材料成型技术-第八章-材料成形方案拟定及品质控制.ppt

第八章材料成形方案拟定 及品质控制,8.1 材料成形工艺方案的拟定及技术经济分析 正确地选择毛坯、正确地拟定成形加工方案不仅直接影响零件的力学性能、尺寸精度及表面品质，而且涉及到生产过程、周期乃至整部机器的使用性能、制造成本及市场竞争能力。 正确地拟定材料成形方案及控制好其品质是机械设计与制造中的首要问题。,1）选择材料与成形过程的关系 选择灰铸铁材料一定采用铸造方法，而选择锻压加工必须配合选用可锻性好的钢材或非铁合金，而不能去选铸铁。,2）拟定材料成形工艺方案应考虑的因素 通常考虑以下三方面： （1）经济性 （2）现实可能性 （3）安全性,（1）经济性 尽量选用生产过程简单，生产率高，生产周期短，能耗与材料消耗少，投资小的毛坯加工方法，既使成本下降，又能保证其品质优良。 毛坯的加工批量决定了加工的机械化、自动化程度。批量越大，越有利于机械化、自动化程度的提高。 毛坯选择要全面考虑生产过程的总成本，结合分析设计试验费、材料费、毛坯加工费、切削加工费、使用维修费等等，分析相互的联系和制约，全面权衡利弊，选择最佳的经济方案。,（2）现实可能性 所选择的毛坯材料，应保证供应上有可能，要符合本国资源情况及市场供应的可能性，尽可能用国产材料代替进口材料，尽量用库房里已有的材料。 所选的毛坯加工方法应该能在本单位本系统的生产工厂、车间小组实际生产可行。,（3）安全性 通常要求对生产系统最重要的部位进行初步分析，定量分析是在定性分析以后，要求确定故障的可能性及出现率，预计损失的大小及对安全系统优化。,3）面向绿色制造的材料成形工艺方案拟定 归纳为：T（时间、效率） Q（质量） C（成本） S（安全） 还应考虑： R（资源的消耗） E（环境的影响）,8.2材料成形方案的技术经济分析 技术经济分析一般程序：,图8.1材料成形方案的技术经济分析框图,（1）确定分析目标 确定目标以前，先要了解有关材料成形的各种背景材料，明确主客观的要求，弄清楚分析对象的名称或题目，需要解决的问题，最后应得出的结论等等。,（2）搜集基础资料 按照资料的形式可分为主要资料和辅助资料。 主要资料包括原有产品的产量、品质、售价、成本、生产技术设备、工模具、生产率、各种原材料的消耗量、各项有关技术经济指标、厂房、场地、可供发展的条件等。 辅助资料是指与分析对象有关的国内外情况，如国内外同种或同类型产品的品质、水准、加工技术、设备供应等技术或经济信息。,（3）技术分析 根据确定的分析目标和搜集到的主要资料和辅助资料，就可以进行技术分析。 首先要选定技术经济指标，作为评定成形技术生产经济效果及其技术先进性程度的主要依据。 再用穷举法描述所有可能的技术方案或可供选择的技术方案。 最后一步是计算技术参数。,（4）经济分析 在技术分析以后进行经济分析，首先计算经济参数，从而确定经济效益。 经济参数包括利润率、投资回收期、内部收益率、劳动生产率以及出口创汇能力等。,（5）优化 最简单的优化方法是排队、选优。先将各方案按某一选定的评价指标数值大小排队，当评价指标较多时，可设定综合方法排队，将指标体系中的各个项目按相对数值或规定分数等级评分，按各指标在选优过程中的重要程度设定加权值，然后用加权评分法积分，再后再按积分的多少排队。 （6）结论或决策 经过上述技术经济分析的全过程，就能得到一个较为科学、较为全面、较为切实可行的技术方案。,8.3成形件的品质控制 成形件的品质直接影响到零件的品质，对成形件进行检验是提高产品设计品质，改进成形技术，降低生产成本的重要手段。 根据国家规定的检验项目和标准对它们进行品质检查 。,8.3.1成形件检验分类 1）破坏检验 从成形件上切取试样，或以产品(或模拟件)的整体做破坏试验以检查其各项力学性能指标的试验法。如拉伸、弯曲、冲击、硬度、断裂韧度等力学性能试验，金相试验及化学校验。 2）无损检验和无损评价 不损坏被检对象(材料或成品)的性能和完整性的情况下，进行对该被检对象的缺陷、性质和内部结构等状况的检测，作出失效程度的评价。,8.3.2常用成形件的检测方法 1）外观检查 用肉眼或借助样板，或用低倍放大镜观察，可以发现成形件的一些表面缺陷。 焊接结构件的表面缺陷是熔合气孔、咬边、焊瘤以及焊接裂纹、夹渣、未焊透等； 铸件外观缺陷有铸件的冷隔、浇不透、气孔、砂眼、粘沙、裂纹、错箱等； 锻件外观缺陷有外形折叠、重复、裂纹、错模等。,2）内部品质检验 （1）气密性检验 将压缩空气(或氧、氟里昂、氦、卤素气体等)压入焊接成形件(容器)，利用容器内外气体的压力差检查有无泄漏的试验法。 （2）耐压检验 将水、油、气等充入容器内缓缓加压，以检查其泄漏、耐压、破坏等的试验，主要用于检验压力容器、管道、贮罐等结构的穿透性缺陷，还可做结构的强度试验。,（3）探伤检验 目前工业中常用的探伤检验方法主要有磁粉探伤检验、超声波探伤检验和射线探伤检验。 磁粉探伤检验。 利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁吸附磁粉的现象而进行的无损检验法。,图8.3磁粉探伤示意图,超声波探伤检验 是利用超声波探测成形件内部缺陷，超声波的频率超过2000Hz，被检查处如有缺陷，就分别产生特殊的反射波来，并在荧光屏上显示出脉冲波形，根据这脉冲波形就可判断出缺陷位置和大小。,图8.4超声波探伤示意图 1，3探头；2荧光屏；4焊件；5缺陷,射线探伤检验 采用x射线或射线照射焊接成形件焊接接头检查其内部有无缺陷，x射线和射线可穿进定厚度的金属材料，当遇到缺陷时，射线衰减程度威小，缺陷处在感光底片上感光较强，冲洗后可明显看到黑色条纹或斑点。 射线探伤主要用于重要的铸锻成形件或焊接成形件焊缝的检测，如内部裂纹、气孔、夹渣、砂眼等缺陷。,图8.5射线探伤示意图 （a）X射线透视示意图；（b）X光底片识别,8.4再制造技术 再制造技术是一个统筹考虑产品部件全寿命周期管理的系统工程，是利用原有零件并采用再制造成形技术（包括高新表面工程技术和其他加工技术），使零部