排版好的材料成形知识点总结

铸造：让金属液流入并凝固在预先制备的铸型中，获得特定形状的毛坯或零件(铸件)的方法或技术。浇注系统:液态金属流入型腔的通道力学特性：1. 粘性流体流动：液态金属是有粘性的流体。液态金属的粘性与其成分有关，在流动过程中又随液态金属温度的降低而不断增大，当液态金属中出现晶体时，液体的粘度急剧增加，其流速和流态也会发生急剧变化。2. 不稳定流动：在充型过程中液态金属温度不断降低而铸型温度不断增高，两者之间的热交换呈不稳定状态。随着液流温度下降，粘度增加，流动阻力也随之增加；加之充型过程中液流的压头增加或和减少，液态金属的流速和流态也不断变化，导致液态金属在充填铸型过程中的不稳定流动。3. 多孔管中流动：由于砂型具有一定的孔隙，可以把砂型中的浇注系统和型腔看作是多孔的管道和容器。液态金属在“多孔管”中流动时，往往不能很好地贴附于管壁，此时可能将外界气体卷入液流，形成气孔或引起金属液的氧化而形成氧化夹渣。4. 湍流流动：生产实践中的测试和计算证明，液态金属在浇注系统中流动时，其雷诺数Re大于临界雷诺数Re临，属于湍流流动。浇注系统:浇口杯的作用：承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔；增加充型压力头。直浇道的作用：将来自浇口杯的液流引入横浇道、内浇道或直接进入型腔。2)、液态金属在直浇道中的流动特征：负压、离壁，容易吸入空气；控制方法：增大流动阻力、降低流动速度、减小直浇道尺寸。浇口窝的作用有：1)缓冲作用。2)缩短拐弯处的高度紊流区。3)改善内浇道的流量分布。4)减少浇道拐弯处的局部阻力系数和水头损失。横浇道是连接直浇道和内浇道的中间通道，它的功用主要有稳流、分配液流和挡渣三个方面。影响上浮速度和横浇道挡渣作用的主要因素有：、杂质与合金液的密度差越大，渣子越易上浮除去。、渣团半径R越大，渣子上浮速度越大，越易除去。、合金液在横浇道中的流动速度横越大，液流在横浇道中的紊流程度越大，杂质上浮所遇到的干扰越大。、合金液的粘度越大，则渣团上浮越慢，越难除去夹杂。为强化挡渣作用，在设计横浇道时常采用以下措施：、降低合金液在横浇道的流动速度。 横浇道应呈充满状态，这样有利于使渣团上浮到横浇道顶部而不进入内浇道。 内浇道的位置关系要正确。 在横浇道上设置过滤网以滤除渣团。 在横浇道上设置集渣槽是常用的除渣措施，而在铸铁件生产中则常用带有离心集渣包的浇注系统。内浇道的作用：把液体金属引入型腔的最终单元，其功用是控制充型速度和方向，分配液态金属。1 按液态金属导入铸件型腔的位置分类1）顶注式（又称上注式）浇注系统 定义：金属液从铸件型腔顶部引入的浇注系统称为顶注式浇注系统。图1-10。优点：1）液态金属从铸型型腔顶部引入，在浇注和凝固过程中，铸件上部的温度高于下部，有利于铸件自下而上顺序凝固，能够有效地发挥顶部冒口的补缩作用。2）液流流量大，充型时间短，充型能力强。3）造型工艺简单，模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少，浇注系统切割清理容易。缺点：液体金属进入型腔后，从高处落下，对铸型冲击大，容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体，形成氧化夹渣和气孔缺陷。适用范围：1）质量不大、高度不高、形状简单的中小铸件；2）铝合金和镁合金铸件在使用顶注式浇注系统时必须考虑液流在型腔内下落高度不能太大。2）底注式（又称下注式）浇注系统 定义：内浇道设在铸件底部的称为底注式浇注系统。优点：1）合金液从下部充填型腔，流动平稳。2）无论浇道比多大，横浇道基本处于充满状态，有利于挡渣。