材料成形技术基础知识点-杨大壮

1、按照制造前后质量变化情况，现代制造过程分类一般分为质量不变过程，质量减少过程, 质量增加过程。机械制造技术是以设计为中心的产品技术和以工艺为核心的过程技术构成 的1 1、液态金属充满铸型型腔，获得完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态金属充填铸型能力。 流动性指熔融金属的流动能力。 一般用铸件最小壁厚来表征液态金属的充型能力,用螺旋形试样长短来表征液态金属的流动性。2 2、影响液态金属充型能力的因素有 金属的流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面。3 3、的定义及铸造合金收缩过程（液态、 凝固、固态）铸件在液态、凝固和固态冷却过程中所产生的体积和尺寸减小现象称为收缩。液态金属浇入铸型后， 从

2、浇注温度冷却到室温都经历液态收缩，凝固收缩，固态收缩三个互相关联的收缩阶段。4 4、液态金属凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后 凝固的部位出现大而集中的孔洞，称缩孔；细小而分散的孔洞称分散性缩孔，简称 缩松。缩孔产生的基本原因是液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域、两壁相交处等热节处。基本条件是金属在恒温或很窄的温度范围内结 晶，铸件由表及里逐层凝固。缩松产生的基本条件是金属的结晶温度范围较宽，呈体积凝固方式。缩松常存在于铸件的中心区域、厚大部位、冒口根部和内浇道附近。防止方法：采用顺序凝固原则加压补缩 5 5、铸件在凝固和随后的冷却

3、过程中，固态收缩收到阻碍而引起 的内应力，称为应力。分类（形成原因）：热应力（残余），相变应力，机械阻碍应力（临 时）防止和减小的措施：合理设计铸件结构尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金采用同时凝固的工艺合理设置浇冒口，缓慢冷却若铸件已存在残余应力，可采用人工时效自然时效或振动时效等方法消除产生的缺陷（热裂、冷裂、变形）6/6/主要气体（H2H2、N2N2、0202 ）金属在熔炼过程中会溶解气体。在浇注过程中，因浇包未烘干、铸型浇铸系统设计不 当，铸型透气性差以及浇注速度控制不当或型腔内气体不能及时排出等，都会使气体进入金属液，增加金属中气体的含量，这就构成了金属的吸气性。过程：气体分子撞击

4、到金属液表面在高温金属液表面上气体分子离解为原子状态气体原子根据与金属元素之间的亲 和力大小， 以物理吸附方式或化学吸附方式吸附在金属表面气体原子扩散进入金属液内部7 7、铸件凝固后，截面上不同部位以至晶粒内部产生化学成分不均匀现象称为偏析。宏观偏析（区域偏析）：成分不均匀现象表现在较大尺寸范围， 主要包括正偏析和逆偏析。微观偏析：微小范围内的化学成分不均匀现象，一般在一个晶粒尺寸范围左右，包括晶内偏析（枝晶偏析）和晶界偏析。 正偏析：如果是溶质的分配系数 K1K1 的合金，固液界面的液相中溶质减 少，因此越是后来结晶的固相，溶质的浓度越低，这种成分偏析称为正偏析。逆偏析：溶质的分配系数 K1

5、K1 的合金进行凝固时，凝固界面上将有一部分溶质排向液相，随着温度的降 低，溶质的浓度在固液界面处的液相中逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高，这种成分偏析成为逆偏析。 &铸件可能出现那几种 :析出性气孔：溶解于熔融金属中的 气体在冷却和凝固过程中，由于溶解度的下降而从合金中析出，当铸件表面已凝固， 气泡来不及排除而保留，在铸件中形成的气孔称析出气孔。反应性气孔：浇入铸型的熔融金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生化学反应产生的气体在铸件中形成的孔洞。成反应气孔。侵入气孔：是浇注过程中熔融金属和铸型之间的热作用使砂型或型芯中的挥发物（水份，粘结剂，附加物）挥发生成以及型腔中原有

6、的空气，在界面上超过一定界值时，气体就会侵入金属液而未上浮逸出所形成的气孔。9 9、熔的分类（按合金和熔炼特点）及熔炼的基本要 求：分类：根据所熔炼合金的特点，可分为：铸铁熔炼、铸钢熔炼、有色金属熔炼。根据熔 炉的特点可分为：冲天炉熔炼、感应电炉熔炼、坩埚熔炼。基本要求：熔炼出符合材质性能要求的金属液，而且化学成分的波动应尽量小；熔化并过热金属的高温； 有充足和适时的金属液供应；低的能耗和熔炼费用；噪声和排放的污染物严格控制在法定范围内1010、系主要由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成浇注系统的 主要功能：将铸型型腔与浇包连接起来平稳地导入液态金属挡渣及排除铸型型腔中的空气及其他气体调解铸型

