4、模具和设备的导向情况（影响最大） *间隙对模具寿命的影响（零件质量、冲裁力、模具寿命） 间隙小：引起冲裁力、侧压力、摩擦力、卸料力、推件力增大，甚至会使材料粘连刃口，这
“塑性成形原理与锻造、冲压工艺” 硕士入学考试复习大纲 塑性成形工程系 2006.8.20
金属塑性成形原理部分(70%) 一、课程简介 “金属塑性成形原理”课程是研究金属塑性成形过程中各种物理现象和力学规律的一门专业基础课程，课程的主要任务是： 1．阐明连续介质力学中的应力、应变的概念，研究金属塑性变形的应力-应变关系和屈服准则等塑性理论基础知识，为分析研究塑性成形力学问题的各种解法奠定基础。 2．分析研究塑性成形力学的各种问题以及在具体工艺中的应用，从而科学地确定变形体中的应力、应变分布和所需要的变形力和功，为制定合理的成形工艺和模具设计提供依据。 二、内容和要求 1．应力分析 掌握点应力状态的概念、力学特征及其表示方法，掌握应力平衡方程的推导过程，平面问题、轴对称问题的特点和表达形式。 2．应变分析 掌握点应变状态的概念、特征及其表示方法，理解“小应变”、“无限小应变”和“大应变”等基本概念，掌握位移和小变形几何方程以及变形连续方程，理解全量应变、应变增量以及应变速率的概念。 3．屈服准则 理解塑性、屈服准则的概念,掌握屈雷斯加、密席斯屈服准则及其几何表达—屈服轨 迹和屈服表面，掌握两屈服准则的差异，了解屈服准则的验证方法及硬化材料屈服准则 的特点。 4．塑性应力应变关系 掌握塑性变形时应力—应变关系的特点，理解全量理论和增量理论的概念以及几种理论的表达方式和特点，理解最大散逸功原理。 金属塑性成形工艺学部分(30%) 一、课程简介 金属塑性成形工艺学由两部分组成，其一是金属体积成形，其二是金属板料成形。体 积成形内容包括热成形、温成形与冷成形。锻造工艺含镦粗、冲孔、拔长、弯曲、预锻与 终锻。板料成形内容包括冲裁、弯曲、拉深等工艺及其模具。 复习总体要求：工艺部分内容复杂且具有多样性，应结合塑性成形原理的内容，了解 并牢记各个工艺最基本的关键要点；正确区分与设计合理的工艺与模具；并能够对采用各 种不同的工艺时，产生的不同的金属变形现象进行理论上的解释，因此提出相应的工艺和
华侨大学材料成型技术基础考试试题及答案 1、高温的γ－Fe是面心立方晶格。其溶碳能力比α－Fe大，在1148℃时溶解度最大达到％。 2、铸件上的重要工作面和重要加工面浇注时应朝下。 3、球墨铸铁结晶时，决定其基体组织是共析石墨化过程；为使铸铁中的石墨呈球状析出，需加入稀土 镁合金（材料），这一过程称为球化处理。 4、单晶体塑性变形的主要形式是滑移变形，其实质是位错运动。 5、如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，应采取多次拉深工艺，并应进行再结晶退火。 5、镶嵌件一般用压力铸造方法制造，而离心铸造方法便于浇注双金属铸件。 6、锤上模锻的锻模模膛根据其功用不同，可分为模锻模膛、制坯 模膛两大类。 7、设计冲孔模时，应取凸模刃口尺寸等于冲孔件尺寸；设计落料模时，凹模刃口尺寸应等于落料 件尺寸，凸模刃口尺寸等于落料件尺寸减去模具间隙Z 。 8、焊接接头是由焊缝区，熔合区，及焊接热影响区组成。 9、埋弧自动焊常用来焊接长直焊缝和环焊缝。 10、要将Q235钢与T8钢两种材料区分开来，用 B 方法既简便又准确。 A、拉伸试验 B、硬度试验 C、弯曲试验 D、疲劳试验 11、在材料塑性加工时，应主要考虑的力学性能指标是 C 。 A 、屈服极限 B、强度极限 C、延伸率 D、冲击韧性 12、亚共析钢合适的淬火加热温度范围是 B 。 A、Ac1+30～50℃ B、Ac3+30～50℃ C、Acm+30～50℃ D、Accm+30～50℃ 13、有一批大型锻件,因晶粒粗大,不符合质量要求。经技术人员分析,产生问题的原因是 A 。 A、始锻温度过高; B、终锻温度过高; C、始锻温度过低; D、终锻温度过低。 14、模锻件的尺寸公差与自由锻件的尺寸公差相比为 D 。 