机械制造基础课题三-金属材料与非金属材料的成型

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1、课题三金属材料与非金属材料的成型教学重点1、金属材料和非金属材料的成形。2、掌握材料的各种成形方法教学难点1、理解焊接工艺2、理解陶瓷的成形方法主要概念1、铸造2、合金的铸造性能3、加工硬化4、焊接5、金属的可锻性学习情境一金属的凝固成型一、铸造的特点、分类及性能1、铸造的特点铸造成形是由液态凝结成固态的过程1、成形方便：铸造成形方法对工件的尺寸形状几乎没有任何限制，铸件的尺寸可大可小，可获得形状复杂的机械零件。因此，形状复杂或大型机械零件一般采用铸造方法初步成形。在各种批量的生产中，铸造都是重要的成形方法。2、适应性

2、强：铸件的材料可以是各种金属材料，也可以是高分子材料和陶瓷材料。3、成本较低：由于铸造成形方便，铸件毛坯与零件形状相近，能节省金属材料和切削加工工时；铸造原材料来源广泛，可以利用废料、废件等，节约国家资源；铸造设备通常比较简单，价格低廉。因此，铸件的成本较低。4、组织性能较差：一般条件下，铸件晶粒粗大（铸态组织），化学成分不均，因此，受力不大或承受静载荷的机械零件，如箱体、床身、支架等常用铸件毛坯。2、铸造的分类成型方法砂型铸造：直接形成铸型的原材料主要为型砂，且液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔特种铸造：凡不同于砂型

3、铸造的所有铸造方法，统称为特种铸造。如金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造等手工砂型铸造机器砂型铸造3、金属的铸造性能在铸造过程中所表现出来的性能流动性：金属的流动性是指液态合金的流动能力，流动性的好坏，可用螺旋形试样进行测定。偏析：合金在凝固过程中出现化学成分不均匀的现象称为偏析收缩性：合金在冷却和凝固过程中，其体积和尺寸减小的性能称为收缩性。合金的收缩可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。吸气性：合金在熔炼和浇注时吸收气体的性能称为合金的吸气性。气体来源于炉料熔化和燃料燃烧时产生的各种氧化物和水

4、汽，浇注时带入铸型的空气、造型材料中的水分等。在合金液冷凝过程中，气体来不及从合金液中逸出，将在铸件中形成气孔、针孔或非金属夹杂物（如FeO、A12O3等），从而降低了铸件的力学性能和致密性合金成分浇筑压力浇注温度铸型合金成分铸型及铸件结构浇注温度二、砂型铸造1、砂型铸造的工艺过程砂型铸造的生产过程如图所示。根据零件图的形状和尺寸，设计制造模样和芯盒；制备型砂和芯砂；用模样制造砂型；用芯盒制造型芯；把烘干的型芯装入砂型并合型；熔炼合金并将金属液浇入铸型；凝固后落砂、清理；检验合格便获得铸件。2、造型材料制造砂型的造型材

5、料包括型砂、芯砂及涂料等。型砂和芯砂是按一定比例配合制成的混合料，造型材料质量的优劣，对铸件质量具有决定性的影响。为此，应合理地选用和配制造型材料。型砂的组成：型（芯）砂是由原砂、黏结剂、附加材料、旧砂和水等混合搅拌而成。可塑性耐火度强度透气性型砂和芯砂的性能要求：铸型在浇注凝固过程中要承受液体金属的冲刷、静压力和高温的作用，要排除大量气体，型芯还要受到铸件凝固时的收缩压力等。退让性原砂附加材料黏结剂旧砂3、造型和造芯定义：用造型材料及模样、芯盒等工艺装备制造砂型和型芯的过程称为造型和造芯造型：用模样形成砂型的型腔，在

6、浇注后形成铸件的外部轮廓型芯：用芯盒制成，置于铸型中，浇筑后形成铸件的内孔或局部外形手工造型：手工造型的造型过程全部由手工或手动工具完成。其操作灵活，适应性强，模样成本低，生产准备时间短，但铸件质量不稳定，生产率低，且劳动强度大，主要用于单件、小批量生产。实际生产中，由于铸件的大小、形状、铸造合金、生产批量和技术要求不同，手工造型的方法也不同根据机械化程度不同机器造型：机器造型就是用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型方法。机器造型降低工人的劳动强度，生产率高，铸件质量稳定，便于组织流水线生产。但由于设备投资大，主要

7、用于成批、大量生产。整模造型挖砂造型分模造型活块造型刮板造型整模造型：整模造型过程如图所示。其特点是模样为一整体，放在一个砂箱内，能避免铸件出现错型缺陷，造型操作简单，铸件的尺寸精度高。适用于形状简单、最大截面在端部且为平面的铸件。分模造型：分模造型过程如图所示。为了便于造型时将模样从砂型内起出，模样沿最大截面处分开。造出的铸型型腔不在同一砂箱中，上下铸型错移会造成铸件错型。这种方法操作也很简便，对各种铸件的适应性好，应用最为广泛。挖砂造型：有些铸件外形轮廓为曲面，但又要求整模造型，则造型时需挖出阻碍起模的型砂。挖砂造

8、型要求准确挖砂至模样的最大截面处，技术要求较高，生产率低，只适合单件小批量、最大截面不在端部且模样又不便分开的铸件的生产。刮板造型：刮板造型时用一个与铸件截面形状相应的刮板代替模样，来刮出所需铸型的型腔。刮板造型节省了模样材料和模样加工，但操作费时，生产率较低，多适用于单件、小批量，尤其是尺寸较大的旋转体铸件的生产。1-工作台；2