金属工艺学重点.docx

金属工艺学重点.docx

《金属工艺学重点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属工艺学重点.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

金属工艺学重点

金属工艺学重点

铸造-----用于制造受力较简单，形状复杂的零件毛坯。

液态合金的充型:

液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的

能力，称为液态金属的充型能力。

影响液态金属充型能力的因素:

1、合金的流动性2、浇注条件3、铸型填充条件

化学成分对流动性的影响最为显著。

其中共晶成分的合金由于是在恒定的温度完成结晶，凝固的温区窄，液态的流动性最好

合金的收缩

收缩阶段:

1、液态收缩：

从浇注温度到凝固开始温度（即液相线温度）间的收缩。

（T浇→T液）

2、凝固收缩：

从凝固开始到凝固终止温度（即固相线温度）间的收缩。

（T液→T固）

使液面下降，是铸件产生缩孔、缩松的基本原因。

3、固态收缩：

从凝固终止到室温间的收缩。

（T固→T室）,使铸件外部尺寸的减小，是铸件产生内应力、变形和裂纹的基本原因。

顺序凝固法:

在铸件的厚壁处设置冒口使缩孔集中在冒口中，从而获得致密的铸件，但铸件各部的温差大，会引起较大的热应力，金属的消耗大。

同时凝固法:

铸件的热应力小但易产生缩松。

铸造内应力、变形与裂纹的形成与防止:

）防止,a．尽量使壁厚均匀，结构对称，避免尖角结构。

b．采用同时凝固（冷铁）c．提高型（芯）砂的退让性d．进行时效处理:

人工时效（钢、铸铁的去应力退火）自然时效.E．采用反变形法f．严格控制s．p含量

（根据石墨的形状）

铸铁:

白口铸铁Fe3c灰口铸铁石墨.麻口铸铁（白口＋灰）普通灰口铸铁片状.可锻铸铁团絮状.球墨铸铁球状.蠕墨铸铁蠕虫状

影响铸铁组织与性能的因素（石墨化）:

①化学成分②冷却速度

、球墨铸铁:

1、组织.金属基体＋球状石墨.应力集中基本消除,同样体积的石墨圆球形的表面积最小,石墨孤立存在于基体中，基体不再被割裂成不连续状，σb可以发挥80～90％

性能

①机械性能比其他铸铁高②仍具有灰口铸铁的许多优点如：

减振、耐磨、缺口敏感性小、切削加工性好。

③铸造性能有优于铸钢④热处理性能好。

制取方法

①熔化普通灰口铸铁②球化处理和孕育处理a．球化剂──稀土镁合金b．孕育剂──75％si的硅铁c．冲入法

4、铸型工艺

①易产生缩孔、缩松a．采用浇口、冒口、冷铁系统对铸件实现顺序疑固b．增加铸型刚度

②易产生皮下气孔a．严格控制型砂水分和铁水的含硫量b．提高型砂的透气性

牌号QT×××－××

6、热处理

①退火──获得铁素体球铁②正火──获得珠光体球铁③调质──获得良好的综合机械性能

型砂应具备的性能:

强度、透气性、耐久性、退让性、韧性

1、手工造型

①整模造型：

适于形状简单且横截面依次减少的铸件②分模造型：

适于最大截面在中间的铸件③挖砂造型：

分型面不是平面铸件的单件小批生产。

④活块造型：

适于带有难起模的凸起部分的铸件⑤刮板造型：

适于大中型回转体铸件。

⑥多箱造型：

适于形状复杂中间截面小的铸件

㈡　造芯②芯撑：

辅助支撑，最终与铸件熔为一体。

浇注位置的选择

质量要求高的表面和重要的加工面在应朝下或在侧面。

易产生缩孔的铸件厚的部分应朝上。

大的平面或大而薄的平面应朝下

型芯数量要少，便于型芯的固定和排气。

分型面的选择

分型面要少最好一个且为平面。

不用或少用活块和型芯。

大部分或全部分放在同一砂箱

型腔及主要型芯位于下箱。

3.3工艺参数1、加工余量2、拔模斜度3、收缩率4、型芯头

4.1铸件结构与铸造工艺的关系

铸件的外形设计。

1、铸件外形要便于造型2、分型面要少且为平面。

3、与分型面垂直的非加工面应留结构斜度，且δ内＜δ外。

铸件的内腔设计1、不用或少用型芯。

2、便于型芯的固定、排气和出砂。

3、设置工艺孔

4.2铸件结构与合金铸造性能的关系

1、壁厚要合理:

δmax≤3δmin，δ内＜δ外

2、壁厚要均匀

3、垂直壁的连接要有结构圆角。

4、避免锐角联接和交叉。

5、厚薄壁的联接要逐步过渡。

6、避免过大的水平面。

7、避免收缩受阻。

5.1熔模铸造二、特点及应用1、可制造形状相当复杂的铸件。

4、铸件不能太大特别适于制造形状十分复杂，高熔点，难切削的精密小铸件。

5.2金属型铸造

三、特点及应用1、实现“一型多铸”主要用于大批量生产形状不太复杂，壁厚较均匀的有色金属铸件。

5.3压力铸造二、特点及应用

1、可制造形状复杂的薄壁件或镶嵌件。

2、铸件精度高，表面质量好。

3、铸件强度和硬度都较高。

4、生产率最高。

5、易产生气孔与缩松。

6、压铸件不宜经受高温。

7、压铸设备投资大，制造压型费用高。

主要用于有色合金形状复杂、薄壁小铸件的大批量生产。

5.4低压铸造二、特点及应用1、充型压力和速度便于控制2、铸件机械性能较高3、金属的利用率较高4、铸件成形性好。

5、升液管寿命短。

主要用于制造质量要求高的铝合金，镁合金铸件。

5.5离心铸造二、特点及应用2、不需型芯和浇注系统。

4、铸件内孔的表面质量差，尺寸不精确。

主要用于批量生产中空旋转体铸件及双金属铸件。

金属塑性加工的特点及应用：

1压力加工件机械性能好2材料利用率高3不易获得形状复杂的锻件，用于制造形状较简单，受力复杂的零件毛坯

单晶体的塑性变形

滑移：

是使部分晶体相对与另一部分晶体作原子间距的整数部移动，是塑性变形的主要方式

孪生：

是使部分晶体相对与另一部分晶体移动，并使这两部分晶体沿某一晶面成镜面对称。

再结晶：

当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时，金属以一些碎晶、杂质为核心，形成细小的等轴晶粒,使加工硬化彻底消除，塑性完全恢复的现象。

冷变形──在再结晶温度以下进行的塑性变形

热变形──在再结晶温度以上进行的塑性变形

金属的锻造性（可锻性

金属的锻造性是指金属材料锻造的难易程度

衡量指标：

塑性，变形抗力

影响因素：

金属本质，变性条件（温度，速度，应力状态），

模锻

锻件大小不限，是制造大型锻件的唯一方法

自由锻的基本工序：

自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类1镦粗，拔长，冲孔，弯曲，错移，扭曲，切割，2辅助工序：

指进行基本工序之前的预变形工序。

如压钳口、倒棱、压肩等。

3.精整工序:

在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。

锤上模锻

飞边槽的作用：

增大金属流出模膛阻力,使金属更好充满模膛。

容纳多余的金属。

（2）制坯模膛

①拔长模膛

用它来减少坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。

②滚挤模膛

用它来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。

主要是使金属按模锻件形状来分布。

③弯曲模膛

对于弯曲的杆类模锻件，需要用弯曲模膛来弯曲坯料

④切断模膛它是在上模与下模的角部组成一对刀口，用来切断金属

模锻的工艺规程

分模面的选择

a.便于锻件取出且分模面为平面；

b.使上下模膛深度最浅；

c.上下模膛沿分模面轮廓一致；

d.使锻件上加余块最少。

锻件结构的工艺

一、自由锻锻件结构工艺性

1.不允许有锥度和斜面

2.外形尽量简单避免截交与相贯.

3.不允许有筋和凸台

4.复杂件，断面有急剧变化的锻件应采用组合件.

