材料成型技术基础课程总复习

课

程

总

复

习机械与电子控制工程学院主要内容液态成型塑性成型焊接成型非金属成型毛坯选择机械与电子控制工程学院液态成型机械与电子控制工程学院液态成型?将液态金属借助外力充填到型腔中，使其凝固冷却而获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的工艺。液态成型的优点?形状复杂，复杂内腔的零件毛坯。铸造生产的适应性广。毛坯尺寸精度较高（与锻件相比）。经济性好。铸造性能评价？合金的流动性、收缩性、吸气性和偏析等。液态成型影响合金流动性的因素?合金成分纯金属和共晶合计流动性好。结晶温度区间小，合金的流动性好。浇注条件浇注温度和充型压力铸型条件铸型温度和浇注系统铸件结构结构形状和最小壁厚的要求对流动性增强还是减弱？可能导致那种缺陷？机械与电子控制工程学院液态成型1、纯铁大于铸钢2、铸铁大于铸钢；3、共晶大于非共晶；4、近共晶大于远共晶。机械与电子控制工程学院铁-碳合金流动性与含碳量的关系？液态成型流动性导致主要缺陷？渗漏浇不足冷隔充型能力不足气

孔不能得到完整的零件没完整融合缝隙或凹坑浇不足 冷

隔

夹

砂机械与电子控制工程学院液态成型糊状凝固机械与电子控制工程学院逐层凝固合金凝固？液态成型控制铸件凝固的工艺原则？顺序凝固原则：在铸件上从远离浇口部分到浇口或冒口之间建立一个递增的温度变化，从而实现由远离冒口的部分向冒口方向顺序的凝固。同时凝固原则：采取工艺措施保证铸件上各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分几乎同时凝固。机械与电子控制工程学院液态成型收缩的分类?合金的收缩?铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减现象。缩孔和缩松形成本质是合金的液态收缩和凝固收缩远大于合金的固态收缩。机械与电子控制工程学院内应力、变形合金收缩的大小主要取决于合金的成分、浇注温度、铸件的结构和铸型条件等。液态成型以下概念之间的关系？合金成分结晶区间流动性凝固方式收缩性工艺原则结晶温度范围小的合金，其凝固方式为逐层凝固，其凝固控制原则为顺序凝固机械与电子控制工程学院液态成型铸造应力?原理：

固态收缩受到阻碍。危害：

变形和裂纹分类：消除措施：时效处理机械与电子控制工程学院液态成型t0-t1：均处塑性状态，铸件内无应力产生；t1-t2：杆II弹性状态，杆I塑性状态，瞬间

内应力通过杆I塑性变形而消失，无应力；t2-t3：均弹性状态，杆I内部产生拉应力，杆II内部产生压应力。t0t1t2t3机械与电子控制工程学院液态成型机械与电子控制工程学院在t0-t1时间内，细杆Ⅱ和粗杆Ⅰ均处于弹塑性转变温度以上，铸件内不产生热应力。在t1-t2时间内，粗杆Ⅰ处于弹塑性转变温度以上，细杆Ⅱ处于弹塑性转变温度以下，此时铸件的变形由细杆Ⅱ确定，杆细Ⅱ带动粗杆Ⅰ一起收缩，铸件内不产生热应力。在t2-t3时间内，细杆Ⅱ和粗杆Ⅰ均处于弹塑性转变温度以下，粗杆Ⅰ的冷却速度比细杆Ⅱ快，即粗杆Ⅰ的自由线收缩速度大于细杆Ⅱ。因而，粗杆Ⅰ被拉长，产生拉应力；细杆Ⅱ则相反，产生压应力。冷却到t3（室温）时，铸件内存在残余应力，细杆Ⅱ内为压应力，粗杆Ⅰ内为拉应力。液态成型结论：铸件厚壁处或心部受拉应力、薄壁或表层受压应力。热应力导致的变形两夹角α和β都增大机械与电子控制工程学院液态成型机械与电子控制工程学院减少铸造应力的措施?合理选择合金（E和线膨胀小）减小铸件各部分的温差提高铸型和型芯的退让性及时落砂消除铸造应力的措施?时效处理项目铸造方法砂型铸造熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造离心铸造铸型材料砂型砂型金属型金属型多用砂型金属型型芯砂芯不需要金属芯金属芯砂芯不需要补缩重力补缩重力补缩重力补缩压力补缩压力补缩离心力补缩充型重力充型重力充型重力充型压力充型（

