材料成形工艺基础

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产品设计工程学基础-材料及成型工艺基础-概述

2、材料的分类
材料及成型工艺基础
材料概述
二、材料认知
学会用材料去思考、去设计.
2、材料的分类
按化学结构分
金属材料: 化学结构为金属键的钢铁、铜、金等. 无机材料: 化学结构为离子键的石、玻璃、陶瓷等. 有机材料: 化学结构为共价键, 主要有塑料、橡胶、有机纤维 (皮、木材)等高分子材料复合材料: 有多相材料复合而成,如玻璃纤维增强塑料(玻璃钢).
材料及成型工艺基础
材料概述
一、设计与材料
形态需求功能需求
1、材料:设计的物质基础
材料（Material）是产品功能和形态的物质载体, 一件完美的产品必定是功能、形态(结构)和材料(工艺)的和谐统一.
感知特性
形态美感
物质性能
产品功能
设计
材料
材料及成型工艺基础
产品
材料概述
一、设计与材料
2、材料发展与设计变革
材料概述
一、设计与材料
• 材料使用与时代划分
人们在研究中国历史时依据对材料的使用将人
类历史划分旧石器时代、新石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代…而
如今随着新材料的不断涌现和多种材料的综合使用, 已很难依据材料来进行历史的划分.
材料的开发、使用和发展贯穿着人类历史发展的始终, 拓展着人类的生产能力, 推动着人类文明的进步和发展, 改变着人类的生活,也深深地影响着设计的创新与发展.
3 新材料的开发
是指基于全新概念和方法所开发的材料.如纳米材料与纳米加工技术的的开发等……
材料及成型工艺基础
材料概述
练习:材料感觉特性的测定
依据每组感觉特性，将玻璃、陶瓷、木材、金属、塑料、橡胶、皮革等7种材料进行有序排列。

材料成型工艺基础作业题答案

铸造部分作业一1、名词解释：铸造、铸型、型芯头、起模斜度、铸造圆角、铸造工艺图答：铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型、冷却凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。

铸型：决定铸件形状的容器。

型芯头：（为了在铸型中支承型芯的空腔），模样比铸件多出的突出部分称为型芯头。

起模斜度：凡垂直于分型面的立壁，制造模样时必须留出的一定的倾斜度。

铸造圆角：模样上相交壁的交角处做成的圆弧过渡。

铸造工艺图：按规定的工艺符号或文字，将铸造工艺方案、工艺参数、型芯等绘制在零件图上形成的图。

2、造型方法主要有哪两种？答：造型的方法主要有手工造型和机器造型。

3、整模、分模、挖砂、活块、刮板和三箱造型各适用于铸造什么样的零件？答：整模造型适合一端为最大截面且为平面的铸件；分模造型适合最大截面在中部的铸件；挖沙造型适合分型面为曲面的单件铸件；活块造型适合单件，小批量生产带有凸出部分难以起模的铸件；刮板造型适合等截面的或回转体的大、中型铸件的单件货小批量生产；三箱造型适合单件、小批量生产具有两个分型面的铸件。

4、为什么铸件的重要加工面在铸型中应朝下？答：位于铸型下面的区域由于重力的作用，其质量一般比上面区域的好，将铸件重要加工面在铸型中朝下，可避免重要加工表面出现气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷。

5、大面积的薄壁铸件应放在铸型的什么位置？为什么？答：大面积的薄壁铸件应放在铸型的下部或侧面，因为这样可以避免浇不到、冷隔等缺陷。

6、为什么尽量使铸件全部或大部位于同一个砂箱中？答：使铸件全部或大部位于同一个砂箱中，可以保证铸件尺寸精度，避免错箱等缺陷。

7、浇注位置选择的原则有哪些？答：浇铸位置的选择原则有：（1）铸件的重要加工面或重要工作面应处于底面或侧面；（2）铸件的大平面应尽可能朝下或采用倾斜浇铸；（3）铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面；（4）铸件的厚大部分应放在顶部或分型面的侧面。

8、铸型分型面的选择原则是什么？答：铸型分型面选择原则有：（1）应保证顺利起模；（2）分型面的数目应尽量少；（3）应尽量减少型芯、活块数量；（4）铸件尽可能放在一个砂箱内，或将重要加工面、加工的基准面放在同一砂箱内。

材料成型基础课件

a.铸件的变形
结论：厚部、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。
铸件变形的消除方法
铸件的结构：铸件各部分能自由收缩
铸件的结构尽可能对称铸件的壁厚尽可能均匀
工艺方面：采用同时凝固原则（同时凝固是指通过设置冷铁、布置
浇口位置等工艺措施，使铸件温差尽量变小，基本实现铸件各部分在同一时间凝固）
§10.2.1 砂型铸造的生产过程
砂型铸造工艺过程
制造模样、芯盒→配制型砂、芯砂→造型和造芯→烘干、合箱→熔炼金属、浇注→落砂、清理与检验等
§10.2.2 造型材料
制做铸型和型芯所用的材料称为造型材料。主要分型砂与芯砂，由原砂、粘接剂、水和附加物配制成。
（一）型（芯）砂的性能要求
1、强度
2、透气性
§10.2.3 造型与制芯
造型是指用型砂、模样、砂箱等工艺装备制造砂型的过程。制芯是将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程。（一）手工造型手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。
1、整模造型其模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。
3.合金的收缩对铸件质量的影响
（1）缩孔和缩松
铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现空洞，容积大而集中的孔洞为缩孔，细小而分散的孔洞为缩松。
(a)缩孔的形成:纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金，浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.
4、活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。

