材料成形技术基础复习要点

1、材料成形技术基础复习要点第一章：金属的液态成形技术1. 铸造成形法： 它是将液态金属浇入铸型型腔，使其冷却凝固，从而获得一定形 状和性能铸件的成形方法2. 金属的铸造性能： 金属的流动性、充型能力、收缩、偏析和吸气性3. 金属的流动性： 金属液本身的流动能力； 影响因素： 与金属种类、化学成分、 凝固方式、及其他物理性能（如粘度）有关，共晶成分的金属熔点最低、因而流 动性最好， 非共晶成分的金属在结晶区域内， 既有形状复杂的枝晶， 又有未结晶 的液体金属结晶区间越大，流动性越差4. 充型能力： 金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力； 影 响因素：金属的流动性、浇注条件及铸型条

2、件，流动性越好，液态合金充填铸型 的能力越强。浇注温度越高，液态金属的充型能力就越强，但不宜过高。充型压 力越大， 充型能力越强。 但充型压力不宜过大， 以免金属飞溅或因气体排出不及 时而产生气孔等缺陷。铸型条件包括铸型材料、铸型结构及铸型中的气体含量5. 收缩： 金属液态向固态的冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象； 影响因素： 化学成分、浇注温度、铸型结构与铸型条件，液态收缩凝固收缩固态收缩6. 缩孔：液态金属充满铸型后， 铸件在凝固的过程中由于补缩不良而产生的孔洞； 缩松：是铸件断面上出现的分散而细小缩孔。 从缩孔缩松的形成可以看出： 金属 的液态收缩和凝固收缩愈大， 则收缩的体积越大，

3、铸件越容易形成缩孔； 金属的 浇注温度越高，则液态收缩越大；结晶的间隔大的金属， 易形成缩松。预防措施： 遵循“顺序凝固”原则，即在造型工艺上认为地设置冒口、冷铁，按照一定的冷 却顺序，使缩孔移到铸件外面或消失。7. 铸造内应力：按产生原因 分为热应力（铸件壁厚不均匀，收缩不一致）和机械 应力（线收缩受到型芯阻碍）； 预防热应力的措施： 尽量减少铸件各部分间的温 度差，使其均匀冷却；尽量使壁厚均匀，遵循同时凝固原则，如，将内浇口开设 在铸件薄壁处，为加快厚壁部分的冷却，可在厚壁处安放冷铁。8. 同时凝固原则： 铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相 近，甚至是同时完成凝固过程，

4、无先后的差异及明显的方向性， 主要用于普通灰 铸铁，锡青铜等； 优点 是可以减少铸造内应力，防止铸件的变形和裂纹缺陷，又 可不用冒口而省工省料； 缺点 是铸件口部容易出现缩孔或缩松。9. 顺序凝固原则： 顺序凝固原则是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒 口等工艺措施， 使铸件远离冒口的部位先凝固， 然后是靠近冒口的部位凝固， 最 后才是冒口本身凝固。 优点 是顺序凝固有利于补缩，防止缩孔、缩松缺陷；同时 凝固有利于降低铸造应力，防止热裂、冷裂产生。10. 金属的偏析性： 铸件或铸锭的各部分化学成分或金相组织不均匀的现象； 形 式： 晶内偏析、晶外偏析、重力偏析11. 金属的吸气性： 金属

5、在加热过程中不断吸收（溶解）与其相接触的气体的性 质；影响：析出气孔破坏金属的连续性，减小铸件承载的有效面积，从而降低铸 件的力学性能， 溶解气体会随着逐渐温度下降继续析出形成很大的内压力， 造成 许多微细裂纹， 使铸件的冲击韧度和疲劳强度显著降低； 措施：防止气体进入金 属液、去除金属液体中的气体、阻止气体从金属中析出12. 常用液态成形的金属： 铸铁，铸钢，铸造铜合金和铸造铝合金13. 金属的液态成形方法： 砂型铸造和特种铸造14. 造型材料： 用来制造铸型或型芯的材料。15. 砂型铸造，型砂应具备性能： 可塑性、强度、透气性、耐火性、退让性16. 造型方法：手工造型和机器造型仃.特种铸造

