1、材料成型工藝基礎復習綱要第一部分 鑄 造1. 鑄造的實質、特點及應用范圍。鑄造方法分類。鑄造：將熔融的液體澆注到與零件的形狀相適應的鑄型型腔中，冷卻后獲得鑄件的工藝方法。鑄造的實質：利用液態金屬的流動成型。鑄造生產的特點:1）適應性大（鑄件重量、合金種類、零件形狀都不受限制）2）成本低3）工序多，質量不穩定，廢品率高4）機械性能較同樣材料的鍛件差【原因】晶粒粗大，組織疏松，成分不均勻鑄造的應用:主要用于受力較小，形狀復雜或簡單、重量較大的零件毛坯。2. 合金鑄造性能：充型能力和流動性的概念。充型能力和流動性對鑄件質量的影響。影響充型能力和流動性的主要因素，充型能力不足產生的缺陷，提高充型能力和

2、流動性的主要措施（提高充型壓力）。適合鑄造的灰鐵的牌號及牌號代表的意義。流動性：液態金屬本身的流動能力。與金屬的成分、溫度、雜質含量及其物理性質有關。充型能力：合金充滿型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力。流動性好的合金，易于充滿薄而復雜的型腔；有利于氣體和夾雜物上浮排除，有利于鑄件凝固時的補縮。流動性不好的合金，其充型能力差，易產生澆不足、氣孔、縮孔、縮松、熱裂紋等缺陷。影響充型能力的因素：充型能力首先取決于金屬本身的流動性，同時還受鑄型性質、澆注條件、鑄件結構等因素的影響。熔融合金的流動性通常以“螺旋形試樣”長度來衡量。充型能力不足產生的缺陷：鑄件產生澆不足、冷隔的缺陷影響合金流動性的

3、因素:1) 合金的種類 灰鑄鐵、硅黃石最好，鋁合金次之，鑄鋼最差2) 合金的成分 純金屬和共晶成分合金的結晶流動性最好3) 澆注條件 澆注溫度 澆注溫度越高，液態金屬的粘度越低，且因其過熱度高，金屬液含熱量多，保持液態時間長，有利于提高合金的流動性。 充型壓力砂型鑄造時，充型壓力是由直澆道所產生的靜壓力形成的，故直澆道的壓力必須適當。壓力鑄造、離心鑄造因增加了充型壓力，充型能力較強，金屬液的流動性也較好。4) 鑄型的充填條件 鑄型的蓄熱能力 鑄型溫度鑄型中的氣體 鑄型結構灰鐵HT數值表示其最低抗拉強度（Mpa）3. 收縮的概念。鑄造應力、收縮對鑄件質量的影響。 縮孔、縮松、變形、裂紋等鑄造缺陷

4、的形成機理和防止措施。收縮的概念：鑄件在液態、凝固態、固態冷卻過程中所發生的體積和尺寸減小的現象。收縮的三個階段:液態收縮凝固態收縮 鑄件形成縮孔和縮松固態收縮 鑄件產生內應力、變形和開裂形成機理：在鑄件的凝固過程中，由于合金的液態收縮和固態收縮，使鑄件的最后凝固部位出現孔洞，容積較大而集中的孔洞稱為縮孔，細小而分散的孔洞稱為縮松。影響縮孔、縮松形成的因素：成分：共晶成分、近共晶成分或凝固溫度范圍小的合金易形成集中縮孔，反之易形成縮松?？s孔易于檢查和修補。增加鑄件的冷卻速度可促進縮松向縮孔轉化?？s孔和縮松總是存在于鑄件的最后部位。防止縮孔的措施：實現“定向凝固”（也稱順序凝固）就是在鑄件上可能

