压力加工与铸造、成形工艺
锻造成型工艺介绍
* 再结晶:
当加热温度T再: T再=0.4T熔 原子获得更多热能,开始的某些碎晶或杂质为核心 构成新晶粒,因为是通过形核和晶核长大方式进行 的,故称再结晶。
再结晶后清除了全部加工硬化。
再结晶后晶格类型不变,只改变晶粒外形。
上升, 而塑性、韧 性下降。 * 原因:滑移面附近的 晶粒碎晶块, 晶格扭曲畸变, 增大滑移阻力, 使滑移难以 进行。
● 3、金属的回复与再结晶 * 回复:
冷作硬化是一种不稳定的现象,具有自发恢复到稳定 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时,原子 获得热能,热运动加剧,当加热温度T回(用K氏温标)
●加工硬化的利用、消除
*利用:冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉
钢,不能热处理强化的金属材料。
*消除:再结晶退火(P29)650—750℃
● 热变形对金属组织和性能的影响 冷变形和热变形 * 冷变形
在再结晶温度以下的变形; 冷变形后金属强度、硬度较高,低粗糙度值。但 变形程度不宜过大,否则易裂。 * 热变形 再结晶温度以上变形。 变形具有强化作用,再结晶具有强化消除作用。在热变 形时无加工硬化痕迹。 金属压力加工大多属热变形,具有再结晶组织。
模膛 飞边槽
锤头
上模
分模面,parting plane 下模
模垫
⑵ 制坯模膛 * i) 拔长模膛 增加某一部分长度。 ii)滚压模膛 减小某部分横截面积,以增大另一部分横截面积,坯料长度基本
不变。 切断金属。
此外还有成型模镗,镦粗台, 击扁面等制坯模镗。
在设计和制造零件时,应使最大正应力的方向于纤维 方向重合,最大切应力的方向于纤维方向垂直。尽量 使纤维组织不被切断。
金属加工工艺
铸造成形
离心铸造-简介
离心铸造是将液态金属浇入绕水平或倾斜主轴旋 转着的铸型中,并在离心力的作用下凝固成铸件 的铸造方法。离心铸造可以是砂型的也可以是金
属型。
离心铸造主要用于生产空心旋转体铸件,如管子、 圆环等。
铸造成形
离心铸造-原理
铸造成形
离心铸造-特点
铸件组织致密,力学性能好,但其内表面质量较 差。离心铸造可以省去芯型,可以不设浇注系统。
金属切削加工
刨削-应用
金属切削加工
刨削-设备
金属切削加工
刨削-设备
金属切削加工
铣削-简介
铣削:铣削是将毛坯固定,用高速旋转的铣刀在 毛坯上走刀,切出需要的形状和特征。铣削用的 机床有卧式铣床或立式铣床,也有大型的龙门铣
床。这些机床可以是普通机床,也可以是数控机
床。
金属切削加工
铣削-应用
冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型 材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而 获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加
工方法。
锻压成形
冲压-原理
锻压成形
冲压-原理
锻压成形
冲压-原理
锻压成形
锻压成形
自由锻-简介
是指用简单的通用性工具,或在锻造设备 的上下砧铁之间直接对 坯料施加外力,使坯料
铸造成形
熔模铸造-简介
熔模铸造是用易熔材料(如蜡料)制成模样。在 模样包覆若干层耐火涂料,制成型壳,熔出模样 (熔出蜡料)后经高温烧焙即可浇注的铸造方法。 熔模铸造适用制作各种形状复杂的小铸件。
铸造成形
熔模铸造-原理
铸造成形
熔模铸造-特点
铸件尺寸精确、表面光洁。但工艺过程复杂、生 产周期长、铸件成本高,由于铸型强度不高,所 以不能制造尺寸较大的铸件。
压力铸造工艺介绍
卧式压铸机
热压室压铸机
3.压铸工艺三大要素 3.2.1 卧式压铸机工作原理
3.压铸工艺三大要素 3.2.2 立式压铸机工作原理
640~680℃
200℃左右 900~980℃
1. 密度低,比强度高 2. 流动性好 3. 减震性、磁屏蔽性能好
1.熔点低,流动性好,收缩小 2.可塑性好 3.铸件表面光滑,易做各种表面处理
因熔点高,模具寿命低,应减少使用
3.2 压铸机 3.压铸工艺三大要素
压铸机一般分为冷压室压铸机和热压室压铸机两大类。 冷压室压铸机按其压室结构和布置方式分为卧式压铸机和立式压铸机两种。
3.1 压铸合金
压铸合金应具备的特性: 易于压铸:流动性、收缩性、出模性等尽可能满足压铸的要求。 机械性能:强度、延伸性、脆性等满足产品的设计要求。 机械加工性:易于加工及加工表面的质量能达到产品设计的要求。 表面处理性:抛光、电镀、喷漆、氧化等要求能达到产品设计的要求。 抗腐蚀性:产品在最终的使用环境下具有一定的抗腐蚀性。