缺点：1）充型后铸件的温度分布不利于自下而上的顺序凝固，削弱了顶部冒口的补缩作用。2）铸件底部尤其是内浇道附近容易过热，使铸件产生缩松、缩孔、晶粒粗大等缺陷。3）充型能力较差，对大型薄壁铸件容易产生冷隔和浇不足的缺陷。4）造型工艺复杂，金属消耗量大。适用范围：底注式浇注系统广泛应用于铝镁合金铸件的生产，也适用于形状复杂，要求高的各种黑色铸件。1）收缩式浇注系统定义：直浇道、横浇道和内浇道的断面积依次缩小（即F直F横F内）的浇注系统称为收缩式浇注系统。优点：易于浮渣，合金液消耗少。此种浇注系统在充型的最初阶段直至整个充型过程，都保持充满状态，金属液中的渣子易于上浮到横浇道上部，避免进入型腔。此外，这种浇注系统所占体积较小，减少了合金的消耗。缺点：液流不平稳，易引起喷溅和剧烈氧化。液态金属在这种浇注系统中流动时，由于浇道截面积越来越小，流动速度越来越大，从内浇道进入型腔的液流，流动速度很大，对型壁产生冲击，易引起喷溅和剧烈氧化。适用范围：这种浇注系统主要用于不易氧化的铸铁件。2）、扩张式浇注系统定义：直浇道、横浇道和内浇道截面积依次扩大的浇注系统（即F直F横F内）称为扩张式浇注系统。优点：金属液在横浇道和内浇道中流速较慢，在进入型腔时流动平稳。缺点：不足之处是横浇道在充填初期不易充满，在开始阶段浮渣作用较差。适用范围：易氧化的铝合金和镁合金要求液流平稳，大、中型铸件一般都采用扩张式浇注系统。3）半扩张式浇注系统 定义：F直F横F内，而且F内F直的浇注系统叫半扩张式浇注系统。优缺点介于扩张式与收缩式之间，液流比较平稳，充型能力和挡渣能力比较好。适用范围：适合于一般小型、结构简单铸件。一、冒口设计1、定义：冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，也指此空腔中金属液凝固后形成的金属实体。2、作用：1）补偿铸件凝固时的收缩。2）调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。3）排气、集渣。4）利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。3、设计原则：1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间。2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩。3）在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即使扩张角始终向着冒口。4、冒口的种类和形状1）冒口的种类：明冒口/暗冒口；顶冒口/侧冒口/贴边冒口3冒口位置的确定1）在铸件不同高度上布置冒口时，应采用冷铁等工艺措施将各个冒口补缩区隔离开，以免引起上部冒口对下部冒口的补缩，使铸件上部产生缩孔或疏松。2）冒口的设置不应使铸件上热量过分集中，若几个热节相距较近时，可用冷铁或一个尺寸较大的冒口同时补缩这几个热节。3）冒口位置应与合金液引入位置相配合，最好安置在内浇道上，使金属液通过冒口进入型腔。这样流入型腔的金属液对冒口有预热作用，同时在充填过程中还起一定的挡渣作用。4）冒口的安放应便于铸件的清理、切割、打磨等操作，冒口最好安置在铸件的加工面上，冒口切割后的残痕可在机械加工时去掉。1）比例法 确定冒口尺寸最常用的方法是比例法。它以冒口根部直径dM或根部宽度为冒口的主要尺寸，以铸件热节圆直径dy或厚度T为确定dM的主要依据。即在不同的情况下用dy乘以一定的比例系数求得dM，冒口的其它尺寸由dM决定。提高冒口补缩效率的主要措施：1）提高冒口中金属液的补压力；2）延长冒口中金属液的保持时间。