《2015(下)金属工艺学B-复习提纲课件》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2015(下)金属工艺学B-复习提纲课件(101页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、复习,金属工艺学B,考试题型及分数分布情况,一、选择题(每小题1分,共15分) 二、填空题(每空0.5分,共15分) 三、简答题(3小题,共15分) 四、综合题(6小题,共35分) 五、结构改错题(将不合适结构改为合适结构;每题2分,共20分。),铸造,充型能力:,液态金属充满铸型型腔,获得形状准确、轮廓清晰的成型件的能力,称为充型能力。充型能力不足时会产生浇不足、冷隔、夹砂、气孔、夹渣等缺陷。 充型能力首先取决于合金的流动性,同时又受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因的影响。,合金流动性的决定因素: 合金的种类: 合金不同流动性不同; 化学成分:同种合金,成分不同,具有不同的结晶特点,流动性也
2、不同;,第二篇 铸造,Fe-C合金流动性与含碳量关系,液相线与固相线间的距离(T液T固)称为结晶间隔。 结晶间隔越大流动性越差,反之越好,因此共晶成分合金流动性最好。,既然提高浇铸温度可提高液态合金的充型能力,但为什么要防止浇铸温度过高? 浇注温度越高,则充型能力越好。但在实际生产中,常采用“高温出炉,低温浇注”的原则,因为浇注温度越高,金属收缩量增加,吸气增多,氧化越严重,铸件容易产生缩松、缩孔、粘砂、气孔等缺陷。,几种不同合金流动性的比较,第二篇 铸造,液态金属的凝固与收缩,铸件的凝固方式: 在铸件的凝固过程中,其截面一般存在 三个区域,即液相区、凝固区、固相区。对 铸件质量影响较大的主要
3、是液相和固相并存 的凝固区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据 凝固区的宽窄来划分的。 铸件的凝固方式通常有:逐层凝固; 糊状凝固; 中间凝固。,合金的收缩:合金从液态冷却至室温的过程中,其体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难,会造成许多铸造缺陷。(如:缩孔、缩松、裂纹、变形等)。,合金的收缩可划分为三个阶段: 液态收缩; 凝固收缩; 固态收缩。,合金的液态收缩和凝固收缩表现为合 金体积的减小,通常称之为体收缩。 在此阶段会出现缩孔和缩松缺陷。 液态合金冷却 液态收缩 凝固收缩 缩孔:恒温下结晶 缩松:两相区结晶 合金的固态收缩,体积和尺寸减小并存,通常称之为线收缩。在此收缩阶
4、段会导致铸件产生应力、变形和裂纹等缺陷。,铸造内应力、变形与裂纹,第二篇 铸造,内应力,热应力,机械应力,变形,裂纹,由于铸件壁厚不均匀,各部分的冷却速度也不相同,导致在同一时间内,不同部位不均衡的收缩而引起的应力。,铸件冷却到弹性状态以后,由于受到铸型、型芯、浇冒口、砂箱等的机械阻碍而产生的应力。,残余热应力的存在,使铸件处在一种非稳定状态,将自发地通过铸件的变形来缓解其应力,以回到稳定的平衡状态。,当热应力超过了极限抗拉强度会导致出现裂纹。,铸件在凝固以后的继续冷却过程中,其固态收缩受到阻碍,铸件内部即将产生内应力,称为铸造应力。,减少和消除铸件应力的途径,机械应力:暂时的,只须适时开箱;
5、 热应力: 1)铸件的结构:铸件各部分能自由收缩;铸件的结构尽可能对称;铸件的壁厚尽可能均匀; 2)工艺方面:采用同时凝固原则; 3)时效处理:人工时效; 自然时效; 防止铸件变形 使铸件结构对称 设置拉筋 改善型(芯)砂的退让性,缩孔和缩松的防止,顺序凝固原则 : 是铸件让远离冒口的地方先凝固 靠近冒口的地方次凝固 最后才是冒口本身凝固 实现以厚补薄,将缩孔转移到冒口中去 合理布置内浇道及确定浇铸工艺 合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施 不能防止铸件变形,铸铁的分类,按照石墨的形态,铸铁可分为: 石墨呈片状铸铁,称普通灰口铸铁; 石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁; 石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁;