4.1 压铸各阶段4.压铸工艺的工艺参数
t1:金属液在压室中未承受压力的时间 t2:金属液于压室中在压射冲头的作用下,通过内 浇口充填型腔的时间 t3:充填刚刚结束时的瞬间 t4.压铸工艺的工艺参数
4.2 工艺参数的选4择.压铸工艺的工艺参数
影响充型的主要因素包括:压力、速度、温度、时间,而各个因素是相互影响和制约的。调整某一 因素,其他因素也会随之变化,因此需对这些工艺参数进行正确选择和调整才能保证生产。
2.1 定义
材料成型及控制工程
材料成型及控制工程材料成型及控制工程是一门涉及材料加工和控制技术的学科,主要研究如何通过各种工艺方法和控制手段,将材料加工成期望的形状、尺寸和性能。
在现代工业中,材料成型及控制工程发挥着重要的作用,为各个领域的生产提供了基础支撑。
材料成型工程是制造业的核心之一,涉及到金属、塑料、陶瓷、复合材料等材料的加工与成型。
常见的成型工艺包括铸造、锻造、压力加工、挤压、拉伸等。
这些工艺方法可以将原始材料加工成所需形状,如铸造可以制造出各种金属铸件,而挤压则可生产铝型材等。
通过合理的工艺选择和设计,能够实现材料的良好成型效果。
控制工程则是材料成型过程中的重要环节,通过各种控制手段,确保加工过程的精确控制和高质量生产。
包括传统的PID控制、模型预测控制、模糊控制等方法,以及现代的自适应控制和优化控制等技术。
通过控制手段,可以有效地控制加工参数,提高产品质量和生产效率。
在材料成型及控制工程中,还有一项重要的研究内容是模具设计与制造。
模具是实现材料成型的重要工具,通过精密的模具设计和制造,可以实现复杂形状零件的加工。
模具设计包括整体结构设计、局部结构设计、可靠性设计等,要充分考虑材料性能、工艺要求和成本效益等因素,确保模具的精度和寿命。
随着科技的发展,材料成型及控制工程也在不断创新和进步。
新材料的出现使得成型工艺更加多样化,如复合材料的应用带来了新的成型挑战和机会。
而先进的控制技术也为材料成型过程提供了更高的精度和效率。
例如,数字化控制技术的应用,可以实现对加工参数的实时监测和调整,提高生产的自动化水平和质量控制能力。
在未来,材料成型及控制工程将继续面临新的挑战和机遇。
随着工业智能化的推进,更多的自动化设备和机器人将应用于材料成型过程,提高生产效率和产品质量。
同时,对于环境保护和可持续发展的要求也将驱动着材料成型技术的创新和改进,如绿色制造和循环经济的理念将得到更广泛的应用。
总之,材料成型及控制工程是一门重要的学科,对于制造业的发展具有关键性作用。
金属材料八大成形工艺
金属材料八大成形工艺
(6)金属型铸造(gravity die casting) 金属型铸造:指液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中 冷却凝固而获得铸件的一种成型方法。 应用:金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁 合金等非铁合金铸件,也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。
金属材料八大成形工艺
金属材料八大成形工艺
(3)挤压 挤压:坯料在三向不均匀压应力作用下,从模具的孔口或 缝隙挤出使之横截面积减小长度增加,成为所需制品的加 工方法叫挤压,坯料的这种加工叫挤压成型Байду номын сангаас 应用:主要用于制造长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。
金属材料八大成形工艺
(4)拉拔 拉拔:用外力作用于被拉金属的前端,将金属坯料从小于 坯料断面的模孔中拉出,以获得相应的形状和尺寸的制品 的一种塑性加工方法。 应用:拉拔是金属管材、棒材、型材及线材的主要加工方 法。
金属材料八大成形工艺
(10)连续铸造(continual casting) 连续铸造:是一种先进的铸造方法,其原理是将熔融的金属, 不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中,凝固(结壳)了的 铸件连续不断地从结晶器的另一端拉出,它可获得任意长或特 定的长度的铸件。 应用:用连续铸造法可以浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合 金等断面形状不变的长铸件,如铸锭、板坯、棒坯、管子等。
金属材料八大成形工艺
(4)低压铸造(low pressure casting) 低压铸造:是指使液体金属在较低压力(0.02~0.06MPa)作用下 充填铸型,并在压力下结晶以形成铸件的方法.。 应用:以传统产品为主(气缸头、轮毂、气缸架等)。
