材料成形技术基础知识总结

1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 绪论1. 现代制造过程的分类：质量增加、质量不变、质量减少2. 质量增加过程：渗碳，渗氮，氰化处理，电镀3. 质量减少过程：切削，切割，电解，落料，冲孔，剪切4. 质量不变过程：锻造，轧制第二章 液态材料铸造成形技术过程1. 充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。表征方式：最小壁厚2. 充型能力弱：产生浇不足，冷隔，气孔，夹杂，缩孔，热裂等缺陷3. 充型能力取决于：金属自身的流动能力（主要），铸型性质（速度，热交换强度，蓄热系数），浇筑条件（速度温度），铸型结构（折算厚度）4. 金属的流动性： 1. 定义：液态金属自身的流动能力

2、2. 测量方法：将金属液浇入螺旋型试样铸型中，表征方式：螺旋线试样长度5. 收缩 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的现象6. 收缩的三个阶段 1. 液态凝固阶段 表现：腔内液面降低 2. 凝固收缩阶段 3. 固态收缩阶段 表现：铸件外形尺寸减少；是产生拉力、变形、裂纹等缺陷的基本原因 凝固：逐层凝固，体积凝固，中间凝固。7. 铸件的实际收缩 1. 铸型表面的摩擦阻力 2. 热阻力（壁厚均匀则无 3. 机械阻力 只受到1，自由收缩 否则为受阻收缩8. 缩孔：凝固过程，大而密集的孔洞形成条件：金属在恒温/很窄的温度范围结晶，铸件由表及里逐层凝固原因：金属的液态收缩和凝固收缩值

3、大于固态收缩值，且得不到补偿形成部位：铸件最后凝固区域9. 缩松：凝固过程小而分散的孔洞形成条件：结晶温度范围较宽，体积凝固原因：金属的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩形成部位：铸件壁中心区域厚大部位10. 防止方法：1. 采用顺序凝固 即a.合理设计内浇口位置和浇注工艺 b.合理应用冒口、冷铁和补贴等技术措施 2. 加压补缩11. 铸造应力：铸件在凝固和随后的冷却过程中，固态收缩受到阻碍而引起的内应力分类：热应力【薄壁、细小部位：冷的快，受压应力（凸出）；厚壁、粗大部位：冷得慢，受拉应力（凹进）】，相变应力，机械阻碍应力12. 减少措施：选弹性模量，收缩系数小；同时凝固；浇冒口，缓冷；选退让性

4、好的砂芯13. 热裂：形状特征：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化颜色 防止措施：改善型砂退让性冷裂： 形状特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色14. 吸气性：金属在熔炼过程中会溶解气体（主要H2、N2、O2）15. 吸气过程：气分子撞击金属液表面，高温而离解为原子，吸附在金属表面，扩散到内部16. 偏析：铸件凝固后，截面上不同部位，以至于晶粒内部产生化学成分不均匀的现象宏观偏析：成分不均匀现象表现在较大尺寸范围，分类：正偏析（k1），逆偏析（k1） k：溶质平衡分配系数（固相溶质/液相溶质）微观偏析：微小范围内的化学成分不均匀，分类：晶内偏析（消除：扩散退火，均匀化退火

5、）和晶界偏析（细化晶粒）17. 气孔分类：侵入气孔：砂型或型芯中的挥发物挥发生成析出气孔：溶解于金属液的气体因溶解度下降析出反应气孔：化学反应产生的气体18. 浇注系统结构和功能 1. 结构： 浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道 2. 功能：连接型腔浇包，平稳导入液态金属；挡渣及排除腔中气体；调节温度分布控制凝固顺序；合理地充满铸型19. 冒口定义：储存金属液补偿铸件收缩，防止缩松缩孔。设计要求：凝固时间铸件凝固时间；金属液足够；存在补缩通道20. 冷铁作用：加快冷却速度，调节凝固顺序，扩大冒口有效补缩距离21. 常用的机器造型和制芯方法：机器造型：震实/微震压实/高压/抛砂/气冲造型机器制芯：震

