材料成型工藝基礎考試復習要點

1、材料成型工藝基礎復習資料13 上午九到十一點號公教樓 4071鑄件的凝固方式及其影響因素凝固方式：(I)逐層凝固方式(2) 糊狀凝固方式(3) 中間凝固方式影響因素：(I)合金的結晶溫度范圍：結晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越傾向于逐層凝固。低碳鋼近共晶成分鑄鐵傾向于逐層凝固,高碳鋼、遠共晶成分鑄鐵傾 向于糊狀凝固。(2) 逐漸的溫度梯度：在合金的結晶溫度范圍已定時，若鑄件的溫度梯度f由小到大，則凝固區(qū)由寬變窄，傾向于逐層凝固。2鑄造性能含義及其包括內容，充型能力含義，影響合金流動性因素(合金種類、 成分、澆注條件、鑄型條件)鑄造性能：合金鑄造成形獲得優(yōu)質鑄件的能力，、合金的鑄造性能：主要指合

2、金的流動性、收縮性和吸收性等充型能力：液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整輪廓清晰 的鑄件的能力。影響合金流動性因素：(I)合金的種類。灰鑄鐵、硅黃銅流動性最好，鋁合金次之，鑄鋼最差。(2) 合金的成分。同種合金，成分不同，其結晶特點不同，流動性 也不同。(3) 澆注溫度越高，保持液態(tài)的時間越長，流動性越好； 溫度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越強。 在保證充型能力的前提下 溫度應盡量低。生產中薄壁件常采用 較高溫度,厚壁件采用 較低澆注溫度,(4) I.鑄型的蓄熱能力越強，充型能力越差2 .鑄型溫度越高，充型能力越好3 鑄型中的氣體阻礙充型3合金的收縮三階段，縮孔、縮松、應力、變形、裂

3、紋產生階段I收縮。合金從液態(tài)冷卻至常溫的過程中，體積或尺寸縮小的現象。合金的收縮過程可分為三階段(I )液態(tài)收縮 (2 )凝固收縮(3 )固態(tài)收縮縮孔(1)形成條件：金屬在 恒溫或很窄 的溫度范圍內結晶，鑄件壁以 逐層凝固 方式凝固。(2) 產生原因：是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補償。(3) 形成部位：在鑄件最后凝固區(qū)域，次區(qū)域也稱熱節(jié)。縮松(1)形成條件：形成鑄件最后凝固的收縮未能得到補足，或者結晶溫度范圍寬的合金 呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達，枝晶骨架 將合金液分割開的小區(qū)難以得到補縮所致。(2) 形成部位：一般出現在鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處

4、、冒口根部和內澆口附近，也 常分布在集中縮孔的下方。其熱應力形成過程分三階段第一階段。兩者都塑性變形，無熱應力；第二階段，一塑性一彈性，仍無熱應力； 第三階段，兩者均彈性變形，冷卻慢的受拉，快的受壓。鑄件的變形：殘留鑄造應力超過鑄件材料的屈服極限時產生的翹曲變形。后部、心部受拉應力，出現內凹變形。薄部、表面受壓應力，出現 外凸變形。鑄件的裂紋：當鑄件應以超過金屬的強度極限時。鑄件便產生裂紋，分為 熱裂和冷裂。4鑄造內應力分類及其各自產生原因熱應力：鑄件在凝固和冷卻過中，不同部位由于不均衡的收縮 而引起的應力，稱熱應力收縮應力：鑄件在固態(tài)收縮時，因受鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而產生的應力稱收

5、縮應力固態(tài)下發(fā)生相變的合金，由于部分冷卻速度不同， 到相變溫度的時間不同， 而且發(fā)生相變程度不同由此產生的應力5什么是定向凝固原則？什么是同時凝固原則？其目的是什么？需要采取什么 措施來實現？定向(順序)凝固：就是在鑄件上可能出現 縮孔的厚大部位安放冒口，使鑄件上遠離宜口的 部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。遠離冒口t冒口附近t冒口本身同時凝固：就是采取必要的工藝措施，使鑄件各部分冷卻速度盡量一致。實現定向凝固的措施是:設置冒口 ；合理使用冷鐵。它廣泛應用于收縮大或壁厚差較大的易產 生縮孔的鑄件，如鑄鋼、高強度鑄鐵和可鍛鑄鐵等。實現同時凝固的措施是:將澆口開在鑄件的薄