6、：分为金属型铸造（在重力作用下将液态金属浇入金属型获得铸件）； 压力铸造（将液态或是半液态金属外加（501500）d05 Pa的压力作用下，快速压 入金属铸型中并让其在压力中结晶而获得铸件 ）；离心铸造（将液态合金浇入高速 旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下填充铸型并结晶 ）；熔模铸造；壳型 铸造（用薄壳铸型生产铸件）；消失模铸造18. 白口：冷却速度较大时，碳以渗碳体形式析出，形成白口组织。预防方法： 铸铁件壁厚不宜过小，控制铁水化学成分，选择适当的涂料及原料成分，采用孕 育处理的铁水；消除方法：利用其出型时的自身预热及时进行退火。19. 铸造工艺参数：指铸造工艺设计时需要确定的某些数据

7、，主要有机械加工余量，起模斜度，铸造收缩率，型芯头尺寸及铸造圆角等20. 机械加工余量：为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先 增加而在机械加工时切去的金属层厚度21. 起模斜度：为了便于起模，在平行于模样或芯盒起模方向的侧壁上设计的斜 度；结构斜度：对于垂直分型面的不加工表面，为了起模省力、提高铸件精度而 设计的较大斜度；两者区别：前者应在零件图上标注，且数值较大，后者是在绘 制铸造工艺图或铸件图时，对于零件图上没有结构斜度的立臂给予很小的角度。22. 收缩率：铸件在冷却过程中会收缩所以在模样上的尺寸加上收缩量23. 型芯头：用来支承和固定型芯24. 铸造圆角：既可以使转角处不

8、产生脆弱面，又可以减小应力集中，还可以避 免产生冲砂，缩孔和裂纹25. 浇注系统：引导熔融金属流入铸型空腔的通道总称；通常由浇口杯，直浇道， 横浇道和内浇道组成。26. 金属铸型的优点：一型多铸，节约造型材料；铸件质量高；力学性能高；生 产率高，适合大批量生产，劳动环境较好27. 浇注位置：是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置；选择原则：质量要求高的加工面、工作面或大平面朝下；应将面积较大的薄壁部分至于铸型下部或使 其处于垂直或倾斜位置；容易形成缩孔的铸件，应将截面较厚的部分放在分型面 附近的上部或侧面。28. 分型面：铸型组元间的结合面；选择原则：尽可能的选择在逐渐的最大截面 处；尽量减少分

9、型面的数量，最好只有一个分型面；尽量减少型芯和活块的数量； 尽量采用平直面作为分型面；不宜使型腔过深 第二章：金属的塑性成形技术1. 金属塑性成形：是指高温或常温下固态金属在外力的作用下，产生塑性形变而 获得所需尺寸、形状及力学性能的毛坯或零件的工艺方法。2. 锻压加工方法优点：力学性能高；节约金属；生产率高；适应性广3. 加工硬化（冷作硬化）：由于塑性变形的变形度增加，使金属的强度和硬度提高, 而塑性下降的现象。4. 回复：经塑性形变后冷变形金属的显微组织无明显的变化，只能使内应力明显 降低或消除，力学性能无明显变化。5. 再结晶：当加热温度较高，塑性变形后金属被拉长的晶粒重新形核、结晶，成

10、为等轴晶粒，称为再结晶。T再0.4T熔6. 塑性变形分类：按有无硬化现象 分为：冷变形：指在再结晶温度以下的变形； 热变形：指在再结晶温度以上的变形；温变形：在高于室温和低于再结晶温度范 围内进行的变形7. 金属的锻造性能：衡量材料经受塑性成形难易程度的工艺性能，塑性高，变形 抗力小；影响因素：金属的本质一化学成分（碳钢合金钢、低合金钢高合金 钢）、组织结构（单相多相）；变性条件一变形温度、速度、应力状态（压应 力越多越好）、坯料表面状况里,&自由锻：；利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形从而得到所 需形状及尺寸的锻件；工序：基本工序（指改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基 本

