材料成形技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、材料成形技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)要點(diǎn)第一章：金屬的液態(tài)成形技術(shù)1. 鑄造成形法： 它是將液態(tài)金屬澆入鑄型型腔，使其冷卻凝固，從而獲得一定形 狀和性能鑄件的成形方法2. 金屬的鑄造性能： 金屬的流動(dòng)性、充型能力、收縮、偏析和吸氣性3. 金屬的流動(dòng)性： 金屬液本身的流動(dòng)能力； 影響因素： 與金屬種類(lèi)、化學(xué)成分、 凝固方式、及其他物理性能（如粘度）有關(guān)，共晶成分的金屬熔點(diǎn)最低、因而流 動(dòng)性最好， 非共晶成分的金屬在結(jié)晶區(qū)域內(nèi)， 既有形狀復(fù)雜的枝晶， 又有未結(jié)晶 的液體金屬結(jié)晶區(qū)間越大，流動(dòng)性越差4. 充型能力： 金屬液充滿鑄型型腔，獲得輪廓清晰、形狀準(zhǔn)確的鑄件的能力； 影 響因素：金屬的流動(dòng)性、澆注條件及鑄型條

2、件，流動(dòng)性越好，液態(tài)合金充填鑄型 的能力越強(qiáng)。澆注溫度越高，液態(tài)金屬的充型能力就越強(qiáng)，但不宜過(guò)高。充型壓 力越大， 充型能力越強(qiáng)。 但充型壓力不宜過(guò)大， 以免金屬飛濺或因氣體排出不及 時(shí)而產(chǎn)生氣孔等缺陷。鑄型條件包括鑄型材料、鑄型結(jié)構(gòu)及鑄型中的氣體含量5. 收縮： 金屬液態(tài)向固態(tài)的冷卻過(guò)程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象； 影響因素： 化學(xué)成分、澆注溫度、鑄型結(jié)構(gòu)與鑄型條件，液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮6. 縮孔：液態(tài)金屬充滿鑄型后， 鑄件在凝固的過(guò)程中由于補(bǔ)縮不良而產(chǎn)生的孔洞； 縮松：是鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小縮孔。 從縮孔縮松的形成可以看出： 金屬 的液態(tài)收縮和凝固收縮愈大， 則收縮的體積越大，

3、鑄件越容易形成縮孔； 金屬的 澆注溫度越高，則液態(tài)收縮越大；結(jié)晶的間隔大的金屬， 易形成縮松。預(yù)防措施： 遵循“順序凝固”原則，即在造型工藝上認(rèn)為地設(shè)置冒口、冷鐵，按照一定的冷 卻順序，使縮孔移到鑄件外面或消失。7. 鑄造內(nèi)應(yīng)力：按產(chǎn)生原因 分為熱應(yīng)力（鑄件壁厚不均勻，收縮不一致）和機(jī)械 應(yīng)力（線收縮受到型芯阻礙）； 預(yù)防熱應(yīng)力的措施： 盡量減少鑄件各部分間的溫 度差，使其均勻冷卻；盡量使壁厚均勻，遵循同時(shí)凝固原則，如，將內(nèi)澆口開(kāi)設(shè) 在鑄件薄壁處，為加快厚壁部分的冷卻，可在厚壁處安放冷鐵。8. 同時(shí)凝固原則： 鑄件相鄰各部位或鑄件各處凝固開(kāi)始及結(jié)束的時(shí)間相同或相 近，甚至是同時(shí)完成凝固過(guò)程，

4、無(wú)先后的差異及明顯的方向性， 主要用于普通灰 鑄鐵，錫青銅等； 優(yōu)點(diǎn) 是可以減少鑄造內(nèi)應(yīng)力，防止鑄件的變形和裂紋缺陷，又 可不用冒口而省工省料； 缺點(diǎn) 是鑄件口部容易出現(xiàn)縮孔或縮松。9. 順序凝固原則： 順序凝固原則是在鑄件上可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位通過(guò)安放冒 口等工藝措施， 使鑄件遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固， 然后是靠近冒口的部位凝固， 最 后才是冒口本身凝固。 優(yōu)點(diǎn) 是順序凝固有利于補(bǔ)縮，防止縮孔、縮松缺陷；同時(shí) 凝固有利于降低鑄造應(yīng)力，防止熱裂、冷裂產(chǎn)生。10. 金屬的偏析性： 鑄件或鑄錠的各部分化學(xué)成分或金相組織不均勻的現(xiàn)象； 形 式： 晶內(nèi)偏析、晶外偏析、重力偏析11. 金屬的吸氣性： 金屬

