材料成形技术基础_第2版

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1、材料成形技术基础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”1.1.3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；3、收敛过程——质量增加过程。§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。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；2、化学腐蚀加工；4、冲压

2、加工。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。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。§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。

3、——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；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。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。2、收缩的三个阶段。1）液态收缩阶

4、段；2）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缩松形成缩孔和缩松的防止：1）采用顺序凝固原则；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。◎铸造应力的防止：1）热应力；-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；——当铸造残余应力超过

5、金属的抗拉强度极限时，铸件开裂。1）变形与防止。防止：铸造应力；采用反变形法。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、气体对铸件品质的影响。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

6、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，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。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）铸件的重要表面向下；2）铸件的宽大平面向下或倾斜浇注；3）铸件的薄壁部分向下；4）铸件的厚大部分向上。2、选择分型面。1）使全部或大部分铸件

7、处于同一半型内，避免错型；2）减少分型面的数目；3）分型面尽量选用平面；4）使型腔和主要型芯位于下腔。3、确定主要工艺过程参数。1）加工余量；2）最小铸出孔；3）起模斜度；4）铸造圆角；5）铸造收缩率。2.3.3浇注系统及其设计。1、浇注系统概述。——引导金属液进入铸型的系列通道。1）功能。①将液态金属导入型腔；③调节铸件温度分布；②挡渣并排除型腔内的空气；④保证金属液充满型腔。2）结构。浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道。3）形式。顶部注入式、中间注入式、底部注入式、阶梯注入式。4）2、浇注系统的设计。1）要求。①

8、阻止熔渣、气体、非金属夹杂物进入型腔；②防止型腔和型芯被冲蚀；③降低浇注温度；④在设定的部位把金属液引入型腔；⑤减小浇注系统的体积，节约材料。2）设计。①正确选择浇注系统的类型及浇口开设的位置；②确定浇注系统各部分的合理尺寸。2.3.4冒口、冷铁的设计1、冒口。——铸型中储存金属液，补偿铸件收缩的技术“空腔”。1）类型。2）作用：补缩铸件，集渣、通气、排气；3）满足的条件