A、相等 B、相差不大 C、相比要大得多 D、相比要小得多 15、铸件的质量与其凝固方式密切相关，灰铸铁的凝固倾向于 A ，易获得密实铸件。 A、逐层凝固 B、糊状凝固 C、中间凝固 16、铸件的壁或肋的连接应采用C。 A、锐角连接 B、直角连接 C、圆角连接 D、交叉连接 17、下列焊接方法中, B 可不需另加焊接材料便可实现焊接; C 成本最低。 A、埋弧自动焊 B、电阻焊 C、CO2气体保护焊 D、氩弧焊 1、细化晶粒可提高金属的强度和硬度，同时可提高其塑性和韧性。（√） 2、由于T13钢中的含碳量比T8钢高，故前者的强度硬度比后者高。（×） 3、当过热度相同时, 亚共晶铸铁的流动性随着含碳量的增多而提高。(√ )
3.2 常用的塑性成形方法 常用的塑性成形方法有：自由锻、模型锻造、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。 3.2.1 自由锻及锻造件的生产与检验 3.2.2 模锻 3.2.3 板料冲压
3.2.1 自由锻件的生产与检验 1.自由锻简介 自由锻造是利用冲击力或压力， 使金属在上、下砧铁之间产生塑性 变形，从而获得所需形状、尺寸以 及内部质量的锻件的一种加工方法。 自由锻造分为手工和机器锻造两种。 机器锻造是自由锻的主要方法。 自由锻的特点及应用：①工具简 单，成本低；②周期短，应用广泛； ③适应性强；④自由锻是大型锻件 的唯一加工方法；但其锻件的精度 较低，加工余量大，劳动强度大， 生产率低。 自由锻主要应用于单件、小批 图3.2. 1自由锻图量生产，大型锻件的生产，修配， 新产品的试制等。
2.自由锻件的生产与检验 右图为齿轮自 由锻零件图，材料 为45钢，生产数量 20件，由于生产批 量小，应采取自由 锻。齿轮自由锻造 整个过程包括确定 其结构工艺性、工 艺规程制订和自由 锻锻件的检验等。 图3.2.2 齿轮零件图（1）自由锻件的结构工艺性 自由锻零件的结构工艺性具体要求见表3.2.1。
表3.2.1 自由锻零件的结构工艺性 本齿 轮的结构 工艺性较 好，满足 自由锻件 的设计， 适合自由 锻成形。
（2）制订自由锻件的工艺规程 自由锻工艺规程的主要内容包括：根据零件图绘 制锻件图、计算坯料的质量和尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定坯料加热规范和填写工艺卡片等。 1）绘制锻件图 锻件图是制定锻造工艺和检验的依据，绘制时主要考虑工艺余块、余量及锻件公差。为了便于了解零件的尺寸和检查锻件的实际加工余量，在图上用双点划线（或细实线）画出零件的轮廓形状。用粗实线画出锻件的轮廓形状，在尺寸线上面标注锻件的尺寸和公差，下面标注零件的名义尺寸，并加括号。
1、什么是锻造温度范围，为什么要制定加热规范 答：锻造温度范围是指开始锻造（始锻温度）与结束锻造（终锻温度）之间的温度区间。 制定加热规范是为了减少氧化，节省燃料，提高生产率。 2、 2.1 简述锻造的作用 答：锻造生产主要是为汽车、拖拉机、机车车辆、工程及动力机械、机床工具、航空航天与军工等提供关键零部件毛坯或成品零件。 2.2 简述锻造工艺方案的选择依据，各主要生产工序的作用 答：锻造工艺方案的选择依据有以下四点： 一、零件在使用中的强度要求； 二、锻件的年产量； 三、零件的形状、尺寸和技术条件； 四、现场设备条件。 各主要生产工序的作用有以下十点： 一、下料：将原材料切割成所需尺寸的坯料； 二、加热：为了提高金属的塑形，降低变形抗力，便于锻模成形； 三、锻造：得到所需锻件的形状和尺寸； 四、切向或冲孔:切去飞边或冲掉连皮； 五、热校正或热精压：使锻件形状和尺寸跟准确； 六、在砂轮上磨毛刺，切边所剩下的毛刺 七、热处理为保证合适的硬度和合格的力学性能，常用正火和调质 八、清除氧化皮为得到表面光洁的锻件，常用喷砂、喷丸、滚筒抛光、酸洗等方法 九、冷校正和冷精压近一步提高锻件的精度，降低表面粗糙度值 十、检查锻件质量 3、 3.1 试述设计锻件图时，确定分模面的原则 答：以最大投影面作为分模面。 