5、在加熱過(guò)程中不斷吸收（溶解）與其相接觸的氣體的性 質(zhì)；影響：析出氣孔破壞金屬的連續(xù)性，減小鑄件承載的有效面積，從而降低鑄 件的力學(xué)性能， 溶解氣體會(huì)隨著逐漸溫度下降繼續(xù)析出形成很大的內(nèi)壓力， 造成 許多微細(xì)裂紋， 使鑄件的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度顯著降低； 措施：防止氣體進(jìn)入金 屬液、去除金屬液體中的氣體、阻止氣體從金屬中析出12. 常用液態(tài)成形的金屬： 鑄鐵，鑄鋼，鑄造銅合金和鑄造鋁合金13. 金屬的液態(tài)成形方法： 砂型鑄造和特種鑄造14. 造型材料： 用來(lái)制造鑄型或型芯的材料。15. 砂型鑄造，型砂應(yīng)具備性能： 可塑性、強(qiáng)度、透氣性、耐火性、退讓性16. 造型方法：手工造型和機(jī)器造型仃.特種鑄造

6、：分為金屬型鑄造（在重力作用下將液態(tài)金屬澆入金屬型獲得鑄件）； 壓力鑄造（將液態(tài)或是半液態(tài)金屬外加（501500）d05 Pa的壓力作用下，快速壓 入金屬鑄型中并讓其在壓力中結(jié)晶而獲得鑄件 ）；離心鑄造（將液態(tài)合金澆入高速 旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬液在離心力的作用下填充鑄型并結(jié)晶 ）；熔模鑄造；殼型 鑄造（用薄殼鑄型生產(chǎn)鑄件）；消失模鑄造18. 白口：冷卻速度較大時(shí)，碳以滲碳體形式析出，形成白口組織。預(yù)防方法： 鑄鐵件壁厚不宜過(guò)小，控制鐵水化學(xué)成分，選擇適當(dāng)?shù)耐苛霞霸铣煞郑捎迷?育處理的鐵水；消除方法：利用其出型時(shí)的自身預(yù)熱及時(shí)進(jìn)行退火。19. 鑄造工藝參數(shù)：指鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些數(shù)據(jù)

7、，主要有機(jī)械加工余量，起模斜度，鑄造收縮率，型芯頭尺寸及鑄造圓角等20. 機(jī)械加工余量：為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先 增加而在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度21. 起模斜度：為了便于起模，在平行于模樣或芯盒起模方向的側(cè)壁上設(shè)計(jì)的斜 度；結(jié)構(gòu)斜度：對(duì)于垂直分型面的不加工表面，為了起模省力、提高鑄件精度而 設(shè)計(jì)的較大斜度；兩者區(qū)別：前者應(yīng)在零件圖上標(biāo)注，且數(shù)值較大，后者是在繪 制鑄造工藝圖或鑄件圖時(shí)，對(duì)于零件圖上沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的立臂給予很小的角度。22. 收縮率：鑄件在冷卻過(guò)程中會(huì)收縮所以在模樣上的尺寸加上收縮量23. 型芯頭：用來(lái)支承和固定型芯24. 鑄造圓角：既可以使轉(zhuǎn)角處不

8、產(chǎn)生脆弱面，又可以減小應(yīng)力集中，還可以避 免產(chǎn)生沖砂，縮孔和裂紋25. 澆注系統(tǒng)：引導(dǎo)熔融金屬流入鑄型空腔的通道總稱(chēng)；通常由澆口杯，直澆道， 橫澆道和內(nèi)澆道組成。26. 金屬鑄型的優(yōu)點(diǎn)：一型多鑄，節(jié)約造型材料；鑄件質(zhì)量高；力學(xué)性能高；生 產(chǎn)率高，適合大批量生產(chǎn)，勞動(dòng)環(huán)境較好27. 澆注位置：是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的空間位置；選擇原則：質(zhì)量要求高的加工面、工作面或大平面朝下；應(yīng)將面積較大的薄壁部分至于鑄型下部或使 其處于垂直或傾斜位置；容易形成縮孔的鑄件，應(yīng)將截面較厚的部分放在分型面 附近的上部或側(cè)面。28. 分型面：鑄型組元間的結(jié)合面；選擇原則：盡可能的選擇在逐漸的最大截面 處；盡量減少分

