材料成形工艺基础

名词解释 缩孔缩孔 缩孔是在铸件最后凝固的部分形成容积较大而且集中的孔 洞 缩松缩松 铸件中心有液体存在 但由于树枝间的阻碍使之无法补缩 在凝固后的枝晶分叉间形成的许多微小的孔洞 浇不到浇不到 由于金属的冷却速度快 无法充满型腔的结果 其表现 出为整块或者整片的铸件金属的缺失 冷隔冷隔 液态金属的结晶前沿遇到较冷的物体 或回转体两个较冷 的液体头相遇形成未完全融合的垂直接缝 起模斜度起模斜度 为使模样容易地从铸型中取出或型芯自芯盒中脱出 所设计的平行于起模方向在摸样或芯盒壁上的斜度 逐层凝固逐层凝固 纯金属或共晶成分合金在凝固过程中因不存在液固并 存的凝固区 随着温度的下降 固体层不断加厚 液体层 不断减薄 直达铸件的中心 材料的工艺性能 材料的工艺性能 一 充型能力充型能力 金属液充满铸型型腔 获得形状准确 轮廓清晰铸 件的能力 缺陷 充型能力不足时 会产生浇不足 冷隔 加渣 气孔等 影响因素 金属液的流动性 浇注条件 铸型条件 提高充型能力提高充型能力 1 正确选择合金的成分 合理的炼熔工艺 2 提高 砂型的透气性 适当降低型砂中的含水量和发气物质的含量 3 尽量 使结构简单 降低流动阻力 4 适当提高浇注温度 充型压头高 浇 注位置合适 顶注式浇注 合理的布置内浇道在铸件上的位置 二 合金的凝固和收缩二 合金的凝固和收缩 定向凝固原则定向凝固原则 是指采取各种工艺措施 使铸件从远离冒口的部 分 到冒口之间建立一个逐渐递增的温度阶梯 从而实现由远离冒口的 部分向冒口方向顺序凝固 防止缩孔和缩松 同时凝固原则同时凝固原则 是从工艺上采取各种措施 使铸件结构上各部分之间 的温差尽量减少 以达到各部分几乎同时凝固完成 防止热应力 何谓合金的收缩 影响合金收缩的因素有哪些 各形成何种铸件缺何谓合金的收缩 影响合金收缩的因素有哪些 各形成何种铸件缺 陷陷 答 合金在浇注 凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸缩减 的现象 称为收缩 影响合金收缩的因素 化学成分 浇注温度 铸件结构和铸型条 件 产生的铸件缺陷有哪些 缩孔和缩松 铸造应力分为哪几类 如何防止和减少铸造应力 并提出减少变形铸造应力分为哪几类 如何防止和减少铸造应力 并提出减少变形 的措施 的措施 答 铸造应力分为热应力和收缩应力 减少和消除铸造应力的措施 合理的设计铸件的结构 合理的选材 采用同时凝固的工艺 对 铸件进行时效处理是消除铸造应力的有效措施 铸造铸造应力 铸造成型的方法 型砂具有良好的性能 如透气性 加压铁 退让性 铸件容易产生 裂纹 及足够的强度 冲砂 砂眼 踏箱 和高的耐火性 粘砂 加镁粉防止耐火性不足的问题 特种铸造成形 熔模铸造熔模铸造是用易熔材料制成模样 造型后将模样熔化并排出型外 从而获得无分型面的型腔 经浇注后获得铸件的铸造方法 熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程 其主要工序包括蜡模制造 制造型壳 失 蜡 焙烧和浇注等 压力铸造压力铸造是将熔融金属在高压 高速下充型并凝固而获得铸件的方 法 压力铸造的主要工序可分为 合型 压射 顶出三个阶段 压力铸造工艺有何优缺点 它与熔模铸造工艺的适用范围有何显著压力铸造工艺有何优缺点 它与熔模铸造工艺的适用范围有何显著 不同 不同 答 压力铸造的优点 生产率高 便于实现自动化和半自动化 铸件的尺寸精度高 表面粗糙度低 可直接铸出极薄件或带有小 孔 螺纹的铸件 铸件冷却快 晶粒细小 表层紧密 强度 硬 度高 便于采用嵌铸法 缺点 压铸机费用高 压铸型制造成本极高 工艺准备时间长 不宜单件 小批量生产 尚不适用于铸钢 铸铁等高熔点合金的 铸造 由于金属液注入和冷却速度过快 型腔气体难以完全排出 厚壁处难以进行补缩 故压铸件内部常存在气孔 缩孔和缩松 适用范围 压力铸造在汽车 拖拉机 航空 仪表 纺织 国防等 工业部门中已广泛应用于低熔点非金属的小型 薄壁 形状复杂的 大批量生产 而熔模铸造则适用于航天飞行器 飞机 汽轮机 泵 汽车 拖拉机和机床上的小型精密铸件的复杂刀具生产 铸造成形件件的工艺设计铸造成形件件的工艺设计 铸造成形方案的选择铸造成形方案的选择 浇注位置的选择浇注位置的选择 1 铸件的重要加工面应朝下或位于下面 2 铸件 宽大平面应向下 3 面积较大的薄壁部分应置于铸件下部或垂直 倾斜位置 4 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 