材料成型技术的复习总结.docx

材料成形一般指采用适当的方法或手段，将原材料转变成所需要的具有一定形状、尺寸和使用性能的毛坯或成品。
材料加工分为三类：材料变形/成形加工、材料分离加工、材料连接加工
制造技术分为机械加工制造和成形加工制造技术
铸造是把熔炼好的液态金属或合金浇注到具有与零件形状相当的铸型空腔中，待其冷却凝固后，获得零件或毛坯的一种金属成形方法。
铸造的特点：1、用铸造方法可以生产各种复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、汽缸体、机座、机床床身、叶轮等 2、铸造的适用性很广，可以不受铸件的材料、尺寸大小和质量的限制。铸件材料可以是铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件的质量可以小至几克，大到数百吨；铸件的壁厚可以从0.5毫米到1米左右；铸件的长度可以从几毫米到几十米。
3、铸造所用的原材料大都来源广，价格低廉，并可以直接利用报废的机件和废钢等
4、铸件的形状的尺寸可以与零件很接近，因而能节省金属材料，减少切削加工的工作量。
5、铸造工艺灵活，生产率广，既可以采用手工生产的形式，也可以采用机械化生产。但是铸造也存在一些缺点：采用同样金属或合金材料制成的铸件，其力学性能不及锻件高，这是由于组织粗大，常有偏析，缩松、气孔等缺陷产生的。另外，铸造工序多，而且一些工艺过程还难以精确控制，铸件质量不稳定，废品率高，尺寸精度低，表面粗糙。
铸造工艺分为：砂型铸造、特种铸造
砂型铸造：是用型砂和芯砂作为造型和制芯的材料，利用重力作用使液态金属充填铸型型腔的一种工艺方法。砂型铸造分为：手工制造和机械制造
砂型铸造的工艺过程：制造模样和芯盒、制备型砂和芯砂、造型、制芯、合箱、熔炼、浇注、落砂、清理、检验等
合金的铸造性能：流动性、收缩率、氧化性和吸气性。
充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力。流动性：液态合金在一定温度下本身的流动能力。是合金的铸造性能之一，与合金的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。合金的流动性好坏是用螺旋试样来测定的。流动性好的合金充型能力强，有利于获得薄壁和复杂的铸件，有利于液态合金中杂质和气体的上浮和排除，有利于合金凝固收缩时补缩，铸件不容易产生浇不到、冷隔、夹渣、气孔和裂纹等铸造缺陷。

影响充型能力和流动性的因素：
合金性质方面
主要有合金的化学成分、结晶潜热、比热容、密度、导热系数、液态合金的黏度、表面张力。合金的成分不同时，其凝固范围不同。当合金凝固范围扩大时，流动性就变差了；凝固温度范围减少时，则流动性变好。这是因为在同一浇注温度下，凝固温度范围大的合金，结晶开始得愈早，并生成的出生树枝晶也愈发达，阻碍剩余液态合金的流动作用也愈大。
2浇注条件方面;
浇注温度 浇注温度对液态合金的充型能力也有决定性的作用。在一定温度范围内，充型能力随着浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于合金吸气多，氧化严重，充型能力的提高幅度越来越小。对于薄壁铸件或流动性差的合金，可以适当的提高浇注温度，以防浇不到和冷隔缺陷。
充型压头 液态合金的流动方向上所受的力越大，充型能力越好。在生产中采取增加合金液的静压头大方法来提高充型能力。
浇注系统的结构 浇注系统的结构越复杂流动阻力越大，在静压头相同的情况下，充型能力就越低。
铸型性质方面 （1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数表示铸型从其中的合金吸取并储存在本身中热量的能力。蓄热系数越大，铸型的激冷能力就越强，合金液于其中保持在液态的时间就越短，充型能力下降
铸型的温度 预热铸型能减少合金与铸型的温差，从而提高其充型能力。提高铸型的预热温度可以防止白口的产生
铸型中的气体 铸型具有一定得发气能力，能在合金液与铸型间形成气膜，可减少流动的摩擦阻力，有利于充型
铸件的凝固方式：逐层凝固 体积凝固 中间凝固
铸造应力：热应力 相变应力 机械阻碍应力
防止铸件产生热裂的主要措施：
1 在不影响使用性能前提下，可以适当调整合金的化学成分，缩小凝固温度范围、减少凝固期间的收缩量或选择抗裂性较好的接近共晶成分
2减少合金中有害元素的含量，如尽量降低铸钢中的硫 磷含量；在合金熔炼时，充分脱氧，加入稀土元素进行变质处理，减少非金属夹杂物，细化晶粒
提高铸型、型芯的退让性；合理布置芯骨和箱带；浇注系统和冒口不得阻碍铸件的收缩
设计铸件是应该注意，壁厚应尽量均匀，厚壁塔接处应做出过度壁，直角接处应做出圆角等
