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1、现代材料加工方法复习要点 第1章概述 掌握材料的各种分类方法 按化学组成和显微结构分：金属材料、无机非金属材料、冇机高分子材料。 按性能特征分：结构材料、功能材料。 按用途分：建筑材料、航空材料、电子材料、半导体材料、能源材料、生物材料。按状 态分：固体材料、液体材料、粉末材料。 掌握金属材料成形方法 液态金属铸造材料成形：a.重力下铸造：砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸 造。b.外力卜?铸造：压力铸造、离心力铸造、挤压铸造、反重力铸造。 固态金屈塑性成形：乩体积金屈成形：自由锻、胎模锻、模锻（开式、闭式、特种）。 b.板料金属成型：冲裁、弯曲、拉深、特种成形。 金属材料焊接成形：a.
2、熔焊（电弧焊）b.压焊（电阻焊，摩擦焊）c.钎焊，粘接焊21世 纪材料成形加工技术的发展趋势有哪些？ 发展趋势：1. 糟度成形。2. 材料制备与成形一体化。3. 复合成形。4. 数字化成形。 5.材料成形自动化。6. 绿色清洁生产。 与机械切削加工比较，材料成形加工有哪些特点？ 特点：1. 通常，材料在热态下通过模具或模型而成形。2. 材料利用率高。3. 劳动 生产率 高，可实现机械化，自动化生产。4. 产品尺寸规格的一致性好。5?产品性能好。6. 但尺寸 精度比切削加工低，表面粗糙度比切削加工好。 第2章 液态金属铸造成形 1.液态金属铸造原理、特点及分类 金属液态成形通常指铸造成型。2?应
3、用广泛，可获得形状复杂、外形尺寸不等的铸件； 铸件和零件尺寸接近，少无切削加工；成本低，投资少。3. 砂型铸造、特种铸造、消失模 铸造。 2?消失模铸造的原理、特点及应用 1.将涂有耐火材料的模样四周用干砂充填、紧实，浇注时高温的金属液使其热解消 失，并占据泡沫模所退出的空间而获得铸件。2. 铸件精密度高，无取模无分型面；设计灵 活；无传统制造砂芯；生产清洁；降低投资和成本。3、铸铁、铸钢、铸铝件。 与砂型铸造相比消失模铸造冇以下特点：1. 铸件尺寸精度高，表而粗糙度低， 2.增大了铸件结构设计的自由度3. 简化了铸件生产工序，提高劳动生产率、容易实现清 洁生产，4、减少了材料的消耗，降低铸件
4、成木。 3.熔模铸造的原理、特点及应用 1.在可熔性模的表面涂上数层耐火材料，将其中的蜡模熔去而制成壳，在经过焙 烧，然后进行浇注的铸造方法。2、铸件尺寸精度高，表而粗糙度小；适用于铸造某些结 构形状复杂铸件，如叶轮；材料批量均不受限制。局限性：1工艺 过程复杂、工序多，影 响逐渐质量的工艺因素多，必须严格控制各种原材料。2 适宜生产中小型铸件。3. 生产周 期长4. 铸件冷却速度慢易形成表面脱碳层；各种碳钢、合金钢及铜铝等各种有色金屈，难 切削加工合金的铸件。 4.压力铸造的原理、分类、特点及应用？ 压力铸造的原理、分类、特点及应用：1. 在高压作用下将液态或半液态金属（合金）快 速压入金屈
5、型铸模型腔内，并使金屈在压力下凝固形成铸件的铸造方法。 2、热室压铸；冷室压铸（卧式，立式）。3、生产效率高；铸件精度高，表而粗糙度低； 压力下铸造成形，铸件冷却速度快，故晶粒细小，表面紧实，铸件强度硬度高；压力机费 用高，压铸型制造成木 高；不适合高熔点金属，工艺准备时间长，不宜单件小批量生产；压铸件压力铸造和低 压铸造的工艺及应用范围的不同. 工艺：压力铸造是高压下高速填充, 压力一般为30 70Mpa,充型速度可达5100m/s；低压铸造金属上升速度慢，仅为0.050.2m/s,流动 平稳。铸型种类多，要求低；铸件可以热处理；厚薄件均可；铸件气孔少，力学性能好， 尺寸精度低，表面粗糙度稍