与重力垂直和成角度压力充型（与重力相反）离心力充型典型特征不受限制，尤其内腔

复杂高熔点难

切削合金，精度高，

无芯无冷

铁小批量，高强度，有色合金大批量，薄

壁复杂的有

色合金铸件，铸件不能热

处理充型平稳，内部质量高无芯和浇注系统，圆环和圆筒型铸件典型件各类箱体等刀具，钻头，叶片发动机，汽车等零件，如铝活塞发动机，汽

车，电器等零件叶轮和内腔复杂薄壁零

件套、环、筒液态成型机械与电子控制工程学院铸造成型方法?铸造工艺及结构工艺性？液态成型避免铸件的外形有局部侧凹。√机械与电子控制工程学院液态成型尽可能去掉不必要的外圆角（工艺圆角除外）√机械与电子控制工程学院液态成型铸件上凸台和筋条的设计，应考虑其结构便于造型√机械与电子控制工程学院√液态成型铸件要尽量减少分型面数量机械与电子控制工程学院液态成型在铸件上设计结构斜度结构斜度机械与电子控制工程学院拔模斜度液态成型铸件内腔尽量不用或少用型芯，以简化铸造工艺√机械与电子控制工程学院液态成型铸件的壁厚应适当铸造方法铸件尺寸/mm合金种类铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金铜合金砂型铸造<200×20085~66533~5200×200~500×50010~126~1012846~8>500×50015~2015~2015~2010~12610~12机械与电子控制工程学院液态成型铸件壁厚尽可能均匀机械与电子控制工程学院液态成型设计结构圆角铸件壁与壁之间应避免锐角连接机械与电子控制工程学院液态成型铸件的厚壁与薄壁的连接应逐步过渡铸件壁与壁之间应避免交叉机械与电子控制工程学院液态成型√铸件的结构是否使铸件的收缩受阻应尽量避免设计水平面过大的铸件机械与电子控制工程学院液态成型较长易挠曲梁应将其截面设计成对称截面机械与电子控制工程学院液态成型√铸件上易产生变形或裂纹的部位，设计加强筋结构，防止

变形。机械与电子控制工程学院液态成型砂型铸造浇注位置的选择原则？①

重要加工面或主要工作面应处于铸型的底面或侧面。避免出现气孔、砂眼、夹杂等缺陷机械与电子控制工程学院②

铸件的大平面应处于铸型的底面。大平面朝上容易出现夹砂和气孔缺陷。液态成型机械与电子控制工程学院液态成型砂型铸造分型面的选择原则？应使铸件全部或大部置于同一半型内。合箱对准时的误差会使铸件产生错偏。错箱合箱不严会使铸件在垂直分型面方向上的尺寸增加。胀箱应尽量减少分型面的数目分型面应尽量选用平面机械与电子控制工程学院液态成型（4）不使砂箱过高（5）受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度合理机械与电子控制工程学院液态成型铸件工艺图的制定：综合考虑浇注位置和分型面的确定加工余量，起模斜度砂芯的部位，要画出砂芯的位置、形状和芯头。机械与电子控制工程学院液态成型如图2-1所示的A、B、C、D四种成分的铁碳合金中，流动性最好的合金是（

）；形成缩孔倾向最大的合金是（

）；形成缩松倾向最大的合金是（

）；适于采用顺序凝固的合金是（

）；糊状凝固倾向最大的合金是（

）；机械与电子控制工程学院液态成型（c）机械与电子控制工程学院（e）试分析下图所示铸件（1）哪些是自由收缩，哪些是受阻收缩？（2）受阻收缩的铸件形成哪一类铸造应力？（3）各部分应力属于什么性质（拉应力或压应力）？（a）

（b）（d）（f）塑性成型机械与电子控制工程学院塑性成形实质：在外力作用下产生不可恢复的塑性变形。衡量金属塑性成形能力的指标：塑性与变形抗力。塑性成型方法：自由锻（下料镦粗拔长冲孔弯曲切割扭转错移）模锻（锤上模锻、胎模锻、压力机模锻、平锻机模锻）挤压（正挤压、反挤压、复合挤压）拉拔轧制冲压（切断、落料、冲孔、弯曲、拉伸、翻边、胀形）锻压的优点能改善金属的组织，提高金属的机械性能；节约金属材料和切削加工工时；具有较高的生产率；锻压的缺点不能直接锻制形状复杂的零件，尤其是内腔复杂件；尺寸精度不高，需要重型的机器设备和复杂的工装模具；生产现场劳动条件较差。机械与电子控制工程学院塑性成型塑性的影响因素化学成分和合金成分对金属塑性的影响组织状态对金属塑性的影响变形温度对金属塑性的影响应变速率对塑性的影响应力状态对塑性的影响机械与电子控制工程学院塑性成型塑性成型金属的变形分类：冷变形 Ｔ＜Ｔ再

