材料成形技术基础第2版.ppt

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1、材料成形技术基础（第2版）胡亚民主编1、绪论§1.1材料成形技术过程形态学模型简介1.1.1产品和过程。产品技术的主题是“设计”——“做什么”过程技术的主题是“制造”——“怎么做”1.1.2过程技术。(把产品的设计和构思制造成物化的具体产品。)过程形态学模型的研究方法（图1.1）1.1.3材料过程系统。1、贯通过程——质量不变过程；2、发散过程——质量减少过程；（图1.2）3、收敛过程——质量增加过程。1.1.4能量过程系统。通过传递媒体向被加工材料提供能量。（图1.3）1.1.5信息过程系统。通过传递媒体把形状信息加于被加工材料

2、，使之改变形状。（图1.4）（形状信息过程伴随着性能信息过程。）1.1.6制造过程的完整模型。制造过程包涵材料过程、能量过程、信息过程。（图1.5）§1.2现代制造过程分类1.2.1质量不变过程。被加工材料在制造过程没有或很少改变质量。（图1.6）1、塑性变形。锻造、扎制、粉末压制。2、浇注。1.2.2质量减少过程。被加工材料的质量在制造过程会减少。1、切削加工；3、电加工；（图1.7）2、化学腐蚀加工；4、冲压加工。（图1.8）1.2.3质量增加过程。被加工材料的质量在制造过程会增加。1、电镀；2、快速成型。2、液态材

3、料铸造成形技术过程§2.1概述铸造成形技术是指制造铸型、熔炼金属、将金属液注入型腔凝固，获得金属工件的成形方法。（图2.1）优点：投资小，生产周期短，技术过程灵活，能制造形状复杂的零件。缺点：工序多，难以精确控制；易产生铸造缺陷，铸件品质不稳定。类型：1）生产方式分类：砂型铸造，特种铸造。2）材料分类：铸铁，铸钢，铸铜，铸铝，……铸造是制造零件毛柸常用的一种生产方式。（表2.1）§2.2铸造成型技术过程理论基础2.2.1液态金属的充型能力。——液态金属充满铸型型腔，获得合格铸件的能力。影响充型能力的因素：1）金属的流动性；（图2.

4、2表2.3图2.3）2）铸型的性质；3）浇注条件；4）铸件结构。R=V/S(折算厚度)2.2.2铸件的凝固。——铸型中的合金从液态转变成固态的过程。1、金属凝固的条件。液、固两相的能量差为相变驱动力。2、金属凝固的过程。液相中不断形成晶核并长大，直至结晶终了。3、铸件的三种凝固方式。（图2.4）1）逐层凝固；2）体积凝固；3）中间凝固。2.2.3铸件的收缩。1、基本概念。——铸件在“液态→凝固→固态→冷却”过程中体积减小的现象。以单位体积或长度的变化量表示。（式2.1式2.2）2、收缩的三个阶段。1）液态收缩阶段；（图2.5）2）

5、凝固收缩阶段；3）固态收缩阶段。3、铸件的实际收缩。1）摩擦阻力；2）热阻力；3）机械阻力。4、铸件的缩孔和缩松缩孔形成(图2.6)缩松形成(图2.8)缩孔和缩松的防止：1）采用顺序凝固原则；(图2.9)2)加压补缩。5、铸造应力。——铸件在冷却过程中，因固态收缩受到阻碍而引起的内应力。1）热应力；◎铸造应力的防止：-合理设计铸件结构；2）相变应力；-尽量选用收缩率小的合金；-采用同时凝固工艺；3）机械阻碍应力。-合理设置浇口和冒口；-时效处理。6、铸件的变形和裂纹。——当铸造残余应力超过金属的屈服强度极限时，铸件变形；——当铸造

6、残余应力超过金属的抗拉强度极限时，铸件开裂。1）变形与防止。变形：（图2.15图2.16）防止：铸造应力；采用反变形法。（图2.17）2）裂纹与防止。热裂：（图2.18）冷裂：（图2.19）2.2.4金属的吸气性。1、金属液吸收气体的过程。1）气体分子撞击到金属液表面，并吸附在表面；2）气体分子扩散进入金属液内部。2、气体在金属液中的溶解度。——金属吸收气体的饱和浓度。（cm³/100g）3、气体的析出。1）气体以分子形式扩散析出；2）于金属内形成化合物排出；3）以气泡形式从金属液中逸出。4、气孔。侵入气孔，析出气孔，反应气孔。5

7、、气体对铸件品质的影响。（表2.8）2.2.5铸件化学成分的偏析。宏观偏析，微观偏析。§2.3液态金属成形件工艺过程设计2.3.1铸造工艺设计内容与步骤。1、铸造工艺设计的内容。大批量生产或大型铸件：铸件图，铸造工艺过程图，铸型装配图，操作技术规程等。小批量生产或一般产品：铸件图，铸造工艺过程图。2、铸造工艺设计步骤。（依据零件图按步骤设计）1）结构工艺过程分析；4）浇注系统设计；2）铸造工艺过程方案的拟定；5)冒口、冷铁的设计；3）砂芯设计；6）绘制铸造工艺过程图。2.3.2铸造成形方案的拟定。1、确定铸型位置。1）铸件的重要表

8、面向下；（图2.25图2.26）2）铸件的宽大平面向下或倾斜浇注；（图2.27）3）铸件的薄壁部分向下；（图2.28）4）铸件的厚大部分向上。（图2.29）2、选择分型面。1）使全部或大部分铸件处于同一半型内，避免错型；（图2.30）2）减少分型面