5、出現縮孔的厚大部位安放冒口，在遠離冒口的部位安放冷鐵，使鑄件上遠離冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。防止縮松的措施：縮松常出現在凝固溫度范圍大的合金鑄件中，采用冒口對其熱節處補縮，由于發達的樹枝狀晶體堵塞了補縮通道，而使冒口難以發揮補縮作用在熱節處安放冷鐵或在局部砂型表面涂敷激冷涂料，加大鑄件的冷卻速度；加大結晶壓力，以破碎樹枝狀晶體，減少其對金屬液流動的阻力，從而達到部分防止縮松的效果鑄造內應力：鑄件在凝固末期，其固態收縮若受到阻礙，鑄件內部將產生內應力。內應力是鑄件產生變形和裂紋的根本原因。分為熱應力、收縮應力和相變應力減小或消除鑄造內應力的措施 合理設計鑄件結構

6、合理選用合金 采取同時凝固的工藝 減少收縮應力 對鑄件進行時效處理鑄件變形是由鑄造應力引起的，前面所提到的減小或消除鑄造應力的措施可以防止和減小鑄件的變形。另外還常采用反變形工藝鑄件裂紋與防止 熱裂紋：防止措施：合理調整合金成分（嚴格控制硫、磷含量）；合理設計鑄件結構；采取同時凝固的工藝；改善型（心）砂退讓性。 冷裂紋：防止措施：防止冷裂紋的方法是盡量減小鑄造內應力，還應控制鋼鐵的含磷量，防止冷卻過快。4. 砂型鑄造：常見手工造型、機器造型的種類、特點和適用范圍。5. 特種鑄造：熔模鑄造、金屬型鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造和離心鑄造等特種鑄造方法的工藝過程、特點及應用。擠壓鑄造、消失模鑄造等液態成

7、形新工藝。6. 鑄件結構設計；鑄造工藝設計：澆注位置和分型面的選擇；鑄造工藝參數(加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、鑄造圓角等)的確定；型芯設計？。鑄造工藝圖實例P61。鑄件結構設計：詳見書P47-531、 鑄件壁厚的設計 合理設計鑄件壁厚 鑄件壁厚應均勻、避免厚大截面。2、 鑄件壁的連接 鑄件的結構圓角 避免銳角連接 厚壁與薄壁間的聯接要逐步過渡 緩解收縮應力（如減緩肋、輻收縮的阻礙） 避免過大水平面的設計3、 鑄件外形的設計 鑄件的外形應便于起模，簡化造型工藝。零件上的凸臺、筋、凹面、外圓角等結構常常直接影響鑄件的起模。 在可能的情況下，應給鑄件的非加工表面設計結構斜度，便于起模。 一般鑄件

8、高度愈小，斜度愈大，通常在1到3度范圍內。4、 鑄件內腔的設計 減少型芯數量，避免不必要的型芯 便于型芯的固定、排氣和鑄件的清理鑄造工藝設計：一、 澆注位置與分型面的選擇1. 澆注位置的選擇 鑄件的重要加工面或主要工作面應處于底面或側面 鑄件的大平面應盡可能朝下或采用傾斜澆注 鑄件的薄壁部分應放在鑄型的下部或側面 對于收縮大的鑄件，為利于設置冒口進行補縮，厚實部位應置于上方。2. 分型面的選擇 分型面應選擇在最大截面處，保證模型能順利從鑄型中取出 應盡量使鑄件 的全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件的尺寸精度。鑄件的機加工面和基準面應盡量放在同一砂箱中。應盡量減少分型面數量，并力求采用平面作為分

9、型面 盡量使型腔、主要型芯應盡量放在下半鑄型中二、 鑄造工藝參數(加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、鑄造圓角等)的確定 1.鑄件尺寸公差 2.機械加工余量(RMA) 3.鑄件線收縮率 4. 起模斜度 5.最小鑄出孔與槽 6. 芯頭和芯座一、鑄造簡介二、鑄造方法及其發展1. 砂型鑄造（傳統鑄造方法）造型方法按使用設備不同分為手工造型：操作靈活，適應性強，設備簡單，生產準備時間短，成本低，適合單件、小批量生產，特別是形狀復雜或重型鑄件的生產機器造型:現代化鑄造生產的基本形式，大大提高了勞動生產率，改善勞動條件，對環境污染小，鑄件的尺寸精度和表面質量高，加工余量小，大批量生產時成本低，只適于成批或大批