11、成形的工序）；辅助工序（指为了方便基本工序的操作，而是坯料预先产生某些 局部变形的工序）；修整工序（指修整短剑的最后尺寸和形状，提高锻件表面质耳 使锻件达到图样要求的工序） 盘类零件：下料、镦粗、镦粗凸台、冲孔、整圆、平整 圆环：下料、镦粗、冲孔、芯轴扩孔。平整断面 圆筒：下料、镦粗、冲孔、芯轴拔长、锻件 轴杆类：下料、局部拔长、局部镦粗、拔长杆件9. 模锻：在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使坯料在模膛内 受压变形，锻造终了得到和模膛形状相符合的锻件；按 使用设备分为锤上模锻、 胎模锻、压力计上模锻。10. 模锻优点：生产率高，劳动强度小，操作简便适用于大批量中小锻件生产； 尺

12、寸精度高，加工余量和公差小，节约材料和工时；可以锻造出形状比较复杂的 锻件；内部流线较完整11. 板料冲压：是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法；优点：材料利用率高；能获得质量轻，强度刚度较高的零件；冲压生产操作简单，生产率高；冲 模结构复杂，精度高，费用多，适用于大批量生产。 工序主要有分离工序和变形 工序12. 分离工序：使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。包括剪切（使坯料沿 不封闭轮廓分离的工序）、冲裁（落料、冲孔的总称）、修整（利用修整模沿冲裁件 的外援或内孔切去一薄层金属，以去除塌角，剪裂带和毛刺等 ）与切断。13. 凹凸模间隙：对冲裁断面质量和模具寿命有重大影响 Z=mS1

13、4. 变形工序：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；包括 拉深（将板料变形为筒形，锥形等中空形状零件的工序）；弯曲（将板料，型材或管 材完成一定角度或圆弧的工序）；翻边（在板料或是半成品上沿一定曲线翻起竖直 边缘的工序）；成形（利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序 ）15. 拉深过程中常见的质量问题： 破裂和起皱；防止拉穿：拉深模具的凸凹模必 须具有一定圆角；控制凸凹模间隙应稍大于板厚；限制拉深系数不能过小；拉深 时加润滑剂以减小摩擦；防起皱：设置压边圈16. 冲模的分类：简单模；连续模；复合模17. 模段零件结构要求：必须有合理的分模面；锻件与分模面垂直的非加工表面应设计

14、结构斜度，非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计；零件外形力求简 单平直和对称；设计时尽量避免深孔深槽或多孔结构；尽可能使用锻-焊组合工乙。18. 对冲裁件的结构要求：落料件的外形和冲孔件孔型力求简单对称；孔径及孔 距不宜过大；冲孔件或落料件上直线与直线，曲线与曲线的交接处应用圆弧连接； 注意冲裁件的排样。佃.弯曲件的结构要求：形状尽量对称；弯曲边不宜过短；应使弯曲件的直边长H 26。20. 拉深件的结构要求：外形简单对称，圆角半径不宜太小。21. 简化工艺及节约材料的设计： 采用冲焊结构；采用冲口工艺；在使用性能不变情况下尽量简化拉深件结构。第三章：金属的连接成形技术1. 金属的连接成形：

15、主要有焊接和胶接等。）。2. 焊接：永久性连接金属，实质是利用物理或化学方法，通过加热或加压，或者 热压并施，把两个分离的固态金属或非金属，或金属与非金属连接成一个整体， 使其达到原子间结合；按 物理特点 分为熔焊 （使被连接的构件表面局部加热熔化 成液体，然后冷却结晶成一体 ）、压焊 （利用加压，摩擦和扩散等来克服两个连接 表面的不平度，除去氧化膜及其他污染物 ,使表面原子互相接近到晶格距离从而 在固态条件下实现连接 ）、钎焊 （利用某些熔点低于被连接结构件材料熔点的熔化 金属作连接介质在连接界面上的流散浸润作用，然后冷却结晶3. 正接： 焊件接正极，焊条接负极，反之称为 反接4. 引弧电压