6、高，合金种类多，铸件质量范围大；设备结构简单，成本较 低。2. 压力铸造应用与小型、薄壁复杂铸件的大批量生产；低压铸造则可应用于厚壁件多 用于铝合金。 10.压力铸造与砂型铸造的比较。 压力铸造和砂型铸造的比较：同2.4压力铸造特点 11.陶瓷型铸造原理、特点及应用？ 1、利用质地较纯、热稳定性较高的耐火材料作造型材料，用硅酸乙酯水解液作粘结 剂，在催化剂的作用下，经灌浆、结胶、起模、焙烧等工序而制成的。2、 铸件的表面光 洁度高；铸件的尺寸精度高；可以铸出大型精密铸件，最大可达十几吨；投资少，投产 快，生产准备周期短。缺点是原材料价格昂贵，由于有灌浆工序，不适于浇注批量大，重 量轻，形状较复
7、杂的铸件，且生产工艺过程难于实现机械化和自动化。3、厚大的精密铸 件，广泛用于生产冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸型和模板等，也可用于生产屮型铸钢件 等。 12.石膏型铸造原理、特点及应用？ 1、用石膏型代替熔模多层陶瓷壳体精密铸造来获得铸件。2、铸件整体，无分型面，尺 寸精度高，不会产生合箱错位，不会产生分型痕迹线；工艺复杂，设备多，时间长，成木 高。 3、贵重金属，无余量铸件或加工余量少的铸件 13.半固态铸造成型基理：在液态金属凝固过程中进行强烈的搅动，使得普通铸造易于 形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状的组织，从而制得半固态金属液，让后 将其压铸成坯料或铸件。 与普通成型方法相比
8、，半固态铸造的特点：1. 黏度比液态金屈高，容易控制2、 流动应 力比固态金屈底3、应用范围广。 第3章固态金属成形技术 1.固态金属成形技术分类。 固态金属成形分为体积成形和板料成形 体积成形：自由锻，胎膜锻，模锻板料成形：冲裁，拉深，弯曲，特种成形 2.精密冲裁原理及分类 精密冲裁的原理：采用不同的冲裁方法，直接用板料冲制出尺寸和形位精度高, 冲切面 平整，光洁的精密冲裁件。 分类：普通精冲（整形），强力压板精冲，对向凹模（凸模）精冲，同步剪挤精冲，往 复冲裁，聚氨脂精冲 3.精密冲裁与普通冲裁相比有哪些特点？ 特点：三向压力，上出件，冇压边齿圈，顶出件，断而质量好，光亮带大，垂直、冲裁
9、间隙小。 4.常规锻造方法及应用？ 常规锻造方法：自由锻：包括锻粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转、切割。应用于 单件，小批量生产，或维修工作。模锻：应用于中小型锻件的大批量生产。 5.各种精密模锻方法的原理及特点、应用？ （包括开式模锻、闭式模锻、挤压、体积精压、闭塞式模锻、多向模锻、径向模锻、 摆动碾压、等温模锻和超塑性模锻） 开式模锻：分模面与模具运动方向垂直，在第二阶段形成飞边，依靠飞进阻丿J彳吏 丿闰 闭左模锻：无飞边模锻，凹凸模的间隙方向与模具运动方向平行。优点：有利于金属 充满型腔，减少了飞边磨损，并节省切飞边设备，三向压力下成形。 应用：对应力较敏感的材料，各向界性对力学性能影响
