产品造型设计材料与工艺

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1、产品造型设计材料与工艺讲授者：邢艳芳第二章工程材料的性能§2.1工程材料的力学性能§2.2工程材料的分类及用途产品造型材料与工艺产品造型材料与工艺教学基本要求1.很好掌握工程材料的力学性能2.了解工程材料的分类及用途产品造型材料与工艺2.1工程材料的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能使用性能-----包括力学性能、物理和化学性能等。工艺性能-----材料对各种加工工艺适应的能力。包括液态成形性、塑性成形性、连接成形性、切削加工性能和热处理工艺性能等。力学性能----指材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗力。有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。产品造型材料与工艺产品造型材料与

2、工艺2.1.1强度材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。有σs、σb、σy等⑴屈服点或屈服强度σs设计和选材的主要依据之一⑵抗拉强度σb最大允许承载能力的度量强度指标作为设计与选材的依据。为了应用需要，还有一些派生指标。1）比强度：强度指标与材料密度之比。2）屈强比：材料屈服强度与抗拉强度之比。产品造型材料与工艺试验仪器：万能材料试验机；变形仪（常用引伸仪）。产品造型材料与工艺2.1.2塑性材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。常用的塑性指标ψ、δ（δ5、δ10）⑴伸长率（δ）⑵断面收缩率（ψ）伸长率或断面收缩率越高，材料的塑性越好。2.1.3硬度衡量材料软硬程度的指标。

3、有压入法、刻划法、回跳法等。常用压入法，工程上常用的有布氏、洛氏、维氏硬度试验方法。产品造型材料与工艺（1）布氏硬度用淬火钢球或硬质合金球为压头，在试验力作用下，持续一定时间测得的单位面积上所承受载荷。布氏硬度值（用HBS或HBW）载荷单位为kgf载荷单位为N产品造型材料与工艺布氏硬度的表示方法：150HBS10/1000/30——用10mm直径的淬火钢球，试验力为1000kgf，持续时间为30s，测定的布氏硬度为150。500HBW5/750——持续10~15S，可不标注。HBS—压头为淬火钢球时，适用于布氏硬度低于450的材料。HBW—压头为硬质合金球时，适用于布氏硬度值为450

4、~650的材料。布氏硬度的单位为N/mm2，但习惯不标单位。压头直径有五种（10、5、2.5、2、1mm）。产品造型材料与工艺（2）洛氏硬度——应用广泛用锥顶角1200的金刚石圆锥体或一定直径的钢球为压头，在规定载荷作用下压入金属表面，由压头在金属表面所形成的压痕深度来确定的硬度值。1-1为在初载荷98.07N，压入深度为h12-2为在总载荷作用下，压入深度为h23-3为卸除主载荷后，由于金属弹性变形恢复，压头略微提高时的位置。压头实际压入深度为h3压痕深度增量h=h3-h1为什么加初载荷？产品造型材料与工艺洛氏硬度的计算公式为C——常数，当用金刚石圆锥体压头取100，当用钢球取13

5、0。h——压痕深度增量mm产品造型材料与工艺洛氏硬度常用的标尺有A、B、C三种。洛氏硬度值也可由硬度计直接读出。表示方法：55HRC用C标尺测定的洛氏硬度值为55此法压痕小，测试效率较高。产品造型材料与工艺2.1.4韧性韧性（冲击韧性）：材料在冲击载荷或振动载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料在塑性变形和断裂过程中，吸收能量的能力。许多零件和工具在工作中，受到冲击载荷的作用，如冲床的冲头、锻锤的锤杆、活塞、风动工具等。冲击韧性常用一次摆锤弯曲冲击试验，在摆锤式冲击试验机上进行，按GB/T229——1994规定，试件采用带缺口试样（V、U）。产品造型材料与工艺产品造型材料与工艺冲断试

6、样所消耗的能量，即冲击吸收功为Ak=mg（H1-H2），单位为J。Ak越大，冲击韧性越好。冲击韧性是一个由强度和塑性共同决定的指标。冲击韧性以冲击值（kJ/cm2或J/cm2）So——冲击试样断口处的截面面积cm22.1.5疲劳强度材料在无数次循环应力作用下仍不断裂的最大应力。表示材料抵抗断裂的能力。工程上规定，材料在循环应力作用下循环次数达到某一基数N而不断裂时，其最大应力就作为该材料的疲劳强度极限。产品造型材料与工艺2.2工程材料的分类及用途1.按化学成分可分为：(1)金属材料包括钢铁材料(黑色金属）和非铁材料（有色金属）。（2）无机非金属材料玻璃、陶瓷和木材。（3）有机高分子材

7、料塑料、橡胶及合成纤维。（4）复合材料玻璃钢、碳纤维复合材料等。复合材料于20世纪40年代初，首先是玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）的问世；20世纪60年代碳纤维、硼纤维增强出现，特别适合航空和航天工业。飞机上使用了复合材料，机身减重21%，寿命延长两万小时。产品造型材料与工艺第一代的天然材料—木材、竹、棉、毛、石材等。第二代的加工材料—人造板、纸、水泥、金属、陶瓷、玻璃等。第三代的合成材料—将石油、天然气和煤等制造成高分子材料。第四代复合材料—用有机、无机非金