材料成形技术基础小抄

铸造：制造铸型、熔炼金属并将熔融金属浇入铸型，凝固后 获得具有一定形状尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。 包括砂型、特种铸造。造型方法：手工、机器 金属液的充型能力：金属液充满铸型型腔，获得形状完整轮 廓清晰的铸件的能力。充型能力很大程度上决定了铸件的质 量，充型能力差的液态合金易产生浇不到和冷隔等缺陷。 影响因素：1、金属的流动性：金属液本身的流动能力。衡量： 螺旋型流动试样长度。流动性影响因素 1）合金成分和纯金属 流动性最好2）合金的质量热熔、密度和热导率。2、铸型条 件：铸型的蓄热系数，铸型温度，铸型中的气体。3、浇注条 件：浇注温度高，充型能力强；充型压力越大，充型能力越 好 金属的收缩特性：铸造合金从液态凝固和冷却至常温的过程 中，所发生的体积和尺寸缩小的现象。收缩的三个阶段：液 态、凝固、固态。影响因素：金属的化学成分、浇注温度、 铸型条件。缩孔：铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞。特 征：形状极不规则、孔壁粗糙，常出现在铸件最后凝固部位。 纯金属、共晶合金和凝固温度范围窄的合金凝固时呈逐层凝 固方式，易产生缩孔。缩松：分散而细小的缩孔。特征：多 产生在铸件的轴线附近和热节部位。凝固温度范围越宽，糊 状凝固越明显，越易产生缩松。防止：1.采用顺序凝固原则 （冒口+冷铁）2 加压补缩 3 选择合适的合金 铸造应力：铸件在凝固和冷却的过程中由受阻收缩、热作用 和相变等因素引起的内应力。收缩应力：是暂时存在的应力， 会自行消失。减小措施：提高型砂的退让性，和你设置浇注 系统和及时开箱落砂等。热应力：分布：厚部受拉，薄部受压。减小和消除的方法： 合理设计铸件结构、采用同时凝固原则、去应力退火。 铸件变形：铸件在铸造应力和残留应力作用下所发生的变形 及由于模样或铸型变形引起的变形。防止措施：设计时尽量 使壁厚均匀形状对称、尽量采用同时凝固原则、反变形法： 造型时使型腔具有预留的等量反变形量。铸造性能：金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全 的铸件的能力。特种铸造种类：金属型铸造特点：一型多铸， 易于实现机械化和自动化，易实现少、无屑加工；铸件精度 高、表面粗糙度低、力学性能好；制造成本高生产周期长。 压力铸造特点：高压高速填充铸型的时间极短是压铸与其他 方法的根本区别；生产率很高，操作简便，可获得形状复杂 的薄壁件，且精确度高、表面粗糙度低；铸件晶粒细小，组 织致密，力学性能好；设备投资大，用于铸钢铸铁件时，铸 型寿命很低；压铸件表皮下易产生小气孔，不能大余量切削， 不能热处理。低压铸造特点：金属液填充平稳，夹杂和气孔 少，铸件废品率低；利于提高金属液的充型能力，且充型压 力和速度可调；铸件形状可复杂，精度较高；在压力下结晶 和补缩，铸件组织致密，力学性能高；金属利用率很高、劳 动条件较好。离心铸造特点：由外向内的定向凝固，且渣粒、 砂子和气体等易向内表面浮动，铸件组织致密，内部不易产 生缩孔缩松、夹杂物气孔等缺陷；生产管状铸件时，可不用 型芯，工艺简化生产效率较高；还便于生产双金属铸件。 金属塑性成形：利用外力使金属产生塑性变形，使其改变形 状、尺寸和改善性能，获得毛坯或零件的加工方法。包括： 锻造、冲压、挤压、拉拔、轧制 回复和再结晶：加工硬化使金属处于不稳定状态，通过加热 可以使原子的活动能力增强，产生回复和再结晶，使加工硬 化现象得以减轻或消除。冷成形：在回复温度一下进行的塑 性变形，变形过程中会出现加工硬化。热成形：在再结晶温 度以上进行的塑性成形过程，变形过程中既有加工硬化又有 再结晶，且硬化被再结晶完全消除。温成形：在高于回复温 度和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程，变形过程 中有加工硬化和回复现象。