冷铁:为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的激冷物称作冷铁冷铁的作用:1)与浇注系统和冒口配合控制铸件凝固次序2)加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能冷铁的设计冷铁设计的主要内容是确定冷铁放置的位置、冷铁的形状和尺寸大小。（1）冷铁安放位置的确定 冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。1）冷铁的作用分析 2）铸件结构的分析 3）与冒口配合使用4）浇注系统及引入位置的影响模锻斜度：在锻件上与分型面垂直的平面或曲面所附加的或固有的斜度，称为模锻斜度。作用：使锻件能顺利地从模膛中取出。毛坯加热的目的：提高金属塑性，降低变形抗力，使金属易于流动成形。毛坯加热方法:1) 燃料(火焰)加热2) 电加热3) 少无氧化加热感应加热的原理：在感应器通入交变电流产生的交变磁场作用下，置于交变磁场中的金属毛坯内部产生涡流，由于金属电阻引起的涡流发热和磁场损失发热使毛坯得到加热。优点：加热速度非常快，烧损率一般小于0.5，因此不用保护气氛就可实现少无氧化加热。而且加热规范稳定，易实现机械自动化操作，特别适合在生产批量大的流水线上使用。确定分型面位置最基本原则是：1）保证锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从模腔中取出；2）应争取获得镦粗成形。故此，锻件分型面位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。开式模锻变形过程:1) 自由变形或称镦粗变形阶段2)形成毛边阶段3) 充满型槽阶段4) 锻足或称打靠阶段。影响变形金属流动的因素主要有：1. 型槽的具体尺寸和形状；2. 毛边槽桥口尺寸和锻件分模位置；3. 设备的工作速度、运动特征。毛边槽的作用：1) 造成足够大的横向阻力，迫使金属充满模膛。2) 容纳毛坯上的多余金属，起补偿与调节作用。3) 对于锤类设备上模锻，可缓冲模具撞击，提高锻模寿命。锻件图:冷锻件图、热锻件图。冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；习惯上将冷锻件图称为锻件图。热锻件图用于锻模设计与加工制造。冷锻件图根据零件图设计：1）确定分模面2）模锻件的加工余量的确定3) 模锻斜度4) 圆角半径5) 冲孔连皮6) 模锻件图及技术条件影响加工余量的因素：1. 锻件的尺寸大小。2. 零件的尺寸精度、表面粗糙度要求以及零件的形状复杂程度。3. 锻件各类公差对加工余量有影响，尤其应着重考虑错移、直线度、平面度、同轴度、顶杆压痕等形位公差。4 零件机械加工方法与工艺。 5 锻件的材料。确定模锻件公差的依据：1. 锻件的精度等级。2. 锻件的质量和公称尺寸的大小。3. 锻件的形状复杂系数。4. 锻件的材质系数。5. 锻压工艺类型。开式模锻特征：开式模锻时变形金属的流动不完全受模膛限制，多余金属会沿垂直于作用力方向流动形成飞边。随着作用力的增大，飞边减薄温度降低，金属由飞边向外流动受阻，最终迫使金属充满型槽。预锻的主要目的：在终锻前进一步分配金属，确保金属无缺陷流动，易于充填模膛；减少材料流向毛边槽的损失；减小终锻模膛磨损；取得所希望的金属流线和便于控制锻件的力学性能。预锻的不利影响：容易造成偏心打击，影响锤杆的寿命，容易使上下模错移，增大模块尺寸，降低生产率。