6、石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。 其中球墨铸铁综合性能最好。,返回到节,影响铸铁石墨化的因素可分为内因和外因两个方面,内因是化学成分,外因是冷却速度。,影响石墨化的因素,铸铁的性能:铸铁之所以用得如此广泛,是因为石墨的存在,石墨的存在,使铸铁具有好多钢所不具备的性能。 良好的铸造性能,如流动性好、收缩小等; 良好的切削加工性能; 高的耐磨性; 良好的吸振缓冲性能; 低的缺口敏感性能。,灰铸铁的牌号,灰铸铁的牌号由HT+三位数字组成: 其中HT是灰铁的汉语拼音缩写;数字代表铸铁的抗拉强度。 如HT150表示最低抗拉强度为150M Pa的灰铸铁。 最小的灰铁是HT100,往上以50为间隔递增,最大为
7、HT350。,返回到节,可锻铸铁,将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火,使白口铸铁中的渗碳体分解,获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。 黑心可锻铸铁(KTH, 铁素体基体) 珠光体可锻铸铁(KTZ) 白心可锻铸铁(KTB,很少用),特点:,强度高b=300-400Mpa,塑性(12%)和韧性(k 30J/Cm2)好。 石墨化退火周期长,40-70h, 铸件成本高。 适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件。 其实它并不能真的用于锻造,20,型砂主要由原砂、粘土和水等组成,型砂应具备的性能:,强度 透气性 耐热性 退让性 (可塑性等),性能,垮砂 气孔 粘砂 裂纹等,性能不足
8、将引起缺陷,金属的液态成型工艺,砂型铸造: 手工造型; 机器造型; 特种铸造: 金属型铸造; 熔模铸造;挤压铸造 ; 低压铸造;压力铸造; 陶瓷型铸造;离心铸造。,砂型铸造适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸造的生产,是生产大型铸件的唯一方法。,金属型铸造; 熔模铸造; 挤压铸造 ; 低压铸造 压力铸造; 陶瓷型铸造; 离心铸造。,自己总结适用对象,23,砂型铸造-手工造型,整模造型 分模造型 活块造型 挖砂造型 假箱造型 刮板造型等,按模样特征,按砂箱特征,两箱造型 三箱造型 脱箱造型 地坑造型等,铸造工艺图的绘制 分型面的选择 铸型分型面是指铸型组元间的接合面 浇注位置的确定 工艺参数的
9、确定 加工余量 拔模斜度 型芯,分型面的选择:指铸型组元间的接合面,应保证模样能顺利的从铸型中取出 应尽量减少分型面的数量 应尽量使分型面是一个平直的面 应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱 应使铸件的全部或大部分置入下箱 应尽量使型芯和活块的数量减少 例如:铸件的最大截面处,浇注位置的确定,铸件的重要加工面和受力面应朝下 铸件上表面容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷 铸件的大平面应朝下 铸件的大平面在上,容易产生夹砂缺陷 铸件的大面积的薄壁部分应朝下 防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷 铸件中的厚大部位应朝上或侧放 防止产生缩孔缺陷,收缩率,由于合金的线收缩,铸件冷却后的尺寸将比型腔尺寸略有缩小
10、。 为了保证铸件应有的尺寸,模样必须放大一个该合金的收缩量。 为此制造模样时,多使用特别的收缩尺,如0.8%、1.0%、1.5%.各种比例收缩尺。,“结构斜度”为起模;设计图上画清晰。 “拔模斜度”模样留;工艺设计想周细,铸造工艺图(浇注位置、分型面、加工余量、拔模斜度、型芯轮廓)。,铸造结构工艺性便于起模,结构应使工艺简化,简化外形,分形少,凸肋设计避活块,内腔设计少用芯,安芯排气与清理,事先考虑想仔细,压力加工,塑性变形,塑性变形:当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后,即使外力停止作用,金属的变形并不消失。 单晶体 在切应力作用下,晶体的一部分与另一部分沿着一定晶面产生相对滑移
11、(该面称为滑移面),从而造成晶体的塑性变形晶体内部存在大量的缺陷,其中位错对金属塑性变形的影响最为明显。位错运动的结果,就是实现整个晶体的塑性变形。 多晶体 多晶体由许多单个晶粒组成,其塑性变形可以看成由组成多晶体的晶粒产生变形(称为晶内变形)的综合效果晶粒间存在滑动和转动(称为晶间变形)。 金属在常温下经过塑性变形后,内部组织将发生变化。 晶粒沿着最大变形方向伸长 晶格与晶粒均发生扭曲,产生内应力 晶粒间产生碎晶,再结晶 对具有加工硬化现象的金属加热,当温度升高到该金属熔点的0.4倍时(T再=0.4T熔(K)),金属原子获得更多的热能,并以某些碎晶或杂质为核心,按变形前晶格结构结晶成新晶粒,