金属材料八大成形工艺
(5)离心铸造(centrifugal casting) 离心铸造:是将金属液浇入旋转的铸型中,在离心力作用下填 充铸型而凝固成形的一种铸造方法。 应用:离心铸造最早用于生产铸管,国内外在冶金、矿山、交 通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工 艺,来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、 内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。
机械制造基础第4章 压力加工
内应力的作用下,金属原子离开原来的平衡位置, 使金属产生变形。 当外力增大到使金属的内应力超过金属的屈服 极限后,即使外力停止作用,金属的变形也不会 消失,这种变形称为塑性变形。 金属塑性变形的实质是晶体内部在外力作用下 产生滑移和扭转,从而破坏了原来的晶格结构, 晶粒之间产生“位错”现象。位错密度越大,变 形越严重。
4.2.4 纤维组织及其应用
铸锭中通常都包含一定的杂质成分。铸锭在压力
加工作用下产生塑性变形时,基体金属中的杂质 也产生变形,并沿着变形方向拉长,呈纤维形状, 称为纤维组织。
(1)尽量使纤维 分布与零件的轮廓 相符合而不被切断。 (2)使零件所受 的最大拉应力与纤 维方向一致。 (3)使零件所受 的最大切应力与纤 维方向垂直。
2.自由锻基本工序
(1)镦粗。 ① 用于制造高度小而断面大的工件,如齿轮、 圆盘、叶轮等。 ② 作为冲孔前的准备工序。 (2)拔长。 ① 用于制造长而截面小的工件,如轴、拉杆、 曲轴等。 ② 制造空心零件,如套筒、圆环等。 (3)弯曲。 (4)错移。 (5)冲孔。冲孔是在坯料上加工孔的工序。
4.1.2 压力加工的特点和应用
(1)压力加工件性能优良。金属坯料经锻造或轧制后结构致密、组 织改善、性能提高。凡是受交变载荷、服役工作比较繁重的零件, 通常使用压力加工方法制造毛坯。 (2)材料利用率高。压力加工是金属在固体状态下体积的转移过程, 它不像切削加工那样产生大量切屑,是一种无屑成形方法,可以获 得合理的流线分布和较高的材料利用率。 (3)零件精度较高。用压力加工生产的工件可以达到较高的精度, 随着近年来先进技术和设备的使用,压力加工产品可以达到少切削 或无切削的要求。例如,精密锻造的伞齿轮齿形部分的精度可达8级, 可以不经切削加工直接使用。 (4)生产率高。模锻、轧制、拉丝以及挤压等压力加工方法都具有 较高的生产率。例如,在大型锻压设备上模锻汽车用曲轴仅需数十 秒;使用自动冷锻机生产螺栓和螺母,每分钟可生产数百件。 (5)固态成形。压力加工在固态下成形,相对液态成形来说更为困 难,所以锻件和冲压件的形状都相对地较为简单,不像铸件具有复 杂的外形、内腔和薄壁结构。
金属材料与加工工艺
(3)加工上的注意点
下面就设计时必须要了解的金属材料所具有的性质加以说明。 1)塑性变形 2)再结晶和结晶粒的生成及退火 3)青热脆性 4)时间开裂 5)淬火与回火
2、加工法的种类 有塑性加工、连接和机械加工,液体金属加工法有铸 造和焊接。
(1)压力加工 切断加工、弯曲加工、冲压加工、成型加工、压缩加工和特殊塑性加工等。 l)切断加工 2)弯曲加工 a.最小弯曲半径 b.回弹 3)冲压加工
2-7表面处理
(1)腐蚀与表面处理 (2)表面处理及加饰、印刷 (3)对有害物质的处理 对污染采取的措施可考虑如下三点: 1)封闭系统:不排出有害物; 2)使用代用品:停止或减少使用有害物; 3)无公害技术的开发:表面处理技术的改善和对排出有害物的完全处理技术。 2、表面加工 (l)切削、研削加工 (2)研磨
金属材料与加工工艺
2 钢和铁 钢和铁的产量占金属产量之首。 (1)钢铁的种类和性质 ①纯铁 ②碳素钢 ③合金钢: 不锈钢 在钢中加进12%以上Cr时便难以生锈。
④铸铁: FC 2 5称为一般普通铸铁, FC 3 0、 FC 3 5称作强韧铸铁。
2-3铝及其合金
1、铝及其合金的种类和性质 (l)铝 (2)铸件用铝合金 (3)延展用铝合金 (4)压模用铝合金
2-4铜及其合金
l、铜 2、黄铜 3、青铜 4、铝青铜 5、焊锡
2-5其它金属材料
1、锌 2、铅、锡及其合金 3、镍合金 4、贵金属及其合金 把金、银、白金一类金属化学性能稳定、价格昂贵的金属称作贵金属。 (1)金 (2)银 (3)白金
2-6设计技术上的注意点 1、材料的选择 (l)选择的基本事项
(2)压力加工用材料
