《材料成形技术基础课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成形技术基础课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、材料成形技术基础一、金属材料成形的分类（热）1、液态成形（铸造）熔融状态（高温）的金属进 入特定材料预先形成的空（型）腔，冷却 后取出。2、固态成形（锻造）固态金属在一定温度下，借 助外力产生所需（形状）的塑性变形。冷冲压。3、连接成形（焊接）两部分固态金属局部融化（ 局部高温）后融合成一部分 。 二、内容1、成形方法介绍各种成形的基本工艺原理与相关的影响因 素。2、成形工艺各种成形生产过程中的基本工艺参数及条件。 （温度、尺寸等）3、结构工艺工件通过各种成形方法生产时所需的基本结构 要求。三、学习方法1、时间2、教学方式3、考核要求：注意平时成绩（实验）4、参考书机械制造基础、工程材料与成形
2、技术、金属工艺学（ 邓文英）第一章 金属材料液态成形技术 概述1、定义：液态合金、浇注、型腔、冷却、取出（获得）毛坯。2、种类：砂型、特种、新型3、特点：机械零件或毛坯的主要方法，尤其是内腔和 外形复杂的制件。可用材料广泛，且价格低。砂型铸造应用广泛，并具有典型性，它的缺 陷及成因直接影响设计及选择。第一节 金属液态成形原理一、凝固及特点金属从液态到固态必然经过一特殊过程 凝固，金属的凝固过程又称结晶。（结 晶组织性能）金属的凝固一般三个区并存：液、固、凝固根据金属合金成分不同，结晶过程三个 区存在的情况随温度变化也不同。结晶温度范围越窄的合金，凝固区就越 小，反之越大。（FeC合金成分与结晶
3、温度范围 ）凝固方式 1、逐层：纯金属或共晶成分合金（液-固直接） 2、糊状：由于在较宽的温度范围同时（枝状） 开始结晶，“凝固”区覆盖面大，最后呈糊状。 3、中间：大多数合金的状态。影响凝固方式的因素1、合金的结晶温度范围成分靠近共晶点的材料 易形成逐层2、铸件的温度梯度主要是内外层温度 差别。梯度大易形成逐层结晶（例：铸型材料不同） 二、充型性：1、充型能力：充满且形状完整、轮廓清晰可通过流动时间、流动速度改变2、影响充型能力的因素A、流动性：填充能力；排杂能力；补缩测量：螺旋形流动试样合金种类及成分对流动性影响较大灰铸铁硅黄铜铸钢（熔点高）还有：形式（层状光滑）、熔点、导热性B、浇注温度
4、及压力温度：薄壁上限、厚大下限（？）压力：重力-慢；人为附加外力-快C、铸型条件导热冷却铸型温度、透气性、表面粗糙度D、铸件结构：流动断面宽窄程度壁厚复杂散热面大（大平面）三、收缩性1、收缩三阶段液态凝固固态液面下降 收缩2、影响因素A、合金种类（灰铸铁铝合金铜合金铸钢 ）B、温度：温差C、形状：冷却速度、铸型阻碍四、缩孔的形成与防止1、形成必然性壳、体积减少、补充2、位置热节？凝固等温线法、内切圆法内切圆法、计算机模拟3、防止顺序凝固：使离开“进口”的温度梯度下降A、浇口直补B、冒口：转移缺陷C、冒口与冷铁：提高局部冷却速度铸件壁断面上，在内切圆直径最大处或等温线未 穿过的区域将最后凝固，该
5、区域称为“热节”缩松的形成？五、铸造应力与变形、裂纹机械应力：收缩时受型腔阻碍相变应力：液固转换时体积变化1、热（内）应力的形成大小、冷却不同步先后完成收缩部分材料弹性变形无法正常完成互相妥协形成对应的应力哪部分受拉？规律？变形发生在哪部分受拉？规律？变形发生在 何时何时？2、内应力的防止A、结构上：壁厚均匀、对称B、工艺上：同时凝固C、产生的后消除：材料组织调整时效？ 3、变形的发生与控制A、判断变形方向B、“预变形”C、机加工的工艺安排4、裂纹热（高温）裂：晶界间在熔合时受FeS 的影响结合力较差，在内应力的作用下产生 裂痕。冷裂：由于磷共晶物冷脆，在弹性状态 下受拉或发生应力集中，产生裂
6、纹。防止：P、S含量（内）、减低内应力5、气孔由铸件内部残留气体形成。（与缩孔的区别？ ）总结：三类收缩的对铸件质量的影响液态收缩和凝固收缩缩孔缩松固态收缩（线收缩 ）影响铸件尺寸精度铸造应力变形裂纹六、常用合金的铸造性能1、铸铁灰铸铁（HT）：流动性好、收缩性小球墨铸铁（QT）：流动性略差、收缩 性大，内应力较大，需要工艺上增加控制2、铸钢：温度高、糊状结晶，缺陷大3、铸铝：氧化。铝硅；铝铜4、铸铜：收缩大七、砂型铸造流程型芯型（芯）砂模样金属材料 的熔炼型腔（型芯）冷却带砂的工件破碎后 的型砂工件1、特点：手工：适应性强（尺寸）、成本低；单件、小批量；劳动强度大、效率低、精度质 量都较差；