3.2 分流降压腔的设计原则及分流腔的基本形式 答：分流降压腔的设计原则有以下几点 一、分流降压腔的位置应选择在模膛最好充满的部位，确保模膛完全充满后多余金属才分流。 二、多余金属分流时在模膛内所产生的压力应比模膛刚充满时所产生的压力略有增加，以免增加总的模锻力和加快模膛的磨损。 分流腔的基本形式有以下几种： 一、孔式分流腔 二、在毛坯上预留分流孔或形成减压轴 三、端部轴向分流孔 4、试述挤压的种类与基本方法，以及适用范围 答：挤压的种类分为三种，既冷挤压，温挤压，热挤压。 挤压的基本方法有正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。 适用于机械、汽车、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门。 5、何谓板料的变形趋向性。
第二章铸造成形 问答题： 1.合金的流动性（充型能力）取决于哪些因素？提高液态金属充型能力一般采用哪些方法？ 答：因素及提高的方法： （1）金属的流动性：尽量采用共晶成分的合金或结晶温度围较小的合金，提高金属液的品质； （2）铸型性质：较小铸型与金属液的温差； （3）浇注条件：合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头，合理设置浇注系统； （4）铸件结构：改进不合理的浇注结构。 2.影响合金收缩的因素有哪些？ 答：金属自身的化学成分，结晶温度，金属相变，外界阻力（铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力） 3.分别说出铸造应力有哪几类？ 答：（1）热应力（由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同） （2）相变应力（固态相变、比容变化） （3）机械阻碍应力 4.铸件成分偏析分为几类？产生的原因是什么？ 答：铸件成分偏析的分类：（1）微观偏析 晶偏析：产生于具有结晶温度围能形成固溶体的合
金。（因为不平衡结晶） 晶界偏析：（原因：①两个晶粒相对生长，相互接近、相遇；②晶界位置与晶粒生长方向平行。） （2）宏观偏析 正偏析（因为铸型强烈地定向散热，在进行凝固的合金形成一个温度梯度） 逆偏析 产生偏析的原因：结晶速度大于溶质扩散的速度 5.铸件气孔有哪几种？ 答：侵入气孔、析出气孔、反应气孔 6.如何区分铸件裂纹的性质（热裂纹和冷裂纹）？ 答：热裂纹：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝呈氧化颜色冷裂纹：裂纹细小，呈连续直线状，缝有金属光泽或轻微氧化色。 七：什么是封闭式浇注系统？什么是开放式浇注系统？他们各组元横截面尺寸的关系如何？ 答：封闭式浇注系统：从浇口杯底孔到浇道的截面逐渐减小，阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF<ΣF横
●组织、性能好 塑性成形可使金属内部组织发生改变，如塑性成形中的锻造等成形工艺可使金属的晶粒细化，可以压合铸造组织内部的气孔等缺陷，使组织致密，从而提高工件的综合力学性能、经过塑性加工将使其结构致密,粗晶破碎细化和均匀,从而使性能提高.此外,塑性流动所产生的流线也能使其性能得到改善。 ●材料利用率高，节省材料 塑性成形方法的材料利用率可达60%-70%，有的达85%-90%。材料利用率不如铸件，但由于材料性能提高，零件的尺寸可缩小，零件寿命高，也可以节省原材料、金属塑性加工是金属整体性保持的前提下,依靠塑性变形发生物质转移来实现工件形状和尺寸变化的,不会产生切屑,因而材料的利用率高得多。 ●尺寸精度高，提高制件的强度 工件的尺寸精度高，不少塑性成形方法可达到少无切削加工的要求。如精密模锻锥齿轮的齿部可不经切削加工直接使用、塑性加工产品的尺寸精度和表面质量高。 ●塑性成型方法具有很高的生产率 除自由锻造外，其它塑性成形方法都有较高的劳动生产率，可大批量生产、塑性加工过程便于实现生产过程的连续化,自动化,适于大批量生产,如轧制,拉拔加工等,因而劳动生产率高。
