材料成形技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)

第一章 緒論現(xiàn)代制造過(guò)程的分類(lèi)：質(zhì)量增加、質(zhì)量不變、質(zhì)量削減質(zhì)量增加過(guò)程：滲碳，滲氮，氰化處理，電鍍質(zhì)量削減過(guò)程：切削，切割，電解，落料，沖孔，剪切質(zhì)量不變過(guò)程：鍛造，軋制其次章 液態(tài)材料鑄造成形技術(shù)過(guò)程表征方式：最小壁厚充型力量弱：產(chǎn)生澆缺乏，冷隔，氣孔，夾雜，縮孔，熱裂等缺陷〔主要〔數(shù)條件〔速度溫度構(gòu)造〔折算厚度〕金屬的流淌性：定義：液態(tài)金屬自身的流淌力量測(cè)量方法：將金屬液澆入螺旋型試樣鑄型中，表征方式：螺旋線試樣長(zhǎng)度收縮鑄件在液態(tài)，凝固和固態(tài)冷卻過(guò)程中所產(chǎn)生的體積和尺寸減小的現(xiàn)象收縮的三個(gè)階段液態(tài)凝固階段表現(xiàn)：腔內(nèi)液面降低凝固收縮階段凝固：逐層凝固，體積凝固，中間凝固。鑄件的實(shí)際收縮鑄型外表的摩擦阻力熱阻力〔壁厚均勻則無(wú)機(jī)械阻力1，自由收縮否則為受阻收縮縮孔：凝固過(guò)程，大而密集的孔洞形成條件：金屬在恒溫/很窄的溫度范圍結(jié)晶，鑄件由表及里逐層凝固緣由：金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補(bǔ)償形成部位：鑄件最終凝固區(qū)域縮松：凝固過(guò)程小而分散的孔洞形成條件：結(jié)晶溫度范圍較寬，體積凝固緣由：金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮形成部位：鑄件壁中心區(qū)域厚大部位防止方法：1.a.合理設(shè)計(jì)內(nèi)澆口位置和澆注工藝b.合理應(yīng)用冒口、冷2.加壓補(bǔ)縮鑄造應(yīng)力：鑄件在凝固和隨后的冷卻過(guò)程中，固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力分類(lèi)：熱應(yīng)力【薄壁、細(xì)小部位：冷的快，受壓應(yīng)力〔凸出慢，受拉應(yīng)力〔凹進(jìn)削減措施：選彈性模量，收縮系數(shù)??；同時(shí)凝固；澆冒口，緩冷；選退讓性好的砂芯熱裂：外形特征：裂縫短，縫隙寬，外形曲折，縫內(nèi)呈氧化顏色防止措施：改善型砂退讓性冷裂：外形特征：裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)有金屬光澤或稍微氧化色吸氣性：金屬在熔煉過(guò)程中會(huì)溶解氣體〔主要H2、N2、O2〕吸氣過(guò)程：氣分子撞擊金屬液外表，高溫而離解為原子，吸附在金屬外表，集中到內(nèi)部偏析：鑄件凝固后，截面上不同部位，以至于晶粒內(nèi)部產(chǎn)生化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象宏觀偏析：成分不均勻現(xiàn)象表現(xiàn)在較大尺寸范圍，分類(lèi)：正偏析＞，逆偏析＜1〕k：溶質(zhì)平衡安排系數(shù)〔固相溶質(zhì)/液相溶質(zhì)〕微觀偏析：微小范圍內(nèi)的化學(xué)成分不均勻，分類(lèi)：晶內(nèi)偏析〔消退：集中退火，均勻化退火〕和晶界偏析〔細(xì)化晶?！硽饪追诸?lèi)：侵入氣孔：砂型或型芯中的揮發(fā)物揮發(fā)生成析出氣孔：溶解于金屬液的氣體因溶解度下降析出反響氣孔：化學(xué)反響產(chǎn)生的氣體澆注系統(tǒng)構(gòu)造和功能構(gòu)造：澆口杯，直澆道，橫澆道，內(nèi)澆道功能：連接型腔澆包，平穩(wěn)導(dǎo)入液態(tài)金屬；擋渣及排解腔中氣體；調(diào)整溫度分布掌握凝固挨次；合理地布滿鑄型冒口定義：儲(chǔ)存金屬液補(bǔ)償鑄件收縮，防止縮松縮孔。