二、模锻零件结构工艺性

1.便于锻件取出，加余块最少，锻模易于制造

2.外形力求简单、平直和对称，尽量避免锻件截面积差别

过大，避免锻件上有薄壁、高筋和凸起结构

3.复杂件要考虑锻焊组合结构

落料与冲孔工序

将冲压件与板料按要求的轮廓线分离的工序,如剪切、落料、冲孔。

落料和冲孔总称为冲裁

冲裁──使坯料按封闭轮廓分离

落料──冲下部分为工件，周边为废料

冲孔──冲下部分为废料，周边是工件

凸凹模工作部分应有锋利的刃口。

凸凹模间应有合理的间隙。

正确确定凸凹模刃口的尺寸

④合理排样

冲孔：

D凸＝D孔D凹＝D凸＋2Z

落料：

D凹＝D落D凸＝D凹－2Z

其中Z为单边间隙

变性工序：

材料只发生位移,不破坏（不分离）的工序。

拉伸

弯曲：

使板料或坯件弯成一定角度和形状的工序

翻边：

使板料获得一定高度凸缘的方法

成型：

利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。

连续冲模：

在冲床的一次冲程中，在模具不同部位同时完成数道工序

复合冲模：

在冲床的一次冲程中，在模具同一部位同时完成数道工序。

直流反接：

焊件（-）焊条（+）溶深小，用于焊薄板，有色合金，不锈钢，铸铁等。

直流正接：

焊件（+）焊条（-）焊件热量多，溶池深用于焊高熔点或厚大焊件

1.熔合区性能最差

2.过热区

3.正火区

4.部分相变区

保证焊缝质量的措施

电焊条组成

焊芯：

传导电流形成焊缝（50%-70%）

药皮：

提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，对溶蚀的脱氧，加入合金元素

按药皮熔渣的酸碱性分类：

、

酸性，氧化性强，合金元素烧损严重，焊缝机械性能差，工艺性能较好，劳动条件好，用于焊接一般结构钢

碱性：

氧化性较小，工艺性能比较差，劳动条件较差，焊缝抗裂性能好，

埋弧焊接：

主要用于生产批量大、厚度较大（6～60mm）且长的直焊缝和大直径的环形焊缝。

气体保护焊：

.明弧焊，溶池可见度好，操作方便。

2.电弧受到保护气流压缩，热量集中，焊接速度快；熔池小，

溶池深，热影响区窄；焊后变形小，适于薄件及有色件。

3.焊缝表面无渣，可以节约大量清渣时间

4.适于全位置焊接，并有利于焊接过程自动化

5.气体保护焊设备较复杂，焊接时，容易受气流干扰

氩弧焊：

保护效果最好，但氩气成本高。

主要用于焊接易氧化的有色金属，稀有金属，高强度合金钢及一些特殊性能的合金钢

CO2气体保护焊

主要用于低碳钢和普通低合金钢薄板的焊接

电阻焊：

特点：

1，生产率高，焊接变形小2不开坡口，不用填充金属、无需保护3操作简单、劳动条件好、易实现自动化4、设备复杂耗电多、焊件尺寸受限

适用于成批大量生产

电阻焊：

电焊，缝焊，对焊（电阻对焊：

电压-通电-电压闪光对焊：

通电-移动-加压）

①焊接质量好，生产率高；

②可焊同种金属或异种金属（钢-钢、铜-钢、铝-钢、铝-铜等）；

③可焊直径为0.01mm的金属丝和断面为上万平方毫米的金属棒、管或异型材料。

摩擦焊特点：

①加热温度低，接头质量好；

②焊接生产率高（1200件/h），成本低（耗电为闪光焊的10～20%,焊接成本为CO2电弧焊的70%左右）；

③能焊同种金属、异种金属及某些非金属材料；

④焊接过程可控性好，质量稳定，焊件精度高；

⑤劳动条件好，无弧光、烟尘、射线污染；

⑥要求被焊工件至少应有一件是旋转体（如棒料、管材）；

⑦摩擦焊设备的一次投资大，适用于成批大量生产。

在各种回转体结构焊接中，可逐步取代电弧焊、电阻焊、闪光焊；一些用熔焊、电阻焊不能焊的异种金属，可用摩擦焊焊接（如铜-铝摩擦焊等）。

钎焊：

1、硬钎焊：

T熔>450℃接头强度较高，适于钎焊接头受力较大或工作温度较高的工件。

如刀具、冰箱压缩机管道等。

2、软钎焊：

T熔<450℃接头强度较低，适于钎焊接头受力不大或工作温度较低的工件。

如各种电器导线的连接，仪表、仪器元件的焊接等

钎焊主要用于精密仪表，电气零部件、异种金属焊件及空间技术

领域

碳钢的焊接的工艺措施：

1、焊前预热，焊后缓冷；

2、采用小规范措施；

3、选用碱性焊条；

4、焊后热处理

铸铁的焊补主要问题：

1、易产生白口和淬硬组织；

2、易产生裂缝；

3、易产生气孔和夹渣

焊接材料的选择一、尽量选焊接性能好的材料钢＞有色金属＞铸铁

二、最好不选用两种性能相差很远的材料

三、应尽量选近似焊接结构的型材

焊缝的布置：

劲量分散，尽量对称，焊缝应避开最大应力处与应力

集中处，尽量避开加工部位，焊接便于操作，

镗削加工──对已有孔进行再加工：

特别适于加工箱体零件上的各种表面及孔系,是大孔，内成形面和孔内环槽的唯一方法。

拉削运动：

主运动：

拉刀的直线往复移动。

（拉床无进给运动，其进给运动是依靠齿升量来实现的。

）

拉削特点及应用:

①生产率高

②加工范围较广（各种截面形状的通孔、孔内键槽、平面和没有障碍的外表面）

加工精度较高，表面粗糙度较小

拉刀结构复杂，制造成本高，故主要适于成大量生产。

YG3→精加工

YG6→半精加工

YG8→粗加工和断续切削

YT5粗加工YT15半精加工YT30精加工