6、实，挤芯，射芯，吹芯22. 砂型铸造和特种铸造的技术特点砂型：适应性广，技术灵活性大，但尺寸精度差，粗糙度高特种：精度高，粗糙度低，适合大批量23. 常用特种铸造：熔模铸造：低熔点易容材料制成模样。特点：精度高，粗糙度低，形状可复杂，工序长，成本高金属型铸造：液态金属浇入金属铸型。特点：力学性能好，精度高粗糙度低，大批量生产，但是时长成本高，易缺陷其他：压力，离心，低压铸造24. 铸造性能：流动性能和收缩性能。缺陷：浇不足、冷隔、缩松、气孔、裂纹和变形25. 顺序凝固：保证铸件从远离冒口到冒口建立递增的温度梯度同时凝固：使铸件各部分温差小26. 熔炼分类：（合金特点）铸铁、铸钢、有色金属熔炼；

7、（熔炼特点）冲天炉、电弧炉、感应电炉，坩埚炉熔炼要求：熔炼出符合要求的金属液，温高，金属液充足，费用噪声污染低第三章 固态材料塑性成形过程1. 塑性变形：在外力作用下，使金属材料产生预期的塑性变形，以获得所需形状、尺寸、力学性能的毛胚或零件的加工方法加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度提高，塑性、韧性下降2. 塑性变形基本条件：被成形材料有塑性，有外力作用3. 主要成形方法：轧制，挤压，拉拔，自由锻造，模型锻造，板料冲压4. 冷变形：金属进行塑性变形的温度低于其再结晶温度（强度硬度提高，塑性韧性下降），热变形与之相反。（力学性能改善，具有方向性）5. 可锻性：金属塑性变形的能力6

8、. 影响可锻性的因素：1. 金属本身的性质：化学成分和内部组织：纯金属塑性比合金好，晶粒细小，可锻性好2. 变形的加工条件： 变形温度的影响：温度高，可锻性好；变形速度的影响：作用效果复杂，速度大，可锻性下降，但温度上升，可锻性变好；应力状态影响：压应力大，塑性变好7. 可锻性衡量方式：塑性指标，变形抗力。8. 塑性变形基本规律：体积不变定律；最小阻力定理9. 自由锻造定义：利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁或锤头和砧铁间产生变形，获得所需锻件。过程：学会绘制图，考虑敷料，锻件余量，锻件公差冷却：空冷，缓冷，随炉缓冷10. 模型锻造定义：胚料置于锻模模膛，施加冲击力或压力胚料塑性变形得到

9、锻件。分模面确定：选在最大截面上；分模面使深度最浅；分模面使轮廓一致；平面；敷料最少锻件图考虑因素：分模面，加工余量，模锻斜度，模锻件圆角半径胎膜锻造：自由锻设备上上安装一定形状的模具进行模锻件加工的方法。种类：扣模，套筒模，合模11. 锻模模膛：模锻模膛和制胚模膛模锻模膛：按功用分为两类：终锻模膛，使胚料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸；顶锻模膛，使胚料变形到接近锻件的形状和尺寸。制胚模膛：形状复杂模锻件（长轴类），使胚料形状基本接近锻件形状。又分为：拔长（作用：减小某横截面面积增大长度）/滚压（减小某横截面面积增大另一面积）/弯曲/切断模膛12. 金属变形过程：充型阶段（所需变形力不大）形

10、成飞边和充满阶段（所需变形力开始增大，金属流入飞边槽的阻力增大）锻足阶段（变形仅发生在分模面附近区域）充满模膛的因素：金属塑性变形抗力、温度、飞边槽形状位置、锻件形状尺寸、工作速填充模膛方式、润滑预热。13. 飞边作用：强迫充填；容纳多余金属；减轻上模对下模的打击14. 冲孔连皮作用：冷却后孔的变形很严重，连皮为了减小孔的变形15. 摸具原则：分模面合理；外形简单平整对称；避免多孔深孔；复杂零件锻焊结合16. 冲压成形过程：通过冲模对板料施加外力，使其分离或成形板料分离：胚料一部分相对于另一部分产生分离而得到工件或料坯。主要有落料冲孔切断休整板料成形：胚料发生塑性变形而成一定形状和尺寸的工件。

11、主要有拉深翻边弯曲成形在板料的拉深成形中，通常将拉深系数m（d/D）控制在0.5-0.8，为了防止起皱，当板料厚度S与坯料直径D之比2%时，必须应用压边圈模具类型：简单/连续/复合模第四章 粉末压制和常用复合材料成形过程1. 粉末压制：用金属粉末做原料，经压制成形后烧结而制造各种类型的零件和产品2. 硬质合金：将一些难熔的金属碳化物和金属黏结剂粉末混合，压制成形，并经烧结而成的一类粉末压制制品第五章 固态材料的连接过程1. 固态材料的连接可分为永久性（焊接，粘接）和非永久性（连接件，紧固件）连接两种2. 焊接：分离的金属局部加热加压，借助金属内部原子的结合与扩散作用连接形成永久性接头。特点：省

