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材料与成形技术A（2）、B（2）总复习------2015年1月一、复习要点铸造1.铸造工艺图：单件小批→手工造型，整模、分模、活块、三箱、挖砂大批量→机器造型，不能三箱、挖砂、活块（用外型芯）②浇注位置的选择：重要的平面朝下、回转面侧立，大平面朝下，薄壁朝下，厚壁(热节)在上或靠近分型面↙↓↓防平面上粘砂防浇不足便于放置冒口进行补缩③分型面、分模面的选择：最大截面，铸件大部分在下箱，平直，少用活块和型芯④工艺参数：加工余量（加工面上添画，写文字：上面侧面底面），拨模斜度（加工面）、结构斜度（非加工面，须注明：征得设计者同意），收缩率，铸孔要有芯头芯座、不铸孔涂黑或打叉（单件小批30以下不铸、大批15以下不铸），浇注系统（外浇口朝着上箱、内浇口放在分型面,能浇进型腔）2.定向凝固（顺序凝固）和同时凝固定向凝固原则→防止缩孔，适用于收缩大的合金（如铝青铜、铸钢、铝硅合金等）或壁厚差别大的铸件同时凝固原则→防止应力和变形，适用于收缩小的合金或结晶间隔大的合金（如灰铸铁、锡青铜等）重点关注书中或上课PPT中的阶梯形零件的两种方案（图）：浇口、冒口、冷铁的不同摆放位置3．铸造应力和变形分析：热应力（残余应力）→壁厚不均匀，造成冷却有先有后、收缩有先有后、有大有小，形成相互阻碍机械应力→砂的阻碍，暂时的4．铸件的结构工艺性（不合理结构的修改）从铸造工艺（简化造型过程）和合金铸造性能（防止铸件缺陷）两方面考虑锻压1.塑性变形后的组织性能变化①加工硬化：塑变后，强度、硬度上升，塑性、韧性下降②回复：T回=0.25T熔，部分消除加工硬化（请注意公式中的T为绝对温度）③再结晶：T再=0.4T熔，完全消除加工硬化2.自由锻工艺规程（自由锻件图、变形工步、坯料尺寸）坯料质量m坯=m锻件+m烧损+m料损镦粗0D＝（0.8～1.0）3坯V拔长0D＝5.1~3.1maxD3.模锻分模面及模锻件图（最大截面，上下形状一致、深浅基本平分，平直面，冲孔连皮，不锻孔：25mm）齿轮、连杆的模锻工步；类双联齿轮（有侧凹的锻件）胎模锻、平锻的模具结构图4.简单模、连续模、复合模结构简图及模具工作部分尺寸计算（冲孔+落料；落料+拉深）凹D＝（maxD－x）凹＋0凸d＝（mind+x）0凸凸D＝（凹D－minZ）0凸凹d＝（凸d＋minZ）凹＋0拉深模（不考虑磨损、回弹，只考虑工件尺寸）：工件标注内径尺寸时：凸d＝d工件0凸；凹d=(凸d+2t)凹＋0工件标注外径尺寸时：凹d＝d工件凹＋0；凸d=(凹d-2t)0凸5.自由锻件、模锻件、冲压件的结构工艺性（修改不合理的结构）①造型方法的选择落料模冲孔模焊接综合HT200，50件→手工砂型铸造HT200，50万件→机器砂型铸造ZL102，镶嵌铜轴孔，10万件→压力铸造45钢，200件→胎模锻45钢，200万件→平锻机上模锻QT600-2，100万件→机器砂型铸造40Cr，100万件→曲柄压力机上模锻W18Cr4V，10万件→斜轧(回转成形)ZGW18Cr4V，10万件→熔模铸造汽轮机叶片、大模数齿轮滚刀→熔模铸造污水管、气缸套→离心铸造铝合金台扇底座、马达罩→压力铸造铝制牙膏壳→复合挤压螺栓、螺母→冷镦+搓丝钢球→回转成形（斜轧）钛合金球罐→超塑成形（超塑胀形）纪念币→超塑成形（超塑压印）细钢丝对接→闪光对焊厚钢板叠焊→爆炸焊接普通家用轿车的车身拼焊→CO2焊，高级轿车的车身拼焊→激光焊自行车钢圈的生产过程：轧制→缝焊→闪光对焊；自行车三角架的焊接→盐浴钎焊二、基本概念铸造1.