10、较大的材料，如A1合 金、高强 度钢、低塑性金属。 （3）挤压：金屈下三个方向的不均匀压应力作用卜，一模孔中挤出或流入模膛内以 获得所需尺寸、形状的制品或零件的塑性成形工序。特点及应用：捉高金属塑性，生产复 杂截面形状的制品，提高锻件的精度，改善模具内部组织和力学性能，提高生产率和节约 金属材料。 （4）体积精压：体积变化很小，用于锻件精整。 闭塞式模锻：先将可分凹模闭合，并对闭合的凹模施以足够的和模力，然后用一个冲 头或多个冲头，以一个方向或多个方向对模膛内的胚料进行挤压成形。特点：生产率搞， 一次便可成形形状复杂的精锻件；胚料强制受三向压应力状态, 适于成形低塑性材料；锻 件流线沿锻件外形
11、连续分布，力学性能好。 多向模锻：在几个方向同时对胚料进行锻造的一种新工艺。特点：可锻岀形状复杂、 尺寸精确的无飞边、无模锻斜度的中空锻件，只需胚料一次加热和压机一次行程便可成 形，材料利用率高，生产率高，锻件力学性能高，尤其是抗应力腐蚀性能，胚料在强压应 力下成形可使金属塑性提高，但是需专用设备，对胚料要求也高。 应用：生产外形复杂的中空锻件。 （7）径向模锻；原理一利用分布于坯料横截面周围的两个或两个以上的锤头, 对坯 料进行高频率同步的锻打。特点一可以冇效地限制金屈的横向流动，捉高轴向延伸效率， 锻打变形量小，工作精确度高，故锻件尺寸精度高，表面粗糙度较低，加工范围较大，需 要专用设备。
12、应用截面为圆形，方形或多边形的等截面或变截面实心轴，内孔形状复杂 或内孔细长的空心轴。低塑性材料：Ti合金,A1, Mo, Nb,错。 （8）摆动辗压，原理一圆锥形的摆头上模产生圆摆运动，在工件上局部地，按次序 地施加压力，以达到整形的目的，是一种连续局部加载的成形方法。特点: 省力，辗压力 小可用较小的设备成形较大的锻件，产品质量高，高精密成形，机器振动及噪音小，工作 条件较好，应用盘类，饼类，和带法兰的轴类件，特别是较薄工件，如法兰盘，铳刀 环，汽车后半轴，端面齿轮，链轮，销轴。 （9）等温模锻。原理一坯料在儿乎恒温的温度下模锻成形。特点一模具和坯料都保 持在相同的恒温条件下，变形速度低。
13、应用一航空航天工业屮的钛合金，铝合金，镁合 金。生产薄腹板的肋类，盘类，梁类锻件肋的max=23/T, C超塑 性模锻，也是恒温条件 下的成形，设备行程速度更慢。 6?闭式模锻与开式模锻相比有哪些特点？ 答开式的有飞边，闭式的无飞边开式的金属流线在飞边附近聚集，切除飞边后流线 末端外露会影响锻件的力学性能开式的模壁对变形金属的侧向压力较小。 7?闭式模锻与闭塞式模锻区别？ 8.液态模锻原理、分类及应用？ 答：液态模锻原理一液态金属直接浇注到金属模内，在一定时间里，以一定的压力作用 于液态或半液态金属上，使之成形，并在此压力下结晶和塑性流动。分类：凸模加压凝固 法，直接液态凝固法，间接凝固法。应
14、用：各类金屈合金，Pb 合金，Zn,Cu合金 , 铸铁， 铸钢，不锈钢，厚舉件tlmm。形状复杂，无法用普锻成形，但性能要求比铸造高的 锻件。 9.液态模锻与压力铸造区别？ 答：区别压力大小：压铸大速度快，液锻组织细密工件性能：液锻好，无气孔模 具结构：液锻简单，无需流道，费用低，寿命长压铸对型芯有冲击作用，月?需要专用 设备。 10.液态模锻与固态模锻区别？ 答: 液锻与固锻液锻在压力下结晶，组织细密，均匀液锻的压力小，相当于固锻的 1/51/4液锻一次成形，固锻需预锻和终锻液锻的工件外形精确，表面粗糙度小室温 锻件必须模锻，特别是在动载荷下的。 第4章金属粉末成形技术 1.金属粉末成形工艺