12、从而消除全部加工硬化现象。,冷变形 再结晶温度以下的塑性变形。 热变形 再结晶温度以上的塑性变形。,纤维组织的利用原则:,具有纤维组织的金属,各个方向上的力学性能不相同。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向的好。金属的变形程度越大,纤维组织就越明显,力学性能的方向性也就越显著。 使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断。 使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致,最大切应力与纤维方向垂直。 纤维组织的稳定性高,不能用热处理方法加以消除,只能通过塑性加工使金属变形,才能改变其方向和形状。,轧制 挤压 拉拔 锻造 自由锻 模锻 板料冲压,金属塑性成型的基本生产方法,锻造主要分为: 无模自由成型(也称为自由锻
13、) 模膛塑性成型(也称为模锻) 自由锻造使用的工具简单、通用,生产准备周期短,灵活性大,所以使用范围广,特别适用于单件、小批量生产。而且,自由锻是大型件唯一的锻造方法(1Kg300t)。 但自由锻造的生产效率低,对操作工人的技艺要求高,工人的劳动强度大,锻件精度差,后续机械加工量大等致命弱点,导致自由锻造在锻件生产中日趋衰落。国外工业发达国家的中小型自由锻件在其锻件总产量的比重只有2040。,自由锻的基本工序自己总结:,模膛的分类,模膛,模锻模膛,制坯模膛,预锻模膛,终锻模膛,拔长模膛,滚压模膛,弯曲模膛,切断模膛,预锻模膛,a、预锻模膛的功用 使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸, 减少终锻变
14、形量, 以保证终锻时获得成形饱满、无折叠、裂纹或其它缺陷的优质锻件。,终锻模膛 作用:是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸,因此它的形状应和锻件的形状相同。 终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩量取1.5%。 沿模膛四周有飞边槽,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。 终锻后在孔内留下一薄层金属,称为冲孔连皮。不可以获得具有通孔的锻件。,带有冲孔连皮及飞边的模锻件 1-飞边;2-分模面;3-冲孔连皮4-锻件,金属压力加工生产中锻前加热易产生的缺陷 金属与空气中氧气发生“氧化”反应。 合金中的石墨和空气氧气反应产生“脱碳”现象。 若加热温度过高,
15、晶粒急剧长大,金属力学性能降低,这种现象称为“过热”。 若加热温度更高接近熔点,晶界氧化破坏了晶粒间的结合,使金属失去塑性,坯料报废,这一现象称为“过烧”。,应力状态对金属材料塑性的影响,拉应力:使金属原子间距离增大,尤其当金属的内部存在气孔、微裂纹等缺陷时,在拉应力作用下,缺陷处易产生应力集中,使裂纹扩展,甚至达到破坏报废的程度。 压应力:使金属内部原子间的距离减小,不易使缺陷扩展使金属内部摩擦阻力增大,变形抗力也随之增大应力力求创造最有利的变形条件,充分发挥金属的塑性,降低变形抗力,使功耗最少,变形进行得充分。 三个方向的应力中,压应力的数目越多,则金属的塑性越好;拉应力的数目越多,则金属
16、的塑性越差。 加工一种型材用拉拔要比挤压省力,但它的塑性反而不好。,可锻性,可锻性-常用金属材料在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能来表示。 可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。 塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形,而不破坏其完整性的能力。 金属对变形的抵抗力,称为变形抗力。 金属的可锻性取决于材料的性质(内因)和加工条件(外因)。,冲压成型 分 离 工 序:使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。 变 形 工 序:使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。如拉深、弯曲、翻边、胀型、旋压等。 落料及冲孔(统称冲裁) 落料是被分离的部分为成品,而周边是废料; 冲孔是被分离的部分为废料,而周边是成品。,冲压设备?,1)设计落料模时,以