材料成形总复习2.docx

材料成形总复习2.docx

《材料成形总复习2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成形总复习2.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

材料成形总复习2

总复习

第一章金属液态成型

应用：

生产受力不大，形状复杂，特别是具有复杂内腔的的零件

第一节金属液态成型工艺基础

一、流动性及充型

1流动性的概念：

指液态铸造合金本身的流动能力。

（1）流动性不好，易产生浇不足、冷隔、气孔等缺陷。

（2）灰铸铁的流动性最好，铸钢的流动性最差。

（3）与合金的结晶方式有关：

纯金属和共晶成分的合金流动性好，结晶范围宽的合金流动性差。

2影响流动性和充型的因素：

化学成分、浇注条件、铸型条件

二、液态合金的收缩

1收缩的三个阶段：

液态收缩、凝固收缩、固态收缩

灰铸铁的收缩率最小，铸钢的收缩率最大。

2缩孔和缩松

（1）产生原因：

液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充。

（2）形状：

A缩孔：

铸件上部或最后凝固部位，容积较大，呈倒锥形，内表面粗糙。

（气孔：

内壁光滑的孔眼缺陷）

B缩松：

分散的细小孔洞

（3）缩孔防止：

采用“定向凝固”原则，主要用于收缩大的合金。

缩松防止：

更换合金成分。

3铸造应力：

分为热应力和机械应力

（1）热应力：

铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期铸件各部分固态收缩不一致引起。

A热应力的分布：

厚部或中心受拉应力

薄部或表层受压应力

B防止：

①采用“同时凝固”原则，即将内浇口设在薄壁处，在铸件的厚壁处加冷铁。

用于收缩小的合金，如灰铸铁。

②去应力退火

（2）机械应力

第二节砂型铸造

特点：

砂型铸造的生产效率低，铸件质量不高，劳动条件差。

一、主要造型方法：

两箱整模造型：

最大截面在一端且为平面的铸件

两箱分模造型：

模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱内

三箱分模造型：

两箱造型无法起模时采用

二、砂型铸造工艺设计

1浇注位置的选择

（1）重要的加工面朝下或呈直立状态，否则易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷。

（2）大平面朝下，否则易产生夹砂缺陷

（3）面积较大的薄壁部分应位于铸型下部或处于垂直、倾斜位置

（4）厚大部分应置于分型面的上部或侧面

2分型面的选择

（1）分型面应选在铸件最大截面处，尽量为直面

（2）尽量减少分型面的数量

（3）避免不必要的活块和型芯

（4）尽量使铸件全部或大部分至于同一砂箱，且位于下箱，以防止错箱。

（5）应使型腔和主要型芯位于下型

小孔不用铸出，只铸出大孔，故分模面选择如图所示，两箱分模造型，砂型铸造。

三、工艺参数的确定

1机械加工余量：

要合适

最小铸出孔：

单件小批量，灰铸铁<30mm

2起模斜度：

为使模样易于从砂型中取出，凡垂直于分型面的侧壁，制造模样时必须留出一定的斜度。

模样的作用：

形成铸件的外形；

型芯的作用：

形成铸件的内腔。

★铸造工艺图的绘制（见教材）

四、铸件的结构工艺性

掌握书上和课后练习例题

铸件壁厚：

应均匀，且大于最小壁厚。

壁与壁的过渡处：

圆角过渡，作用：

减小内应力。

第二章金属塑性成形

金属压力加工是金属坯料在外力的作用下产生塑性变形，从而获得合格毛坯或零件的成形方法。

第一节金属塑性变形基础

一、变形概念

1衡量指标：

材料的塑性越好，变形抗力越小，材料的塑性成形性越好

2金属的塑性成形是利用金属的塑性变形规律进行零件加工，三个定律：

最小阻力定律、加工硬化、体积不变定律。

三、塑性变形对组织和性能的影响

1纤维组织:

钢锭中的夹杂物在变形过程中，顺着金属变形的方向分布，这种夹杂物的定向分布称为纤维组织

（1）消除：

沿其它方向重新锻造

（2）利用：

工作时的最大正应力方向与纤维方向一致，切应力方向与纤维方向垂直；

纤维的分布与零件的外形轮廓相符合。

四冷变形、热变形

1冷成形：

坯料在再结晶温度以下进行的塑性变形，如冷挤压、冷拔、冷冲压等

2热成形：

金属在再结晶温度以上进行的塑性成形，如锻造、热轧、热挤压等

第二节自由锻

应用：

主要用于单件、小批量生产或大锻件生产

一、基本工序：

镦粗、拔长、冲孔

二、工艺规程的制定

1绘制锻件图时须考虑的因素：

敷料、锻件余量及锻件公差

3确定锻造温度

（1）始锻温度：

允许加热的最高温度；不能过高，否则易产生过热、过烧缺陷；

（2）终锻温度：

热锻的最低温度，要保证锻压件内部为再结晶组织。

三、自由锻件的结构工艺性（书上例图及作业）

1尽量避免锥体或斜面结构

2避免几何体的交接处形成空间曲线

3避免加强肋、凸台等辅助结构及工字形、椭圆或其它非规则形状

4复杂件应设计成为由简单件构成的组合体

第三节模锻

生产率高，适合于中小型锻件的大批量生产。

一、锤上模锻：

金属在模膛中经多次连续锤击逐步成型

二、锻模结构

锻模模膛按其作用可分为制坯模膛和模锻模膛

（一）制坯模膛：

拔长模膛、滚挤模膛、弯曲模膛等

（二）模锻模膛：

预锻模膛、终锻模膛

1终锻模膛：

其形状应和锻件的形状相同，但尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。

★沿模膛分模面四周设有飞边槽。

2预锻模膛：

使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸

预锻模膛与终锻模膛的主要区别是：

预锻模膛没有飞边槽。

三、工艺规程的制定

（一）绘制模锻件图

1分模面的选择：

（1）应选在锻件的最大截面上，保证零件能从模膛中取出；如选择a-a为分模面，则锻件取不出

（2）沿分模面的上下模膛轮廓要一致；故选c-c则不合理；

（3）最好为一个平面，并使模膛深度最浅；故选b-b不合理；

（4）使零件上所加辅料最少；

综合以上，应故应选d-d为分模面。

2加工余量和锻件公差

3模锻斜度

（1）作用：

为了使锻件易于从模膛中取出。

（2）设置：

平行于锤击方向的表面设置一定斜度

4模锻圆角：

锻件上所有面与面的转接处均需圆角过渡

圆角作用：

利于金属充满模膛、提高锻模寿命。

5冲孔连皮：

终锻后孔内留有的金属薄层

作用：

使金属易于充型，避免锻模损坏。

注意：

锤上模锻不能锻出通孔，孔径d<30mm时，不锻出。

（三）确定工序

（1）长轴类零件的基本工序：

拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻

例题：

弯曲连杆

（2）盘类模锻件基本工序：

镦粗、预锻、终锻

例题：

齿轮毛坯

第三节板料冲压

★板料冲压的基本工序分为：

分离工序、变形工序两类。

一、分离工序（冲裁）：

冲孔、落料、切断等

冲孔时，余料部分为成品；落料时，冲落部分为成品

1冲裁变形过程：

分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、剪裂分离阶段等三个阶段。

二、弯曲

1特点：

（1）变形主要发生在弯曲中心角Φ对应的范围内，中心角以外区域基本不变形。

（2）弯曲半径要大于最小弯曲半径，否则易弯裂。

（4）在弯曲结束后，由于弹性变形的恢复，使弯曲件的角度和弯曲半径比凸模大——回弹。

注意：

在设计弯曲模时，必须使模具的角度比弯曲件角度小一个回弹角△α

2弯曲件的结构工艺性（作业）

三、拉深

1拉深缺陷：

①拉裂：

出现在直壁与底部的过渡圆角处。

②起皱：

凸缘部分

四、翻边：

将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边。

★例题：

冲压工序确定

工序：

落料、拉深、冲孔

第三章连接成形