7、与铸 件各部分的温度分布以控制铸件的凝固顺序保证液态金属在最合适的时间范围内充满铸 型，不使金属过度氧化，有足够的压力头， 并保证金属页面在铸型型腔内有适当的上升速度 等。 1111、 铸型中能储存一定金属液 （同铸件相连接在一起的液态金属熔池）补偿铸件收缩， 防止产生缩孔和缩松缺陷的专门技术“空腔”成为 。主要作用是补缩铸件，此外还有集渣和通、排气作用。设计要求：凝固时间应大雨或等于铸件（或铸件上被补缩部分）的凝 固时间有足够的金属液补充铸件（或铸件上被补缩部分）的收缩与铸件被补缩部位间必 须存在的补缩通道。在设计冒口时应保证铸件品质注意节约金属液提高补缩效率。1212、冷铁的作用：加快铸件

8、某一部分的冷却速度，调节铸件的凝固顺序， 与冒口配合使用可扩大冒口的有效补缩距离。各种铸造合金均可使用冷铁。1313、常用的 和方有哪些？震 实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型、气冲造型/ /震实、挤芯、射芯、吹芯 1414、液态金属的过，顺序凝固、同时凝固的定义：包括晶核的形成及晶体的长大两个过程顺序凝:是采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固，在向冒口方向顺序凝固， 使缩孔移至冒口中，切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺同时凝固：是指采取一些工艺措施,使铸件个部分温差很小，几乎同时进行凝固获得合格零件的铸造工艺。

9、1515、造术特:适应性广，技术灵活性大，不受零件形状、大小、复杂程度及金属种类的限制，生产准备过程 较简单。但生产的铸件其尺寸精度较差及表面粗糙度较高；铸件的内部品质也较低； 在生产一些特殊零件时，技术经济指标较低。特造|技点:铸件的尺寸精度较高，表面粗 糙度低。在生产一些结构特殊的铸件时，具有较高的技术经济指标，铸造生产时可不用砂或少用砂，降低了材料的消耗，改善了劳动条件；生产过程易于实现机械化、自动化。但特种 铸造适应性差，生产准备工作量大，需要复杂的技术装备。因此，特种铸造技术一般适用于 大批量生产 1616、常用的特种铸法、其基本原理和特点： 熔模铸造，金属型铸造：金属型铸造的力学性

10、能高，铸件尺寸精度高表面粗糙度低，铸件品质和尺寸稳定，能节约金属，压力铸造：是将液态或半固态金属在高压作用下以较高的速度 充填压铸型型腔，并在压力作用下结晶凝固而获得铸件的铸造方式。高压和高速充填铸型型腔是压铸的两大特点。 离心铸造：将液态金属浇入旋转的铸型中,使液态金属在离心力的作用下充填铸型结晶凝固而获得铸件的铸造方法。离心铸造使金属液在离心力作用下由外表面向内表面顺序凝固，易于补缩，且渣粒、沙子和气体等易向内表面浮动，力学性能好。低压锻造：将保温炉中的液态金属在 0.020.07MPa0.020.07MPa 的气体压力作用下通过升液管由下而上 地充填铸型型腔，在压力作用下结晶凝固而获得铸

11、件的方法。17.17.何谓金属的，铸造性能不好会引起哪些铸造缺陷？金属的铸造性能是指金属材料铸造成型的难易程度。（评价指标：流动性和收缩性）。流动性不好：产生浇不足、冷隔、气孔和夹杂等缺陷；收缩率 大易产生缩孔、缩松、铸造应力、变形和裂纹等。1 1 固态材料的连接可分为永久性和非永久性连接两种2、是将分离的金属（同种材料或异种材料）用局部加热、加压，或两者并用，使它们产生原子（分子）间的结合，形成永久性连接的过程。 焊接的分类：熔化焊（液相） 压 力焊（固相）钎焊（固相兼液相）。焊接的特点：结构重量轻、省工省料、密封性好等特 点。影响焊接的主要因素有压力和温度。3 3、焊的组成及热影响区形成的