15、过程？ 粉末制备、成形、烧结。 2.金属粉末材料的制备方法？ 雾化制备粉法，机械粉碎法，还原法, 气相沉积法 . 3?金属粉末成形方法有哪些？各自有哪些特点？ （包括模压成形、温压成形、热压成形、轧制成形、等静压成形、粉末注射成形、激 光快速烧结成形） 成形方法 : 模压成形 : 工模设备简单，成木低，压力分布，不均匀，制件密度均匀而彩 响性能，用丁 ?简单，尺寸的零件非模压成形: 等静压成形、连续轧制成形、喷射成形、 注射成形、激光速烧结成形（成形速度快，修改很容易?只能单件主产） 温压成形：成木低，密度高，模具寿命长，效率高，工艺简单精密成形，可完全连续 化, 自动化热压成形：压制与烧结两
16、个工序同时完成，可大大降低成形压力，缩短烧结 时间，并制得密度较高，晶粒较细的材料制品轧制成形：制品长度不受限制, 轧制制品 密度较为均匀，但厚度宽度受限制，只能轧形状简单的板带，直径与厚度比值很大的衬套 等静压成形：成形精度不高，生产效率不高，模具寿命短，成本低（觀?料橡胶模具） 能压制复杂开关的零件，压力较小，坯件密度分布均匀，结构致密. 粉末注射成形可制 造传统粉末，冶金，无法制造的形状复杂零件，大批量生产，具有各向同性，组织均匀， 需微细粉作原料，价格高。 第5章金属先进连接技术 1.根据焊接工艺特点，传统上将焊接方法分为三大类，即熔化焊、固态焊和钎焊。 熔化焊：将待焊处的母材金屈熔化
17、以形成焊缝的焊接方法称为熔化焊。（fusion welding）固态焊：焊接温度低于母材金屈和填充金屈的熔化温度，加压以进行原子相互 扩散的焊接工 艺方法，称为固态焊。（solid-state welding） 钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低 于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材、填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊接 的方法称为钎焊。 2?激光焊接机理、分类及特点？ 激光焊：按输出能量的方式，分为脉冲激光焊和连续激光焊。根据聚焦后光斑上功率密 度的不同，分为传热焊和深熔焊。 传热焊机理：当激光光斑功率密度V105W/cm2时，激光将金屈表而温度
18、升高并熔 化，然后通过热传导方式把热能伟向金属结构尺寸和接头形状适应广 （管一管、棒一棒、管（棒）一板材） 6.扩散焊接技术机理、特点及应用？ 扩散焊接机理：相互接触的材料表面，在温度和压力作用卜?相互靠近，局部发生塑性 变形，原子间产生相互扩散，在界而形成新的扩散层，从而实现可靠连接。物理接触阶 段，产生变形接触；相互扩散和反应阶段，形成牢固结合层；结合层成长阶段，界面消 失，孔洞清除。特点：基体不熔化，不过热，接头性能好，可通过调节扩散过程來改善， 属于精密焊接。应用：材料适应性广（耐热材料、陶瓷、磁性材料、异种金屈或非金屈材 料）；大截面的焊接（其它焊接方法没法达到的）。 1与砂型铸造相
19、比，消失模铸造方法具有哪些特点？ 1.铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低。 2.增大了铸件结构设计的自由度。 3.简化了铸件生产工序，提高了劳动生产率。 4.减少了材料消耗，降低了铸件成本。 2试叙述开始模锻与闭式模锻成形过程？闭式模锻与开始模锻相比有哪些特点？ 1 ?开式模锻：分模面与模具运动方向垂直，在第二阶段形成飞边，依靠飞进阻力使金屈 充满型腔。闭式模锻：无飞边模锻，凹凸模的间隙方向与模貝运动方向平行。优点：冇利 于金屈充满型腔，减少了飞边磨损，并节省切飞边设备，三向压力下成形。 2.开式的有飞边，闭式的无飞边开式的金属流线在飞边附近聚集，切除飞边后 流线末端外露会影响锻件的力学性能开式的
