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1、第一篇：金属液态成型加工工艺第一章液态成型理论基础一、铸件的凝固方式金属的凝固过程是一个结晶过程，包括形核和晶体长大两个基本过程。凝固组织对铸件的力学性能影响很大，一般情况下晶粒越细小均匀，铸件的强度、硬度越高，塑性和韧性越好。铸件的凝固方式： 1）逐层凝固（流动性最好） 2）糊状凝固3）中间凝固，影响凝固方式的因素：1）合金的结晶温度范围2）铸件断面的温度梯度（温度梯度 凝固区宽度）二、液态金属的工艺性能液态金属的工艺性能称铸造性能，具体包括流动性、收缩性、吸气性、偏析等。充型能力：金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。流动性越好，充型能力越强。影响流动性的因素：1）合金成
2、分2）合金种类3）浇注条件4）铸型的填充条件铸型的填充条件包括：（1）铸型的蓄热能力（蓄热系数）（2）铸型形状（3）铸型温度（4）铸型中气体浇注条件：浇注温度和充型能力 合金成分越远离共晶成分，结晶温度范围越宽，流动性越差。三、合金的收缩1）液态收缩：液面下降2）凝固收缩：液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的根本原因3）固态收缩：铸件的外形尺寸减小；用线收缩率：产生铸造应力，变形、裂纹等的原因叙述缩孔的形成？缩松的形成？（书上有）4）缩孔和缩松的防止其产生使铸件的机械性能下降，甚至渗漏1缩孔的防止：采用顺序凝固原则经冒口充型、向冒口和内浇道方向凝固、最终将缩孔转移到冒口中、可获得致密的铸件
3、，但使铸件各部分温差大，易产生内应力。冒口增加成本用于收缩大，凝固温度范围窄的合金合理确定浇注系统和浇注工艺 浇注系统的位置影响铸型的温度分布， 进而影响其凝固顺序合理应用冒口、冷铁、补贴，目的为使铸件顺序凝固2缩松的防止加压补缩使铸件在压力下凝固，可显著减少缩再热节处安放冷铁活在局部砂型表面涂敷激冷涂料，加大冷却速度。加大结晶压力，破坏树枝状晶体，减少其对金属液流动的阻力3铸造应力铸造应力有热应力、收缩应力和相变应力。热应力产生原因：凝固和冷却过程中，不同部位由于温差造成不均匀收缩而引起的铸造应力哪个部分的热应力拉应力？哪个部分的热应力是拉应力？（分析书10页图1-10）减少和消除热应力的方
4、法：1）合理设计铸件的结构2）采取同时凝固的工艺3）合理选用金属4）减少收缩应力5）对铸件进行时效热处理铸件裂纹有热裂和冷裂（弹性状态和塑性状态）防止裂纹的措施 减少和消除应力 控制 S、P 含量四. 合金的吸气性 有三种类型的气孔：1. 侵入气孔2. 析出气孔3.反应气孔五、铸件的质量与检验铸件质量：铸件本身能满足用户要求的程度。包括外观质量、内在质量、使用质量第二章 常用合金铸铁的生产1.按碳的存在形式不同将铸铁铸铁分类： 白口铸铁：全部Fe3C形式 灰口铸铁：全部石墨形式 麻可铸铁：有Fe3C和石墨灰口铸铁又分为：1）灰铸铁（石墨以片状存在）2）可锻铸铁（石墨以团絮状存在）3）球墨铸铁（