合金的充型能力不足将产生浇不足和冷隔缺陷，通过控制合金成分（共晶点附近），提高浇注温度及浇注压力……2.合金的凝固方式：纯金属或共晶合金→逐层凝固，结晶间隔特宽的合金→糊状凝固注意区分：定向凝固=顺序凝固≠逐层凝固体积凝固=糊状凝固≠同时凝固3.合金的收缩：液态收缩、凝固收缩是形成缩孔、缩松的基本原因；固态收缩是形成应力、变形、裂纹的原因4.铸造中使用的模样尺寸应比铸件放大一个线收缩率（液态收缩、凝固收缩由冒口补缩）5.常用合金中，铸钢收缩最大，灰口铸铁收缩最小（石墨的膨胀抵消了部分收缩）6.铸造应力：热应力→壁厚不均匀，收缩受阻造成；残余热应力规律→厚拉薄压；圆柱体车外圆、钻孔后的变形。机械应力→受型、芯阻碍形成的，是暂时的。7.机器造型是指由机器完成紧砂和起模。常用机器造型方法：气动微振压实造型、高压造型、垂直无箱挤压造型注意：机器造型不能三箱、不能挖砂，对妨碍起模的地方经常使用外型芯块8.特种铸造方法的特点及选用：①熔模铸造→用于形状复杂、难切削的高熔点合金的精密铸件，如叶片、滚刀、工艺品等。②压力铸造→用于形状复杂的或带嵌件的有色金属薄壁件，如铝合金台扇底座、马达罩、摩托车轮毂等。但内部有大量气孔，不宜机加工、热处理，不宜作气密件。压力铸造的压力比低压铸造大，但其铸件的致密度不如低压铸件③低压铸造→用于致密度要求较高的薄壁件，材料不限，如高速内燃机铝活塞、摩托车气缸体。④离心铸造→无型芯、无浇注系统，致密度高，用于空心回转件生产，如中等直径的污水管、气缸套等。⑤陶瓷型铸造→生产精密铸件，如塑料注塑模、橡胶鞋底成形模具等锻压1.塑性变形的实质：单晶体→滑移、孪晶；多晶体→晶内滑移和孪晶，晶间滑动和转动1.各种焊接方法的适用场合2.梁、筒的焊接工艺设计如双联齿轮曲轴麻花钻毛坯成形方法选择2.冷变形和热变形的划分：以T再为分界线3.锻造流线（又称纤维组织）造成力学性能的各向异性（纵向好于横向），用热处理无法消除；只有重新锻造才能改变流线。工作时，零件最大正应力方向与流线一致，最大切应力与流线垂直4.金属的锻造性能取决于金属的本质和工艺条件，即化学成分、金属组织、变形温度、速度和应力状态5.锻造比：Y镦粗=H0/H，Y拔长=F0/F盘类锻件以镦为主，有时中间插入拔长是为增大锻造比改善材料性能6.锤上锻模模膛：制坯模膛（拔长、滚挤、弯曲、切断等）；模锻模膛（预锻、终锻）；拔长→减小某部分截面积增加其长度；滚挤→减小某部分截面积增加另一部分的截面积只有终锻模膛设置飞边槽，飞边槽作用→增加流动阻力、促使金属充满终锻模膛；容纳多余金属自由锻→单件小批及大型锻件；7.锻造方式胎模锻→成批生产（几百件）锤、摩擦压力机→中等批量，材料塑性好的用模锻锤、塑性较差的如铜合金用摩擦压力机模锻曲柄压力机→大批量，塑性差的合金。