20、模壁对变形金屈的侧向压力较小。 3精密冲裁与普通冲裁相比有哪些特点？ 1精密冲裁在三向压应力下成形。 2.【屮j件冇压边齿圈，顶出件，断面质量好。 3.光亮带大，垂直，冲裁间隙小。 4压力铸造和低压铸造同样都是在压力下进行铸造，他们的工艺及应用范围冇何不同？ 压力铸造和低压铸造的工艺及应用范围的不同：1. 工艺：压力铸造是高压下高速填充，压 力一般为3070Mpa,充型速度可达5100m/s；低压铸造金屈上升速度慢，仅为 0.050.2m/s,流动平稳。铸型种类多，要求低；铸件可以热处理；厚薄件均可；铸件气 孔少，力学性能好，尺寸精度低，表而粗糙度稍高，合金种类多，铸件质量范围大；设备 结构简
21、单，成本较低。2. 压力铸造应用与小型、薄壁复杂铸件的大批量生产; 低压铸造则 可应用于厚壁件多用于铝合金。 5与普通模锻相比，多向模锻冇哪些特点？ 1与普通模锻相比，多向模锻可以锻出形状更为复朵，尺寸更加糟确的无飞边、无模锻 斜度的屮空锻件，锻件最大限度的接近成品零件的形状、尺寸。从而显著的提高材料利用 率，减少机械加工，降低成本。 2多向模锻只需坯料一次加热也压机一次行程便可使铸件成形，因而可以减少模锻工 序，提高生产效率，并能节省加热设备和能源，减少贵重金属的烧损、铸件表面的脱碳及 合金的贫化。 3由于多向模锻不生产飞边，从而可避免锻件末端外露，捉高铸件的力学性能, 尤其是抗 应力腐蚀的
22、性能。 4多向模锻时，坯料是在强烈的压应力状态下变形的，因此，可使金属蜩性大为提高， 这对铸件低塑性的难变形合金是很重要的。 6激光焊有哪些特点。 1深宽比高，激光聚焦后功率密度捉高，焊缝深宽比可高达10： 1 2.线能量小，焊件热变形小，焊缝宽，焊缝热影响区小。 3能实现精度可控微区焊接，极小的聚焦光斑且能精密定位以及极高的加热、冷却速 度，使得激光容易实现微区精密焊接，对焊缝周围区域几乎没冇热损伤。 4高的焊接速度，激光焊接速度比电弧焊高一个数量级以上，薄板激光焊焊接速度可达 2030m/min,是一种极为高效的焊接方式。 5材料适应性好，用激光可实现常规方法难以实现的焊接。并能对异种材料
23、施焊，效果 良好。 6良好的过程适应性。通过灵活的光束传导。11与现代数控技术相结合，容易海鲜多工 位、难以接近部位以及同一设备不同零件的焊接。 7试给岀下列零件成形方法，说明理由。 1汽车发动机缸体，材料为铸铁，批量生产。 消失模成形方法。 2汽车发动机曲轴，直径100mm材料为钢，批量生产。 模锻 3若基亚手机后盖，材料为镁合金，大批量生产。 压铸成形 4矿山机械用大学主轴，直径为800mm,长12m,材料为钢，单件生产。自由锻 5接线开关铜片，材料为铜板，厚度lmm,大批量生产。 冲压成形 8. 热成型的优点：变形抗力低。材料蜩性好、流动性好，成型容易，所需设备吨位小， 但其缺点包括产品的尺寸精度低，表面粗糙度差，钢件表面氧化扬中，模具寿命低，生产 条件差。 冷成型的特点：产品尺寸精度高，表而质量好，材料的利用率高，其缺点是变形抗力 大，材料塑性低，流动性差 3温成形的特点：与冷成型相比，文温锻变形抗力小，材料蜩性好，成型比冷锻容易， 与热锻比，温锻加热温度低，氧化，脱碳减轻，产品尺寸精度和表而质量均较好。 等温成型的特点：等温成形儿乎是在恒温条件下进行的，这是模具也加热到与坯料相同 的温度通常在行程速度较慢的设备上进行，主要用于，铝合金，镁合金和钛合金锻件的成 型。