材料成型工艺基础考试复习要点.docx
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材料成型工艺基础
复习资料
13上午九到十一点
一号公教楼407
1铸件的凝固方式及其影响因素
凝固方式:
(l)逐层凝固方式
(2)糊状凝固方式
(3)中间凝固方式
影响因素:
(l)合金的结晶温度范围:
结晶温度范围越小,凝固区域越窄,越倾向于逐层凝固。
低碳钢近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固,高碳钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固。
(2)逐渐的温度梯度:
在合金的结晶温度范围已定时,若铸件的温度梯度↑由小到大,则凝固区由宽变窄,倾向于逐层凝固。
2铸造性能含义及其包括内容,充型能力含义,影响合金流动性因素(合金种类、成分、浇注条件、铸型条件)
铸造性能:
合金铸造成形获得优质铸件的能力,、
合金的铸造性能:
主要指合金的流动性、收缩性和吸收性等
充型能力:
液态合金充满铸型型腔,获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力。
影响合金流动性因素:
(l)合金的种类。
灰铸铁、硅黄铜流动性最好,铝合金次之,铸钢最
差。
(2)合金的成分。
同种合金,成分不同,其结晶特点不同,流动性也不同。
(3)浇注温度越高,保持液态的时间越长,流动性越好;
温度越高,合金粘度越低,阻力越小,充型能力越强。
在保证充型能力的前提下温度应尽量低。
生产中薄壁件常采用较高温度,厚壁件采用较低浇注温度,
(4)l.铸型的蓄热能力越强,充型能力越差
2.铸型温度越高,充型能力越好
3.铸型中的气体阻碍充型
3合金的收缩三阶段,缩孔、缩松、应力、变形、裂纹产生阶段
l.收缩。
合金从液态冷却至常温的过程中,体积或尺寸缩小的现象。
合金的收缩过程可分为三阶段(l)液态收缩
(2)凝固收缩
(3)固态收缩
缩孔
(1)形成条件:
金属在恒温或很窄的温度范围内结晶,铸件壁以逐层凝固方式凝固。
(2)产生原因:
是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值,且得不到补偿。
(3)形成部位:
在铸件最后凝固区域,次区域也称热节。
缩松
(1)形成条件:
形成铸件最后凝固的收缩未能得到补足,或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固,凝固区域较宽,液、固两相共存,树枝晶发达,枝晶骨架将合金液分割开的小区难以得到补缩所致。
(2)形成部位:
一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近,也常分布在集中缩孔的下方。
其热应力形成过程分三阶段
第一阶段。
两者都塑性变形,无热应力;
第二阶段,一塑性一弹性,仍无热应力;
第三阶段,两者均弹性变形,冷却慢的受拉,快的受压。
铸件的变形:
残留铸造应力超过铸件材料的屈服极限时产生的翘曲变形。
后部、心部受拉应力,出现内凹变形。
薄部、表面受压应力,出现外凸变形。
铸件的裂纹:
当铸件应以超过金属的强度极限时。
铸件便产生裂纹,分为热裂和冷裂。
4铸造内应力分类及其各自产生原因
热应力:
铸件在凝固和冷却过中,不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力,称热应力
收缩应力:
铸件在固态收缩时,因受铸型、型芯、浇冒口等外力的阻碍而产生的应力称收缩应力
固态下发生相变的合金,由于部分冷却速度不同,到相变温度的时间不同,而且发生相变程
度不同由此产生的应力
5什么是定向凝固原则?
什么是同时凝固原则?
其目的是什么?
需要采取什么措施来实现?
定向(顺序)凝固:
就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口,使铸件上远离宜口的部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固,最后才是冒口本身的凝固。
远离冒口→冒口附近→冒口本身
同时凝固:
就是采取必要的工艺措施,使铸件各部分冷却速度尽量一致。
实现定向凝固的措施是:
设置冒口;合理使用冷铁。
它广泛应用于收缩大或壁厚差较大的易产生缩孔的铸件,如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。
实现同时凝固的措施是:
将浇口开在铸件的薄壁处,在厚壁处可放置冷铁以加快其冷却速度。
它应用于收缩较小的合金(如碳硅质量分数高的灰铸铁)和结晶温度范围宽,倾向于糊状凝固的合金(如锡青铜),同时也适用于气密性要求不高的铸件和壁厚均匀的薄壁
控制铸件凝固方式的方法:
(1)正确布置浇注系统的引入位置,控制浇注温度、浇注速度和铸件凝固位置;
(2)采用冒口和冷铁;
(3)改变铸件的结构;
(4)采用具有不同蓄热系数的造型材料。
6防止或减少铸件应力与变形的措施?