12、原因及其对焊接接头组织和性能的影响：熔化焊的焊通常由丄焊隹，卫合丄，热影响区_三部 分组成。材料因受热的影响而发生金相组织和力学性能变化的区域，称为IB。由于焊缝附近各点受热情况不同，其组织变化不同，因此形成热影响区，可分为过热区，正 火区和部分相变区。过热区：生成过热组织、晶粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。 正火区：金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良好。部分相变区：部分组织 发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不均匀。4 4、焊变产生的原因、变形形式及矫正方法，消除应力的措施。焊接过程中对焊件进行了局部的不均匀的加热是产生焊接 应力和变形的根本 原因。焊接变形的基本形式：收缩变形

13、角变形弯曲变形波浪形变形扭曲变形减少和 消除焊接应力的措施有 选择合理的焊接顺序 、焊前预热、加热“减 应区”、焊后热处理。焊接变形的矫正方法：机械矫正法火焰加热矫正法5 5、裂气的形成原因及防止措施:计不合理，焊缝冷速太快，焊接顺序不正确，焊接应力过大，存在要变，气泡，夹渣，未焊透。形成气孔原因：焊件不洁，焊条潮湿，电弧过长，焊速过快，含碳量高。防止裂纹：为了防止热裂纹应控制焊缝金属中有害杂质的含量。此外，焊接时应选择合适的技术参数和坡口参数。采用碱性焊条和焊剂，由于碱性焊条具有较强的脱硫，磷能力。对于防止冷裂纹，应降低焊 缝扩散氢的含量，采用预热，后热等技术措施也可有效防止冷裂纹。 防止气

14、孔：必须仔细清 除焊件表面的污物。焊条和焊剂要严格按规定的温度进行烘烤。 酸性焊条优于碱性。焊接规范参数必须选择合适。运条时要使用短弧。收弧和起弧均需做一定停顿，注意接头操作和填满弧坑。此外，直流焊接时，电源极性应为反接。6 6.正直的定义：直流电弧焊机的输出端有两种不同的接线方法：将焊件接电焊机的正极，焊条接其负极称为正接；将焊件接电焊机的负极、焊条接其正极称为反接。7 7、的组成、作用及选用原则：焊条由焊芯和药皮组成。 焊芯的主要作用为 作为电源的一个电极，传导电流、产生电弧、熔化后作为填充金属，与母材（基本金属）一起形成焊缝金属等。药皮的主要作用是：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金

15、属的有害作用，保证焊缝金属的脱氧和加入合金元素，以提高焊缝金属的力学性能。焊条药皮主要由稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、 黏结剂等按一定比例混合而成，涂在焊芯上，经烘干后制成。焊条的选用原则：A.A.根据母材的化学成分和力学性能 B.B.根据焊件的工作条件和焊接技术性能C.C.根据焊接设备、施工条件和焊接技术性能。8 8、酸适合于焊接一般的结构钢，工艺性能好、机械性能差。碱性焊成的焊缝金属中有害元素（如SS、P P）含量低，抗裂性好、强度高。适合于焊重要的 结构钢与合金钢。但工艺性能差、抗气孔的能力差。因此，采用碱性焊条时，必须将焊件在 焊缝处的油污、铁锈清除干净，并烘干焊条去除水分。

16、9 9、埋是电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的自动电弧焊接方法。特点和应用：生产率高:埋弧自动可用的电流比手工电弧焊大，所以生产率高；焊接品质高而且稳定：由于电弧被液态溶渣泡所包围，可以防止空 气的浸害，因而焊缝质量好。电弧的热量损失小，能量集中；节省金属与电能：由于焊丝 连续送进，从而节省金属材料，节省辅助时间。埋弧焊熔化深度大，因而也节省了电能； 改善了劳动条件：埋弧焊焊接时没有弧光，送入与运条又实现了机械械化，从而减少了工人的劳动强度，改善了劳动条件。但是埋弧自动焊的灵活性差，只能焊接长而规则的水平焊缝， 不能焊短的、不规则焊缝和空间焊缝，也不能焊薄的工件。埋弧自动焊通常用于碳钢、低合金钢、不锈