材料成形技术基础

材料成形技术基础
材料成形技术是指通过某种手段将材料制造成所需形状和尺寸的工艺技术。

它是制造业中最常用的一种技术之一，广泛应用于金属、塑料、陶瓷等材料的制造过程中。

材料成形技术主要分为热成形、冷成形、粉末冶金和塑性加工四大类。

热成形技术是指在材料高温状态下进行成形的工艺。

它可以分为热轧、锻造、热挤压等多种方法。

热成形技术能够改善材料的可塑性，提高材料的密度和力学性能，并且可以生产出大尺寸、高精度的零件。

冷成形技术是指在材料常温状态下进行成形的工艺。

它可以分为冷轧、拉伸、冷挤压等多种方法。

冷成形技术可以减小材料的尺寸误差，提高材料的表面质量和机械性能，并且可以生产出高强度、高硬度的零件。

粉末冶金技术是指将金属粉末或非金属粉末通过成型和烧结工艺制造成零件的工艺。

粉末冶金技术可以用于制造复杂形状、高精度的零件，具有高效节能、无需切削或减少切削量等优点。

塑性加工技术是指将材料通过塑性变形进行成形的工艺。

塑性加工技术包括挤压、拉伸、冲压、弯曲等多种方法。

塑性加工技术可以生产出形状复杂、精度高的零件，同时还能够提高材料的强度和硬度。

以上四种材料成形技术都具有各自的特点和适用范围，并在不同领域中发挥着重要作用。

材料成形技术的发展不仅可以提高材料的加工效率和质量，还能够满足不同行业对材料性能和形状的需求，促进工业制造的进步和发展。

材料成型工艺基础

材料成型工艺基础材料成形：所有利用物理、化学、冶金原理使材料成形的方法，称之为材料成形加工工艺。

一、材料与材料科学材料是用来制作有用器件的物质，是人类生产和生活所必须的物质基础。

历史学家把人类社会的进展按其使用的材料类型划分为石器时代、青铜时代、铁器时代，而今正处于人工合成材料的新时代。

材料科学的研究内容材料科学是研究各种固体材料的成分、组织、性能和应用之间关系及其变化规律的科学，它包括四个差不多要素：材料的合成与制备，成分与组织结构，材料性能和使用性能。

材料的分类按化学成分：金属材料：钢、铸铁、铜、铝等高分子材料：塑料、橡胶、胶粘剂、纤维材料等陶瓷材料复合材料金属材料是如何得到的呢？冶炼---- 把金属从矿石中提炼出来，那个过程就叫金属的冶炼。

材料新技术芯片光纤超导材料二、材料成形技术1、课程性质材料成形基础是一门研究常用工程材料坯件及机器零件成型工艺原理的综合性技术基础学科。

2、材料成形加工在国民经济中的地位材料成形加工在工业生产的各个部门和行业都有应用，专门关于制造业来说更是具有举足轻重的作用。

制造业是指所有生产和装配制成品的企业群体的总称，包括机械制造、运输工具制造、电气设备、仪器外表、食品工业、服装、家具、化工、建材、冶金等，它在整个国民经济中占有专门大的比重。

统计资料显示，在我国，近年来制造业占国民生产总值GDP的比例已超过35%。

同时，制造业的产品还广泛地应用于国民经济的诸多其他行业，对这些行业的运行产生着不可忽视的阻碍。

因此，作为制造业的一项基础的和要紧的生产技术，材料成形加工在国民经济中占有十分重要的地位，同时在一定程度上代表着一个国家的工业和科技进展水平。

通过下面列举的数据，能够关心我们真切、具体地了解到成形加工对制造业和国民经济的阻碍。

据统计，占全世界总产量将近一半的钢材是通过焊接制成构件或产品后投入使用的；在机床和通用机械中铸件质量占70~80%，农业机械中铸件质量占40~70%；汽车中铸件质量占约20%，锻压件质量约占70%；飞机上的锻压件质量约占85%；发电设备中的要紧零件如主轴、叶轮、转子等均为锻件制成；家用电器和通信产品中60~80%的零部件是冲压件和塑料成形件。