使铸件至下而上定向凝固 5 应尽量减少型芯 的数量 且便于安放 固定和排气 铸型分型面的选择铸型分型面的选择 1 便于起模 使造型工艺简单 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砂箱中 以避 免产生错箱 披缝和毛刺 降低铸件精度和增加清理工作量 3 使 型腔和主要芯位于下箱 便于下芯 合芯和检查型箱尺寸 工艺参数的确定工艺参数的确定 铸件工艺参数包括收缩率 加工余量 起模斜度 铸造圆角及芯头 芯座尺寸等 浇注位置对铸件的品质有什么影响 应按什么原则来选择 浇注位置对铸件的品质有什么影响 应按什么原则来选择 答 浇注位置不当会造成铸件产生夹渣 气孔等缺陷或浇不到 冷隔缺陷 浇注位置的选择应以保证铸件品质为主 兼顾造型 下芯 合箱 及清理操作便利等方面 切不可以牺牲铸件品质来满足操作便利 典型的浇注系统有哪几部分组成 各有何作用 典型的浇注系统有哪几部分组成 各有何作用 答 典型浇注系统由浇口杯 外浇道 直浇道 横浇道 内浇道组 成 外浇道 承接金属 使其平稳地流入直浇道 直浇道 使金属液产生一定得静压力 横浇道 将金属液分配到各内浇道 挡渣作用 内浇道 控制金属液流入型腔的速度和方向 铸造成型件的结构设计 铸造成型件的结构设计 1 铸件外形的设计 应便于起模 应避免侧凹 窄槽和不必要的曲 面 以简化外形 便于操作 2 铸件内腔的设计 良好的内腔设计 既可以减少型芯数量 又有 利于型芯的固定 排气和清理 因而可防止偏芯 气孔等缺陷的产 生 并简化造型工艺 降低成本 3 结构斜度设计 为了起模方便 凡垂直于分型面的非加工表面应 设计结构斜度 轮辐设计轮辐设计 避免铸件收缩受阻的设计 当铸件收缩受到阻碍 产生的 内应力超过材料的抗拉强度时将产生裂纹 轮形设计铸件 可借助 弯曲轮辐的微量变形自行减缓内应力 或者采取奇数轮辐数 防止 开裂 金属的压力加工成形 什么叫金属的可锻性 常用什么来衡量 影响金属可锻性的因素有什么叫金属的可锻性 常用什么来衡量 影响金属可锻性的因素有 哪些 哪些 1 金属的可锻性是材料在锻造过程中经受塑形变形而不开裂的 能力 2 可锻性的优劣常用金属的塑形和变形抗力来综合衡量 塑形越好 变形抗力越小 则金属的可锻性越好 反之则越差 3 金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件 金属的本质受化 学成分和组织的影响 加工条件受变形温度 应变速率和应力状态 的影响 锻造比锻造比 常用的锻造比 坯料变形前后的截面积之比 来表示变形 程度的大小 拔长时 锻造比 F0 F 为拔长前后的金属坯料的横 截面积之比 镦粗时 锻造比 H0 H 为镦粗前后金属坯料的高度之 比 锻造生产容易产生的缺陷 自由锻的工序分为哪几类 基本工序主要有哪些 自由锻的工序分为哪几类 基本工序主要有哪些 1 自由锻工序可分为基本工序 辅助工序和精整工序三 大类 2 基本工序主要有 镦粗 拔长 冲孔 扭转 错移 切割 锻造结构工艺性锻造结构工艺性 1 尽量避免椎体或斜面结构 2 避免几何体的 交接处形成空间曲线 3 避免特殊和非规则的截面和外形 4 合 理采用组合结构 模锻模膛与制坯模膛各有什么作用 模锻模膛又分为哪两种 模锻模膛与制坯模膛各有什么作用 模锻模膛又分为哪两种 他们的作用和不同点分别是什么 他们的作用和不同点分别是什么 1 模锻模膛 由于金属在此种模膛中发生整体变形 故作用 在锻模上的抗力较大 制坯模膛 为了制作形状复杂的模锻件 使 坯料形状基本接近模锻件形状 使金属能合理分布和很好地充满模 锻模膛 预先在制坯模膛内制坯 2 模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种 终锻模膛是模锻 时最后成形用模膛 模膛四周的飞边槽 可增加阻力 使金属更好 地充满模膛 容纳多余的金属 在不能直接获得冲孔的部位留有连 皮 预锻模膛是使锻坯最终成形前获得接近终锻形状的模膛 可改 善终锻时金属的流动条件 可减少对终锻模膛的磨损 延长模锻的 使用寿命 两者的主要区别是 前者的圆角和斜度较大 没有飞边 槽 冲压生产的基本工序有哪两类 落料和冲孔时什么是成品 什么是冲压生产的基本工序有哪两类 落料和冲孔时什么是成品 什么是 废料 凸凹模间隙对冲裁过程有何影响 怎样确定冲裁模刃口的尺废料 凸凹模间隙对冲裁过程有何影响 