(1)合理设计铸件结构在设计铸件时应尽量使铸件形状简单、对称、壁厚均匀。
(2)尽量选用先收缩率小、弹性模量小的合金
(3)采用同时凝固的工艺
(4)设法改善铸型型芯的退让性,合理设置浇冒口
(5)对铸件进行时效处理。
自然时效热时效(去应力退火)和共振时效
1熔模铸造工艺过程,特点及适用范围,(不可用金属型)
工艺过程:
制造蜡模→制壳→脱蜡→熔烧→浇注
工艺特点:
(l)铸得的精度和质量高。
(2)可制造形状复杂的铸件。
(3)适用各种合金铸件,尤其是高熔点和难以加工的高合金钢,如耐热合金,
不锈钢,磁钢等。
(4)生产批量不受限制,单件小批量大批量均可使用。
(5)工艺过程较复杂,生产周期长,使用费和消耗的材料费较贵。
=>成本高
适用范围:
熔摸制造适用于制造形状复杂,难以加工的高熔点合金既有特殊要求的精密铸件.主要有汽轮机,燃气轮机叶片,切削刀具,仪表原件,汽车,拖拉机及机床等零件的生产
2金属性铸造应采取怎么样的工艺措施来保证产品质量(预热、喷涂料、控开型、提高浇注温度)
铸件特点、应用范围
(1)金属型的预热(预热温度一般不低于150℃)。
(2)涂料(耐火涂料的厚度为0.3~0.4mm)利用涂料厚度的厚薄,来调节铸件的冷却速度,保护金属型,防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击;利用涂料储气排气。
(3)控制开型时间。
(4)提高浇注温度和防止铸件产生“白口”。
2铸造特点:
(1)可承受多次浇注,便于实现机械化生产;
(2)铸件精度和表面质量高;
(3)铸件的结晶组织致密机械性能高,铸件质量稳定,废品率低。
(4)金属型成本高,周期长,铸造主艺严格,
3适用范围适用于大批量生产有色金属铸件,如铝合金活塞、汽缸体等。
3离心铸造特点及应用概念
特点:
(1)利用旋转表面生产圆筒形铸件,省去型芯和浇注系统,大大简化生产过程节约了金属,
(2)离心力作用:
铸件由外向内的顺序凝固,而气体和残渣因比重轻向内腔移动而排除,铸件组织致密,极少有缩孔、气孔、夹渣等缺陷。
(3)合金的充型能力强便于流动性差的合金及薄件的生产,便与制造双金属件。
但是铸件易产生偏析,铸件内表面较粗糙。
内表面尺寸不易控制。
应用:
离心铸造主要用于大批量生产管、套类零件。
如铸铁管、铜套、气缸套等。
4压力铸造的特点及应用(薄壁、精密件、镶嵌件、不能热处理)
特点:
(l)铸件精度高;可以做形状复杂的薄壁件;
(2)力学性能好;
(3)生产率高50-150次/小时;
(4)但设备投资大,铸型周期长,只适用于大批量生产,而且不能进行切削余量加工,防止孔洞外漏。
应用:
用于生产有色金属的精密铸件。
第四章
1铸件结构设计的要求(理解工艺要求铸造性能要求)
工艺要求:
1外形设计应避免外形凹,简化工艺
2外形设计凸台应考虑便于造型
3减少型芯数量,利于型芯的固定排气和清理
4应合理确定结构的斜度
性能要求:
1铸件壁厚的设计
(1)铸件的壁厚厚度要合理,铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间
(2)铸件壁厚应均匀,避免厚大截面,使过热
(3)铸件内壁应薄于外壁,内外壁厚差约10-30%
2铸件壁链接
(1)铸件的各壁之间应均匀过度,两个非加工表面所形成的内角应
设计成圆角
(2)避免锐角连接
(3)减缓肋、辅收缩的阻碍
3避免铸件大的水平平面结构
4避免铸件产生翘曲变形
5对铸钢件,审查实现定向凝固的可行性
2浇注位置选择原则.分型面选择原则
浇注:
1铸件的重要加上面应朝下或位于侧面
2铸件的宽大平面应朝下
3铸件局部薄壁部位朝下
4利于铸件顺序凝固和补缩厚大部位在上
5应尽量减少型芯的数量,便于型芯安放、固定和排气
分型:
1型面的确定应能方便、顺利的取出模样或铸件,分型面一般选在铸件的最大截面处
2分型面应避免曲折,数量应少,最好是一个,且为平面
3最适宜采取哪种铸造方法
铝合金活塞原型铸造;
发动机铯背铜套离心铸造;
铸铁水管离心铸造;
车床床身砂型铸造;
汽轮机叶片熔模铸造
第五章
1冷热变形的含义,变形后组织性能特点
冷变形:
金属在再结晶温度以下进行的塑性变形
特点:
1晶粒沿变形方向被拉长
2晶粒破碎
3晶粒择优取向,形成变形织构
4残余内应力区别在于塑性变形在再结晶温度
热变形:
金属在再结晶温度以上进行的塑性变形
特点:
1金属致密度提高↑
2组织细化,力学性能提高↑
3出现锻造流线
2回复与再结晶含义,
回复:
将冷成形后的金属加热至一定温度后,使原子回复到平衡位置,晶内残余应力大大减小的现象
组织与性能:
(1)使晶格畸变↓减轻或消除,但晶粒的大小和形状并无改变
(2)消除了晶格扭曲↓及大部分内应力↓
(3)力学性能变化不大,强度、硬度塑性略有提高,内应力大大降低
再结晶:
塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重生核、结晶,变为等轴晶粒的现象
组织与性能:
(1)再结晶通过形核、长大的方式进行。
得到细小均匀等轴晶粒
(2)消除了残余应力↓和加主硬化↓现象,塑性↑提高,再结晶退火
3锻造流线对性能影响事如何利用?
锻造流线使金属性能呈现异向性:
沿着流线方向(切向)抗拉强度较高,而垂直于流线
方向(法向)抗拉强度较低。
合理利用纤绯组织:
(1)应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向重合
(2)最大切力方向与零件的轮廓相符合,尽量不被切断
4什么是金属的可锻性,影响可锻性的因素?
各自如何起作用?
金属的可锻性:
金属材料在受锻压后,可改变自己的形状而不产生破裂。
是衡量金属通过塑性加工获得优质零件难易程度的工艺性能
影响因素:
(1)金属的本质a化学成分纯金属,合金碳化物形成元素使塑性加工性下降b金属组织纯金属和固溶体,碳化物粗晶粒,均匀细小晶粒
(2)加工条件a变形温度锻造温度始锻温度越高,可锻性好
b变形速度,速度增加,
一方面,回复和再结晶来不及进行,塑性下降,变形抗力增加;另一方面,热效应明显,塑性提高,变形抗力下降。
变形速度较小时,以强化为主,较大时以热效应为主
c应力状态压应力↑数目越多,塑性越好
d胚料表面质量表面粗糙度↓低,塑性越好
第六章
1自由锻工序,特点,制定自由锻工艺规程的主要内容?
工艺余块含义?
工序:
(1)基本工序用来改变胚料的形状尺寸的主要工序,主要包括:
镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割
(2)辅助工序为了完成基本工序而进行的预先变形工序,主要包括:
压钳口、倒棱、压肩
(3)修整工序用来提高锻件尺寸及位置精度的工序,主要包括:
校正、滚圆、平整
特点:
自由锻根其所用设备分为手工自由锻和机器自由锻,
手工自由锻只能生产小型锻件,生产效率低,
机器自由锻则是自由锻的主要生产方法,重型锻唯一可行的生产方法收是自由锻
工艺规程:
绘制锻件图→计算胚料的重量和尺寸→确定变形工步→选定设备和工貝→确定锻造温度范围→加热、冷却及热处理的方法及规范等
绘图→计算→工步→设备→锻温→热处理
工艺余块:
为了简化锻件形状而加上去的那部分金属=>多余的
2与自由锻相比,模锻有什么特点?
模膛分类?
飞边、冲孔连皮含义?
拔长、滚压模膛作用?
胎模锻
特点
(1)由于有模膛引导金属的流动性,锻件的形状可以比较复杂
(2)锻件内部的
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