6、壁處， 在厚壁處可放置冷鐵以加快其冷卻速度。 它應用于收縮較小的合金(如碳硅質量分數高的灰鑄鐵 )和結晶溫度范 圍寬，傾向于糊狀凝固的合金(如錫青銅)，同時也適用于氣密性要求不 高的鑄件和壁厚均勻的薄壁控制鑄件凝固方式的方法：(1) 正確布置澆注系統的引入位置，控制澆注溫度、澆注速度和鑄件凝固位置；(2) 采用冒口和冷鐵；(3) 改變鑄件的結構；(4) 采用具有不同蓄熱系數的造型材料。6防止或減少鑄件應力與變形的措施？(1) 合理設計鑄件結構在設計鑄件時應盡量使鑄件形狀簡單、對稱、壁厚均勻 。(2) 盡量選用先收縮率小、彈性模量小的合金(3) 采用同時凝固的工藝(4) 設法改善鑄型型芯的 退讓

7、性，合理設置澆冒口(5) 對鑄件進行時效處理。自然時效熱時效(去應力退火)和共振時效1熔模鑄造工藝過程，特點及適用范圍，(不可用金屬型)工藝過程：制造蠟模T制殼T脫蠟T熔燒T澆注工藝特點：(I)鑄得的精度和質量高。(2) 可制造形狀復雜的鑄件。(3) 適用各種合金鑄件，尤其是 高熔點和難以加工的高合金鋼，如耐熱合金, 不銹鋼，磁鋼等。(4) 生產批量不受限制，單件小批量大批量均可使用。(5) 工藝過程較復雜，生產周期長，使用費和消耗的材料費較貴。=成本高適用范圍：熔摸制造適用于制造形狀復雜，難以加工的高熔點合金既有特殊要求的精密鑄件主要有汽輪機，燃氣輪機葉片，切削刀具，儀表原件，汽車，拖拉機及

8、機床 等零件的生產2金屬性鑄造應采取怎么樣的工藝措施來保證產品質量(預熱、噴涂料、控開型、提高澆注溫度)鑄件特點、應用范圍(1) 金屬型的預熱(預熱溫度一般不低于150 C)。(2) 涂料(耐火涂料的厚度為 0.30.4mm)利用涂料厚度的厚薄，來調節(jié)鑄件的冷卻速度，保護金屬型，防止高溫金屬液對 型壁的沖蝕和熱擊；利用涂料儲氣排氣。(3 )控制開型時間。(4) 提高澆注溫度和防止鑄件產生“白口”。2鑄造特點：(1 )可承受多次澆注，便于實現機械化生產；(2) 鑄件精度和表面質量高；(3) 鑄件的結晶組織致密機械性能高，鑄件質量穩(wěn)定，廢品率低。(4) 金屬型成本高，周期長，鑄造主藝嚴格，3適用范

9、圍適用于大批量生產有色金屬鑄件，如鋁合金活塞、汽缸體等。3離心鑄造特點及應用概念特點：(1)利用旋轉表面生產圓筒形鑄件，省去型芯和澆注系統，大大簡化生產過程節(jié)約了金屬，(2) 離心力作用：鑄件 由外向內的順序凝固，而氣體和殘渣因比重輕向內腔移動而 排除，鑄件組織致密，極 少有縮孔、氣孔、夾渣等缺陷。(3) 合金的充型能力強便于流動性差的合金及薄件的生產，便與制造雙金屬件。但 是鑄件易產生偏析，鑄件內表面較粗糙。內表面尺寸不易控制。應用：離心鑄造主要用于大批量生產管、套類零件。如鑄鐵管、銅套、氣缸套等。4壓力鑄造的特點及應用(薄壁、精密件、鑲嵌件、不能熱處理)特點：(I)鑄件精度高；可以做形狀復

10、雜的薄壁件；(2) 力學性能好；(3) 生產率高50 - 150 次/小時；(4) 但設備投資大，鑄型周期長，只適用于大批量生產，而且不能進行切削余量加 工，防止孔洞外漏。應用：用于生產有色金屬的精密鑄件。第四章1鑄件結構設計的要求(理解工藝要求鑄造性能要求)工藝要求：1外形設計應避免外形凹，簡化工藝2外形設計凸臺應考慮便于造型3減少型芯數量，利于型芯的固定排氣和清理4應合理確定結構的斜度性能要求：1鑄件壁厚的設計(1 )鑄件的壁厚厚度要合理，鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間(2 )鑄件壁厚應均勻，避免厚大截面，使過熱(3) 鑄件內壁應薄于外壁，內外壁厚差約10-30 %2鑄件壁鏈接(1)鑄