設(shè)計(jì)要求：凝固時(shí)間≥鑄件凝固時(shí)間；金屬液足夠；存在補(bǔ)縮通道冷鐵作用：加快冷卻速度，調(diào)整凝固挨次，擴(kuò)大冒口有效補(bǔ)縮距離常用的機(jī)器造型和制芯方法：機(jī)器造型：震實(shí)/微震壓實(shí)/高壓/拋砂/氣沖造型機(jī)器制芯：震實(shí)，擠芯，射芯，吹芯砂型鑄造和特種鑄造的技術(shù)特點(diǎn)砂型：適應(yīng)性廣，技術(shù)敏捷性大，但尺寸精度差，粗糙度高特種：精度高，粗糙度低，適合大批量常用特種鑄造：本錢(qián)高金屬型鑄造：液態(tài)金屬澆入金屬鑄型。特點(diǎn)：力學(xué)性能好，精度高粗糙度低，大批量生產(chǎn)，但是時(shí)長(zhǎng)本錢(qián)高，易缺陷其他：壓力，離心，低壓鑄造鑄造性能：流淌性能和收縮性能。缺陷：澆缺乏、冷隔、縮松、氣孔、裂紋和變形挨次凝固：保證鑄件從遠(yuǎn)離冒口到冒口建立遞增的溫度梯度同時(shí)凝固：使鑄件各局部溫差小〔合金特點(diǎn)〕鑄鐵、鑄鋼、有色金屬熔煉〔熔煉特點(diǎn)〕應(yīng)電爐，坩堝爐熔煉要求：熔煉出符合要求的金屬液，溫高，金屬液充分，費(fèi)用噪聲污染低塑性變形：學(xué)性能的毛胚或零件的加工方法加工硬化：隨著冷變形程度的增加，金屬材料強(qiáng)度和硬度提高，塑性、韌性下降塑性變形根本條件：被成形材料有塑性，有外力作用主要成形方法：軋制，擠壓，拉拔，自由鍛造，模型鍛造，板料沖壓冷變形：金屬進(jìn)展塑性變形的溫度低于其再結(jié)晶溫度〔強(qiáng)度硬度提高，塑性韌性下降熱變形〔力學(xué)性能改善，具有方向性〕可鍛性：金屬塑性變形的力量影響可鍛性的因素：金屬本身的性質(zhì)變形的加工條件：變形溫度的影響：溫度高，可鍛性好；變形速度的影響：作用效果簡(jiǎn)單，速度大，可鍛性下降，但溫度上升，可鍛性變好；應(yīng)力狀態(tài)影響：壓應(yīng)力大，塑性變好可鍛性衡量方式：塑性指標(biāo)，變形抗力。塑性變形根本規(guī)律：體積不變定律；最小阻力定理自由鍛造需鍛件。過(guò)程：學(xué)會(huì)繪制圖，考慮敷料，鍛件余量，鍛件公差冷卻：空冷，緩冷，隨爐緩冷模型鍛造定義：胚料置于鍛模模膛，施加沖擊力或壓力胚料塑性變形得到鍛件。分模面確定：選在最大截面上；分模面使深度最淺；分模面使輪廓全都；平面；敷料最少鍛件圖考慮因素：分模面，加工余量，模鍛斜度，模鍛件圓角半徑胎膜鍛造：自由鍛設(shè)備上上安裝肯定外形的模具進(jìn)展模鍛件加工的方法。種類(lèi)：扣模，套筒模，合模鍛模模膛：模鍛模膛和制胚模膛模鍛模膛：按功用分為兩類(lèi)：終鍛模膛，使胚料最終變形到鍛件所要求的外形和尺寸；頂鍛模膛，使胚料變形到接近鍛件的外形和尺寸。制胚模膛：外形簡(jiǎn)單模鍛件〔長(zhǎng)軸類(lèi)，使胚料外形根本接近鍛件外形。又分為：拔長(zhǎng)〔〕/〔減小某橫截面面積增大另一面積〕/彎曲/切斷模膛金屬變形過(guò)程：充型階段〔所需變形力不大〕——形成飛邊和布滿階段〔所需變形力開(kāi)頭增大，金屬流入飛邊槽的阻力增大〕——鍛足階段〔變形僅發(fā)生在分模面四周區(qū)域〕布滿模膛的因素：金屬塑性變形抗力、溫度、飛邊槽外形位置、鍛件外形尺寸、工作速填充模膛方式、潤(rùn)滑預(yù)熱。飛邊作用：強(qiáng)迫充填；容納多余金屬；減輕上模對(duì)下模的打擊沖孔連皮作用：冷卻后孔的變形很?chē)?yán)峻，連皮為了減小孔的變形摸具原則：分模面合理；外形簡(jiǎn)潔平坦對(duì)稱(chēng)；避開(kāi)多孔深孔；簡(jiǎn)單零件鍛焊結(jié)合沖壓成形過(guò)程：通過(guò)沖模對(duì)板料施加外力，使其分別或成形斷休整板料成形：胚料發(fā)生塑性變形而成肯定外形和尺寸的工件。主要有拉深翻邊彎曲成形在板料的拉深成形中，通常將拉深系數(shù)m〔d/D〕掌握在0.5-0.8，為了防止起皺，當(dāng)板料厚度S與坯料直徑D之比<2%時(shí)，必需應(yīng)用壓邊圈模具類(lèi)型：簡(jiǎn)潔/連續(xù)/復(fù)合模粉末壓制：用金屬粉末做原料，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而制造各種類(lèi)型的零件和產(chǎn)品硬質(zhì)合金：將一些難熔的金屬碳化物和金屬黏結(jié)劑粉末混合，壓制成形，并經(jīng)燒結(jié)而成的一類(lèi)粉末壓制制品固態(tài)材料的連接可分為永久性〔焊接，粘接〕和非永久性〔連接件，緊固件〕連接兩種焊接：分別的金屬局部加熱加壓，借助金屬內(nèi)部原子的結(jié)合與集中作用連接形成永久性接頭。