南工程(NJIT)材料成形及工艺基础知识总结(20201227005040)

1、铸造总结1、材料成形过程及其工艺可以分为三种：1）材料质量不变2）材料质量增加3） 材料质量减少2、铸造的定义：铸造是指通过熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属注入铸型中 使之冷却，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件的成型方法。 按工艺方法的不 同，可分为砂型铸造和特种铸造两大类。3、铸件的形成及质量决定于金属的充型和凝固，金属充满型腔的过程会影响到 铸件的形状和尺寸，凝固的过程将决定铸件的组合和性能。4、铸件的凝固时，其断面会存在三个区域：固相区，凝固区和液相区5、铸件的凝固方式有三种类型：逐层凝固（凝固区宽度接近于零），糊状凝固（凝 固区宽度最宽），中间凝固（凝固区宽度介于两者之间）。6金属的

2、铸造性能是选择铸造合金材料、制定铸件的铸造工艺以及进行铸件的 结构设计的重要依据之一。7、熔融合金本身的流动性称为流动能力。8、影响流动性的主要因素：合金的种类，合金的化学成分，合金中杂质的含量。9、合金的化学成分中，合金的结晶温度范围越大，则固、液两相共存的凝固区 越宽，且固相区内表面越粗糙，故对合金流动的阻力越大，流动性越差。呈糊状 凝固方式的结晶的合金其流动性最差。获得较大的过热度的合金，其流动性最好。（灰铸铁流动性最好，铸钢最差）10、合金的收缩性收缩可以分为三个阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。影响合金的收缩性的因素：合金的化学成分，浇注的温度，铸型条件。11、合金的吸气性随着温度

3、的升高而加大。12、铸件的断面组织由三个晶区组成：表面细晶区，柱状晶区，中心等轴晶区。 大而集中的空洞成为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩孔。13、 缩松对铸件的承载能力的影响比集中缩孔小，但它影响铸件的致密性和物理 化学性能。14、缩孔和缩松的防止：选择铸件合金时，应尽量采用接近共晶成分的或结晶温 度范围窄的合金。制定铸造工艺时，针对具体合金的特点，确保铸件在铸件在凝 固的过程中建立良好的补缩条件，尽可能的使缩松转化为缩孔，并在铸件最后的 凝固位置设定适当尺寸的冒口。15、实现铸件补缩的基本方法：采用顺序凝固原则。16、具体工艺措施：合理确定内浇道位置及浇注工艺、 合理使用冒口冷铁等工艺 措施。

4、17、最常见的铸造应力有热应力和收缩应力。18、减小热应力和收缩应力的方法：使其凝固时符合顺序凝固原则，尽量减少各 部分之间的温度差，使铸件的各部分几乎同时进行凝固。裂纹可以分为热裂和冷裂19、气孔是铸造生产中最常见的缺陷。20、焊接可以分为熔焊，压焊，钎焊。21、 焊接的热影响区按加热温度的不同可以划分为过热区、正火区、不完全重结 晶区。22、焊接缺陷可以分为工艺缺陷和冶金缺陷。23、防止热裂纹的主要措施有：限制焊接材料中低熔点的杂质含量、 采取工艺措 施减少焊接应力、调整焊缝的化学成分、细化焊缝晶粒，减少偏析、采用碱性焊 条和焊剂，增强脱硫，脱磷能力。24、减少焊接应力的措施：焊前预热，加

5、热减应区，选择合理的焊接顺序和方向。 控制和减少焊接变形的措施：反变形法，刚性固定法，强迫冷却法，采用合理的 焊接顺序。25、消除焊接应力的方法：焊前热处理，机械拉伸法26、矫正焊接变形方法：机械矫正法、火焰校正法。铸造成形27、铸造的优点：成形能力强、适应性广，工艺灵活性大、经济性好。28、铸造成形分为：砂型铸造和特种铸造29、砂型铸造具有适应性广、成本低廉等优点，是应用最广泛的铸造方法。30、常用的特种铸造方法：熔模铸造、金属型铸造、圧力鋳造、离心铸造等。31、特种铸造的优点：改善铸件质量、提高生产率、降低劳动强度或生产成本32、砂型铸造造型方法有手工铸造和及其造型。33、手工铸造的优点：

6、造型工具和设备比较简单，生产准备时间短，操作灵活， 可用于各种形状及尺寸的铸件。34、手工造型的缺点：生产效率低、工人劳动强度大、铸件质量不够稳定等故主 要用于单件、小批量生产。35、机器造型是指用机器来完成填砂、紧实和起模等造型的过程，是现代化砂型 铸造车间所用的基本造型方法。36、机器造型的优点：提高生产率和铸件质量、减轻工人的劳动强度。但缺点是 设备及工装模具投资较大，主要用于成批大批量生产。37、机器造型的紧实方法：压实紧实、震击紧实、射砂紧实和气压紧实。特种铸造38、熔模铸造的工艺过程：蜡模制造，制造型壳，熔去蜡模，焙烧，浇注。39、 熔模铸造的特点及应用：1）铸件的精度和表面质量高

7、 2）可生产各类金属 材料的铸件3）可制造形状较浮躁的铸件 4）批量生产不受限制5）工艺过程较 复杂40、 离心铸造是将熔融金属浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力的作用下填充 铸型并结晶，从而获得铸件的方法。41、 离心铸造的特点及其应用：优点：1）型铸造可不用型芯而铸出中空的铸件， 工艺简单。生产率高。成本低2）在离心力的作用下，提高了金属液的充型能力， 金属液自外表面向内表面顺序凝固，因此铸件组织致密，无缩孔、气孔、夹渣等 缺陷，力学性能强3）便于铸造“双金属”铸件4）不用浇注系统和冒口，金属 利用率较高。 缺点：利用自由表面形成内孔，故尺寸误差比较大；金属液中气 体和夹杂物因密度小而集中