11、件的各壁之間應均勻過度，兩個非加工表面所形成的內角應 設計成圓角(2) 避免銳角連接(3) 減緩肋、輔收縮的阻礙3避免鑄件大的水平平面結構4避免鑄件產生翹曲變形5對鑄鋼件，審查實現定向凝固的可行性2澆注位置選擇原則分型面選擇原則澆注：1鑄件的重要加上面應朝下或位于側面2鑄件的寬大平面應朝下3鑄件局部薄壁部位朝下4利于鑄件順序凝固和補縮厚大部位在上5應盡量減少型芯的數量，便于型芯安放、固定和排氣分型：1型面的確定應能方便、順利的取出模樣或鑄件，分型面一般選在鑄件的最大截面處2分型面應避免曲折，數量應少，最好是一個，且為平面3最適宜采取哪種鑄造方法鋁合金活塞原型鑄造；發(fā)動機銫背銅套離心鑄造；鑄鐵水

12、管離心鑄造；車床床身砂型鑄造；汽輪機葉片熔模鑄造第五章1冷熱變形的含義，變形后組織性能特點冷變形：金屬在再結晶溫度以下進行的塑性變形特點：1晶粒沿變形方向被拉長2晶粒破碎3晶粒擇優(yōu)取向，形成變形織構4殘余內應力區(qū)別在于塑性變形在再結晶溫度熱變形：金屬在再結晶溫度以上進行的塑性變形特點：1金屬致密度提高T2組織細化，力學性能提高f3出現鍛造流線2回復與再結晶含義，回復：將冷成形后的金屬加熱至一定溫度后,使原子回復到平衡位置，晶內殘余應力 大大減小的現象組織與性能：（1 ）使晶格畸變J減輕或消除，但晶粒的大小和形狀并無改變（2）消除了晶格扭曲J及大部分 內應力J（3）力學性能變化不大，強度、硬度塑

13、性略有提高，內應力大大降低再結晶：塑性變形后金屬被拉長了的晶粒出現 重生核、結晶，變?yōu)榈容S晶粒的現象 組織與性能：（1）再結晶通過形核、長大的方式進行。得到 細小均勻等軸晶粒（2）消除了殘余應力J和加主硬化J現象，塑性f提高，再結晶退火3鍛造流線對性能影響事如何利用？鍛造流線使金屬性能呈現異向性：沿著流線方向（切向）抗拉強度 較高，而垂直于流線方向（法向）抗拉強度較低。合理利用纖緋組織：（1）應使零件在工作中所受的 最大正應力 方向與纖維方向重合（2）最大切力方向與零件的 輪廓相符合，盡量不被切斷4什么是金屬的可鍛性，影響可鍛性的因素？各自如何起作用？金屬的可鍛性：金屬材料在受鍛壓后，可改變自

14、己的形狀而不產生破裂。是衡量金屬通過塑性加工獲得優(yōu)質零件難易程度的工藝性能影響因素：（1）金屬的本質a化學成分 純金屬，合金 碳化物形成元素使塑性加工性下降b金屬組織 純金屬和固溶體，碳化物 粗晶粒，均勻細小晶粒（2）加工條件a變形溫度鍛造溫度始鍛溫度越高，可鍛性好b變形速度，速度增加，一方面，回復和再結晶來不及進行，塑性下降，變形抗力增加; 另一方面，熱效應明顯，塑性提高，變形抗力下降。變形速度較 小時，以強化為主，較 大時以熱效應為主c應力狀態(tài)壓應力f數目越多，塑性越好d胚料表面質量 表面粗糙度J低，塑性越好1自由鍛工序，特點，制定自由鍛工藝規(guī)程的主要內容？工藝余塊含義？工序：(1)基本工