特點(diǎn)：省材減重；接頭密封好可受高壓；簡(jiǎn)化加工裝配，縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化。溶化焊接〔壓力焊接〔感應(yīng)、爆炸、超聲波、集中，釬焊〔軟、硬釬〕影響因素：材料，溫度和壓力焊接接頭的組織：接頭由焊縫，融合區(qū)，熱影響區(qū)組成熱影響區(qū)：按組織變化特征可分為：過(guò)熱區(qū)，正火區(qū)，局部相變區(qū)。過(guò)熱區(qū)：緊靠熔合區(qū)，結(jié)晶組織全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體\，韌性，沖擊韌度很低。正火區(qū)：緊靠過(guò)熱區(qū)，奧氏體組織細(xì)小而均勻局部相變區(qū)：緊靠正火區(qū)，晶粒大小不均勻，對(duì)力學(xué)性能不利焊接〔剩余〕應(yīng)力和變形產(chǎn)生的緣由：局部不均勻加熱形成過(guò)程：焊件各部位溫度不同伸長(zhǎng)不同，最終整體只能協(xié)調(diào)伸長(zhǎng)，整個(gè)平板存在相互平衡的拉壓應(yīng)力。應(yīng)力分布為：高溫時(shí)：焊縫區(qū)壓應(yīng)力-〕其余拉應(yīng)力變形形式：收縮變形〔尺寸減小防止變形的措施：合理設(shè)計(jì)焊接構(gòu)件：少縫，短長(zhǎng)，減面積，要對(duì)稱(chēng)方法削減焊接應(yīng)力的措施：低碳鋼不用處理。選擇合理的焊接挨次：先短后長(zhǎng)，先收縮大焊前預(yù)熱：加熱“減應(yīng)區(qū)”焊后熱處理：去應(yīng)力退火，高溫回火。理。防止措施：裂紋：降低焊縫的集中氫；烘干焊條焊劑，并防止其受潮；預(yù)熱后熱。氣孔：去除焊件外表污物；烘烤焊條焊劑；焊接標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)；操作正確，收弧起弧有停頓直流正接與反接：焊件接電源正極、電極接電源負(fù)極的接線法，叫正接；焊件接電源負(fù)極、電極接電源正極的接線法，稱(chēng)為反接。焊條：由焊芯〔作為電源的一個(gè)電極，傳導(dǎo)電流；溶化后作為填充金屬和藥皮〔提高電弧燃燒穩(wěn)定性，防止空氣對(duì)熔化金屬的有害作用〕組成焊條選用原則：依據(jù)母材化學(xué)成分和力學(xué)性能；焊件工作條件和構(gòu)造特點(diǎn)；焊接設(shè)備、施工條件、焊接技術(shù)性能。酸性焊條：〔焊件破口處有油污、鐵銹、水分〕〔母材中CSP含量高〕埋弧焊：電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒的自動(dòng)電弧焊接方特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，焊接品質(zhì)高且穩(wěn)定，節(jié)約金屬材料，勞動(dòng)條件好。敏捷性差，只能焊長(zhǎng)而規(guī)章的水平焊縫。釬焊：釬料作填充金屬，溶化后粘接焊件分類(lèi)：450450接。電流通過(guò)焊接接頭的接觸面時(shí)產(chǎn)生的電阻熱將焊件局部加熱到溶化或塑性狀態(tài)，壓力下形成焊接接頭。摩擦焊：摩擦作為熱源，產(chǎn)生塑性變形，壓力連在一起焊接性：獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。評(píng)定焊接性的方法：碳當(dāng)量法；冷裂紋敏感系數(shù)法：系數(shù)大焊接性差焊接鑄鐵：特點(diǎn)：焊接接頭易產(chǎn)生白口組織，難以加工；易產(chǎn)生裂紋；易消滅氣孔。措施：氣焊，手工電弧焊，接頭強(qiáng)度要求不高則釬焊〔是否預(yù)熱焊接變形小，勞動(dòng)條件好，但品質(zhì)無(wú)保證。焊接鋁合金：特點(diǎn)：氧化，氣孔，變形開(kāi)裂，操作困難。焊前必需去除氧化膜和油污〔關(guān)乎質(zhì)量〕方法