10、量生產，只能采用兩箱造型，或者類似于兩箱造型的其他方法機器造型的緊砂方法主要有壓實、振實、振壓、拋砂四種基本形式。2. 特種鑄造（1）金屬型成形改善了勞動條件，提高了生產率，便于實現機械化、自動化生產尺寸精度高、表面質量好，節約材料金屬性冷卻速度快，鑄件組織細密，力學性能好鑄件質量較穩定，廢品率低主要用于大批量生產形狀簡單的有色金屬鑄件和灰鑄鐵件（2） 熔模鑄造工藝過程：制造壓型制造蠟模制殼脫蠟焙燒和澆注清理鑄件精度高，表面光潔；可鑄出形狀復雜的薄壁鑄件；鑄造合金種類不受限制；生產批量不受限制熔模鑄造是少、無切削的先進的精密成型工藝，最適合25Kg以下的高熔點、難以切削加工合金鑄件的成批大量生

11、產（3） 壓力鑄造按壓力大小和加工工藝不同分為壓力鑄造、低壓鑄造和擠壓鑄造壓力鑄造工藝過程：注入金屬壓鑄取出鑄件常用臥式壓鑄機，結構簡單，生產率高，便于自動化特點：壓力鑄造的生產效率比其他鑄造方法都高能鑄出結構復雜、輪廓清晰的薄壁、精密的鑄件鑄件的尺寸精度和表面質量比其他鑄造方法都高鑄件組織細密，強度、硬度高，抗壓強度大壓力鑄造目前多用于生產有色金屬的精密鑄件低壓鑄造工藝過程：準備合金液和鑄型升液，澆注增壓凝固減壓、降液開型取出鑄件特點：充型壓力和速度便于控制鑄件的組織致密，力學性能較高金屬利用率高由于提高了充型能力，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件設備較壓鑄簡易，便于實現機械化和自動化生產

12、目前主要用于生產質量要求較高的鋁、鎂合金鑄件（4）離心鑄造分類：立式離心鑄造、臥式離心鑄造、成型件的離心鑄造特點：鑄件組織致密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學性能好 。鑄造中空鑄件時，可不用型芯和澆注系統，大大簡化了生產過程，節約金屬。便于制造雙金屬鑄件，如鋼套鑲銅軸承 離心力作用下，金屬液的充型能力得到提高，可澆注流動性較差的合金鑄件和薄壁鑄件，如渦輪、葉輪等離心鑄造主要用于管、套類零件。如鑄鐵管、銅套、氣缸套等。（5） 擠壓鑄造工藝過程：鑄型中澆入金屬液，上型向下運動擠壓金屬液而成形特點：1）擠壓鑄件的尺寸精度和表面質量高，尺寸公差IT11 IT13，Ra6.3Ra1.6；2）無需開

13、設澆冒口，金屬利用率高；3）適應性強，大多數合金都可采用擠壓鑄造；4）工藝簡單、節省能源和勞力，易于實現機械化和自動化，生產率比金屬型高1倍。擠壓鑄造主要用于生產強度較高、氣密性好的鑄件及薄板類鑄件，如閥體、活塞、機架、鑄鐵鍋等。（6） 實型鑄造實型鑄造(稱氣化模鑄造和消失模鑄造)，它是采用泡沫塑料代替木模或金屬模進行造型。造型后模樣不取出，澆入金屬液后，模樣燃燒氣化消失，金屬液填充模樣的位置，冷卻凝固成鑄件的生產方法。工藝過程：模樣制造、造型、澆注、清理等過程。特點：1）工序簡單、生產周期短、效率高，勞動強度低；2）鑄件尺寸精度高；3）可采用無粘結劑型砂，鑄件清理方便；4）零件設計自由度大，