5、石墨呈球状）4）蠕墨铸铁（石墨呈蠕虫状）2. 牌号形式：HT HT：表示灰铸铁 数字表示抗拉强度 其b与壁厚有关，越厚， b，数值表示其最低抗拉强度如，HT100最低抗拉强度为100Mpa球墨铸铁1. 牌号形式：QT QT：表示球墨铸铁 前一数字表示最低抗拉强度 后一数字表示最低延伸率如，QT45010可锻铸铁1.牌号：KT 最低抗拉强度 最低延伸率蠕墨铸铁 牌号：RuT，最低抗拉强度*铸钢的铸造性能劣于铸铁具体表现在哪几个方面？答：熔点高，流动性差，收缩大，钢液易氧化，易产生粘砂、冷隔、浇不到，缩孔、气孔，易产生变形、裂纹。因此，其铸造性能差。第三章液态金属的成型方法按工艺方法不同分为：砂型
6、铸造和特种铸造1 金属型铸造的优缺点可一型多铸，节省造型材料工艺简便，易于实现自动化铸件精度高，表面光洁，力学性能好费用高；无透气性冷速快，不宜铸造结构复杂、大型、薄壁件铸型寿命低；灰铁件易产生白口组织金属型铸造主要应用于大量生产形状简单的有色金属铸件和灰铸铁件。2. 特点及应用1）铸件精度高，表面光洁2）可铸出形状复杂的薄壁件3）适用于各种合金4）生产批量不受限制缺点：工序复杂，周期长， 原材料价贵，铸件成本高，铸件不能太长太大，否则蜡模变形应用：高熔点难以加工的铸件2、熔模铸造工艺过程：制造压型，蜡模，制壳，脱蜡，焙烧，浇注1） 制造蜡模：制造压型 蜡模压制蜡模组装配2）制壳，在蜡模组上涂
7、挂耐火材料层制成较坚固的耐火型壳。制壳包括：浸涂料撒砂硬化、风干 3.离心铸造离心铸造分为立式离心铸造和卧式离心铸造。立式：垂直轴旋转。因液体自重，壁厚不均，多用于高度小于直径的环类，不适用于长件卧式：壁厚均匀。多用于管类、套筒类。4.陶瓷型铸造1 工艺过程砂套造型灌浆与胶结起模与焙烧烧结与合箱浇注2. 特点及应用1）陶瓷型的高温变形小，铸件的尺寸精度高，且陶瓷耐高温，可浇注高熔点金属2）适合于单件，小批量生产3）铸件大小不受限制，目前主要用于生产厚大精密铸件5壳型铸造：用的是覆膜砂第二篇：金属的塑性成形加工工艺绪论：塑性成形可以分为体积成形和板料成形。第五章 金属塑性成形理论基础1、金属变形
8、的实质单晶体塑性变形基本方式是“滑移”与“孪生”，滑移是金属中最主要的塑性变形方式。滑移是晶体的一部分相对于另一部分的相对滑移，即通过位错运动来变形。2金属塑性变形后的组织和性能二、热塑性变形具有锻造流线的金属，形成流线后，性能呈各向异性。在纤维方向上（纵向）上，塑性和韧性提高，在垂直于纤维方向上塑性和韧性降低。（在压铸中，用锻造比来衡量变形强度）一、冷塑性变形1、冷塑性变形后的组织和性能： 1) 晶粒沿变形方向拉长2) 晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化3)晶粒择优取向4) 残余内应力2冷变形后金属在加热时组织和性能的变化1） 回复2）再结晶3）晶粒长大3金属的可锻性及其影响因素可锻性的优
9、劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。1、材料性质的影响：1.）化学成分2）金属组织与结构的影响2、加工条件的影响：1）变形温度的影响2）变形速度的影响3）应力状态的影响4）坯料表面质量第六章 常用金属的塑性成形金属的塑性成形主要有自由锻、胎模锻、模锻、轧制、挤压、拉拔等几种方法。1自由锻与胎模锻一、自由锻造定义：坯料在铁砧间受力变形时，可朝各个方向自由流动，不受限制适用范围：用于制坯和形状简单的锻件1. 特点和应用通用性强，灵活性大，工具简单适合于单件、小批量和大型锻件2. 自由锻工序锻造过程由一系列变形过程组成根据变形性质和变形程度不同，工序分为：基本工序、辅助工序、修整工序。基本工序：