12、材减重；接头密封好可受高压；简化加工装配，缩短生产周期，实现机械化自动化。分类：融化焊接（电弧、气、电渣、电子束、激光焊），压力焊接（电阻、摩擦、冷压、感应、爆炸、超声波、扩散），钎焊（软、硬钎）影响因素：材料，温度和压力3. 焊接接头的组织：接头由焊缝，融合区，热影响区组成4. 热影响区：按组织变化特征可分为：过热区，正火区，部分相变区。过热区：紧靠熔合区，结晶组织全部转变为奥氏体，韧性，冲击韧度很低。正火区：紧靠过热区，奥氏体组织细小而均匀部分相变区：紧靠正火区，晶粒大小不均匀，对力学性能不利5. 焊接（残余）应力和变形产生的原因：局部不均匀加热形成过程：焊件各部位温度不同伸长不同 ，最终

13、整体只能协调伸长，整个平板存在相互平衡的拉压应力。应力分布为：高温时：焊缝区压应力（-）其余拉应力（+）；冷却后相反变形形式：收缩变形（尺寸减小），角变形，弯曲变形，波浪形变形，扭曲变形。防止变形的措施：1. 合理设计焊接构件：少缝，短长，减面积，要对称2. 采取必要的技术措施：反变形法，加裕量法，刚性加持法，合理焊接顺序，合理焊接方法减少焊接应力的措施：低碳钢不用处理。1. 选择合理的焊接顺序：先短后长，先收缩大2. 焊前预热：3. 加热“减应区”4. 焊后热处理：去应力退火，高温回火。6. 焊接裂纹，气孔形成原因：设计不当，原材料不合要求，接头准备不仔细，焊接过程不合理。防止措施：裂纹：降

14、低焊缝的扩散氢；烘干焊条焊剂，并防止其受潮；预热后热。气孔：清除焊件表面污物；烘烤焊条焊剂；焊接规范参数；操作正确，收弧起弧有停顿7. 直流正接与反接：焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法，叫正接；焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法，称为反接。8. 焊条：由焊芯（作为电源的一个电极，传导电流；融化后作为填充金属）和药皮（提高电弧燃烧稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用）组成焊条选用原则：根据母材化学成分和力学性能；焊件工作条件和结构特点；焊接设备、施工条件、焊接技术性能。9. 酸性焊条：稳弧性好，脱渣力强，飞溅小，焊缝成形美观，对导致气孔的物质敏感性低。（焊件破口处有油污、铁锈、水分）碱

15、性焊条：抗裂性好，引弧困难，电弧稳定性差，易生成气孔（母材中C、S、P含量高）10. 埋弧焊：电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的自动电弧焊接方特点：生产率高，焊接品质高且稳定，节省金属材料，劳动条件好。灵活性差，只能焊长而规则的水平焊缝。应用：常用于碳、低合金、不锈、耐热钢长直焊缝。设备复杂投资高，批量越大越经济。11. 钎焊：钎料作填充金属，融化后粘接焊件分类：硬钎焊：钎料熔点高于450度，用于受力较大工作温度较高的焊件，如刀片刀杆软钎焊：钎料熔点低于450度，用于无强度要求的焊件，如各种仪表中线路的焊接。12. 电阻焊：电流通过焊接接头的接触面时产生的电阻热将焊件局部加热到融化或塑性状态，压力下形成焊接接头。13. 摩擦焊：摩擦作为热源，产生塑性变形，压力连在一起14. 焊接性：获得优质焊接接头的难易程度。评定焊接性的方法：碳当量法；冷裂纹敏感系数法：系数大焊接性差15. 焊接铸铁：特点：焊接接头易产生白口组织，难以加工；易产生裂纹；易出现气孔。措施：气焊，手工电弧焊，接头强度要求不高则钎焊分类（是否预热）：热焊：复杂，生产率低，成本高。冷焊：手工电弧焊法，生产率高，焊接变形小，劳动条件好，但品质无保证。16. 焊接铝合金：特点：氧化，气孔，变形开裂