●投资大、经费多，制约新产品迅速投产的瓶颈 塑性成形多数方法的模具费高，成本高、设备较庞大,能耗较高，且成形件的形状和大小也受到一定限制，形状不能太复杂，坯料塑性要好。 塑性成形可制造小至几克，大至几百吨的重型锻件，所以需要大量投资，所需要的资本和经费大，而且由于所需都是固定零件所以新产品少，新产品不可能过快投入市场造成新产品迅速投产的瓶颈。 塑性成形时，工件的固态流动比较困难，成形比较困难，工件形状的复杂程度不如铸件，体积特别大的工件成形也较困难。 ●一定程度的环境污染 需要消耗大量的资源，铸造过程中的粉尘，噪声污染等，同时也会产生工业三废——废水、废气、废渣。 材料成型及控制工程11—3 徐威娜1176808231
第一篇 金属铸造成形工艺 一.掌握铸造定义与实质及其合金的铸造性能。 A铸造：将熔融金属浇入铸型型腔， 经冷却凝固后获得所需铸件的方法。 B铸造实质：液态成形。 C合金：两种或两种以上的金属元素、或金属与非金属元素（碳）熔和在一起，所构成具有金属特性的物质。 D合金的铸造性能：是指合金在铸造过程中获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力，流动性和收缩性是合金的主要铸造工艺特性。 二.掌握合金的充型能力及影响合金充型能力的因素。 A合金的充型能力：液态合金充满铸型，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。 B影响合金充型能力的因素： （1）铸型填充条件 a. 铸型材料； b. 铸型温度； c. 铸型中的气体 （2）浇注条件 a. 浇注温度（T） T 越高（有界限），充型能力越好。 b. 充型压力 流动方向上所受压力越大， 充型能力越好。 （3）铸件结构
结构越复杂，充型越困难。 三.掌握合金收缩经历的三个阶段及其铸造缺陷的产生。 A合金的收缩：合金从浇注、凝固、冷却到室温，体积 和尺寸缩小的现象。 B合金收缩的三个阶段： （1）液态收缩 合金从 T浇注→ T凝固开始 间的收缩。 （2）凝固收缩 合金从 T凝固开始→T凝固终止 间的收缩。 液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。 （3）固态收缩（易产生铸造应力、变形、裂纹等。） 合金从 T凝固终止→T室 间的收缩。 四.了解形成铸造缺陷（缩孔，缩松）的主要原因及其防止措施。 A产生缩孔和缩松的主要原因：液态收缩 和 凝固收缩 导致。 B缩孔形成原因：收缩得不到及时补充； 缩松形成原因：糊状凝固，被树枝晶体分隔区域难以实现补缩。 C缩孔与缩松的预防： （1）定向凝固，控制铸件的凝固顺序； （2）合理确定铸件的浇注工艺 五.掌握铸件产生变形和裂纹的根本原因。 铸件产生变形和裂纹的根本原因：铸造内应力（残余内应力） 六.掌握预防热应力的基本途径。 预防热应力的基本途径：缩小铸件各部分的温差，使其均匀冷却。借助于冷铁使铸件实现同时凝固。
《材料成形工艺基础》复习资料 《材料成形工艺基础》 逐层凝固P8与顺序凝固P14 状凝固P8与同时凝固P15 液态收缩与凝固收缩P11 孔与缩松P12 逐层凝固：纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的，铸件凝固时其凝固区宽度接近于零，所以铸件外层已凝固的固相区和内部尚未开始凝——固的液相区之间被一清楚的界面分开。随着温度的下降，液相区不断减小，固相区不断增大而向中心推进，直至到达铸件中心。 顺序凝固：是指在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒
口方向顺序地凝固，即远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 糊状凝固：如果合金的结晶温度范围很宽，或者铸件断面上温度梯度较小，则在凝固的某段时间内，其固相和液相并存的凝固区会贯穿铸件的整个断面。 同时凝固：是指采取一定的工艺措施，尽量减小铸件各部分之间的温度差，使铸件的各部分几乎同时进行凝固。 液态收缩：从浇注温度冷却至凝固开始温度（液相线温度）期间发生的收缩。 凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终了温度（固相线温度）期间发生的收缩。 铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩所造成的体积缩减，如果未能获得补充（称为补缩），则会在铸件最后凝固的部位形成孔洞。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 1.2什么是液态合金的充型能力？P10它与合金的流动性有何关系？P10化学成分不同的合金为什么流动性不同？
P9流动性不好对铸件的质量有何 影响?P10 在实际生产条件下熔融金属是否能够顺利充满型腔，从而获得轮廓清晰、形状完整的铸件，这种能力被称为合金的充型能力。 流动性好的合金充型能力强，流动性差的合金充型能力也差。 同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，其流动性也不同。 合金的流动性好，不仅有利于充型，而且有利于金属液中的气体和非金属夹杂物的上浮——排除，有利于对金属凝固时产生的收缩进行补----- 缩。合金的流动性差，铸件就容易产生浇不到、冷隔、气孔、夹渣和缩孔等缺陷。 1.3拟生产一批小型铸铁件，力学性能要求不高，但壁厚较薄，试分析如何提高合金液的充型能力。 答：1）尽可量提高浇注温度。由于壁厚较薄，铸铁可取1450左右2）增大充型压力（即增大推动力）。3）选用蓄热能力强的材料作铸型。4）提高铸型温度。5）选用
材料成型技术基础 第二章铸造 一、铸造的定义、优点、缺点： 铸造指熔融金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。 优点：铸造的工艺适应性强，铸件的结构形状和尺寸几乎不受限制；工业上常用的合金几乎都能铸造；铸造原材料来源广泛，价格低廉，设备投资少；铸造适于制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯，尤其是要求承压、抗振或耐磨的零件。 缺点：铸件的质量取决于成形工艺、铸型材料、合金的熔炼与浇注等诸多因素，易出现浇不到、缩孔、气孔、裂纹等缺陷，且往往组织疏松，晶粒粗大。 二、充型能力的定义、影响它的三个因素： 金属液的充型能力指金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。 影响因素：①金属的流动性；②铸型条件；③浇注条件。 三、影响流动性的因素；纯金属和共晶成分合金呈逐层凝固流动性最好；影响充型能力的铸型的三个条件；浇注温度和压力对充型能力是如何影响的：影响流动性的因素： ①合金成分：纯金属和共晶成分的合金，结晶过程呈逐层凝固方式，流动性好；非共晶成分的合金，呈中间凝固方式，流动性较差；凝固温度范围过大，铸 件断面呈糊状凝固方式，流动性最差。结晶温度范围越窄，合金流动性越好。 ②合金的质量热容、密度和热导率：合金质量热容和密度越大、热导率越小，流动性越好。 影响充型能力的铸型的三个条件： ①铸型的蓄热系数：铸型从其中金属液吸收并储存热量的能力。蓄热系数越大，金属液保持液态时间短，充型能力越低。（在型腔喷涂涂料，减小蓄热系数） ②铸型温度：铸型温度越高，有利于提高充型能力。 ③铸型中的气体：铸型的发气量过大且排气能力不足，就会使型腔中气压增大，阻碍充型。 浇注温度和压力对充型能力的影响： ①浇注温度：提高浇注温度，延长保持液态的时间，从而提高流动性。温度不能过高，否则金属液吸气增多，氧化严重，增大了缩孔、气孔、粘砂等缺陷倾向。 ②充型压力（流动方向上的压力）：充型压力越大，流动性越好。但充型压力不宜过大，以免金属飞溅，加剧氧化，气体来不及排出产生气孔、浇不到等缺陷。 四、铸造时液态和凝固收缩易产生缩孔和缩松；固态收缩易产生应力、变形和裂纹： 液态收缩（金属在液态时，由于温度降低而发生的体积收缩）和凝固收缩（熔