预锻模腔设计要点： (1) 预锻模膛的宽与高(2) 预锻模膛的斜度、圆角半径及出模斜度(3) 带枝芽的锻件 (4) 叉形锻件的预锻模膛设计(5) H型截面锻件的预锻模膛设计终锻模膛是各种型槽中最重要的模膛，用来完成锻件最终成形。终锻模膛按热锻件图加工制造和检验，所以设计终锻模膛，须先设计热锻件图。制坯工步：长轴类(l b h)锻件成形一般要采用拔长、制坯工步，以及预锻、终锻和切断上步。直长轴线锻件 通常采用拔长、滚挤、卡压、成形等制坯工步弯曲类锻件 制坯工步与直长轴线类锻件相同，但需增加一道弯曲工步。带枝芽的长轴件 这类锻件所用制坯工步大致与前两类锻件相同，但须增加一道成形制坯工步。叉形类锻件 制坯工步除具有前二类锻件特点外，还需增加预锻工步劈开叉形部位达到成形目的。计算毛坯依据：假定轴类锻件在模锻时属平面应变状态，因而计算毛坯的长度与锻件的长度相等，而轴向各截面面积应与锻件上相应截面面积与飞边截面面积之和相等。计算毛坯的截面图和直径图具体作法步骤如下：(1)按名义尺寸绘制锻件图 (2)计算锻件上的各个截面积 (3)选择适当的缩尺比M (4)确定计算毛坯直径di计 (5)修正 Ai计和di计 (6)计算毛坯体积 (7)计算毛坯的简化计算毛坯作用：选择制坯工步和制坯模膛设计的依据；确定坯料体积和尺寸的依据。重系数值越大，表明须转移到头部的金属越多；值越大，表明金属沿轴向流动的距离越长； 值越大，表明杆部锥度大，小头一端金属越过剩；锻件质量G越大，制坯越困难。繁重系数代表了制坯时需转移金属量的多少、金属转移的难易程度，可作为选择制坯工步的依据。必须强调指出，按上述方法选择的制坯方案，还应针对具体锻件和生产条件作相应修改。 锻模结构设计任务：主要是要解决生产一种锻件所采用的各工步模膛在模块上的合理布排，模膛之间和模膛至模块边缘的壁厚，模块的尺寸、质量、纤维方向要求，以及平衡错移力的锁扣形式。 工步图：用来表示毛坯在制坯和模锻过程中应具有的形状和尺寸的图。是制坯模膛和模锻模膛设计制造的依据。工步设计：确定工步图的过程称为工步设计。热模锻压力机上最常用的变形工步是镦粗、压挤、弯曲、挤压、预锻及终锻。其中预锻工步使用较多，设计最为重要，预锻模膛的形状和尺寸与终锻模膛的差别较大，设计是否正确对锻件质量有很大影响。闭式模锻与开式模锻相比几乎不产生飞边，模锻斜度更小甚至为零，材料利用率平均提高20%左右，产品性能好，生产率平均提高25%-50%。减少飞边材料耗损和节省切飞边设备，有利于金属充满模膛和精密模锻；有利于低塑性材料的成形。分流降压腔的设置原则： 分流降压腔的位置应选择在模膛最后充满的部位，确保模膛完全充满后多余金属才分流。 多余金属分流时在模膛内所产生的压力比模膛刚充满时所产生的压力没有增加或增加很小，以免增加总的模锻力和加快模膛的磨损。作用：减少模膛工作压力，有利于提高模具寿命；对工艺的稳定性起补偿作用，降低对下料精度的苛刻要求。减少模膛工作压力的依据：由Pm/2kR曲线图可以看出：工作压力Pm随面积缩减率R的增加而增加，在闭式模锻行程未了，其R=1时，Pm增至无穷大，不仅变形金属不能完全充满模膛（如齿轮的齿尖处），而且还会损害模具，如果在与锻件非重要部位对应的模膛设置一溢（分）流口，使R1，当模膛完全充满时，就可避免工作压力急剧增高。1）工艺焊接性：是指在一定的工艺条件（包括焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构型式等）下焊接时，产生焊接缺陷的倾向性和严重性；2）使用焊接性：是指焊接接头或整体结构是否满足技术条件所规定的各种使用性能的要求；3）影响因素：a）材料因素：材料本身的化学成分、组织状态和力学性能等对其焊接性起着决定性的作用；b）工艺因素：包括所采用的焊接方法和焊接工艺规程；c）结构因素：焊接接头的结构设计直接影响到它的刚度、拘束应力的大小和方向；d）使用条件。