★按照焊接过程的特点，可把焊接技术分为：

熔焊、压焊、钎焊三大类

第一节电弧焊

一、焊接电弧

1电弧产生条件：

（1）正负电极间有一定电压；

（2）气体介质电离成为导体，阴极连续不断地发射电子。

2电弧组成：

阴极区、阳极区、弧柱区

阳极区产生的热量最多；弧柱中心温度最高（6000～8000K）

三、焊条

1作用与组成：

（1）组成：

焊芯、药皮涂层

（2）作用：

★焊芯：

由金属丝制成，作为电极和填充金属；

★药皮：

保证电弧稳定燃烧；保护熔化金属；进行冶金处理，控制焊缝化学成分。

2种类：

根据熔渣性质不同，分为：

酸性焊条、碱性焊条

★碱性焊条的抗裂性好，但工艺性、稳弧性差；

★酸性焊条的工艺性、稳弧性好，但抗裂性差。

4选用：

（1）焊条牌号的选用：

★低碳钢、低合金钢：

等强度原则

★不锈钢、耐热钢等：

等成分原则

★重要零件：

选碱性焊条

四、焊接接头组织与性能

1焊接接头组成：

由焊缝金属、熔合区、热影响区组成。

2性能：

熔合区性能最差，裂纹发源地；

正火区性能最好，高于母材。

五、焊接应力与变形

（一）焊接应力和变形产生的原因

1原因：

对焊件进行的不均匀加热和冷却

2冷却时分布：

焊缝受拉应力，远离焊缝区受压应力。

（二）预防和减小应力与变形的措施（P133-135页）

第二节焊接方法

二、埋弧自动焊

1．生产率高，用于的批量生产。

2．焊件板厚：

6~60mm

3焊接材料：

焊剂：

作用与焊条药皮相同；

焊丝：

作用与焊条焊芯相同

4应用：

水平位置长直焊缝以及大直径环形焊缝的焊接

三、钎焊

分为软钎焊、硬钎焊两种。

接头形式：

搭接接头

第三节常用金属材料的焊接

一、焊接性的概念

1概念:

指在在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

包括两个方面：

接合性能、使用性能

2碳当量：

把钢中合金元素的质量分数按其对焊接性的影响换算成碳的相当质量分数，它们的质量分数之和称为碳当量。

注意：

碳当量仅用于对钢焊接性的粗略估算，不能精确地确定钢材的焊接性。

★当WCE<0.4%时，钢的焊接性良好；

★当WCE=0.4%～0.6%时，焊接性较差；

★当WCE>0.6%时，钢的焊接性很差。

注意：

相同含碳量的碳钢和合金钢的可焊性是不一样的，如20的可焊性优于20Cr。

二、碳素钢的焊接性

1低碳钢的焊接（Q235、10、20钢）

焊接性最好

2中碳钢的焊接

焊接性较差，常用手工电弧焊。

焊前预热，焊后缓冷；选用抗裂性好的低氢焊条等；

3高碳钢的焊接

焊接性很差，多用于工模具的修补、组合。

三、低合金结构钢的焊接

1母材强度级别低（≤400MPa）

焊接性良好，同低碳钢相似。

2母材强度级别较高（≥450MPa）

焊接性较差，同中碳钢相似。

例题：

用以下材料焊接低压容器，分析其可焊性，选择焊接方法和焊接材料。

（1）低合金钢（16Mn）钢板，厚20mm，批量生产；

焊接性良好，埋弧自动焊，H08焊丝配HJ430焊剂

（2）低碳钢板（10、20钢），厚20m，批量生产；

焊接性良好；埋弧自动焊，H08焊丝配HJ430焊剂

（3）低碳钢板，厚6mm，单件生产；

手工电弧焊，J426结构钢焊条

五、铸铁的补焊

铸铁焊接性很差，焊接时易出现白口组织、裂纹。

焊接工艺：

热焊法、冷焊法。

第四节焊接件的结构工艺性

一、焊缝位置布置原则（书上例题、课后作业）

1便于施焊和检验，以保证焊缝质量；

2尽量减少焊缝数量，分散、对称布置焊缝，避免焊缝密集交叉，以减少应力和变形；

3应使焊缝尽量避开工作应力较大和易产生应力集中的部位；

4应尽量使焊缝避开或远离机加工面

二、接头与坡口形式

1接头形式：

对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头。

★对接接头应用最广；

★搭接接头：

用于点焊、缝焊等

2坡口形式：

Ⅰ形坡口、Y形坡口、双Y形坡口、U形坡口、双U形坡口

注意：

焊接结构最好采用相等厚度的材料，否则接头处易产生应力集中、焊不透等缺陷。