9、型面的數(shù)量，最好只有一個(gè)分型面；盡量減少型芯和活塊的數(shù)量； 盡量采用平直面作為分型面；不宜使型腔過(guò)深 第二章：金屬的塑性成形技術(shù)1. 金屬塑性成形：是指高溫或常溫下固態(tài)金屬在外力的作用下，產(chǎn)生塑性形變而 獲得所需尺寸、形狀及力學(xué)性能的毛坯或零件的工藝方法。2. 鍛壓加工方法優(yōu)點(diǎn)：力學(xué)性能高；節(jié)約金屬；生產(chǎn)率高；適應(yīng)性廣3. 加工硬化（冷作硬化）：由于塑性變形的變形度增加，使金屬的強(qiáng)度和硬度提高, 而塑性下降的現(xiàn)象。4. 回復(fù)：經(jīng)塑性形變后冷變形金屬的顯微組織無(wú)明顯的變化，只能使內(nèi)應(yīng)力明顯 降低或消除，力學(xué)性能無(wú)明顯變化。5. 再結(jié)晶：當(dāng)加熱溫度較高，塑性變形后金屬被拉長(zhǎng)的晶粒重新形核、結(jié)晶，成

10、為等軸晶粒，稱(chēng)為再結(jié)晶。T再0.4T熔6. 塑性變形分類(lèi)：按有無(wú)硬化現(xiàn)象 分為：冷變形：指在再結(jié)晶溫度以下的變形； 熱變形：指在再結(jié)晶溫度以上的變形；溫變形：在高于室溫和低于再結(jié)晶溫度范 圍內(nèi)進(jìn)行的變形7. 金屬的鍛造性能：衡量材料經(jīng)受塑性成形難易程度的工藝性能，塑性高，變形 抗力小；影響因素：金屬的本質(zhì)一化學(xué)成分（碳鋼合金鋼、低合金鋼高合金 鋼）、組織結(jié)構(gòu)（單相多相）；變性條件一變形溫度、速度、應(yīng)力狀態(tài)（壓應(yīng) 力越多越好）、坯料表面狀況里,&自由鍛：；利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個(gè)抵鐵之間產(chǎn)生變形從而得到所 需形狀及尺寸的鍛件；工序：基本工序（指改變坯料的形狀和尺寸以達(dá)到鍛件基 本

11、成形的工序）；輔助工序（指為了方便基本工序的操作，而是坯料預(yù)先產(chǎn)生某些 局部變形的工序）；修整工序（指修整短劍的最后尺寸和形狀，提高鍛件表面質(zhì)耳 使鍛件達(dá)到圖樣要求的工序） 盤(pán)類(lèi)零件：下料、鐓粗、鐓粗凸臺(tái)、沖孔、整圓、平整 圓環(huán)：下料、鐓粗、沖孔、芯軸擴(kuò)孔。平整斷面 圓筒：下料、鐓粗、沖孔、芯軸拔長(zhǎng)、鍛件 軸桿類(lèi)：下料、局部拔長(zhǎng)、局部鐓粗、拔長(zhǎng)桿件9. 模鍛：在高強(qiáng)度金屬鍛模上預(yù)先制出與鍛件形狀一致的模膛，使坯料在模膛內(nèi) 受壓變形，鍛造終了得到和模膛形狀相符合的鍛件；按 使用設(shè)備分為錘上模鍛、 胎模鍛、壓力計(jì)上模鍛。10. 模鍛優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，操作簡(jiǎn)便適用于大批量中小鍛件生產(chǎn)； 尺

12、寸精度高，加工余量和公差小，節(jié)約材料和工時(shí)；可以鍛造出形狀比較復(fù)雜的 鍛件；內(nèi)部流線較完整11. 板料沖壓：是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法；優(yōu)點(diǎn)：材料利用率高；能獲得質(zhì)量輕，強(qiáng)度剛度較高的零件；沖壓生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高；沖 模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度高，費(fèi)用多，適用于大批量生產(chǎn)。 工序主要有分離工序和變形 工序12. 分離工序：使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。包括剪切（使坯料沿 不封閉輪廓分離的工序）、沖裁（落料、沖孔的總稱(chēng)）、修整（利用修整模沿沖裁件 的外援或內(nèi)孔切去一薄層金屬，以去除塌角，剪裂帶和毛刺等 ）與切斷。13. 凹凸模間隙：對(duì)沖裁斷面質(zhì)量和模具壽命有重大影響 Z=mS1