钎焊接头形成的三个基本要素：液态钎料能润湿焊件金属并能在焊件表面铺展；通过毛细作用，液态钎料能致密地充满接头间隙；钎料与焊件金属之间产生相互作用，从而实现良好地构件连接。影响钎料润湿作用的主要因素有：1) 钎料和焊材成分。2) 钎焊温度。3) 金属表面氧化物及状态。4) 钎剂。钎剂作用：钎剂是去除母材和液态钎料表面上的氧化物并保护其表面不再被氧化，从而改善钎料对母材表面的湿润能力，提高焊接过程的稳定性。钎焊特点：1）加热温度低，对焊件金属组织和性能影响较小。2) 焊件变形较小，易于保证结构尺寸，可实现精密加工。3) 生产率高，可以实现多个零件多条焊缝的一次连接，也易于实现连续自动化生产。4) 可实现异种金属及合金、非金属与非金属以及金属与非金属的连接。5) 可实现形状特殊、结构复杂、壁厚、粗细差异的构件焊接。应用领域：钎焊在航空、航天、核能、电子通讯、仪器仪表、电器、电机、机械等部门有广泛应用，尤其对微电子工业各种电路板元器件、微电子器件等，钎焊连接更是惟一可行的方法。电阻焊的本质是压力焊。区别：熔焊属于液相焊接，焊缝组织类似铸态组织； 压力焊属于固相焊接，一般需要在同时加压和加热条件下成形，加热的温度不得超过母材的熔点；钎焊属于固-液相焊接，加热温度高于填充钎料的熔化温度，但也不得超过母材熔点。电阻焊可焊接材料：各种结构钢、钛合金、铜合金、铝合金、镁合金、难熔合金和烧结铝之类的烧结材料。名词解释：流动性：型砂在外力或自重作用下，沿模样与砂粒之间相对移动的能力称为流动性。芯砂：将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物为型砂或芯砂（其中将其用于铸型者被称为型砂,用于制砂芯者称为芯砂）。冷铁：为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块。开式模锻：沿锻件分模面周围形成横向飞边的模锻。闭式模锻：不形成横向飞边，仅形成纵向毛刺（小飞边）的模锻。熔焊：用加热的方式使被连接构件的接触处连同填充金属局部受热并达到熔化状态，而后冷却结晶成为一体的连接方法称为熔焊。点焊：点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，接通电流后利用电阻热将焊件局部熔化，形成焊点的方法。埋弧焊：埋弧焊是以可熔化颗粒状焊剂作为保护介质，电弧掩埋在焊剂层下的一种熔化极电弧焊接方法。熔化极气体保护电弧焊：以专用气体作为保护介质，以连续送进的可熔化焊丝与工件之间的电弧作为热源的一类电弧焊方法的总称。焊接：通过适当物理、化学过程，使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合，从而连接成一体的连接方法飞边槽：锤上模锻锻模上的组成部分，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。分型面：分型面是指上模和下模在闭合状态时能接触的部分，其结合面成为分型面。模锻：在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法简答题简述熔化极自动电弧焊两种调节方式的调节原理及适用范围。1）熔化极等速送丝电弧自身调节系统 （1）调节原理：依统靠电弧自身内反馈具有的自身调节作用，达到补偿干扰，稳定焊接工艺参数的目的。（2）工艺应用范围：a）较细焊丝（直径小于或等于4毫米）埋弧焊、缓降外特性电源。b）细焊丝（直径小于或等于1.6毫米）气体保护焊、平外特性电源。 