(3)铸造 1)铸模的种类 铸模可分为砂模和金属模。 2)铸模的制造方法
常用工艺术语(很全面,值得收藏)
常用工艺术语(很全面,值得收藏)1 工艺基本概念1.1 一般概念1.1.1数控加工:numerical control machining根据被加工零件图样和工艺要求,编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中,以控制工件和工具的相对运动,使之加工出合格零件的方法。
1.2生产对象1.2.1 原材料:raw material投入生产过程以创新产品的物质。
1.2.2主要材料:primary material; direct material构成产品实体的材料。
1.2.3辅助材料:auxiliary material; indirect material在生产中起辅助作用而不构成产品实体的材料。
1.2.4代用材料:substituent在使用功能上能够代替原设计要求的材料。
它具有被代替材料所具备的全部或主要性能。
1.2.5易损材料:quick-wear material在正常使用条件下,容易损坏或失效的材料。
1.2.6废料:waste material在制造某种产品过程中,剩下的而对本生产对象不再有用的材料。
1.2.7型材:section金属或非金属材料通过拉制、轧制或压制等方法所获得的具有特定几何形状截面的材料。
1.2.8板材:plate金属或非金属材料通过轧制或压制等方法而获得的各种不同厚度的板状材料。
1.2.9棒材:bar stock金属或非金属材料通过拉延、轧制工艺获得的圆、方、六角形截面的材料。
1.2.10铸件:casting将熔融金属浇入铸型,凝固后所得到的金属制件或毛坯。
1.2.11锻件:forgings金属材料经过锻造变形而得到的工件或毛坯。
1.2.12焊接件:weldment用焊接方法而得到的结合件。
1.2.13模压件:molded parts利用模具压制的工件。
1.2.14冲压件:stamping用冲压的方法制成的工件或毛坯。
1.2.15合格品:accepted product;;conforming article通过检验质量特性符合标准要求的制品。
材料成型及控制工程专业介绍
材料成型及控制工程专业介绍目录简介 (2)第一章 (2)培养目标 (2)课程设置 (2)培养特色 (3)就业去向 (3)培养要求 (4)科目 (4)开设院校 (5)第二章 (7)历史沿革 (7)发展趋势 (7)存在问题 (8)1.专业教学改革理论准备不足 (8)2.教学改革的总体目标不明确 (9)3.专业内涵不够明晰 (9)4.专业人才培养的目标和规格缺乏层次 (9)5.拓宽口径与专业素质教育的关系尚未解决 (10)第三章........................................................................................ 错误!未定义书签。
几点思考 ................................................................................ 错误!未定义书签。
研究问题 .. (11)1.明晰专业内涵,确定发展方向 (11)2.培养目标的定位 (12)3.创新精神和能力培养的实践落脚点 (12)4.关注大学后教育问题 (13)未来方向 (13)简介材料成型及控制工程是研究热加工改变材料的微观结构、宏观性能和表面形状,研究热加工过程中的相关工艺因素对材料的影响,解决成型工艺开发、成型设备、工艺优化的理论和方法;研究模具设计理论及方法,研究模具制造中的材料、热处理、加工方法等问题。
是国民经济发展的支柱产业。
第一章培养目标本专业培养具备材料科学与工程的理论基础、材料成型加工及其控制工程、模具、材料成型及控制工程、设计制造等专业知识,能在机械、模具、材料成型加工等领域从事科学研究、应用开发、工艺与设备的设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才和管理人才。
本专业分为四个培养模块:(一)焊接成型及控制:培养能适应社会需求,掌握焊接成型的基础理论、金属材料的焊接、焊接检验、焊接方法及设备、焊接生产管理等全面知识的高级技术人才。
第七章金属压力加工
试验观察证明:金属在滑移变形过程中,一部分旧的位错消失,又大量产生 新的位错,总的位错数量是增加的,大量位错运动的宏观表现就是金属的塑性变形 过程。位错运动观点认为:晶体缺陷及位错相互纠缠会阻碍位错运动,导致金属的 强化,即产生冷变形强化现象。
