材料成型工艺复习

材料成型工艺复习材料成型工艺复习 1 铸件凝固的方式逐层凝固 糊状凝固 中间凝固 2 合金的结晶温度范围越小 凝固区域越窄 越趋向逐层凝固 3 液态合金充满型腔 获得形状完整 轮廓清晰的铸件的能力 称 为充型能力 4 不同合金因其结晶特性 粘度不同 其流动性亦不同 常用铸造合金中灰铸件 硅黄 铜的流动性最好 铝合金次之 铸 钢最差 5 通常灰口铸铁的浇注温度为1200 1380 铸钢为1520 1620 铝合金为680 780 6 合金收缩铸造合金从浇注 凝固直至冷却到室温的过程中 其体 积或尺寸缩减的现象 收缩是合金的物理本性 在铸造过程中 因收缩可能会导致铸件 产生缩孔 缩松 应力 变形和裂纹等缺陷 7 缩孔的形成缩孔是在铸件最后凝固的部位形成容积较大而且集中 地孔洞 P8图1 6 8 防止铸件内部出现缩孔的工艺措施是使铸件实现定向凝固 定向凝固是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口 在远离 冒口的部位安放冷铁 使铸件上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 也称为顺序凝固 9 铸件在凝固末期 其固态收缩若受到阻碍 铸件内部将产生内应 力 热应力铸件在凝固和冷却过程中 不同部位由于不均衡的收缩而 引起的应力 热应力使冷却较慢的厚壁处或心部受拉伸 冷却较快的薄壁处或 表面受压 收缩应力铸件在固态收缩时 因受到铸型 型心 浇冒口 沙箱 等外力的阻碍而产生的应力 相变应力固态下发生相变的合金 由于部分冷却速度不同 达到 相变温度的时刻不同 而且发生相变的过程也不同 由此而产生的 应力 10 减少和消除铸造内应力的措施 合理的设计铸件结构 合理 选用合金 采取同时凝固的工艺 减少收缩应力 对铸件进行 时效处理 同时凝固指采取一定的工艺措施 使铸件各部分无温度差或温度 差尽量小 几乎同时进行凝固 对铸件进行时效处理是消除铸件内应力的有效措施 时效处理认为自然时效 热时效和共振时效等 11 了 热裂热裂一般是在凝固末期 金属处于固相线附近的高温 时形成的 在金属凝固末期 固体的骨架已经形成 但树枝状晶体 间仍残留少量液体 此时合金如果收缩 就可能将液膜拉裂 形成 裂纹 12 冒口补缩原理在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口 在 远离冒口的部位安放冷铁 使铸件上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 先凝固的部位的收缩由后凝固部位的金属液补缩 将缩孔转移到冒 口 冷铁不能补缩 其作用是加快铸件局部的冷却速度 实现铸件的 定向凝固 13 铸铁的分类 白口铸铁 灰口铸铁 麻口铸铁 14 灰铸铁 耐磨性灰铸铁摩擦面上形成了大量显微凹坑 能其 储存润滑作用 使摩擦副内容易保持油膜的连续性 P18图2 4 15 球墨铸铁通过向灰铸铁的铁水加入一定量的球化剂 如镁 钙 及稀土元素等 进行球化处理并加入少量的孕育剂 硅镁或硅钙合 金 以促进墨化 在浇注后可获得具有球状石墨的球墨铸铁 P21图2 5 孕育剂的主要作用是促进石墨化 防止球化元素所造成的白口 倾向 同时通过孕育还可以使石墨球圆整 细化 改善球墨铸铁的力学性 能 通常的孕育剂为含硅75 的硅铁 加入量为铁水质量的0 4 1 0 P23表2 2 16 可锻铸铁分为黑心可锻铸铁 珠光体可锻铸铁 白口可锻铸铁 三种 可锻铸铁不可锻造 P25表2 4 17 铸造黄铜是以锌为主要合金元素的铜基合金 只有铜 锌两种 元素构成的黄铜称为普通黄铜 P31复习思考题10 18 制造蜡模制造蜡模是熔模铸造的重要过程 他不仅影响铸件的 精度 且因每生产一个铸件就要消耗一个蜡模 所以 对铸件成本 也有相当的影响 蜡模制造步骤 压型制造 蜡模压制 蜡模组装配 P36图3 2 19 离心铸造的分类 立式离心铸造 卧式离心铸造 成型件 的离心铸造 P40图3 6 20 铸造工艺对铸件结构的要求 铸件的外形应便于取出模型 避 免外部侧凹 分型面尽量平直 凸台 筋条的设计应考虑便于 造型 P47图4 1图4 2 合理设计铸件内腔 铸件要有结构斜度铸件上垂直于分型面的 不加工表面 最好具有结构斜度 这样起模省力 铸件精度高 21 铸件壁厚应均匀铸件各部分壁厚若相差过大 厚壁处会产生 金属局部积聚形成热节 凝固收缩时在热节处易形成缩孔 缩松等 缺陷 此外 