16、： 焊接电弧开始引燃时的电压，即电焊机的空载电压； 电弧电压： 电 弧稳定时的电压。5. 机械保护： 通过熔渣、保护气氛及真空等手段， 有效的把液态金属与空气隔开， 以防止空气中的有害元素侵入， 并向熔池中添加烧损的合金元素。 主要措施： 带 有药皮的焊条、焊剂、保护气体将高温熔池与空气隔离6. 焊缝：柱状的铸态组织，力学性能等同于母材7. 焊接的热影响区： 是指焊缝两侧金属因焊接过程而发生组织和性能变化的区域 熔合区（性能最差）、过热区、正火区（性能最好）、部分相变区、再结晶区； 影响因素： 焊接方法、焊接参数、接头形式、焊后冷却速度必将产生内应8. 焊接应力： 在焊接这个热循环过程中，焊件

17、各部分的温度不同，随后的冷却速 度也各不相同， 因而焊件各部分在热胀冷缩及塑性变形的影响下，焊前对焊件预力，并形成裂纹； 防止措施： 在结构设计时应选用塑性好的材料，并避免焊缝密 集交叉、 焊缝截面过大和过长； 在施焊中应确定正确的焊接次序； 热；焊接中采用小能量焊接方法或锤击焊缝； 消除措施： 可采用焊后去应力退火 的方法；水压试验；振动法9. 焊接变形： 分为收缩变形，角变形，弯曲变形，扭曲变形，波浪形变形； 产生 原因：焊接对焊缝区的不均匀加热和冷却； 危害： 影响使用，过大的变形量将使 焊件报废； 防止措施：设计结构时，焊缝布置和坡口形式尽可能对称，且焊缝截 面和长度尽可能小， 以减少

18、加热和变形； 焊前组装时采用反变形法； 采用刚性固 定法限制构件产生焊接变形； 采用合理的焊接顺序； 焊接变形的矫正 （机械矫正 法、火焰矫正法）10. 焊接残余应力的防止与消除： 结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长 度尽可能小；将焊件预热到 350450 度后再进行焊接；去应力退火加热温度为 550650度11. 焊接性： 指采用一定焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的条件下， 获得优质焊接接头的难易程度， 即对焊接加工的适应性。 一般包括结合性能、 使 用性能12. 碳当量： 将影响最大的碳作为基础元素，把其他合金元素的质量分数相对于 焊接性的影响折合成碳的相当质量分数， 碳的质

19、量分数和其他合金元素的相当质 量分数之和碳当量愈高，裂纹倾向愈大，钢的焊接性愈差13. 焊缝的空间位置： 平焊、立焊、横焊、仰焊14. 焊接接头的四种形式： 对接接头、搭接接头、 T 形接头、角接接头15. 焊缝布置一般原则： 应便于焊接操作；采用埋弧焊焊接时，要考虑存放焊剂 的空间；应尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中和变形。16. 熔焊连接成型： 分为 焊条电弧焊： 又称为手工电弧焊，是利用焊条和焊件之 间的电弧热使金属和母材熔化形成焊缝的方法； 埋弧焊：又称为埋弧自动焊； 特 点：生产效率高；焊缝质量高；劳动条件好；一般只用于平焊；CO2气体保护焊： 利用二氧化碳作为保护气体的气体保护

20、焊； 氩弧气体保护焊： 分为钨极氩弧焊和 熔化极氩弧焊； 气焊： 利用氧气，乙炔气体燃烧所产生的高温火焰来进行焊接； 等离子弧焊： 利用等离子弧产生的能量进行焊接； 电渣焊： 利用电流通过液态熔 渣所产生的电阻热来进行焊接； 电子束焊： 利用高速运动的电子撞击工件时， 动 能转化的热能进行焊接； 激光焊： 利用激光进行焊接'17. 压焊连接： 分为电阻焊（利用电流产生的电阻热进行焊接 ）；摩擦焊 （利用焊件表面相互摩擦产生的热使其达到热塑性状态再迅速施加外力完成焊接）。18. 钎焊： 采用熔点低于母材的合金作钎料，加热时熔化钎料，并考湿润和毛细 作用填充并保持在接头间隙内， 而母材仍处