14、即結構工藝性好。實型鑄造適用范圍較廣，幾乎不受鑄件結構、尺寸、重量、材料和批量的限制，特別適于生產形狀復雜的鑄件。鑄造方法的比較鑄件內部質量 適用合金種類 復雜程度生產率設備投資生產批量熔模鑄造 金屬型鑄造壓力鑄造 離心鑄造 低壓鑄造 砂型鑄造 3、 鑄件結構和工藝設計第一部分 鍛造1 鍛壓的實質、特點和應用2 自由鍛：利用壓力或沖擊力，使上下抵鐵間金屬產生自由流動獲得鍛件的方法。自由鍛分為手工自由鍛和機器自由鍛兩類自由鍛的特點：能生產各種大小的鍛件。對于大型鍛件，自由鍛是唯一可能的生產方法。自由鍛采用通用的設備和工具，成本低，生產準備周期短。自由鍛只能鍛造形狀簡單件，生產率低，鍛件表面質量差

15、，工人的勞動強度大，只適用于單件小批量生產。應用:自由鍛適合于單件、小批和大型鍛件的生產。自由鍛的基本工序：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉、錯移等。生產中常用前三種。工藝規程：繪制鍛件圖坯料質量及尺寸計算選擇鍛造工序胚料質量計算公式G坯=G鍛+G燒+G切3. 模鍛即模型鍛造，是利用模具使毛坯變形而獲的鍛件的鍛造方法。模鍛的特點：鍛件的形狀和尺寸比較精確，表面粗糙度低，加工余量小，能鍛出形狀復雜的鍛件金屬坯料的鍛造流線分布更合理，力學性能提高模鍛操作簡單，易于機械化，生產率高，大批量生產時，成本低模鍛適合中小型鍛件的批量生產，按照其所用設備的不同，可分為錘上模鍛和壓力機模鍛熱加工復習題第三部

16、分焊接焊接基礎：焊接的實質，焊接熱影響區。焊接方法分類。焊接在工業生產中的應用。本質：電弧焊是利用電弧作為熱源，使分離的焊件金屬局部加熱熔化，形成熔池，隨著電弧的移動，熔池中的液態金屬冷卻結晶，凝固后焊件彼此焊合在一起的焊接方法。熱影響區：焊接過程中，焊縫金屬熔化，靠近焊縫金屬的母材發生組織和性能的變化，這一區域稱為焊接熱影響區。主要焊接方法：應用：電弧焊冶金過程。焊接接頭的組織和性能。焊接應力和變形。焊接裂紋的產生原因及防止措施。焊接變形的5種基本形式。電弧焊冶金過程：焊條和工件之間通過短路引燃電弧，電弧熱使焊件和焊條端部同時熔化，熔滴與熔化的母材形成熔池，焊條藥皮熔化形成熔渣覆蓋于熔池表面

17、并產生大量保護氣體，實現氣體熔渣聯合保護，同時在高溫下熔渣與熔池液態金屬之間發生冶金反應。焊接接頭的組織和性能：焊接接頭包括焊縫、熔合區和熱影響區。焊縫組織：粗大的柱狀晶，成分不均勻，焊縫中心區容易偏析低熔點的含硫、磷的夾雜。熱影響區：焊接過程中，焊縫金屬熔化，靠近焊縫金屬的母材發生組織和性能的變化，這一區域稱為焊接熱影響區。熱影響區按加熱溫度的不同，可劃分為過熱區、正火區、不完全重結晶區等區域。 熔合區：焊縫與熱影響區的過渡區稱熔合區，也稱半熔化區。（焊接材料、焊接方法、焊接工藝、焊后熱處理為影響組織和性能的因素。）焊接應力和變形：原因：焊接過程中對焊件進行了不均勻的加熱和冷卻，以及接頭受到