2）电弧电压反馈调节系统（1）调节原理：采用闭环自动调节控制，是一种变速送丝调节系统。（2）工艺应用范围：多用于粗焊丝（直径大于或等于4毫米）埋弧焊、配用下降特性焊接电源。1.焊接电弧的导电特点及主要物理过程。答：特点：电弧的本质气体放电，是指两电极存在电位差时，电荷通过两电极之间气体空间的一种导电现象。为了产生电弧，必须使气体分子或原子电离成阳离子和电子，气体一旦发生电离，在阴极和阳极电场的作用下，电子向阳极运动，离子向阴极运动，形成电流。电弧具备所有气体放电形态中电压最低、电流最大、温度最高、发光最强的特征。主要物理过程：主要依靠电弧空间的气体电离和电极的电子发射两个物理过程产生。同时还伴随着一些其他过程：解离、激发、扩散、复合、负离子的产生等。对于同种材料金属结构的连接，你认为熔焊、压焊、钎焊、胶接哪类方法具有更广泛的适应性，为什么? 答案：熔焊：用加热的方式使被连接构件的接触处连同填充金属局部受热并达到熔化状态，而后冷却结晶成为一体的连接方法。焊接金属材料种类不受限，且接头强度可基本与母材等强度。压焊：在加热或不加热状态下对组合焊件加压，使其产生塑性变形，并通过再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的原子达到形成金属键，而连接的焊接方法。焊接金属材料种类受限，必须是能发生塑性变形的金属。钎焊：采用比母材熔点低的金属材料做钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点并低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材填充接头间隙并与母材相互扩散。冷凝后实现连接的焊接方法。焊接金属材料种类不受限，但接头强度一般比母材强度低。胶接是借助胶粘剂在构件表面产生粘合力使其连接的工艺方法。但胶接大多数胶粘剂耐热性还较差：耐久性不够高。对于同种材料金属结构的连接，熔焊比压焊、钎焊及胶接具有更广泛的适应性。（1）模锻模膛的布置：应考虑下列原则： 1）无预锻模膛时，模膛中心（模膛承受变形抗力的合力作用点，若锻件等厚，可认为形心就是模膛中心）应可能与锻模中心（燕尾中心线与键槽中心线的交点）重合，此时，模锻时的合力通过锤杆中线。否则，将产生偏心力矩。 2）对设置了平衡锁扣的锻模，为减小锁扣的碰损，模膛中心与锻模中心应偏移距离一定的距离。 3）锻模同时具有预锻模膛和终锻模膛时，布置时应两者兼顾。一般取预锻模膛的中心至锻模中心的偏心距为终锻模膛的二倍。预锻模膛的中心必须在燕尾宽度内，且应昼缩小预锻模膛与终锻模膛的中心距。 （2）制坯模膛布置：制坯模膛布置的原则是： 1）一般加热炉布置在锻锤左边，吹氧化皮的风管安放在右边，故第一道制坯工步一般布置在锻模左侧。 2）终、预锻模膛布置在锻模中间，制坯模膛安排在锻模两边。 3）模膛排列次序应考虑坯料在模锻时往返移动次数最少，移动距离最短。 4）弯曲模膛位置应使锻件能以最小的移动与翻转放入终锻或预锻模膛。 5）切刀一般安排在锻模两侧的后角上。精密模锻：与普通模锻相比，精密模锻的主要优点是：机械加工余量少甚至为零；尺寸精度较高，其尺寸公差比普通模锻件的尺寸公差小，一般仅为普通模锻件公差的一半，甚至更小；表面质量好，即精密模锻件的表面粗糙度值较低，表面凹坑等缺陷和切边后留下的残余飞边宽度限制更严格。与切削加工相比，精密模锻的主要优点是：因锻件毛坯的形状和尺寸与成品零件接近甚至完全一致，因而材料利用率高；金属纤维的分布与零件形状一致，零件的力学性能有较大的提高。目前，精密模锻主要应用在两个方面：一是精化毛坯，二是复杂零件精密模锻净成形，精密模锻工艺的发展趋势是由接近形向净形发展。3 / 3文档可自由编辑打印