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成型工艺知识点
By小婷子0.0
成型工艺知识点
第一章概论
第一节优秀设计——技术与艺术的完美结合
为什么。
。
。
。
优秀的设计师始终关注着技术的进步与未来的发展,探讨和研究新技术为设计所带来的新的可能,最终将新技术与艺术有机的结合在一起,融入设计作品中,技术为他们开拓了更广阔的创造空间。
第二节技术变革与设计创新
以船舶为例人力-风力-蒸汽机-燃油机-核动力
材料技术进步是导致设计变革的一个重要因素
第四节设计师与工程师
1工业设计师与工程师的职责
工程师分别从各自的专业出发研究和解决产品设计过程中所遇到的材料,制造,动力,机构,强度,结构等相关为问题,保障产品能够按设计目标制造成形,并安全可靠稳定的运行
设计师主要从市场需求,人的需求,社会的需求等角度出发,通过市场调研,使用现状分析,对象人群心理调查,社会文化导向预测等对产品应具有的色彩与形态风格,尺度大小及所要实现的功能等进行策划,提出设计方案。
2设计师缺乏工程技术知识的危害
一方面导致设计完全天马行空,如同艺术雕塑,充满艺术想象,缺乏现实根基,另一方面导致缺乏与工程师有效交流的基础平台,无法在设计阶段与工程师有效交流与合作。
第二章材料基础
第1节认识材料
1.材料是构成设计对象的所有组成物质。
可以是石、木、金属、水等有形的物质,也可以是光、影、空气、烟雾甚至是磁场,除人类思想意识以外的所有物质都可以是材料。
2.材料的分类
1、)按材料的化学结构分类:
金属材料、无机材料、有机材料、复合材料。
2、)按材料的形态分类:
一次元材料、二次元材料、三次元材料。
3、)按材料的发展历史分类:
天然材料、加工材料、合成材料、复合材料、智能材料或应变材料、纳米材料。
3.材料特性
物理特性、化学特性、力学特性、加工工艺特性、人文特性、经济特性、环境协调性。
4.把握和挖掘利用材料的方法:
1.)从材料宏观和微观结构入手,从根本上把握材料特性产生的因由。
2.)从材料基本特性入手,系统的学习和研究材料如物理、化学、力学、人文等特性。
3.)从材料的合成与加工方法人手,学习和研究材料的加工成型方法,为恰当选用或创造性地运用其成型方法打下坚实的基础。
4.)从应用需求入手,研究和分析材料的未来发展方向,为前瞻性产品设计提供理论依据。
第2节:
材料与创新技术
1、构成材料的基本要素
1、色彩。
材料色彩的应用必须遵循以下原则:
1.)尽量运用材料的天然颜色。
(其色彩本身对材料具有最合理的表达。
一方面,材料的天然色彩本身就有极强的美感,没有比天然色更符合材料特性的颜色,另一方面,改变材料天然色会增加制造成本,带来资源、能源的浪费,环境的污染,妨碍可回收材料的有效再利用。
)
2.)尽量通过较少的颜色种类来构成。
(单构件产品尽量用少量的颜色构成。
这样做一方面容易达到变化统一的美学效果,另一方面由于材料的附加色彩与加工工艺有关,表面每增加一种颜色便可能增加一道工序)。
2、形态。
材料的形态构成与立体构成不同之处在于(形态设计的要点):
1.)应注重发挥材料特性。
(塑性好、气密性、弹性好)
2.)应注意形态结构的强度及稳定性。
3、透明度。
4、纹理。
纹理应用与设计主要具有一下作用:
1.)发掘材料天然纹理美感。
2.)模仿天然材料纹理,赋予人工材料天然材料的质感,满足人们对天然材料的心理或视觉需求。
3.)具有韵律美的人工纹理,可增强产品的美感。
4.)起到防滑、心理暗示等功能。
5、光洁度(什么是光洁度:
光洁度主要指材料表面的光洁程度)光滑表面给人以洁净、清凉、人造、轻、高科技等印象,而粗糙表面给人以温暖、人性、可靠、凝重、天然、较脏的印象。
6、冷暖。
(冷暖与热导率、孔隙率有关。
)(触觉冷暖属感觉范畴,热导率越高,触觉越冷,孔隙率越高,触觉越暖。
视觉冷暖属知觉范畴。
)
7、软硬(触觉软硬与材料的微观结构和宏观结构都有关系。
材料越薄越软,越细越软,越长越软,结构密度越低越软,弯曲材料比直材料软等)。
8、轻重(与密度有关,通过结构可以降低单位体积内材料的重量,如空心结构、框架结构、网格结构等)。
9、状态。
(气、液、固)柔性材料和刚性材料。
第3节:
新材料的发展方向
1、什么是新材料:
新材料是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。
2、电子信息材料的总体发展趋势:
是向着大尺寸、高均匀性、高完整性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向发展的。
3、纳米材料是指由尺寸小于100nm(0.1-100nm)的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。