各部分冷却速度不同 易形成热应力 致使铸件薄壁 与厚壁连接处产生裂纹 因此在设计铸件是 应尽可能使壁厚均匀 以防止上述缺陷产生 P50图4 10a图4 10b 避免十字交叉和锐角连接 P51图4 13 22 筋的设计应尽量分散和减少热节 P53图4 18图4 19 23 铸件结构应尽量减少铸件收缩受阻 防止变形和裂纹 P53图4 20图4 21 24 铸件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 编制工艺规程 铸造工艺图包括铸件的浇注位置 铸型分型面 型心的数量 形 状及其固定方法 加工余量 拔模斜度 收缩率 浇注系统 冒口 冷铁的尺寸和布置等 25 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置 26 分型面为铸型组之间的结合面 不一定平直 P56图4 30图4 32 27 机械加工余量在铸件上为了切削加工而加大的尺寸称为机械加 工余量 加工余量必须认真选取 加工余量过大 切削加工费用 且浪费金 属材料 加工余量过小 零件会因残留黑皮而报废 或者因住家表 层过硬而加速刀具磨损 P62复习思考题 1 5 28 热变形是指再结晶温度以上的塑性变形 金属的组织发生 金属致密度提高 组织细化 力学性能提高 出现锻造流线 29 在设计制造零件时 一般应遵守两项原则 使锻造流线分布与 零件的轮廓相符合而不被切断 使零件所受的最大拉应力与锻造 流线平行 最大切应力与锻造流线垂直 30 金属的可锻性是金属在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能 31 过热若温度过高 晶粒急剧长大 材料力学性能降低 这种现 象称为过热 32 过烧若加热温度接近熔点 晶界氧化破坏了晶粒间的结合 使 金属失去了塑性 坯料报废 这种现象称为过烧 33 始锻温度金属锻造加热时允许的最高温度 34 绘制锻件图 加工余量 锻造公差实际操作中 由于金属的 收缩 氧化 以及操作者不能精确掌握锻后工件的尺寸等原因 允 许锻件的实际尺寸与名义尺寸间有一定的偏差 即锻造公差 工艺余块为了简化锻件形状而加上去的那部分金属称为工艺余块 35 坯料质量及尺寸的计算G坯 G锻 G烧 G切 P78图6 5b P80图6 11 G坯坯料质量 G锻锻件质量 G烧因加热氧化烧损的钢料质量 G切冲切掉的钢料质量 36 自由锻件的结构设计P87图6 26图6 2737 轧制纵轧 横轧 斜轧 楔横轧 38 正挤压正挤压是坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动 方向相同的挤压方式 39 反挤压反挤压是坯料的一部分沿着凸模与凹模之间的间隙流出 其流动方向与凸模运动方向相反的挤压方式 P92图6 39图6 40 40 自由锻主要工序镦粗 冲孔 拔长 切肩 锻台阶 扭转 弯 曲 41 锤上模锻选择分型面的原则 要保证模锻件能从模膛中取出 按选定的分模面制定锻模后 应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一 致 一变在安装锻模和生产中易于发现错模现象 及时调整锻模位 置 最好把分模面选在能使模膛深度是最浅的位置 选定的分模应 使零件上所加的加工余块最少 最好使分模面为一个平面 使上下 锻模的模膛深度基本一致 差别不宜过大 以便于制造锻模 42 冲压生产可以进行很多种工序 基本工序有分离工序和变形工 序两大类 43 分离工序是使坯料的一部分与另外一部分相互分离的工序 44 设计落模时 先按落料件确定凹模刃口尺寸 取凹模作设计基 准件 然后根据间隙Z确定凸模尺寸 45 设计冲孔模时 先按冲孔件确定凸模刃口尺寸 去凸模作设计 基准件 然后根据间隙Z确定凹模尺寸 46 变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂 的工序 如拉深 弯曲 翻边 胀形 旋压等 47 拉伸系数拉伸件直径d与坯料直径D的比值称为拉伸系数 一般 情况下 拉伸系数不小于0 5 0 8 48 多次拉伸过程中 必然产生加工硬化现象 为保证坯料具有足够的塑性 生产中坯料经过一两次拉伸后 应安 排工序间的退火处理 49 弯曲时将坯料弯成具有一定角度和曲率的零件工序过程 弯曲时坯料内侧受压缩 外侧受拉伸 弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直 