(2)金属的冷变形强化 随着金属冷变形程度的增加,金属的强度指标和硬 度都有所提高,但塑性有所下降,这种现象称为冷变形强化。金属变形后,金属的晶 格结构严重畸变,形变金属的晶粒被压扁或拉长,形成纤维组织,如图7-5所示,甚至 破碎成许多小晶块。此时金属的位错密度提高,变形难度加大,金属的可锻性恶化。 低碳钢塑性变形时力学性能的变化规律如图7-6所示,其强度、硬度随变形程度的 增大而增加,塑性、韧性则明显下降。
第七章金属压力加工
一、金属压力加工 概述
第七章 金属压力加工
六、金属压力加工 新技术简介 Nhomakorabea二、金属锻造工艺
五、冲压
三、自由锻工艺过 程设计基础
四、锻造结构工艺 性
一、金属压力加工的基本概念
锻造是指在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料、铸锭产生局部或全部 的塑性变形,以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。
(2)再结晶 当加热温度较高时,塑性变形后的金属中被拉长了的晶粒重新 生核、结晶,变为等轴晶粒的过程称为再结晶,再结晶恢复了变形金属的可锻性。 再结晶是在一定的温度范围进行的,开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶 温度。纯金属的再结晶温度是:
T再≈0.4T熔(K)
式中 T熔——纯金属的热力学温度熔点。
(3)具有较高的生产率 除自由锻造外,其他几种压力加工方法都具有较高 的生产率,如齿轮压制、滚轮压制等制造方法均比机械加工的生产率高出几倍甚 至几十倍以上。
第3章 金属材料的塑性成形——压力加工
其优劣主要取决于金属本身和变形时的外部条件。
影响可锻性的因素
(1) 金属的成分:纯金属好于合金,fcc好于bcc好 于hcp,低碳钢优于高碳钢,低碳低合金钢优于 高碳高合金钢;有害杂质元素一般使可锻性变坏
(2) 金属的组织:单相组织好于多相组织;铸态下 的柱状组织、粗晶粒组织、晶界上存在偏析或有 共晶莱氏体组织使可锻性变差
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAE/CAM技术等。
3、研究与开发柔性成形技术、增量成形技术、净成形技 术、近净成形技术、复合成形技术等。
4、研究与开发使环境净化的加工技术,如低噪音、小/ 无震动、节省能源、资源或再利用的加工技术。
§3.2 金属的塑性加工成形性
金属的塑性加工成形性/可锻性(Forgeability) : 用来衡量金属在外力作用下发生塑性变形而不易 产生裂纹的能力,是金属重要的工艺性能之一;
(3) 加工条件 1) 变形温度:一般变形温度的升高,可提高金 属的可锻性;但注意过热、过烧问题
不同合金系8种典型金属的可锻性
Ⅰ—纯金属及单相合金(铅合金、 钼合金、镁合金);Ⅱ—纯金属及 单相合金(晶粒长大敏感者)(铍、镁 合金、钨合含、钛合金);Ⅲ—具 有不溶解组分的合金(高硫钢,含 硒不锈钢);Ⅳ—具有可溶组分的 合金(含氧化物的钼合金,含可溶 性碳化物和氮化物的不锈钢); Ⅴ—加热时形成有塑性第2相的合 金(高铬不锈钢);Ⅵ—加热时形成 低熔点第2相的合金(含硫的铁、含 锌的镁合金);Ⅶ—冷却时形成有 塑性第2相的合金(碳钢和低合金钢 、-钛合金和钛合金);Ⅷ—冷 却时形成脆性第2相的合金(高温合
可显著减小总变形力,用小设备加工大零件。
常用机械加工工艺术语(英汉对照)
常用机械加工工艺术语(英汉对照)1 工艺基本概念1。
1 一般概念1.1。
1数控加工:numerical control machining根据被加工零件图样和工艺要求,编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中,以控制工件和工具的相对运动,使之加工出合格零件的方法。
1.2生产对象1。
2。
1 原材料:raw material投入生产过程以创新产品的物质。
1.2。
2主要材料:primary material; direct material构成产品实体的材料。
1.2。
3辅助材料:auxiliary material; indirect material在生产中起辅助作用而不构成产品实体的材料。
1。
2。
4代用材料:substituent在使用功能上能够代替原设计要求的材料.它具有被代替材料所具备的全部或主要性能。
1。
2.5易损材料:quick-wear material在正常使用条件下,容易损坏或失效的材料。
1.2.6废料:waste material在制造某种产品过程中,剩下的而对本生产对象不再有用的材料。