7、操作技术要求高；环境差。机器：质量较稳定，大批量；投资大。凝固速度慢，晶粒粗大影响力学性能 。八、特种铸造1、金属型铸造（重力）铸型材料为金属（多为铸铁）。工艺过程：（制造铸型）表面涂料（减缓冷却速度等）加热铸型（降低温差 ，防白口、出型容易）合模（抽芯结构 ）浇注冷却开模取出铸件特点：冷却速度快晶粒细密、铸型重复使用、形状简单、有色金属 2、压力铸造A、过程：同金属型类似，区别在于浇注、凝固与 冷却（结晶）高压下进行（30-70MPa）、 并高速充型（速度0.01-0.2s）。同时工件 从模中自动顶出。 按材料的加入方式分为冷、热压。 B、特点：形状复杂、精密度高、效率好、气孔3、低压铸造A
8、、过程 利用气体压力（0.1MPa）使坩埚里的 液态金属自下而上压入铸型并凝固冷却。B、特点：充型平稳、排气性好、组织缺陷少、材 料利用率高，适合做要求较高的重要零件4、离心铸造A、过程 离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中 ，在离心力的作用下填充铸型而凝固成型 。有卧式和立式离心铸造两类。 B、特点生产中空(筒、管类)铸件不用型芯 、无 浇冒口系统 ，内孔尺寸难以准确控制、表 面粗糙，5、熔模铸造A、过程 用易熔材料（蜡）模样涂敷多层耐 火材料（挂浆、撒砂、硬化）型壳加热 ，融化倒出模样焙烧外围填砂（固定 ）浇入液体金属冷却取出。B、特点无分型面、形状复杂、精密、表面质量 高、适应各种材料，工
9、序多、尺寸限制。6、消失模铸造A、过程过程利用泡沫塑料模样进行铸造，由于浇注 时高温金属液进入后，模样迅速气化、燃 烧而消失，模样位置由金属液逐步充填， 冷却凝固形成铸件。这种铸型呈实体，不 存有空腔，故称又实型铸造。 B、特点无分型面、工序简单、形状复杂、适应 各种材料、成本低。铸造方 法 比较项 目 砂型铸造 熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 低压铸 造 消失模离心铸造 适用合金 各种合金 不限，以铸钢为 主 不限，以 非铁合金 为主 非铁合金 以非铁合 金为主 各种合金铸钢 、铸 铁、铜合 金 适用铸件 大小 不受限制 几十克至几十公斤 中、小铸 件 中、小件 ，几克至 几十公斤 中、小件
10、 ，有时达 数百公斤 不受限制零点几公 斤至十多 吨 表面 粗糙度 Ra /m 5012.5 12.51.6 12.56. 3 6.31.6 12.53. 2 12.53. 2 决定于 铸型材 料 铸件尺 寸公差 /mm 1001.0 1000.3 1000.4 1000.3 1000.4 1000.3决定于 铸型材 料 铸 造方 法 比 较项 目 砂型铸 造 熔模铸 造 金属型 铸造 压力铸 造 低压铸 造 消失模离心铸 造 生产 率 低中 低中 中高 最高 中 高中高 应用 举例 床身、 箱体、 支座、 轴承盖 、曲轴 、体、 缸盖、 水轮机 转子等 刀具、 叶片、 自行车 零件、 刀杆、
11、 风动 工 具等 铝活塞 、水暖 器材、 水轮机 叶片、 一般非 铁合金 铸件等 汽车化 油器、 缸体、 仪表和 照相机 的壳体 和支架 等 发动 机 缸体、 缸盖、 壳体、 箱体、 船用螺 旋桨、 纺织 机 零件等 型芯多 结构， 套筒、缸 体、螺旋 桨、水 泵叶轮 、壳体等 结构特 别复杂 件各种铸 铁管、 套筒、 环叶轮 、滑动 轴承等 附加 成形方法 热加工 冷（机）加工金属切削（减料） 快速成形 RP（增料） 第二节 固态成型金属材料借助外力产生塑性变形，成为达到一 定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件。 一、基本种类 压力加工锻造冲压模锻自由锻冲裁轧制挤压、拉拔变形一、金属塑性成形过程1、塑性变形材料塑性：能稳定永久发生变形而不破坏 其完整性的能力。（冷）塑性变形机理滑移：在剪应力的作用下，晶格发生位 错。多晶体位错滑移晶界处位错堆积，碎晶、亚晶产生， 晶格畸变2、塑性变形对金属组织的影响A、冷变形强化由于畸变严重，硬度、强度加大，塑 性明显下降，使得塑变抗力加大，进一步 变形困难B、残余应力变形不一致引起。滑移