不能拔长、滚挤，与辊锻机配合才能生产连杆、扳手平锻机→大批量，带通孔或凹槽的锻件（水平、垂直双向分模），如双联齿轮等8.普通冲裁件的断面特征：圆角、光亮带、撕裂带、毛刺9.弯曲件毛坯的下料应使板料流线方向垂直于弯曲线10.拉深系数m=后道直径/前道直径，m越小变形越大，越易开裂和起皱11.拉深模与冲裁模的区别：间隙大小（拉深单边间隙t，冲孔或落料双边间隙10%t）；圆角与刃口12.连续模（又称跳步模、级进模）、复合模的定义和应用13.精密冲裁模具与普通冲裁模具的区别：V形齿圈压板、反力推板、极小间隙、滚珠导柱导套14.轧锻的应用实例（大批量生产）：轴承内外套圈→碾环；钢球、麻花钻→斜轧；汽车半轴→摆碾15.超塑性定义，超塑成形的条件及设备：超塑性材料的延伸率δ100%，甚至高达成2000%超塑成形条件→微细晶粒、特定温度下等温变形、极低的变形速度；超塑成形设备→液压机焊接1．常用焊接方法的归类、热源、保护措施、适用范围手弧焊→电弧，气-渣保护，适用于钢材焊接埋弧焊→电弧，渣保护，适用于中厚板、长直焊缝、大环缝的平焊（平板的长直焊缝：焊接小车匀速移动；大型筒形件的环缝：筒形件匀速转动）熔化焊电渣焊→液态熔渣的电阻热，熔渣保护，适用于厚板、长直焊缝、大环缝的立焊点焊→薄板，不密封（硬规范指大电流、短时间；软规范指小电流、长时间，用于厚度大、变形难材料）缝焊→薄板，密封，如汽车油箱、水箱等压力焊电阻对焊→20毫米以下、强度不高的杆、管对接闪光对焊→不同材料、等截面，细丝、薄壁管等对接摩擦焊→不同材料、不等截面，必须有一个圆截面2．电焊机：直流正接，直流反接→薄板、有色合金、碱性焊条3．手工电弧焊的焊条组成、作用、分类及选用原则：焊芯→导电引弧、填充焊缝；药皮→稳弧、造气、造渣、脱氧、渗合金；酸性用于一般构件，碱性用于重要构件；结构钢焊条选择与母材“等强度”的焊丝，其他材料选与母材“等成份”的焊丝。毛坯选择1．毛坯选择的5大原则：工艺性原则、适应性原则、生产条件兼顾原则、经济性原则、可持续性发展原则2．轴杆类、盘套类及机架箱体类零件的主要成形方法3．单级齿轮减速器组件的成形方法选择实例（教材P280图）简答题：CO2焊→电弧，CO2气保护，适用于碳钢、低合金钢（需配合高锰高硅焊条，如H08MnSiA）（自动焊、全位置焊；如轿车车壳的焊接）氩弧焊→电弧，氩气保护，适用于铝、铜、钛、不锈钢细丝CO2焊→0.8~4mm的薄板粗丝CO2焊→5~30mm的中厚板TIG（钨极）焊→4mm以下的薄板MIG（熔化极）焊→3~25mm的中、厚板1．什么是定向凝固原则和同时凝固原则？各自解决哪种铸造缺陷？如何保证铸件按规定凝固方式进行凝固？2．铸件、模样、零件三者在形状和尺寸上有何区别？请指出它们的主要差别。3．金属经过冷、热塑性变形后的组织和性能有什么变化？能否根据它们的显微组织区别这两种变形？4．圆筒形件拉深时为何会起皱？生产中常采用何种方法防止拉深件起皱？还应注意什么避免又造成拉裂？5．焊接方法分为哪几类？各具有什么特点？6．手工电弧焊时，产生焊接应力与变形的主要原因是什么？