金属工艺学b-复习提纲资料

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1、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。,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。 铸造合金的结晶间隔越大，则流动性越差，具有共晶成分的合金流动性最好。灰铸铁的流动性最好，铸钢的流动性最差。,合金

2、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。在此收缩阶段会导致铸件产生应力、变形和裂纹等缺陷。,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

3、、固相区。对 铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存 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。,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； 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；,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

4、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,称灰铸铁； 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； 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,外因-冷却速度,在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。 在其它条件一定的情况下，冷却速度与铸件的壁厚有关，壁厚越大，冷却速度越小，越有利于石墨化，反之亦然； 在生产，铸件的表面和薄壁处常形成白口组织，使切削加工困难，就是由于这个原因

5、造成的。,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),2019/7/22,14,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

6、砂 气孔 粘砂 裂纹等,性能不足 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,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

7、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,“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,凸肋设计避活块,内腔

8、设计少用芯，安芯排气与清理，事先考虑想仔细,压力加工,冷变形： 变形温度在再结晶温度以下时，这种变形称为冷变形。 热变形： 变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。 冷变形与热变形相比，其优点是 尺寸、形状精度高,回复：冷变形后的金属加热至一定温度后，因原子的活动能力增强，使原子回复到平衡位置，晶粒残余应力大大减小，在晶粒大小尚无变化的情况下使其力学性能和物理性能部分得以恢复的过程。 T回=0.250.3T熔（k） 再结晶：当温度升高到该金属熔点的0.4倍时（ T再=0.4T熔）(K)

9、，金属原子获得更多的热能，使塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为变形前晶格结构相同的新等轴晶粒。,冷变形与热变形,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：

10、无模自由成型（也称为自由锻） 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

11、的形状和尺寸, 减少终锻变形量, 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

12、”现象。 若加热温度过高，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”。,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

13、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？,落料凹模和冲孔凸模尺寸,落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小的尺寸。,冲孔凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。,大批量生产图示垫圈，材料为低碳钢板，厚度为1.5mm，问需要哪两副模具？若双面间隙Z=0.2，试分别计算出这两副模具的凸凹模尺寸。,需一副冲孔模、一副落料模。 冲孔模：凸=孔=100 凹=凸+Z=100+0.2=100.2 落料模：凹=落料=200 凸=凹Z=2000.2=19

14、9.8,拉深变化过程,拉深废品,拉深过程及变形特点 拉深过程如右图所示，其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚度。 拉深中常见的废品及防止措施 从拉深过程中可以看到，拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。,圆筒形零件的拉深 1-凸模；2-毛坯；3-凹模；4-工件,1.正确选择拉深系数 拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即m =d/D。 拉深系数不小于0.50.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。,如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺（上图所示）。 第一次拉深系数 m1 = d1/D

15、 第二次拉深系数 m2 = d2/d1 第几次拉深系数 mn = dn/dn-1 总的拉深系数 m总 = m1m2mn,多次拉深时圆筒直径的变化,防止“拉裂”的措施是：,拉深时参数调整,2.合理设计拉深模工作零件 凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r凹=10s ，而r凸=(0.61)r凹。这两个圆角半径过小，产品容易拉裂。 凸凹模间隙。一般取Z=(1.11.2)s,起皱拉深件,3.注意润滑 拉深过程中另一种常见缺陷是起皱。可采用设置压边圈的方法解决（上图示），也可以通过增加毛坯的相对厚度（T/D）或拉深系数的途径来解决。,有压边圈的拉深,自由锻件的结构工艺性,自由锻锻件若有锥面或斜面结构，

16、将使锻造工艺复杂，操作不方便，降低设备的使用效率，应该进。,锻件由几个简单几何体构成时，几何体的交接处不应形成空间曲线，应改成平面与圆柱、平面与平面的结构。,自由锻锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线。,焊接,焊接方法,电弧焊,熔焊,电渣焊,等离子弧焊,电子束焊,激光焊,气体保护焊,埋弧焊,根据加热热源不同，对熔焊分类。,手弧焊,焊接方法,电阻焊,压力焊,摩擦焊,超声波焊,爆炸焊,扩散焊,高频焊,钎焊及封粘,软钎焊,硬钎焊,封接,粘接,焊接接头的组织与性能,熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，并向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附近区域金属的组织和性能发生变化。 焊缝区在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。 熔合区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。 热影响区-受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域（熔合区，过热区、