17、钢和耐热钢等中厚板（6-60mm6-60mm）结构的长直焊缝及直径大于 250mm250mm 环缝的平焊。生产批量越大，经济效果越佳。10-110-1 I I 是利用熔点比焊件金属低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化将处于固态的焊件。分类：硬钎焊:是使用熔点高于 450450 度的钎料进行的钎焊。软钎焊：是使用熔点低于450450 度的钎料进行的钎焊。1111、电是利用电流通过焊件时产生的电阻热，作为热源，加热焊件，在 压力下进行焊接的。电阻焊接头的形状不同分为点焊，缝焊和对焊等。摩是利用工件接触面摩擦产生的热量为热源，将工件端面加热到塑性状态，然后在压力下使金属连接在一起的焊接方法。12

18、12、金焊性：指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性，称为金属材料的焊接性。 评定方法：碳当量法：碳当量越大钢材的焊接性越差冷裂纹敏感系 数法：敏感系数越大产生冷裂纹的可能性越大焊接性越差。1313、铸铁合合的特点及采取的措施 焊接性能差，铸铁焊补特点：焊接接头易产生白口组织，硬度很高，焊后很难进行机械加工； 焊接接头易产生裂纹， 铸铁焊补时，其危害性比白口组织大； 在焊缝易出现气孔。 采取的主要措施：（1 1）热焊：用热焊法，焊件受热均匀，焊接应力小， 冷却速度低，可防止焊接接头产生白口组织和裂纹；（2 2）冷焊：主要靠调整焊缝化学成分来防止焊件产

19、生裂纹和减少白口倾向。金的焊接性较差焊接特点：易氧化易形成气孔易变形、开裂操作困难措施：铝合金焊接常用氩弧焊（应用最广） 、气焊（厚度不大）、电阻焊、钎焊等方法。的焊接特点：难熔合易变形开裂易形成气孔和产生氢脆 现象 措施：焊接铜合金较理想的方法是氩弧焊，对品质要求不高时，也常采用气焊，手工 电弧焊和钎焊等。1414、焊接构件结构设计的原则及焊缝布置的合理性分析。自件 1 1 原。1 1）自由锻件应避免锥体、曲线或曲面交接以及椭圆形、工字形截面等结构。因为锻造这些结构须制备专用工具，锻件成形也比较困难，使锻造过程复杂，操作极不方便；2 2）自由锻件应避免加强筋、凸台等结构。因为这些结构难以用自

20、由锻获得。若采用特殊工具或技术措施来生产，必将增加成本，降低生产率；3 3）当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可采用特别的技术措施或工具； 或者将其设计成几个简单件构成的组合件， 锻造后再用焊接或机械连接方法将其连成整体件。1 1、金属零件在外力作用下产生不可恢复的永久变形，称为金属塑性变形。基本条件：被成形的金属材料具备一定的塑性要有外力作用于固态金属材料法：轧制挤压拉拔自由锻造模型锻造板料冲压。2 2、冷是指金属在进行塑性变形时的温度低于该金属的再结晶温度。冷变形的特征是金属变形后具有加工硬化现象，即金属的强度、硬度升高，塑韧度下降。而且冷变形制成的产品尺寸精度高、表面质量好。 热是

21、指金属材料在其再结晶温度以上进行的塑性变形。热变形使金属材料内部的缩松、 气孔或空隙被压实，粗大（树枝状）的晶粒组织结构被再结晶细化，从而使金属内部组织结构 致密细小，力学性能（特别是韧性）明显改善和提高。金属材料在再结晶温度以下塑性变形 时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，称为加工硬（又称冷作硬化）3 3、金属的可锻性的定义、衡量指标和影响因素：金属塑性变形的能力又称为金属的 性,它 指金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度。金属材料的可锻性常用金属的塑性指标 和变形抗力 来综合衡量。塑性愈大与变形抗力愈小的材料可锻性愈好。金 属可锻性的优劣受金属本身性质和变形加工条件的

22、综合影响。4 4、金属塑性变形的基本规律：体积不变定理最小阻力定理 5 5、金属锻成形的定义：将加热后的金属坯料置于上下 砧铁间受冲击力或压力而变形的加工方法。成程 J J （重点放在锻件图的绘制及其应考虑的因素、锻造工序 基本工序、辅助工序、精整工序 的确定、坯料质量及尺寸的计算、 加热冷却规范） 简述自由锻成形过程的流程及绘制自由锻件图要考虑的主要因素。验，锻件绘制锻件图要考虑下列因素 ：敷料；加工余量；锻件公差。锻造温度范围及加热冷却规范金属的锻造是在一定温度范围内进行的。一些常用金属材料的锻造温度范围见表 2 2。为缩短加热时间，对塑性良好的中小型低碳钢坯料，可把冷的坯料 直接送入高温