8、在铸件的内表面而使其质量较差，且不适于密度偏析 大的合金。42、铸铁中的石墨形态：片状石墨（灰铸铁）、球状石墨（球墨铸铁）、团絮状石 墨（可锻铸铁）、蠕虫状铸铁（蠕墨铸铁）。铸造工艺的设计43、 浇注位置是指浇筑时铸件在铸型中所处的位置。分型面是指铸件与铸型之间 的相互接触面44、浇注位置的选择原则：1）铸件的重要表面应朝下 2）铸件的宽大平面应朝 下3）铸件的薄壁部位应朝下 4）容易产生缩孔的铸件厚大部位应朝上。45、分型面选择恰当，可简化制模、造型、造芯、合型、和清理等共作。反之， 不但会使生产工序复杂化，还可能增加机械的加工余量和成本。46、 分型面的选择原则：1保证精度原则 2）方便操

9、作原则3）简化工艺原则47、铸造工艺参数主要有要求机械加工余量、收缩余量、起模斜度等48、加工余量过大，浪费金属材料和切削加工工时，增加零件成本。加工余量过小，铸件所允许的的尺寸偏差如果超过所留的加工余量，则切削加工就不能完全去除铸件表皮，达不到技术要求，可造成铸件报废。同时，余量过小使刀具的切 削刃不能深入到铸件硬度最高的表层之下，因为加快了刀具磨损。49、收缩余量就是为了补偿铸件收缩，模样尺寸增大的数值。50、 起模斜度是为了使模样容易从铸型中取出或型芯自型芯盒中脱出，而在模样 或芯盒平行于起模方向的壁上设置的斜度。（三种设计方法：增加壁厚法，加减 壁厚法，减少壁厚法）浇注系统的设计51、

10、浇注系统的作用包括：1）提供足够的充型压力、保证金属液的充型速度。 将液态金属平稳导入型腔；2）排除金属液中的渣和气，排除型腔中的气体，防 止金属液过度氧化；3）调节各铸件中的温度分布，控制铸件的凝固顺序且有补 缩的作用。铸件的结构工艺52、 铸件的外形设计原则：1）避免的侧凹结构2）合理设计凸台和肋条 3）减 少和简化分型面4）考虑结构斜度。53、 铸件的内腔设计原则：1）不用或少用型芯2）方便型芯的安放、排气和理 铸造性能对铸件结构的要求：1. 铸件的壁厚：1）铸件的壁厚应合理（可能导致铸件产生叫不到冷隔等铸造缺 陷）2）铸件的壁厚应合理2. 铸件壁的连接形式：1）壁的转角处应有有结构圆角

11、 2）壁的连接处应避免过 于厚大而形成热节3）不等厚度的壁相接时应铸件过渡。3. 铸件的结构应利于减小应力和防止变形：1）尽量是铸件能自由收缩 2）采用 对称结构4. 铸件结构应利于防止缩松缩孔：1）铸件结构应符合合金的凝固顺序 2）合理增 设补缩通道结构。5. 铸件结构应尽量避免有过大的水平面连接成形54、焊接的定义：焊接是利用各种形式的能量是被加工的材料产生永久连接的一 种成形方法。55、焊接方法主要有：熔焊、压焊、钎焊熔焊焊条由焊芯和药皮两部分组成， 焊芯是金属丝，药皮是压涂在焊芯表面上的 涂料层。57、药皮有三方面的作用：1）改善焊接工艺性，如要皮中含有稳弧剂，使电弧 易于引燃和保持燃

12、烧稳定 2）对焊接区起保护作用，药皮中含有造渣剂，造气剂， 造渣后的熔渣与药皮中有机物燃烧稳定产生气体对焊缝金属起双重保护作用。3）起有益的冶金化学作用，药皮中含有脱氧剂、渗合金剂等，使熔化金属顺利进行 进行脱氧、脱硫、去氢等冶金化学反应，并补充被烧损的合金元素。焊条选用的原则：等强度原则和同成分原则例如：对于焊前清理困难，且容易产生气孔的焊件，应选用酸性焊条；对于承受 交变冲击和冲击载荷的重要结构件， 或形状复杂、刚度大的焊接件，以及母材中 碳、硫、磷含量较高的焊接，应选用抗裂性好的酸性焊条。同时满足时应考虑价 格较低的酸性焊条。58、 埋弧焊的特点及运用：1）生产率高2）焊缝质量好3）成本

13、低4）劳动条 件好5）适应性差6）对焊前准备要求严 7）焊接设备较复杂，设备一次投资 大。59、 摩擦焊：摩擦焊是将焊件连接表面相互按紧并使之发生相对运动， 利用连接 表面生成摩擦热作为热源将焊件端面加热到塑性状态， 然后迅速顶锻，形成焊接 接头的一种压焊方法。60、摩擦焊多用于焊接圆形截面的棒料和管子，或将棒料、管子焊在平板上。61、钎焊：钎焊根据钎料熔点不同，分为软钎焊和硬钎焊。62、钎焊的特点：钎焊加热温度低，对母材组织和性能影响较小，焊接变形较小 焊接接头平整光滑，外表美观；生产率高，设备简单。易于自动化的机械化，不 过接头强度低，不耐高温，不适合焊接大型构件。65、 焊接结构与工艺设计的主要内容：1）焊接结构材料的选择 2）焊接方法的 选择（1）焊接接头使用性能及质量符合技术要求 2