Ｔ再= 0.4

Ｔ熔热变形 Ｔ＞Ｔ再温变形Ｔ回＜ Ｔ＜Ｔ再加工硬化回复和再结晶，软化现象显微组织不变Ｔ回=（0.25~0.3）Ｔ熔锻造比和锻造流线代表变形程度大小力学性能各向异性热处理不能消除锻造流线1.25≤Y镦粗≤2.5杂质机械与电子控制工程学院塑性成型零件工作时的正应力方向与流线方向平行，切应力方向与流线方向垂直。流线的分布与零件的外形轮廓相符合。齿轮中的锻造流线切削加工锻造后切削加工锻造成形合理不合理切削加工机械与电子控制工程学院锻造成形锻造成型机械与电子控制工程学院自由锻：利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的一种加工方法。特点：①工具简单，成本低；②周期短，应用广泛；③适应性强；④大型锻件的唯一锻造方法；但其锻件的精度较低，加工余量大，劳动强度大，生产率低。自由锻变形工序基本工序下料 镦粗 拔长 冲孔

弯曲 切割 扭转 错移辅助工序：倒棱 压肩 压痕精整工序：目的减少表面缺陷，校正弯曲和扭歪塑性成型机械与电子控制工程学院自由锻工艺规程主要内容：①绘制锻件图；②确定变形工序；③计算坯料的重量和尺寸；④确定加热温度及冷却方式；⑤选定锻造设备等。塑性成型绘制锻件图锻件图＝零件图

+ 余块+ 加工余量

+ 锻造公差绘制方法：用实线画出锻件最终轮廓用双点划线画出零件的主要轮廓形状。尺寸线上方或左面标注锻件尺寸与公差；尺寸线下方或右面用圆括号标出零件尺寸。机械与电子控制工程学院锻造成型确定变形工序机械与电子控制工程学院自由锻件的结构工艺性塑性成型机械与电子控制工程学院塑性成型高温下具有足够的强度、硬度、韧性、耐磨性、抗热疲劳性、回火稳定性等。模锻分类及应用分为锤上模锻、胎膜锻、压力机模锻等。适合于中小型锻件的大批量生产。锻模锻模材料模膛分类制坯模膛拔长模膛滚压模膛弯曲模膛模锻模膛预锻模膛终锻模膛飞边槽容纳多余金属机械与电子控制工程学院塑性成型冲孔连皮防止上、下模冲孔凸模直接相撞。3、确定模锻工步；4、选择锻压设备；5、设计锻模模膛；模锻件工艺规程的制定1、绘制模锻件图；

模锻件图＝零件图+加工余量+公差+余块2、计算坯料的重量和尺寸；+分模面+模锻斜度+冲孔连皮+圆角机械与电子控制工程学院塑性成型选取在锻件的最大截面上，锻件能够从模膛中取出；模膛应该尽量浅，以利于金属充填和锻件取出；应尽量减少余块，以减少切削工作量和金属消耗；不应取在锻件中部的截面上，以利于检查上下模的相对错移和切除飞边应尽量采用平面，以利于制造模具；机械与电子控制工程学院塑性成型零件结构的模锻工艺性①分模面选取便于锻件从模膛中取出，利于金属填充、减少余块和易于制模。②设置结构斜度③应避免肋的设置过密或高宽比过大，以利于金属充填模腔。④应避免腹板过薄⑤

避免深孔或多孔结构⑥

形状复杂件采用组合结构机械与电子控制工程学院塑性成型板料冲压的基本工序:分离工序和变形工序两大类。落料冲孔修整切断

拉深

弯曲

翻边

胀形板料冲压的应用:低碳钢、铝、铜、镁合金薄壁金属成品机械与电子控制工程学院塑性成型机械与电子控制工程学院变形工序: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、胀形等

。板料冲压的特点：制造形状复杂的薄壁零件。获得力学性能好、尺寸精度高、质量稳定、互换性。生产率高、成本低，实现机械化和自动化。冲压模具结构相对复杂，加工精度高，制造成本高。