23、的加热炉中，尽快加热到始锻温度。 这样不仅可提高生产率， 而且可以减少坯料的氧化和钢的表面脱碳，并防止过热。6 6、的定义及模锻成形过程（重点在分模面的确定原则）模型锻造包括模锻和镦锻， 是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的成形过程。模型锻造是在锻压机器动力作用下，使坯料在锻模模膛内被迫塑性成形，从而获得与模膛形状相符的锻件，简称模锻 简述模锻技术过程中 确位则。为保证模锻件易于从模膛中取出，分模面 通常选在模锻件最大截面上。所选定的分模面应使模膛的深度最浅。这样有利于金属充满模膛，便于锻件的取出和锻模的制造。选定的分模面应使上下两模沿分模面

24、的模膛轮廓一致。这样在安装锻模和生产中发现错模现象时，便于及时调整锻模位置。分模面最好是平面，且上下锻模的模膛深度尽可能一致，以便于锻模制造。所选分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少。这样既可提高材料的利用率，又减少了切削加工的工作量。7 7、的分类及其作用：锻模模膛按其功能可分为制坯模膛和模锻模膛，模锻模膛可分为终锻模膛和预锻模膛。预锻模膛的作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸。之后再进行终锻时，金属容易充满终锻模膛，同时也减小了终锻模膛的磨损，延长了使用寿命。8 8、金属在模过程、特点及影响金属充填模腔的因素：将金属坯料置于终锻模膛内，从 锻造开始到金属充满模膛锻成锻件为止，其变形过程可

25、分为三个阶段充型阶段：在最初的几次锻击时，金属在外力的作用下发生塑性变形，坯料高度减小，水平尺寸增大，并有部分金属压入模膛深处。这一阶段直到金属与模膛侧壁接触达到飞边槽桥口为止。模锻所需的变形力不大形成飞边和充满阶段：继续锻造时，由于金属充满模膛圆角和深处的阻力较大， 金属向阻力较小的飞边槽内流动，形成飞边。此时模锻所需的变形力开始增大。随后， 金属流入飞边槽的阻力因飞边变冷而急速增大，当这个阻力一旦大于金属充满模膛圆角和深处的零件图 绘制锻件图计算坯料质量和尺寸、一确定工序、加热温度、下料设备等加热坯料、锻打阻力时，金属便改向模膛圆角和深处流动，直到模膛各个角落都被充满为止。这一阶段的特点是

26、飞边进行强迫充填。由于飞边的出现，变形力迅速增大锻足阶段：如果坯料的形状、 体积及飞边槽的尺寸等工艺参数都设计得恰当，当整个模膛被充满时，也正好锻到锻件所需高度。但是由于坯料体积总是不够准确且往往都偏多，或者飞边槽阻力偏大，导致模膛已经充满，但上、下模还未合拢，需进一步锻足。这一阶段的特点是变形仅发生在分模面附近区域，以便向飞边槽挤出多余的金属。此阶段变形力急剧增大。影响金属充满模膛的因素有金属的塑性和变形抗力。显然塑性高变形抗力小的金属较易充满模膛金属模锻时的温 度。金属的温度高，则塑性好、变形抗力小易于充满模膛飞边槽的形状和位置。飞边槽部宽度与高度之比 b/hb/h 及槽部高度 h h 是

27、主要因素。b/hb/h 越大 h h 越小，金属在飞边流动阻力越大， 强迫充填作用越大，但变形抗力也增大锻件本身的形状和尺寸。锻件越复杂、越大、越是有空心、薄壁或凸起部分，越难锻成设备的工作速度。一般而言，工作速度较大的设备充填性较好充填模膛方式。镦粗比挤压易充型其他，如锻模有无润滑、有无预热等。9 9、模锻冲皮勺作用及去除模具的特点：刚锻制成的模锻件，周边通常都带有横 向飞边，对于有通孔的锻件还有连皮。飞边和连皮须用切边模和冲孔模在压力机上切除。1111、分离和成形的定义板料冲压是利用冲模使板料变形或分离,从而获得具有一定形状尺寸的零件的压力加工方法。1212、落冲的定义：落料和冲孔又统称为冲裁。落料和冲孔是 使坯料按封闭轮廓分离。这两个过程中坯料变形和模具结构相同，只是用途不同。落料时被分离的部分为所需工件，留下的周边部分为废料，冲孔则相反。模尺确计落料时，凹模刃口尺寸即为落料件尺寸，然后用缩小凸