50 冲模基本上可以分为简单模 连续模和复合膜三种 P105图7 16图7 19 51 用碳钢焊条焊接碳钢是 各区的温度分别为弧柱区6000 8000K 阳极区2600K 阴极区2400K 52 焊接接头由焊缝 熔合区和热影响区组成 53 热影响区过热区 正火区 部分相变区 54 焊接应力和应变产生的原因焊件在焊接过程中受到不均匀加热 和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因 P124图9 5表9 2 55 减小和防止焊接应力的措施选择合理的焊接顺序 焊接预热或 加热减应区 采用小电流 快速焊 锤击或碾压焊缝 焊后热处理 焊后拉伸或振动工件 P126图9 9图9 10 56 火焰加热矫正法火焰加热矫正法是利用氧 乙炔火焰在焊件上产生伸长变形的部位上加热 利用冷却时产生的 收缩变形来矫正焊件原有伸长变形 P127图9 17 57 焊接电源交流电焊机 直流点焊机 电源正极接工件为正接 电源正极接焊条为反接 58 焊条有结构钢焊条 耐热钢焊条 不锈钢焊条 堆焊焊条 低 温钢焊条 铸铁焊条 镍及镍合金焊条 铜及铜合金焊条 铝及铝 合金焊条和特殊用途焊条 59 药皮的主要作用有产生保护气体和熔渣 稳定电弧 减少飞溅 并使焊缝成形美观与熔池金属发生冶金反应 除去杂质 并添加 有益合金元素 提高焊缝性能 60 酸性焊条熔渣以酸性氧化物为主 碱性焊条熔渣以碱性氧化物 和萤石为主 61 焊条型号按国际标准表示为Exxxxx 如E 4303 E 5015 E5016等 其中E表示焊条 前两位数字表示熔敷金属最小抗拉强度 P135 62 埋弧焊特点生产率高 节省金属 焊接质量好且稳定 劳动条 件好 只适用于批量生产中厚板 6 60mm 的长直焊缝及直径大于250mm环 缝的平焊 63 氩弧焊的特点与应用氩气是一种惰性气体 保护金属熔池 电 弧稳定 飞溅小 操作性能好 氩气价格高 焊接成本较高 氩弧焊一般用来焊接铝 镁 铜 钛等化学性质活泼的金属及不锈 钢 耐热钢等合金钢和钴 钽 钼等稀有金属 64 电弧焊点焊 缝焊 对焊 缝焊主要用于制造有密封要求的低 压容器 如油箱 气体净化器和管道等 可焊接低碳钢 不锈钢 耐热钢 铝合金等 闪光对焊特点由于闪光作用 排除了氧化物和杂质 接头质量好 强度高 对端面加工要求较低 65 纤焊接分类硬钎焊 软钎焊 P152复习思考题 7 8 66 金属材料的焊接性是指材料在一定的焊接方法 焊接材料 焊 接工艺参数和结构形式条件下获得具有所需性能的优质焊接接头的 难易程度 67 保证焊接质量 焊前预热 焊后缓冷 以减小焊接应力 避免 脆硬组织的出现 从而有效防止焊接裂纹的产生 尽量选用碱性 低氢型焊条 采用细焊丝 小电流 开坡口多层焊等措施可以减 少含碳量高的母材金属过多地溶入焊缝 使焊缝的碳当量低于母材 同时可减小热影响区宽度 68 焊接接头根据被焊件的相互位置有四种基本形式对接接头 T形 接头 搭接接头和角接接头 69 对接接头承受外力时 应力分布均匀 接头质量易于保证 接 头具有较高的强度 且外形平整美观 是焊接结构中应用最多的接 头形式 但对接接头在焊前装配要求较高 70 焊缝的位置焊缝位置应便于操作 焊缝尽量分散 避免密集交 叉 焊缝尽量对称分布 焊缝布置应避开最大应力和应力集中位置 焊缝应尽量远离机械加工表面 71 塑料按成形性能或加热时的特点可分为热塑性塑料盒热固性塑 料两大类 热塑性塑料分子结构呈线型或枝链型结构 受热时软化或熔融 可以反复成形加工 成形性较好 但耐热性和刚性较差 热固性工程塑料在开始受热时具有线型或枝链型结构 可以软化 或熔融 但固化成形后转变为网状结构 不会再软化和熔化 只可 一次成形 这类塑料耐热性好 抗压强度大 但韧性较差 72 按用途分 可分为普通塑料 工程塑料 特殊塑料等 普通塑料是一般常用的塑料 有聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯等 73 常用塑料成形方法注射成型 吹塑成型 挤塑成型 压塑成型 74 橡胶为高分子材料 其主要特点是在室温下处于高弹态 变形 量可达100 1000 75 硫化剂硫化剂使橡胶由线型结构变为网状结构 提高抗拉强度 弹性和化学稳定性 76 陶瓷材料与高分子材料和金属材料一起构成固体材料的三大支 柱 77 陶瓷材料按成分和用途来分有普通陶瓷材料和工程陶瓷材料两 大类 78 粉末的成形注浆成型 热压铸成型