怎样确定冲裁模刃口的尺 寸 寸 1 冲压生产的基本工序有分离工序和变形工序两大类 2 利用冲裁取得的一定外形的制件或坯料是落料的成品 将材料以封闭的轮廓分离开来 获得的带孔的制件是冲孔的成品 冲孔中的冲落部分为废料 3 凹凸模间隙影响冲裁件的断面质量 模具寿命 卸料 力 推件力 冲裁力和冲裁件的尺寸精度 间隙过大 造成冲裁件 边缘粗糙 卸料力和推件力小 间隙过小 造成上下裂纹不能很好 重合 摩擦力大 模具寿命降低 4 为保证冲裁件的尺寸要求 并提高磨具的使用寿命 落料时凹模刃口的尺寸应靠近落料件公差范围内的最小尺寸 冲孔 时 选取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范围内的最大尺寸 变形工序变形工序 变形工序变形工序是使坯料产生塑性变形而不破裂的工序 如弯曲 拉深 翻边 缩口 压筋 胀形等 拉深中常见的主要缺陷及其防止措施拉深中常见的主要缺陷及其防止措施 拉深过程中的主要缺陷是起 皱和拉裂 起皱是拉深时由于较大的切向压应力使板料失稳造成的 拉裂一般出现在直壁与底部的过渡面圆角处 拉应力超过材料的抗 拉强度时 此处将被拉裂 防止 合理选择拉深系数 拉深系数 是衡量拉深变形程度大小的主要工艺参数 它是拉深件直径 d 与 D 的比值 m d D 凹凸模工作部分必须加工成圆角 合理的凸凹模 间隙 减少拉深时的阻力 焊接成形工艺与胶接成形焊接成形工艺与胶接成形 正接是将工件接到电源的正极 焊条 或电极 接到负极 反接是 将工件接到电源的负极 焊条 或电极 接到正极 采用直流弧焊 机焊接厚板时 一般采用正接 因为电弧正极的温度比负极高 采 用正接能获得较大的熔深 适用于厚钢板的焊接 焊接薄板与非铁 合金时 为防止焊穿 常采用反接 但使用碱性焊条时 均应采用 直流反接 以保证电弧燃烧稳定 焊接热影响区可分为熔合区 过热区 正火区和部分相变区等 焊接热影响区可分为熔合区 过热区 正火区和部分相变区等 1 熔合区 熔化的金属凝固成铸态组织 为熔化金属因 加热温度过高成为过热粗晶 在低碳焊接接头中 熔合区强度 塑 形和韧性下降 此处接头断面变化 应力集中 熔合区很大程度上 决定焊接接头的性能 2 过热区 奥氏体晶粒粗大 形成过热组织 塑性韧性 降低 对于易淬火硬化钢材 此区脆性更大 3 正火区 加热金属发生重结晶 转变为细小的奥氏体 晶粒 冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织 力学性能优 于母材 4 部分相变区 珠光体和铁素体发生重结晶 转变成细 小的奥氏体晶粒 部分铁素体不发生相变 但其晶粒有长大趋势 冷却后晶粒大小不均 因而力学性能比正火区稍差 焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因 如何防止焊接时的变形 如何防止焊接时的变形 焊接过程的局部加热导致被焊工件各部分温度不均匀 在随后的 冷却过程中 由于热胀冷缩和塑性变形情况的差异 焊接结构中产 生内应力 变形或裂纹 当对焊件的变形有较高限定时 在结构 设计中采用对称结构或大刚度结构 焊缝对称分布结构都可减小或 不出现焊接变形 施焊中 采用反变形措施或刚性夹持方法 都可 减小焊件的变形 正确选择焊接参数和焊接次序 对减小焊接变形 也很重要 对于焊后变形小但已超过允许值的焊件 可采用机械矫 正法或火焰加热矫正法加以消除 焊接方法和工艺 电弧焊的相关内容 焊接方法和工艺 电弧焊的相关内容 焊条主要有焊芯和药皮组成 焊芯的作用是导电和向焊缝熔池提供 金属 药皮的作用是稳定电弧 机械保护 冶金处理 等强度原 则 对结构钢的焊接 应使焊条的强度等级等于或稍高于母材的强 度 同成分原则 对特殊用钢的焊接 为保证接头的特殊性能 应使焊缝金属的主要成分与母材相同或相近 抗裂性要求 对焊 接或使用中易产生裂纹的结构 如焊件形状复杂 厚度大 受动载 荷或冲击 低温下焊接和使用等 应选用抗裂性能优良的低氢型焊 条 抗气孔要求 对难以焊前清理 容易产生气孔的焊件 应选 用酸性焊条 低成本要求 在酸 碱性焊条都满足条件时 一般 应选用酸性焊条 自由电弧变成等离子弧自由电弧变成等离子弧 机械压缩 热压缩 电磁收缩 压焊 电阻焊和摩檫焊压焊 电阻焊和摩檫焊 电阻焊电阻焊是利用电流通过被焊工件接触处产生的电阻热 将其加热到 塑性和局部熔化状态 并在压力作用下形成牢固接头的焊接方法 电阻对焊电阻对焊是先将工件压紧并加预压 通电后利用电阻热