1。
2。
7型材:section金属或非金属材料通过拉制、轧制或压制等方法所获得的具有特定几何形状截面的材料。
1。
2.8板材:plate金属或非金属材料通过轧制或压制等方法而获得的各种不同厚度的板状材料。
1.2。
9棒材:bar stock金属或非金属材料通过拉延、轧制工艺获得的圆、方、六角形截面的材料。
1。
2。
10铸件:casting将熔融金属浇入铸型,凝固后所得到的金属制件或毛坯。
1。
2。
11锻件:forgings金属材料经过锻造变形而得到的工件或毛坯。
1.2.12焊接件:weldment用焊接方法而得到的结合件。
1.2。
13模压件:molded parts利用模具压制的工件.1。
2.14冲压件:stamping用冲压的方法制成的工件或毛坯。
1。
2.15合格品:accepted product;;conforming article通过检验质量特性符合标准要求的制品。
铸造成型工艺-金属工艺学
L
其中 V0,L0表示铸件在高温T0时的体积和一维方向的长度;
V1,L1表示铸件在高温T1时的体积和一维方向的长度。
合金的收缩给铸模的设计和铸件的精密成形等带来较
大困难,是多数铸造缺陷产生的根源。
注意:在铸模尺寸设计时必须考虑铸件的收缩因素。即利
用每种材料特定的收缩率和实际铸件的尺寸,来换算成铸 模型腔的尺寸。
2
铸造的工艺基础
定义:铸造是指将熔融态的金属(或合金)浇注于 铸造的基本过程:
充 型
特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。
液 态 金 属
凝 固 收 缩
铸 件
实质:液态金属(或合金)充填铸型型腔并在其中
凝固和冷却。
砂型铸造概略图
主要影响因素
铸造的主要影响因素主要体现在二个方面:一是影响
外置冷铁法
设置冒口法
冒口、冷铁共用法
裂纹与变形:
在铸件的固态收缩阶段会引起铸造应力。
铸造应力:
铸件收缩受阻 铸件因V冷却、温度不同,
机械应力
铸造应力
各部位收缩不一致产生 铸件组织发生相变时,因温 度差异出现体积变化不一致
热应力
相变应力
裂纹的常见部位:
铸件特殊位置的裂纹示意图
裂纹和变形的防止:
糊状凝固
铸件在结晶过程中,当结 晶温度范围很宽,且铸件截面 上的温度梯度较小,则不存在 固相层,固液两相共存的凝固
区贯穿整个区域。
中间凝固
大多数合金的凝固是介于逐
层凝固和糊状凝固之间,称为中 间凝固。
铸件的收缩:
定义:收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过
程中,其体积或尺寸缩减的现象。
材料成型工艺基础习题解答
第一章金属材料与热处理1、常用的力学性能有哪些?各性能的常用指标是什么?答:刚度:弹性模量E强度:屈服强度和抗拉强度塑性:断后伸长率和断面收缩率硬度:冲击韧性:疲劳强度:2、4、金属结晶过程中采用哪些措施可以使其晶粒细化?为什么?答:过冷细化:采用提高金属的冷却速度,增大过冷度细化晶粒。
变质处理:在生产中有意向液态金属中加入多种难溶质点(变质剂),促使其非自发形核,以提高形核率,抑制晶核长大速度,从而细化晶粒。
7、9、什么是热处理?钢热处理的目的是什么?答:热处理:将金属材料或合金在固态范围内采用适当的方法进行加热、保温和冷却,以改变其组织,从而获得所需要性能的一种工艺。
热处理的目的:强化金属材料,充分发挥钢材的潜力,提高或改善工件的使用性能和加工工艺性,并且可以提高加工质量、延长工件和刀具使用寿命,节约材料,降低成本。
第二章铸造成型技术2、合金的铸造性能是指哪些性能,铸造性能不良,可能会引起哪些铸造缺陷?答:合金的铸造性能指:合金的充型能力、合金的收缩、合金的吸气性;充型能力差的合金产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷,使力学性能降低,甚至报废。
合金的收缩合金的吸气性是合金在熔炼和浇注时吸入气体的能力,气体在冷凝的过程中不能逸出,冷凝则在铸件内形成气孔缺陷,气孔的存在破坏了金属的连续性,减少了承载的有效面积,并在气孔附近引起应力集中,降低了铸件的力学性能。
6、什么是铸件的冷裂纹和热裂纹?防止裂纹的主要措施有哪些?答:热裂是在凝固末期,金属处于固相线附近的高温下形成的。
在金属凝固末期,固体的骨架已经形成,但树枝状晶体间仍残留少量液体,如果金属此时收缩,就可能将液膜拉裂,形成裂纹。
冷裂是在较低温度下形成的,此时金属处于弹性状态,当铸造应力超过合金的强度极限时产生冷裂纹。
防止措施:热裂——合理调整合金成分,合理设计铸件结构,采用同时凝固原则并改善型砂的退让性。
