工程材料及机械制造基础-加工部分0528

1、顾伟生 副教授绪论绪论铸造 定义： 将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法。液态合金的充型充型液态合金填充铸型的过程。充型能力液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰铸件的能力。 （若充型能力不足，铸件将产生浇不到可冷隔等缺陷。）影响充型能力的主要因素： （1）合金的流动性； （2）浇注温度； （3）铸型填充条件。收缩合金收缩的三个阶段 液态收缩（T液T凝开）无影响，但若堵塞则产生缩孔。凝固收缩（ T凝开 T凝终）产生缩孔缩松的主要环节。固态收缩（ T凝终 T室）总尺寸缩小，产生内应力，导致裂纹，变形等。提问为什么共晶成分的合金流动性较好？常

2、用合金铸造生产常用合金铸造生产可锻铸铁低C低Si的铁水 白口铸铁 KT浇注长时间 40-70或100小时高温退火920-980度常用合金铸造生产球化剂用纯镁或稀土镁合金,作用是使石墨成球状析出孕育剂用75%硅铁,作用是促使铸铁石墨化,防止产生白口 加球化剂进行球化处理加孕育剂进行孕育处理提问孕育铸铁和球墨铸铁(或可锻铸铁)是通过什么方式来提高其强度?铸件结构设计工艺性铸造合金性能最小壁厚壁厚太小,易产生浇不足,冷隔,或白口等缺陷壁厚太大,冷却速度慢,晶粒粗大,易产生缩孔等,使机械性能下降合理截面形状,用加强筋等(壁厚均匀,减轻重量,增加刚度)可提高刚度,减少重量抗弯强度的相对值%金属重量的相对

3、值%铸件结构设计工艺性铸造合金性能铸造圆角热量大,易产生缩孔柱状晶结合处,结合力弱应力集中美观,避免外角伤人,防型腔尖角冲坏等提问为什么说铸造圆角是铸件的特征?铸造采用加强筋有何作用?塑性变形对组织和性能的影响金属在常温下经过塑性变形后，其组织和性能会发生显著的变化：组织变化晶粒沿最大变形方向伸长在晶间产生碎晶，使变形困难晶格发生歪扭，产生内应力 性能变化、HB，、ak，加工硬化好处：是一种硬化手段坏处：进一步加工不利 再结晶T再0.4 T熔；回复: T回(0.25-0.3)T熔可以消除加工硬化，形成等轴晶粒再结晶退火，碳钢为600700 ，小于T临冷热变形冷变形：金属在再结晶温度以下的变形，

4、有加工硬化现象热变形：金属在再结晶温度以上的变形，有再结晶组织而无加工硬化现象 纤维组织纤维组织使金属性能具有方向性平行于纤维组织的方向，其抗拉强度高垂直于纤维组织的方向，其抗剪强度高为了获得更好性能的零件，设计加工工艺时要注意：使零件在工作中受最大正应力与纤维方向一致使零件在工作中受最大切应力与纤维方向垂直最好使纤维组织沿零件轮廓分布面而不被切断合金的锻造性能定义：是衡量金属材料经受压力加工时难易程度的一个工艺性能金属的s大， 小，则容易变形，不易开裂，省力金属的锻造性能取决于金属的本质和加工条件金属的本质加工条件应力状态的影响加工条件变形温度的影响T变越大，使得增加， s下降，则锻造性能好

5、，这是提高金属锻压性能的主要方法，但温度过高将产生过热，过烧，脱碳，严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废金属的加热目的: 提高金属的塑性,降低变形抗力. 变形速度的影响变形速度的影响：0a）V， s a ）V， s 再结晶来不及完全消除金属变形引起的加工硬化，使之逐渐积累。 应力状态的影响塑性变形对组织和性能的影响拉应力能使得 ， s压应力， s 提问金属材料在室温下经过塑性变形后，其组织和性能会发生什么变化？冷热变形的区别是什么？如何考虑材料中的纤维组织？在一般情况下，为什么随变形速度提高，金属的锻压性能变差？锻造分类自由锻工序: 墩粗,拔长,冲孔,弯曲,扭转,(扩孔) 等冲裁冲裁：（落料冲孔）