板料冲压的应用:

制造薄壁金属成品。塑性成型冲压件的结构工艺性对冲裁件的要求对弯曲件的要求对拉伸件的要求机械与电子控制工程学院塑性成型改进结构可以简化工艺及节省材料采用冲焊结构:对于形状复杂的冲压件、可先分别冲制若干个简单件，然后再焊接成整体件。采用冲口工艺，以减少组合件数量。在使用性能不变的情况下，应尽量简化拉深件结构，以便减少工序，节省材料，降低成本。机械与电子控制工程学院塑性成型机械与电子控制工程学院冲压模分类简单模（单工序模）级进模（连续模）复合模焊接成型常用的连接方法机械连接胶接熔焊压焊钎焊机械结合焊接

结合冶金焊接的分类固态焊接焊接电弧焊条和工件强烈、持久又稳定的气体放电现象引弧和成弧机械与电子控制工程学院焊接过程是一个冶金过程,焊接熔池中将发生氧化、还原和合金化等过程

。焊接成型H2机械与电子控制工程学院焊接成型焊接接头组织与性能焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区组成。熔合区化学成分不均匀，组织粗大，其性能是焊接接头中最差的。热影响区0晶粒异常过热区：

最高加热温度在

1100

C

以上的区域，塑性韧性下降，力学性能最差。正火区：最高加热温度在Ac

至11000C的区域，焊后空冷得到3均匀细小F+P正火组织，性能优，力学性能较好。部分相变区：最高加热温度在Ac1至Ac3的区域，只有部分组织发生相变，晶粒不匀，较正火区稍差。再结晶区：温度处在450℃至Ac1之间，材料发生回复和再结晶机械与电子控制工程学院焊接成型机械与电子控制工程学院焊接成型焊接性的间接评价方法碳当量：碳当量越高，焊接性越差。CE<0.4%时，冷裂倾向不大，焊接性好，不需预热；

CE=0.4%～0.6%时，冷裂倾向明显，焊接性较差，需预热

CE>0.6%时，冷裂倾向严重，焊接性差，需较高预热温度焊接性：低碳钢

＞

中碳钢

＞

可锻铸铁

＞

球墨铸铁不同的焊接方法及焊接材料，金属材料的焊接性可能有很大差别。机械与电子控制工程学院焊接成型机械与电子控制工程学院焊条由焊芯和药皮组成。

焊芯：传导电流及填充焊缝的金属

药皮:形成熔渣和气体稳弧、去杂质、渗合金，保护熔化金属及焊缝按药皮性质分：酸性焊条、碱性焊条。力学性能；工艺性能；选用原则：等强度原则；同成分原则；抗裂性要求；抗气孔要求；低成本要求。焊接成型焊接变形由焊接应力引起焊接变形的基本形式焊接变形的预防1预变形机械与电子控制工程学院焊接成型2焊接顺序3焊接变形矫正机械与电子控制工程学院焊接成型焊接应力的防止和消除：①选择塑性好的材料。②避免焊缝密集交叉，焊缝过长，截面过大。③合理的焊接次序。④焊前预热，可减小温差，减少焊接应力较为有效。⑤采用小能量焊接方法。⑥需较彻底地消除焊接应力时，焊后去应力退火。⑦

采用锤击法、水压法或振动法消除焊接应力。

塑性延展机械与电子控制工程学院焊接成型焊条电弧焊埋弧焊熔化焊气体保护电弧焊电渣焊高能焊电阻焊压力焊摩擦焊机械与电子控制工程学院电阻焊摩擦焊电阻焊可分为点焊、缝焊、对焊。搭接接头对接接头惯性摩擦焊线性摩擦焊机械与电子控制工程学院焊接成型焊接成型接头类型对接接头T字形接头搭接接头机械与电子控制工程学院焊接成型。焊缝的布置焊缝布置应尽量分散。焊缝的位置应尽可能对称布置焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝应尽量避开机械加工面焊缝位置应便于操作机械与电子控制工程学院焊接成型焊缝缺陷外部缺陷内部缺陷过高过凹咬边焊瘤烧穿机械与电子控制工程学院非金属材料成形••••••••••粉末冶金成形基本工序：制粉 预处理 成形 烧结 后处理粉末冶金产品特点：多组元无偏析；复合材料；多孔材料塑料基础知识塑料的组成阻发抗着固润稳增填树燃泡静色化滑定塑