13、4. 變形工序：使坯料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序；包括 拉深（將板料變形為筒形，錐形等中空形狀零件的工序）；彎曲（將板料，型材或管 材完成一定角度或圓弧的工序）；翻邊（在板料或是半成品上沿一定曲線翻起豎直 邊緣的工序）；成形（利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序 ）15. 拉深過(guò)程中常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題： 破裂和起皺；防止拉穿：拉深模具的凸凹模必 須具有一定圓角；控制凸凹模間隙應(yīng)稍大于板厚；限制拉深系數(shù)不能過(guò)??；拉深 時(shí)加潤(rùn)滑劑以減小摩擦；防起皺：設(shè)置壓邊圈16. 沖模的分類(lèi)：簡(jiǎn)單模；連續(xù)模；復(fù)合模17. 模段零件結(jié)構(gòu)要求：必須有合理的分模面；鍛件與分模面垂直的非加工表面應(yīng)設(shè)計(jì)

14、結(jié)構(gòu)斜度，非加工表面所形成的角都應(yīng)按模鍛圓角設(shè)計(jì)；零件外形力求簡(jiǎn) 單平直和對(duì)稱(chēng)；設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免深孔深槽或多孔結(jié)構(gòu)；盡可能使用鍛-焊組合工乙。18. 對(duì)沖裁件的結(jié)構(gòu)要求：落料件的外形和沖孔件孔型力求簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)；孔徑及孔 距不宜過(guò)大；沖孔件或落料件上直線與直線，曲線與曲線的交接處應(yīng)用圓弧連接； 注意沖裁件的排樣。佃.彎曲件的結(jié)構(gòu)要求：形狀盡量對(duì)稱(chēng)；彎曲邊不宜過(guò)短；應(yīng)使彎曲件的直邊長(zhǎng)H 26。20. 拉深件的結(jié)構(gòu)要求：外形簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，圓角半徑不宜太小。21. 簡(jiǎn)化工藝及節(jié)約材料的設(shè)計(jì)： 采用沖焊結(jié)構(gòu)；采用沖口工藝；在使用性能不變情況下盡量簡(jiǎn)化拉深件結(jié)構(gòu)。第三章：金屬的連接成形技術(shù)1. 金屬的連接成形：

15、主要有焊接和膠接等。）。2. 焊接：永久性連接金屬，實(shí)質(zhì)是利用物理或化學(xué)方法，通過(guò)加熱或加壓，或者 熱壓并施，把兩個(gè)分離的固態(tài)金屬或非金屬，或金屬與非金屬連接成一個(gè)整體， 使其達(dá)到原子間結(jié)合；按 物理特點(diǎn) 分為熔焊 （使被連接的構(gòu)件表面局部加熱熔化 成液體，然后冷卻結(jié)晶成一體 ）、壓焊 （利用加壓，摩擦和擴(kuò)散等來(lái)克服兩個(gè)連接 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離從而 在固態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)連接 ）、釬焊 （利用某些熔點(diǎn)低于被連接結(jié)構(gòu)件材料熔點(diǎn)的熔化 金屬作連接介質(zhì)在連接界面上的流散浸潤(rùn)作用，然后冷卻結(jié)晶3. 正接： 焊件接正極，焊條接負(fù)極，反之稱(chēng)為 反接4. 引弧電壓

16、： 焊接電弧開(kāi)始引燃時(shí)的電壓，即電焊機(jī)的空載電壓； 電弧電壓： 電 弧穩(wěn)定時(shí)的電壓。5. 機(jī)械保護(hù)： 通過(guò)熔渣、保護(hù)氣氛及真空等手段， 有效的把液態(tài)金屬與空氣隔開(kāi)， 以防止空氣中的有害元素侵入， 并向熔池中添加燒損的合金元素。 主要措施： 帶 有藥皮的焊條、焊劑、保護(hù)氣體將高溫熔池與空氣隔離6. 焊縫：柱狀的鑄態(tài)組織，力學(xué)性能等同于母材7. 焊接的熱影響區(qū)： 是指焊縫兩側(cè)金屬因焊接過(guò)程而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域 熔合區(qū)（性能最差）、過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)（性能最好）、部分相變區(qū)、再結(jié)晶區(qū)； 影響因素： 焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式、焊后冷卻速度必將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)8. 焊接應(yīng)力： 在焊接這個(gè)熱循環(huán)過(guò)程中，焊件