10、能够大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序。辅助工序：为了完成基本工序使坯料预先变形的工序修整工序：用来精整锻件尺寸和形状而使其完全达到锻件图要求的工序其中基本工序包括：拔长、镦粗、冲孔、扩孔自由锻工艺规程：绘制锻件图、加工余量、锻造工差、工艺余块二、胎模锻胎模锻的模具主要有：扣模、筒模及和模三种。2模锻模锻:分为锤上模锻和压力机模锻锤上模锻：施加力为冲击力压力机模锻：施加力为静压力一、锤上模锻1锻模结构：由上模和下模组成。1.1模膛：模膛根据其作用分为模锻模膛和制坯模膛（1）模锻模膛又分为终锻模膛和预锻模膛（2）制坯模膛又分为拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛和切断模膛。b）闭式模锻：优点：省去毛边槽的
11、材料消耗 毛坯坯料处于三向压力状态，提高了材料的塑性。 锻造的流线沿着锻件的轮廓连续分布，没有断开。局限：要求坯料体积精确 要求坯料形状和尺寸比例合适，并在型槽内准确定位 锻件出模困难，需要顶件装置，使锻模结构复杂 应用范围窄a）开式模锻是变形金属的流动不完全受模腔限制的一种锻造方式。开式模锻时，多余的金属沿垂直于作用力方向流动形成毛边。随着作用力的增大，毛边减薄，温度降低，金属由毛边向外流动受阻，最终迫使金属充满型腔在开式模锻过程中，毛边槽的作用是：增加金属从模膛流出的阻力，使金属易于充满容纳多余的金属缓冲锤击，提高模具寿命锻件图设计时，应考虑以下问题： 确定分模位置 分模面是上下模在锻件上
12、的分界线，按以下原则确定 a）保证锻件能从模膛中取出 b）选定在锻件侧面的中部 c）选在使模膛深度最浅的位置 d）使零件上的敷料最少e）使分模面为一个平面 确定加工余量、公差和敷料 模锻斜度 模锻圆角半径（作用：减少应力，获得轮廓分明的零件，金属易充满型腔，提高模具寿命）二、压力机模锻主要是施加静压力压力机模锻包括：曲柄压力机上模锻平锻机上模锻摩擦压力机上模锻三、轧制、挤压与拉拔1、轧制分类：纵轧（辊锻轧制 辗环轧制），横轧，斜轧，楔横轧2、挤压分类：正挤压反挤压复合挤压径向挤压 第七章 板料冲压基本工序有分离工序和变形工序一、 分离工序一部分与另一部分相互分离。习惯上称冲裁。如，落料、冲孔、
13、切断 1. 落料及冲孔落料：封闭轮廓内的部分是工件 冲孔：封闭轮廓外的部分是工件冲裁的变形过程 其过程分为三个阶段：弹性变形阶段 塑性变形阶段 断裂分离阶段冲裁件的质量高毛刺高度小，断裂带窄，光亮带宽，圆角小冲裁间隙的影响 冲裁刃口尺寸的确定 以光亮带的尺寸为基准，测量冲裁件的尺寸落料件的光亮带：因凹模刃口挤切材料产生冲孔件的光亮带：因凸模刃口挤切材料产生 落料模：先按落料件确定凹模刃口尺寸：取凹模作设计基准，根据间隙Z确定凸模尺寸 凸模尺寸=凹模尺寸Z 冲孔模：先按冲孔件确定凸模刃口尺寸： 取凸模作设计基准，根据间隙Z确定凹模尺寸 凹模尺寸=凸模尺寸+Z落料模：随磨损凹模刃口的尺寸增大，落料