冷裂——对钢材材料合理控制含磷量,并在浇注后不要过早落砂。
压力加工
3. 压力加工的方法 轧制 挤压 拉拔 自由锻造 模型锻造 板料冲压
二、压力加工理论基础
一)、金属的塑性变形概述 )、金属的塑性变形概述 金属塑性变形理论, 金属塑性变形理论,对于单晶体是由于金属原子 某晶面两侧受切应力作用产生相对滑移,或晶体的部 某晶面两侧受切应力作用产生相对滑移, 分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变, 分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变,即滑移理 论和孪生理论。 论和孪生理论。
(三)选择变形工序
通常, 通常,自由锻件的成形过程是由一系列变形工序 组合而成的, 组合而成的,工序的选择主要是根据锻件的形状和工 序的特点来确定。一般可将锻件分为六大类: 序的特点来确定。一般可将锻件分为六大类: 包括各种圆形截面实心轴, 1.轴杆类锻件 包括各种圆形截面实心轴,如传 动轴、轧辊、立柱、拉杆等,还有矩形方形、 动轴、轧辊、立柱、拉杆等,还有矩形方形、工字形 截面的杆件如摇杆、杠杆、推杆、连杆等, 截面的杆件如摇杆、杠杆、推杆、连杆等,锻造轴杆 拔长, 件的基本工序是拔长 但对于截面尺寸相差大的铸件, 件的基本工序是拔长,但对于截面尺寸相差大的铸件, 为满足锻造比的要求,则需采取镦粗一拔长工序。 镦粗一拔长工序 为满足锻造比的要求,则需采取镦粗一拔长工序。 包括各种圆环、齿圈、 2.空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和 各种圆筒、缸体、空心轴等,锻造空心件的基本工序 各种圆筒、缸体、空心轴等, 镦粗、冲孔、扩孔、芯棒拔长等 有镦粗、冲孔、扩孔、芯棒拔长等。
四、自由锻零件结构工艺性 自由锻设计原则:加工的可行性,经济性。 自由锻设计原则:加工的可行性,经济性。 1、零件结构应尽可能简单、对称、平直; 零件结构应尽可能简单、对称、平直; 应避免零件上的锥形、楔形结构;如下图所示。 2、应避免零件上的锥形、楔形结构;如下图所示。
压力加工与铸造、成形工艺
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压力铸造工艺介绍
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8、业余生活要有意义,不要越轨。20 20年12 月13日 星期日 5时39 分40秒0 5:39:40 13 December 2020
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9、一个人即使已登上顶峰,也仍要自 强不息 。上午 5时39 分40秒 上午5时 39分05 :39:402 0.12.13
• 10、你要做多大的事情,就该承受多大的压力。12/13/
2020 5:39:40 AM05:39:402020/12/13
• 11、自己要先看得起自己,别人才会看得起你。12/13/
谢 谢 大 家 2020 5:39 AM12/13/2020 5:39 AM20.12.1320.12.13
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3.压铸工艺三大要素
主要压铸合金 铝合金
锌合金
镁合金 铅锡合金 铜合金
浇铸温度 650~680℃
420~440℃
640~680℃ 200℃左右 900~980℃
特点及性能
1. 密度低,可生产要求减轻质量的零部件 2. 强度高,塑性好 3. 抗氧化腐蚀性能好
1. 良好的压铸特性:容易压铸形状复杂,尺寸精度高的产品 2. 抗拉强度高和硬度高,冲击韧性和伸长率较好 3. 良好的加工性能:产品表面,容易做各种表面处理 4. 生产高效
1. 密度低,比强度高 2. 流动性好 3. 减震性、磁屏蔽性能好
1.熔点低,流动性好,收缩小 2.可塑性好 3.铸件表面光滑,易做各种表面处理 因熔点高,模具寿命低,应减少使用
5
3.压铸工艺三大要素
3.2 压铸机
压铸机一般分为冷压室压铸机和热压室压铸机两大类。 冷压室压铸机按其压室结构和布置方式分为卧式压铸机和立式压铸机两种。
2
2.压力铸造
2.1 定义
手机外壳金属加工工艺比较(铸造、锻造、冲压、CNC)
手机外壳金属加工工艺比较(铸造、锻造、冲压、CNC)下图描述了几种手机外壳金属加工工艺在加工成本、CNC用量、加工周期、成品率、可设计性、外观质感的比较。