冷裂的措施：适当的延长在砂型中停留的时间，降低热应力；铸件凝固后及早卸压箱铁，松开砂箱紧固装置，减少机械阻碍应力
铸件常见缺陷：气孔 原因：捣砂太紧或型砂透气性差 。起摸、修型刷水太多。型芯通气孔堵塞或型砂未烘干
砂眼 原因:型腔或浇口内散砂未吹干净。型芯强度不够，被合金液冲坏。型砂未捣紧易被合金液冲垮。合箱时砂型局部损坏
渣孔 原因：浇注时挡渣不良。浇注系统不合理，未起挡渣作用。浇注温度太低，渣不易上浮
缩孔 原因：铸件设计不合理，壁厚不均匀。浇口、冒口开设的不对或冒口太小。浇注温度太高或合金液成分不合格，收缩过大
粘砂 原因：浇注温度太高。未刷涂料或涂料太薄。型砂耐火度不够
夹砂 原因：型砂湿度太高，粘土太多。浇注温度太高，浇注速度太慢。合金液的流动方向不合理，铸型受合金液烘烤的时间过长
错箱 原因：合箱时上下未对准。两半模型定位不好
偏芯 原因:下型芯时将型芯下偏了。型芯本身弯曲变形。型芯座尺寸不对。浇口位置不当，合金液将型芯冲歪
浇不到 原因:浇注温度太低，浇口小或未开出气口。铸件太薄
冷隔 原因:浇注温度太低，速度太慢，浇注时有中断
裂纹 原因:铸件壁厚相差太大。浇口位置开设不当
白口 原因:铁液化学成分不对。铸件壁太薄
砂型的性能由原材料的性质、砂型配比、混制工艺、紧实程度和温度条件等因素决定的。砂型的性能：强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。型砂和芯砂由原砂、黏结剂和附加物组成。
铸造工艺对铸件结构的要求: 1、铸造结构应方便与起模 2、尽量减少和简化分型面 3、去除不必要的圆角 4、减少砂芯，有利于砂芯的安放、排气、清理 5、复杂铸件的分体铸造以及简单小铸造的联合铸造
铸造工艺方案的确定：1、铸件浇注位置的确定 2、分型面的确定 分型面是指铸型组元间的结合面。 3、砂箱中铸件数目的确定4、铸造工艺参数的确定
确定分型面的规则：1、应尽量使铸件全部和大部分置于同一半型内 2、应该尽量减少分型面数目3、分型面应尽量使用平面 4、便于下芯、合箱及检查型腔尺寸 5、不使沙箱过高 6、尽量减少砂芯的数目 7、对受力件，分型面的确定不应削弱铸件的结构强度
铸造的基本工艺参数：铸造收缩率、机械加工余量、起模斜度、最小铸出孔及槽和型芯头以及在特殊场合才考虑的工艺补正量、分型负数、反变形量、砂芯负数和分芯负数
固态金属塑性成形是指利用外力的作用，使固态金属产生塑性变形，改变其形状、尺寸和性能，获得一定得型材、毛坯或零件的一种成形方法。
塑性变形影响因素：1、金属材料性质的影响 化学成分 金属的化学成分不同，其可锻性也不同。纯金属的可锻性比合金的好。钢中合金元素含量越多、合金成分越复杂，其塑性越差，变形抗力越大，可锻性越差。2、变形温度的影响 在一定的变形温度范围内，随着温度的升高，原子动能增加，金属的塑性提高，变形抗力减少，可锻性得到明显改善，但加热温度不能太高。3、变形速度的影响。
模锻分为:胎膜模锻、锤上模锻和压力机上模锻
拉深工序容易产生的质量问题：凸缘起皱和筒壁拉裂。起皱是由于凸缘部分受到的切向压应力超过了板材临界压应力所引起的。在拉深中采用压边装置，是最常用的防皱措施。增加凸缘相对厚度，增大拉深系数，设计具有较高抗失稳能力的中间半成品形状，采用材料弹性模量和硬化模量大的材料
焊条电弧焊的特点：
1操作灵活，适应性强 设备简单、移动方便、电缆长、焊把轻，不受焊缝空间位置、接头形式及操作场合的限制。2对焊接接头的装配要求低 焊接过程由焊工手工操控，可以适时调整电弧位置和运条姿势，修正焊接参数，以保证跟踪焊缝和均匀熔透，因此，对焊接接头的装配精度要求相对降低。
3 可焊金属材料种类多，常用低碳钢、低合金结构钢的焊接 焊条电弧焊广泛应用于低碳钢、低合金结构钢的焊接。4 焊接生产率低，劳动强度大 与其他电弧相比，由于使用的焊接电流小，每焊完一根焊条后必须更换焊条，以及因清渣而停止焊接等，故熔敷速度慢，焊接生产率低，劳动强度大。
2 焊接质量不稳 焊条电弧焊的焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技能和现场发挥，甚至焊工的精神状态也会影响焊缝质量。
金属焊接结构工艺设计包括：焊接结构材料的选择、焊缝布置、焊接接头工艺设计、焊接工艺参数选择
焊缝的布置：1焊缝的布置应尽可能分散，避免过分集中和交叉，以便减少焊接热影响区，防止粗大组织的出现。2焊缝应避开应力集中部位。3焊缝布置尽可能对称，以抵消焊接变形。4焊缝布置应便于操作。5尽量减少焊缝的长度和数量从而减少焊接加热次数，减少焊接应力和变形，同时减少焊接材料消耗，降低成本，提高生产率。6焊接应尽量避开机械加工表面。