15、序 用來改變胚料的 形狀尺寸 的主要工序,主要包括：鐓粗、拔長、沖孔、 彎曲、扭轉、錯移、切割(2) 輔助工序為了完成基本工序而進行的 預先變形工序,主要包括：壓鉗口、倒棱、 壓肩(3) 修整工序用來提高鍛件尺寸及位置 精度的工序，主要包括：校正、滾圓、平整 特點：自由鍛根其所用設備分為手工自由鍛和機器自由鍛，手工自由鍛只能生產小型鍛件，生產效率低，機器自由鍛則是自由鍛的主要生產方法，重型鍛唯一可行的生產方法收是自由鍛工藝規(guī)程：繪制鍛件圖t計算胚料的重量和尺寸t確定變形工步t選定設備和工貝t確定鍛造溫度范圍f加熱、冷卻及熱處理的方法及規(guī)范等繪圖T計算T工步T設備T鍛溫T熱處理工藝余塊：為了簡化

16、鍛件形狀而加上去的那部分金屬= 多余的2與自由鍛相比，模鍛有什么特點？模膛分類？飛邊、沖孔連皮含義？拔長、滾 壓模膛作用？胎模鍛特點(1)由于有模膛引導金屬的流動性，鍛件的形狀可以比較復雜(2) 鍛件內部的 鍛造流線比較完整，從而提高了零件的力學性能f和使用壽命f(3) 鍛件表面光潔，尺寸精度高，節(jié)約材料的切削加工工時因此生產率較高操作簡單 易于實現機械化生產批量越大成本越低(4) 模鍛是整體成形，摩擦阻力大，故只適用于中小型鍛件 的成批或大批 生產 模膛分類：1模鍛模膛2制胚模膛飛槽邊錘上模鍛鍛模上的組成部分，用以增加金屬從模膛中流出的 阻力，促使金屬充滿模,同時容納多余的金屬沖孔連皮：模鍛

17、件上的通孔，不能直接鍛出，只能鍛成盲孔，中間留有一定厚度的 金屬層拔長模鍛的作用：用它來減少坯料某部分的橫截面積J，以增加該部分的長度 f液壓模鍛的作用：用它來減少坯料某部分的橫截面積J，以增加另一部分的橫截面積f3模鍛件為什么要有斜度和圓角？與模膛深度有什么關系？內外斜度和圓角取 值有何不同？(1)為取出模鍛件，在 平行于錘擊方向 的表面設計斜度。當模膛深度與寬度的比值越大f 時，斜度越大。內壁斜度比外壁斜度大25(2 )為增加鍛件強度，使鍛造時金屬易于充填模膛，避免裂紋J，減輕鍛模磨損J，設計 圓角。模膛深度越深f，圓角半徑取值越大f。內圓角半徑是外圓角半徑的 2-3倍4自由鍛件、模鍛件結

18、構設計原則自由鍛件：(1)零件結構應力要求簡單(2) 鍛件上不應有 錐面體或者斜面結構X(3) 幾何體的交接處不應形成空間曲線X(4) 避免加筋、凸臺X(5) 采用鍛、焊、鍛、螺紋連接工藝模鍛件：(1 )必須貝有合理的分模面，以保證模鍛件易于從鍛模中取出、余塊最少、模鍛容易制造(2)零件上與錘擊方向平行的非加工表面，應設計出模鍛斜度、圓角(3 )為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，零件外形力求簡單、平直和對稱，盡量避免零件截面間差別過大或具有薄壁高筋凸起結構X(4) 在零件結構允許的條件下，設計時盡量避免有深孔或多孔 結構(5) 在可能條件下，采取鍛焊組合工藝，以減少余塊，簡化工藝第十章1常用焊

19、接方法分類，釬焊含義，分類：1熔化焊2壓力焊3釬焊釬焊：采用比母材料 熔點低的材料作釬料,將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現連接的焊接方法，T釬料T加工T母料2焊接組成，各部分作用們焊條型號與牌號含意，選用原則(等強度、等成分 ), 酸性焊條、堿性焊條各自特點及應用場合？焊條：有藥皮和焊芯兩部分組成。焊芯：起導電和填充焊縫的作用焊條藥皮：提高電弧 穩(wěn)定性，防止空氣對熔化金屬的有害作用對熔池脫氧，加入合金元素,以保證焊縫金屬的化學成分力學性能，焊條型號：有國際標準分別規(guī)定各類焊條的代號：焊條牌號：是焊條行業(yè)統一的條代號5離子弧是怎么產生的？(1 )機械壓縮效應、(2) 熱收縮效應(3) 磁收縮效應第十一章1金屬材料的可焊性，怎樣利用碳當量法估算鋼材可焊性？金屬材料的可焊性：是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接