锻造流线：金属的脆性杂质被打碎，顺着金属主要伸长方向 呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方 向呈带状分布，这样热锻后的金属组织有一定的方向性 材料的塑性成形性：使材料经过塑性变形不产生裂纹和破裂 以获得所需形状的加工性能。其取决于材料的本质（化学成 分；越纯越好，均匀、细晶最好）和变形条件（变形温度， 应变速度、应力状态）自由锻特点：设备通用性好、工具简单；锻件组织细密、力 学性能好；操作技术要求高，生产效率低；锻件形状较简单、 加工余量大、精度低。应用：小型锻件以成形为主；型锻件 和特大型锻件则以改善内部质量为主。主要用于单件、小批 量生产，且是大型和特大型锻件唯一的生产方法。模锻特点： 锻件的形状和尺寸精确，加工余量较小；锻件形状较为复杂； 生产率高；整体变形，变形抗力大。应用：主要用于中、小 型件的成批大量生产。锻模模膛：模锻模膛、制坯模膛。 飞边槽：以促使金属充满模膛并容纳多余金属。用于锻件最 终成型。确定分模面：保证取出、利于金属填充、尽量采用平面、尽 量减少余块、利于发现错模。常用的冲压成型工艺有：冲裁、弯曲、拉深、缩口、起伏和 翻边拉深：是使材料成形为空心件而厚度基本不变的加工方法。 多次拉深时，后续各次的极限拉深系数应取最大值。连接成形：是将若干个构件连接为一体的成形方法。分为焊 接、胶接和机械连接三大类。焊接：通过加热或加压，或两 者并用，借助金属原子的结合与扩散，使工件达到结合的一 种方法。分为：熔焊、压焊、钎焊。熔焊液相冶金的特点： 反应温度高、比表面积大、反应时间短。焊接接头的组织转变：焊缝金属区、溶合区（质量最好）、热 影响区（过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区） 改善焊接性能：采用热量集中的焊接方法，减少热影响区的 宽度，提高性能；小电流、快速焊，以减小单位长度上的热 量输入；焊后正火。焊接残余应力的消除方法：去应力退火、机械拉伸法、温差 拉伸法、振动法。焊接残余变形的类型：收缩、角、弯曲、 扭曲、失稳变形。控制措施：1设计措施A尽量减少焊缝的 数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状B合理安排焊缝位置 2工艺措施:A反变形法B刚性固定法C合理选用焊接方法和 焊接规范 D 选用合理的装配焊接顺序。机械矫正和火焰矫正 法。材料焊接的影响因素：材料的化学成分、焊接方法、焊接材 料、焊接结构类型、服役要求。碳钢的焊接：低碳钢焊接性 良好、中碳钢焊接性较差、高碳钢的焊接易产生淬硬组织和 裂纹。焊缝布置：留有足够的操作空间、应避免焊缝密集或汇交、 焊缝尽量避开工作应力较大和易产生应力集中的部位4 避免 母材厚度方向工作时受拉、尽量使焊缝避开机加工面。 粉末冶金成形：制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金 属粉末与（或不与）非金属粉末添加剂的混合物制成的制品 的加工方法。压制：是在模具或其他容器中，在外力作用下，将粉末紧实 成具有预定形状和尺寸的工艺过程。烧结：是粉末或压坯在 低于主要组分熔点的温度下的热处理。粉末冶金工艺：金属粉末的制取预处理坯料的成形烧 结后处理粉末冶金制品坯料成形方法：模压、粉末、轧制、 挤压成形、等静压制等。塑料按用途分为通用塑料和工程塑料，按受热是的性能分为 热塑性塑料和热固性塑料。塑料成形方法：挤出成形、注塑 成形、压塑成形、压延成形、注坯吹塑、反应注塑成形挤压 成形：生产效率高、工艺适应性强、设备结构简单，但制品 断面形状较简单且精度较低。适用于几乎各类热塑性塑料和 部分热固性塑料。注塑成形：制品外形可较负责、精度和生 产效率较高。适用于几乎所有品种的热塑性塑料和部分热固 性塑料。压塑成形：模具结构简单，制品性能较均匀，生产 效率低、劳动强度大，制品精度难以控制且模具易于磨损， 能耗较大。多用于热固性塑料。复合材料：两种或两种以上不同性质的物质组合在一起的新 材料。基体材料、增强材料。影响因素：基体材料性能、增 强体特征、组成物比例、界面性质、成形方法和工艺参数等 因素。成形的工艺特点：材料制备与制品成形同时完成、材 料性能的可设计性。