18、周圍母材或結構產生的剛性約束，是焊接接頭產生應力、變形的外因。金屬的熱脹冷縮是產生應力與變形的內因。焊接裂紋的產生原因及防止措施：原因：措施：1選擇合理的焊接順序2焊前預熱或加熱減應區3小電流，快速焊4錘擊或碾壓焊縫5焊后熱處理6焊后拉伸或振動工件焊接變形的5種基本形式:電弧焊常用方法手弧焊的特點和應用。焊條的組成、作用、種類、型號、牌號、特性和選用。焊條電弧焊應用：單件、小批量短焊縫或不規則焊縫的焊接，焊件厚度在1.5mm以上。焊條組成: 手工電弧焊的焊條由焊芯和藥皮兩部分組成.作用：一是作為電極導電、生弧，二是作為焊縫的填充金屬（占5070%）。種類：按照藥皮性質，焊條分為酸性焊條和堿性焊

19、條兩類。牌號：？特性：？選用：1）等強度原則；2）同成分原則；3）抗裂性要求；4）抗氣孔要求；5）低成本要求。埋弧焊、氬弧焊、CO2氣體保護焊、電渣焊的焊接過程、設備組成、特點和應用。埋弧焊： 特點：生產率高；節省金屬；焊接質量好且穩定；勞動條件好；應用：1埋弧焊通常用于碳鋼、低合金結構鋼、不銹鋼和耐2熱鋼，也可用來焊接待殊性能鋼，鎳基合金、有色金屬等。3在壓力容器、造船、車輛、橋梁等工業生產中得到廣泛應用。4埋弧焊設備費用高，焊前準備復雜，對接頭加工與裝配要求較高。只適于批量生產中厚板（660mm）的長直焊縫及直徑大于250mm環縫的平焊。氬弧焊：氬弧焊是使用高純度氬氣作為保護氣體的氣體保護

20、焊。按所用電極不同，氬弧焊分為熔化極氬弧焊和不熔化極氬弧焊。CO2氣體保護焊：電渣焊的焊接過程1電渣焊前，將焊件垂直放置，使焊縫直立，在接觸連接面之間預留2040mm間隙。連接面兩側裝有水冷銅滑塊（防止熔渣流失，使焊縫成形），在工件的底部加裝引弧板，在頂部加裝引出板。焊接前先在焊接部位形成一個封閉空間。 2焊接時，電弧熔化焊劑和焊絲，形成渣池和熔池。渣池密度小，浮在熔池上面。渣池形成后，迅速將焊絲插入渣池中，并降低焊接電壓，使電弧熄火，電渣焊開始。電流流經熔渣時產生大量電阻熱，將焊絲和和焊件邊緣熔化。隨著焊絲不斷送進，熔池上升，熔池底部的金屬冷卻結晶形成焊縫。焊接過程中渣池不僅作為熱源，又起到

21、保護作用。設備組成、特點和應用。？電阻焊、摩擦焊的實質、基本形式、焊接過程、特點和應用。電阻焊概念：利用電流通過焊件及其接觸處產生的電阻熱將焊件局部加熱到塑性狀態或部分熔化狀態，然后再施加機械壓力以完成焊接?；拘问剑狐c焊（分流現象：點焊第二個焊點時，有一部分電流會流經已焊好的焊點，稱為分流現象。熔核偏移：在焊接不同厚度或不同材料時，因為薄板和導熱性好的材料吸熱少，散熱快，導致熔核向厚板和導熱性差的材料偏移，這一現象稱為熔核偏移。在薄板處加一墊片增加厚度或采用導熱性差的電極，減小薄板的散熱，防止熔核偏移。）、縫焊（廣泛應用于厚度為0.12mm薄板結構的焊接；由于銅及銅合金電阻小，不適于縫焊）、對焊（電阻對焊：先加壓后通電。要求工件端面清理干凈，否則