纳米材料按物理形态可分为:
纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体五大类(工业化生产的纳米材料主要是碳酸钙、白炭黑、氧化锌等纳米粉末体材料)
4、先进复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料(未来的功能复合材料比重将超过结构复合材料,成为复合材料发展的主流)
5、智能材料主要具有以下重要特征:
传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力、自调节能力。
记忆金属、电流变液、感光镜片都是智能材料。
6、生态环境材料的特点:
消耗的资源和能源少,对生态和环境的污染小,再生利用率高,而且从材料制造、使用、废弃直到再生循环利用的整个寿命过程,都与生态环境相协调)。
7、结构材料指以力学性能为主的工程材料,它是国民经济中应用最为广泛的材料。
功能材料是指表现出力学性能以外的电、磁、光、生物、化学等特殊性质的材料。
新型建筑材料主要包括新型墙体材料、化学建材、新型保温隔热材料、建筑装饰装修材料等。
陶瓷材料一般分为结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷。
第三章金属
1、金属的基本特性
1.优良的力学性能
①较高的强度,②良好的弹性,③良好的塑性,④良好的韧性,⑤良好的刚度,⑥较高的硬度。
2.独特的物理性能
①密度较大,②优异的导电、导热性,③神奇的磁性,(按磁性大小可分为铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料)④特有的色泽(将钢铁材料称为黑金属,其他金属称为有色金属),⑤优美的音质。
3、抗氧化、抗腐蚀能力差。
4、热处理性能。
金属材料在固态下通过适当的加热、保温和冷却,可以调整其内部组织结构,从而改善材料性能,如提高强度,硬度,塑性。
热处理工序有退火,正火,淬火,回火
5、多种表面加工工艺(主要有喷漆、电镀、氧化、磷化等涂镀方法)。
6、优良的成型性
(金属的加工方法主要有铸造、锻造、冲压、焊接、切削加工等)。
7、丰富的人文特性。
1历史悠久;2色泽炫目;3高品质象征;4现代风范;5力量的代表
8、成本高。
原因?
(重点)
1.)材料价格高。
2.)加工成本高。
3.)表面处理为成本画上加号。
9、可持续性较差。
(缺点)
第2节:
常用金属材料特性
1、钢铁(是最广泛使用的金属材料,其产量占金属材料总量的99%)
1、种类:
纯铁
碳钢{根据含碳量多少可分为:
低碳钢、中碳钢、高碳钢;根据碳钢中残留有害杂质的多少可分为:
普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢;根据用途可分为:
碳素结构钢、碳素工具钢}、
合金钢{按其用途可分为构造用强韧钢、高强度钢(用于大型结构造物,焊接性能好)、低温用钢、超强度钢(航空航天)、快削钢(用于机械切削加工)、轴承钢、弹簧钢(弹性好,抗疲劳强度高)、工具钢、耐磨擦用钢、不锈钢等}、
铸铁(铸铁可分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁等)
2、钢铁材料的供应状态:
刚才主要以钢坯、钢锭、板材、管材、钢丝及其制品等半成品形式供应。
2、铝及其合金(是工业中用量最大的有色金属)
1、种类:
纯铝银白色,最突出特点:
优异的导电性,导热性,延展性。
缺点:
易切削,反射率高,铸造性能差,硬度强度低。
耐大气腐蚀,不耐酸碱腐蚀
(按纯度可将铝分为高纯铝及工业纯铝两大类.)主要用于制造铝箔,散热器,各种导线,电缆及炊具。
铝合金(分为铸造用铝合金{按合金元素的不同分为:
铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金}和延展用铝合金{根据性能和使用特点,可分为:
防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金}两大类。
前者铸造成型,后者锻造,压延,挤压成型。
以煅坯、型材、板材等形式供应的铝合金都属于延展性铝合金。
2、什么叫铝材:
是铝及铝合金经过压力加工具有一定的形状及尺寸后,可供直接使用或在加工使用的半成品。
(型材,板材,管材,棒材,线材,箔材)
型材:
是指具有一定长度和连续断面形状的条形材。
箔材的用途:
广泛用作药品、食品等的包装材料。
3、铜及其合金(是人类应用最久的一种有色金属)
其色泽美观,装饰性强,具有优良的导电、导热性、耐腐蚀性、有一定的机械强度和良好的加工工艺性。
种类:
纯铜(玫瑰红色,又称紫铜,化学稳定性好,但不宜做结构材料).