6、是使材料沿封闭轮廓分离的工序。 落料：被分离的部分为成品，而周边是废料冲孔，被分离的部分为废料，而周边是成品凹模和凸模都具有锋利的工作刃口凹模和凸模间应有适当的间隙Z（510）S（S为板厚）Z主要影响冲裁件的质量和模具的寿命：Z越大，冲裁件质量下降（毛刺等缺陷产生）Z越大，模具的寿命上升（刃口间的摩擦减小，冲裁力减小，模具不易磨损）间隙Z的大小主要取决于板厚和冲裁件质量。 弯曲板材弯曲时内侧受压，外侧受拉，为防止拉裂（当拉 b则拉裂），为防止拉裂，有最小弯曲半径Rmin=(0.251)S, 材料塑性好，R可取小些。希望弯曲线垂直纤维方向，若平行，则易拉裂，可增加R改进。因为有弹性变形存在，有回

7、弹现象，一般回弹角010度，S越大，回弹角越大 拉深定义：使板料制成中空形状零件的工序拉深模与冲裁模相似，区别为拉深凹凸模无刃口，而有适当的圆角。拉深凹凸模间隙S, Z（1.11.3)S拉深缺陷起皱拉裂(多次拉深和再结晶退火可防止拉裂） 提问金属冲压加热的目的是什么？始锻温度过高有什么不好？冲裁模与拉深模有何区别？冲裁时，凹凸模之间的调整间隙主要影响什么？板料弯曲时要注意哪些问题？冲孔模和落料模在尺寸上有何区别，为什么？终锻模膛与锻件的区别是什么？设置预锻模膛的目的是什么？与终锻模膛的区别是什么？ 焊接 定义：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到金属原子结合得一种连接方

8、式。分类 根据焊接过程的特点，焊接方法可分为：熔焊压力焊钎焊焊接电弧焊接电弧： 电弧是气体放电的一种形式焊接电弧使焊条端部与焊件之间的空气电离区产生的一种强烈而持久的放电现象。焊接电弧的产生：短路空载燃烧焊接电弧在燃烧时，放出大量的光能和热能（60008000 K） 电焊机 电焊机有两个基本要求： 具有陡降的外特性具有一定的空载电压以满足引弧需要（5090V）限制适当的短路电流( 1.5 I变)电弧长度发生变化时，能保证电弧的稳定焊接电流具有调节特性常用的电焊机有交流弧焊和直流弧焊机两类电焊条 组成： 由(金属)焊芯和药皮组成焊芯：传导焊接电流，产生电弧焊芯熔化作为焊缝的填充金属电焊条 药皮：

9、 作用：稳定电弧，既容易引弧又稳定电弧机械保护，造气造渣，隔离空气冶金处理，渗合金，脱碳，脱氧焊接接头金属组织与性能的变化 焊接接头=焊缝热影响区焊接接头金属组织与性能的变化 热影响区（HAZ）指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域区域温度区间 组织机械性能熔合区AE AC线（约0.11mm）铸态组织过热粗晶、ak(接头变化，引起应力集中)过热区Ac3线以上100200 AE线 过热粗晶、ak(尤其 ak2530)正火区 Ac3 Ac3线以上100200(正火组织) 细晶、ak部分相变区Ac1 Ac3 线晶粒粗细不均稍差再结晶区T再 Ac1 线 细晶、HB、ak 焊接应力与变形防止和

10、减少焊接变形的工艺措施反变形法加余量法刚性夹持法选用合理的焊接次序矫正焊接变形的方法机械矫正法火焰加热矫正法焊接应力与变形 减少和消除焊接应力的工艺措施选择合理的焊接次序预热法焊后除应力退火焊接材料的选用 金属材料的焊接性是指被焊金属在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。优质焊接街头工艺焊接性使用焊接性焊接性能估算方法 C当量CMn/6焊接性能估算方法C当量, 0.6% 较低，淬硬倾向很强，焊接性很差（要加非常严格措施，否则不行）常用金属材料的焊接低碳钢焊接性良好，各种方法均可焊接中碳钢焊接预热用J507焊条用小电流，细焊条（开坡口多层焊，防母材熔入多）铸铁主要焊补，用气焊或电焊，