14、凹模的基本尺寸应取尺寸公差范围内的最小值冲孔模：凸模磨损，零件尺寸减小，冲孔凸模尺寸取公差范围内的最大尺寸 二、 变形工序变形工序是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1. 拉伸 2.弯曲 3.翻边 4.涨形 5.旋压拉伸件质量影响因素拉伸件常见问题：拉裂和起皱影响质量的因素有：拉伸系数；拉伸模参数；润滑；压边力等 冲压模具及其结构冲模基本上可分为简单模，连续模，复合模三种。 第三篇 金属的连接成型根据连接成型原理不同，分为 机械连接 冶金连接 物化连接焊接的三要素：热源，熔池的保护与净化，填充金属焊接接头由焊缝，焊合区和热影响区组成，其中熔合区最薄弱热影响区可分为过热区，正火区
15、和部分相变区，再结晶区焊接过程中，由于焊接热源对焊接局部不均加热，常使焊件产生应力和变形。10.3 焊接应力和焊接变形焊接过程中由于热源对焊接件局部不均匀加热，使焊接件产生应力和变形 1. 纵向焊接应力 自由伸缩的假想小板条，焊接中自由伸缩，但实际情况是，假想条相结合，相互牵制加热：只加热中间一条，是模拟的焊缝，因超过塑性温度，伸长两被压缩 冷却：中间条压缩，被两边牵制，产生拉应力；两边条被中间条压缩，产生压应力 2. 横向焊接应力及变形往往比较复杂，分几种情况讨论 1）由纵向变形引起的横向应力及变形 钢板单边施焊时，焊后焊接边缩短，向焊接边发生侧弯将焊缝看成为，将两个板连接在一起 焊缝中部出
16、现横向拉应力，两侧出现压应力 2）由焊缝冷却先后不同形成的横向应力减小和防止焊接应力的措施：1 选择合理的焊接顺序2 焊前预热或加热减应区3 采用小电流，快速焊4 锤击或輾压焊缝5 焊后热处理6 焊后拉伸或振动工件矫正焊接变形的方法：1.机械矫正法 2.火焰加热矫正法第十章 焊接成型工艺基础 1.焊接原理及特点 分类：按焊接过程的特点分为： 熔化焊 压力焊 钎焊（母体不熔化）2. 焊条选用有以下原则 根据被焊的金属材料类别选择相应的焊条种类结构钢焊条的力学性能应满足焊缝与焊接件等强度要求对特殊钢，保证接头的特殊性能，应具有相同或相近的成分 焊接结构件在较差的条件下工作时，应选用碱性焊条 对几何
17、形状复杂、厚度大、焊接时易产生较大应力和裂纹的焊接件，应选用抗裂性好的碱性焊条 焊条工艺性能要满足施焊操作要求熔化焊：将待焊接处的母材金属熔化，结晶形成焊缝的焊接方法。包括焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊（其中二氧化碳气体保护焊主要用于低碳钢和部分合金结构钢，不适用于有色金属，不锈钢） 氩弧焊分为 熔化极氩弧焊 不熔化极氩弧焊（适用于焊接薄板）电渣焊广泛用于重型机械制造中压力焊按加热手段不同，分为电阻焊 摩擦焊电阻焊按接头的形式特点可分为点焊，缝焊（一般采用搭接形式）和对焊（又称对接电阻焊，装配成对接接头，有两类：电阻对焊 闪光对焊）三种摩擦焊：使焊件在一定压力下相互接触，并相对旋转运动，利用摩擦所产生的热量使端面达到塑性状态，然后迅速施加顶锻力，在压力下完成焊接。接头形式：等断面或不等断面，不会产生气孔，夹渣。10.4 焊接新方法一、 等离子弧焊接二、 电子束焊三、 激光焊接（能透过玻璃焊接）四、 爆炸焊五、 扩散焊六、 超声波焊金属材料焊接性是指材料在一定的焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式条件下获得具体的所需要性能的优质焊接接头的难易程度，包括两个方面一是工艺焊接性，二是使用性能。 焊接接头形式有对接接头、搭接接头、角接接头、丁字接（T接）接头