铜合金(根据合金元素的不同,分为黄铜{主要合金元素为锌}、青铜{以锡为主要合金元素,适宜铸造成型}和白铜{以镍为主要合金元素,分结构白铜和电工白铜,可用来做金属餐具和乐器等})
4、锡及其合金(抗大气腐蚀性能极强,但受浓酸侵蚀。
)
1、锡的用途:
主要用作钢铁的镀锡以及制造合金,典型用途是制作装饰品及餐具、玩具、风琴管等。
2、锡箔的用途:
主要用于生产封壳以及用于镜面的镀银。
5、镁及其合金
1、镁的优点:
1低密度、2熔点极低、
3其合金比强度高于铝合金和钢、
4具有良好的铸造性和尺寸稳定性、易于加工废品率低,降低成本
5具有良好的阻尼系数、减震量大于铝合金及铸铁,
6镁合金导热性、抗电磁屏蔽性好、7易于再生利用,被誉为21世纪绿色工程材料。
2、镁合金的分类:
可分为为铸造类和锻造类。
6、钛及其合金
1、钛的力学性能及用途举例
良好的力学性能,比强度在金属材料中最高,且在高温及低温下也能保持其强度,因此成为黑鸟等超音速飞机机身的首选材料。
此外其在许多工业介质中具有优异的耐腐蚀性能,超乎寻常的耐海水侵蚀性使它成为未来深水载人工具的重要材料,具有高延展性,易于锻造和切削加工。
2、钛成本过高的原因?
一是利用目前技术手段,从矿石中分离高纯度的钛十分困难,成本极高;
二是钛在高温下易与其他材料发生化学反应,迫使钛合金需发展非传统的精炼、熔融和铸造技术,苛刻的加工要求导致钛合金加工成本高居不下。
七、贵金属
1、黄金金黄色,色泽好,纯度越高颜色越深
金铜镍的合金称为白金
2、银
第3节金属材料成型工艺
一、铸造
1、什么叫铸造:
把熔化的金属液体浇注到与产品零件形状相适应的铸型空腔中,待溶液凝固并冷却后获得毛坯或零件的工艺过程称为铸造。
2、常用的铸造工艺(分类)
按铸型材料分主要为砂型铸造、石膏型铸造、消失模铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造、熔模铸造等。
按浇铸方法分主要为压力铸造、离心铸造、实心铸造、蘸铸等。
1)砂型铸造的工艺流程主要有以下几个步骤:
①模样制作②制作芯模③调制模砂④制作砂型⑤浇注⑥取件清理。
什么是分型面:
比较复杂的模型,为方便取模,则用两件或两件以上制成复合模型,复合模间的分割面称为分型面。
什么是拔模斜度和铸造圆角?
为什么要设计······?
由于模样最终要从砂箱中取出,为了避免最终模型自砂型取出过程中对砂型的破坏,模型要有拔模斜度,即各部分截面尺寸应有一个从大到小的变化趋势,同时尽可能避免尖锐的内角,如需有内角的出现,则应设计成圆角。
分型线:
由于分箱面的存在,导致铸件上出现一条突起线,称为分型线。
2)什么是熔模铸造:
其又称为精密铸造或失蜡铸造,它的实质是用易熔材料制作模型,在模型表面涂挂耐火涂料后硬化,反复多次,并将模型熔出,焙烧硬壳,即可得到无分型面的铸型,用这种铸型浇注所得铸件尺寸精确,图案、文字细腻,表面光洁,铸件形态可以非常复杂。
熔模铸造法的铸造步骤:
①制作
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