从整体上分析,一个工艺雷达图的面积越大,一般说明其综合性能越佳;从单个维度分析,每个维度划分了10个等级,分数越高说明某个工艺在该维度越佳。
铸造| Casting铸造是人类较早掌握的一种金属热加工工艺,是现代机械制造工业的基础工艺之一。
铸造毛坯因近乎成型,而达到免机械加工或少量加工的目的,降低了成本并一定程度上减少了时间。
金属铸造是将把熔化的金属液注入用耐高温材料制作的中空铸型内,冷凝后得到预期形状的制品;所得到的制品就是铸件。
图:液体金属--充型--凝固收缩--铸件铸造的分类一、重力铸造| Gravity Casting是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺,也称浇铸。
其金属液一般采用手工倒入浇口,依靠金属液自重充满型腔、排气、冷却、开模得到产品。
重力浇铸具有工艺简单,模具成本低,内部气孔少,可进行热处理等优势,但同时具有致密性差,强度稍差,不宜生产薄壁零件,表面光洁度低,生产效率低,成本高等缺陷。
二、压力铸造(压铸) | Die Casting在高压作用下,使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型(压铸模具)型腔,并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。
高压铸造能够快速充型,生产效率极高,产品致密性好,硬度高,表面光洁度好,能够生产壁厚比较薄的零件;同时由于采用高压空气进行充型,内部卷入气体较多,容易在产品内部形成气孔,故此不可以进行热处理(热处理时内部气体会膨胀,导致产品出现鼓包或裂开等缺陷)及加工量过大的后期机加工(避免穿透表面致密层,露出皮下气孔,造成工件报废)。
不过,普通铝压铸工艺存在很难进行光滑的铝氧化膜处理的课题。
原因是,为了提高流动性使其流遍模具的所有区域,在原料中添加了硅。
因此,如果要为铝压铸件着色,涂装之后可能会因为显得像塑料而失去高档感。
零件的毛坯制造方法
毛坯精度的要求
◆ 高精度:精密铸造、模锻。
三. 零件毛坯加工方法经济性
◆ 铸铁件: 1.0 (砂型铸造) ◆ 焊接件: 1.05 (手工电弧焊) ◆ 铸钢件: 1.29 (特种铸造) ◆ 锻件: 1.75 (模锻)
螺旋起重器
工作时,依靠手柄带动 螺杆在螺母中转动,以 便推动托杯顶起重物。 螺母装在支座上。
◆ 铸造生产: 铸铁、铸造铝合金及铸造铜合金。
◆ 压力加工及型材: 碳钢、合金钢、变形铝合金
零件生产类型
◆ 成批大量生产: 压力铸造、金属型铸造、模锻。
◆ 单件小批生产:砂型铸造、自由锻。
零件形状
◆ 毛坯形状复杂:铸造、模锻。 ◆ 毛坯形状简单:铸造、型材(圆钢)
毛坯的尺寸和质量
◆ 中小型件: 压力铸造、熔模铸造、模锻。 ◆ 大型及特大型件:砂型铸造
◆ 轴杆类零件:
中碳钢/中碳合金钢 —— 压力加工, 形状复杂的曲轴 —— QT铸造。 ◆ 盘套类零件: 低碳钢/低碳合金钢 —— 压力加工。 ◆ 箱体类零件:(形状复杂) 铸铁 —— 铸造
◆ 组合:锻 – 焊, 铸 – 焊 汽车排气阀:耐热钢和普通碳钢焊接。
二. 零件毛坯加工方法的选择
零件材料:很大程度决定了毛坯生产类型。
近的轧制产品。
铸造
毛坯内在质量的比较
组织特征
性能特点
改善方法
铸态组织, 晶粒粗大
较 差 增加过冷度,变质处理等
锻造
熔焊 压焊
焊接
钎焊
型材
有锻造流线 接头组织复杂
较好 不均匀
接头有加工硬化组织 较好
选择合适焊条、焊丝
接头具有铸态组织 具有流线组织
不均匀 较 好,
增加搭接面积,提高承载 能力
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薄膜 的 制 备 方 法 与 工 艺 研 究 〔 中 倪 静 刀 强 刊 激光与粒 子 束 一 一 采 用 空 心 阴极 等 离 子 化 学 气 相沉 积 方 法 以 眺 姚 的 混 合气体 及 践 气体 为 原 料 反 应 气 体 成功 地 制 备 了非 晶 的 薄膜 的 沉 积 薄膜 研 究 了 速 率 与 直 流 电 压 及 反 应 气 体 流 量 的关 系 同时用 确 定 了不 同条 件 下 薄膜 中 射 线 光 电子 能谱 原 子的百分 比 用原子力显微 镜 对 薄 膜 的 表 面粗 糙度及 表 面形 貌 进 行 了 测 量 和 表 征 结 果 表 明 薄膜 中 原 子的 百分 比 最大 为 薄膜 的 表 面 结 构 光 滑 致 密 表 面 粗 糙度 小 于 参
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