17、各部分的溫度不同，隨后的冷卻速 度也各不相同， 因而焊件各部分在熱脹冷縮及塑性變形的影響下，焊前對(duì)焊件預(yù)力，并形成裂紋； 防止措施： 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用塑性好的材料，并避免焊縫密 集交叉、 焊縫截面過(guò)大和過(guò)長(zhǎng)； 在施焊中應(yīng)確定正確的焊接次序； 熱；焊接中采用小能量焊接方法或錘擊焊縫； 消除措施： 可采用焊后去應(yīng)力退火 的方法；水壓試驗(yàn)；振動(dòng)法9. 焊接變形： 分為收縮變形，角變形，彎曲變形，扭曲變形，波浪形變形； 產(chǎn)生 原因：焊接對(duì)焊縫區(qū)的不均勻加熱和冷卻； 危害： 影響使用，過(guò)大的變形量將使 焊件報(bào)廢； 防止措施：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，焊縫布置和坡口形式盡可能對(duì)稱(chēng)，且焊縫截 面和長(zhǎng)度盡可能小， 以減少

18、加熱和變形； 焊前組裝時(shí)采用反變形法； 采用剛性固 定法限制構(gòu)件產(chǎn)生焊接變形； 采用合理的焊接順序； 焊接變形的矯正 （機(jī)械矯正 法、火焰矯正法）10. 焊接殘余應(yīng)力的防止與消除： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免焊縫密集交叉，焊縫截面和長(zhǎng) 度盡可能小；將焊件預(yù)熱到 350450 度后再進(jìn)行焊接；去應(yīng)力退火加熱溫度為 550650度11. 焊接性： 指采用一定焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式的條件下， 獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度， 即對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。 一般包括結(jié)合性能、 使 用性能12. 碳當(dāng)量： 將影響最大的碳作為基礎(chǔ)元素，把其他合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)于 焊接性的影響折合成碳的相當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 碳的質(zhì)

19、量分?jǐn)?shù)和其他合金元素的相當(dāng)質(zhì) 量分?jǐn)?shù)之和碳當(dāng)量愈高，裂紋傾向愈大，鋼的焊接性愈差13. 焊縫的空間位置： 平焊、立焊、橫焊、仰焊14. 焊接接頭的四種形式： 對(duì)接接頭、搭接接頭、 T 形接頭、角接接頭15. 焊縫布置一般原則： 應(yīng)便于焊接操作；采用埋弧焊焊接時(shí)，要考慮存放焊劑 的空間；應(yīng)盡量減少結(jié)構(gòu)或焊接接頭部位的應(yīng)力集中和變形。16. 熔焊連接成型： 分為 焊條電弧焊： 又稱(chēng)為手工電弧焊，是利用焊條和焊件之 間的電弧熱使金屬和母材熔化形成焊縫的方法； 埋弧焊：又稱(chēng)為埋弧自動(dòng)焊； 特 點(diǎn)：生產(chǎn)效率高；焊縫質(zhì)量高；勞動(dòng)條件好；一般只用于平焊；CO2氣體保護(hù)焊： 利用二氧化碳作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)

20、焊； 氬弧氣體保護(hù)焊： 分為鎢極氬弧焊和 熔化極氬弧焊； 氣焊： 利用氧氣，乙炔氣體燃燒所產(chǎn)生的高溫火焰來(lái)進(jìn)行焊接； 等離子弧焊： 利用等離子弧產(chǎn)生的能量進(jìn)行焊接； 電渣焊： 利用電流通過(guò)液態(tài)熔 渣所產(chǎn)生的電阻熱來(lái)進(jìn)行焊接； 電子束焊： 利用高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊工件時(shí)， 動(dòng) 能轉(zhuǎn)化的熱能進(jìn)行焊接； 激光焊： 利用激光進(jìn)行焊接'17. 壓焊連接： 分為電阻焊（利用電流產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接 ）；摩擦焊 （利用焊件表面相互摩擦產(chǎn)生的熱使其達(dá)到熱塑性狀態(tài)再迅速施加外力完成焊接）。18. 釬焊： 采用熔點(diǎn)低于母材的合金作釬料，加熱時(shí)熔化釬料，并考濕潤(rùn)和毛細(xì) 作用填充并保持在接頭間隙內(nèi)， 而母材仍處