工程材料及成型工艺基础习题及答案

〔1〕液态合金的充型能力是液体金属充满铸型型腔，获得尺寸准确、轮廓清晰的成形件〔铸件〕的能力。
〔2〕影响液态合金充型能力的因素有合金的流动性、浇注条件、铸型充填条件。
〔1〕合金在铸造生产条件下，获得优质铸件的难易程度。〔2〕流动性和收缩。合金的流动性越好、收缩越小，铸造性能越好。
2．什么是合金的铸造性能？衡量合金铸造性能的主要指标是什么？其是如何影响的？
图2-3 铸铁顶盖的两种设计方案
8.分析图2-4所示零件分型方案的优缺点，并选择其中与零件生产类型相适应的分型方案。
大批量生产
单件生产
1
2
方案1
方案1
方案2
方案2
图(b)方案1:优点是起模高度小,砂箱高度减小;缺点是分开模造型对合箱精度要求较高,不易保证整个螺纹内孔外表的质量,且需要砂芯. 方案2:优点是整体模造型，铸件的尺寸精度易于保证；铸件螺纹内孔外表质量均匀；可以直接铸出铸件的内腔，省去了型芯。缺点是下砂箱高度大,起模高度较大. 单件生产时，应选择方案2。
图2-1 铸造应力框铸件
5. 灰口铸铁的组织和性能决定于什么因素？为什么在灰口铸铁中，碳硅含量越高，则其强度越低？
1〕灰口铸铁的组织和性能决定于化学成分和冷却速度。
2〕因为碳、硅含量越高，铸铁中的石墨片就越粗大，石墨数量也越多，对基体的破坏就越严重。同时基体中铁素体的量增加，珠光体的量减少。所以铸铁的强度越低。
金属材料成形根底作业〔2〕
4．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生缩孔或缩松。凝固温度范围窄的合金，倾向于“逐层凝固〞，因此易产生缩孔；而凝固温度范围宽的合金，倾向于“糊状凝固〞，因此易产生缩松。 5．准确地估计铸件上缩孔可能产生的位置是合理安排冒口和冷铁的主要依据。生产中确定缩孔位置的常用方法有画等温线法、内切圆法和计算机模拟凝固法等。 6．顺序凝固原则主要适用于逐层凝固的合金，其目的是消除缩孔；同时凝固原则主要适用于糊状凝固的合金，其目的是减小应力。

材料成型工艺基础

材料成型工艺基础成型工艺是工业生产中常用的一种加工方法，它是将原材料通过一系列的加工步骤，使其成为所需的形状、尺寸和性能的工件的过程。

成型工艺的基础包括以下几个方面：1. 材料的选择：成型工艺的第一步是选择合适的材料。

材料的性能直接影响成型工艺的可行性和成品的质量。

在选择材料时，需要考虑材料的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、热膨胀系数等因素。

2. 模具设计：在成型工艺中，常常需要使用模具。

模具的设计直接决定了成品的形状和尺寸。

模具的设计过程包括模具的结构设计、材料选择、模具零件的加工工艺等。

模具应具有足够的强度和刚性，以确保成型过程中不变形或破裂。

3. 成型工艺的选择：成型工艺有很多种，如压力成型、注塑成型、挤出成型、铸造等。

在选择成型工艺时，需要考虑材料的性质、成型工件的形状和尺寸、生产效率等因素。

不同的成型工艺适用于不同的材料和成型要求。

4. 成型工艺的加工步骤：成型工艺一般包括材料预处理、模具装配、成型、冷却、脱模等步骤。

在加工过程中，需要控制加工参数，如温度、压力、速度等，以确保成品的质量和尺寸精度。

5. 成型工艺的质量控制：成型工艺中常常需要进行质量控制，以确保成品符合要求。

质量控制包括原材料的质量检验、加工过程中的检查和控制、成品的检验和测试等。

质量控制的目标是减少不合格品率，提高生产效率和产品质量。

以上是成型工艺的基础知识，了解和掌握这些知识可以帮助工程师和技术人员选择合适的成型工艺，提高产品的质量和生产效率。

同时，不断学习和创新成型工艺，可以推动工业生产的发展，满足市场需求。

成型工艺是工业生产中常用的一种加工方法，它是将原材料通过一系列的加工步骤，使其成为所需的形状、尺寸和性能的工件的过程。

成型工艺的基础涉及到材料的选择、模具设计、成型工艺的选择、成型工艺的加工步骤和质量控制等方面。

首先，材料的选择是成型工艺的基础。

材料的选择影响了成型工艺的可行性和成品的质量。

在选择材料时，需要考虑到材料的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、热膨胀系数等因素。

材料成型工艺基础习题及答案

1.铸件在冷却过程中，若其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。

按内应力的产生原因，可分为应力和应力两种。

常用的特种铸造方法有：、、、、和等。

3.压力加工是使金属在外力作用下产生而获得毛坯或零件的方法。

4.常用的焊接方法有、和三大类。

5.影响充型能力的重要因素有、和等。

6.压力加工的基本生产方式有、、、、融化状态，然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方法。

电阻焊分为焊、焊和焊三种型式。

其中适合于无气密性要求的焊件；适合于焊接有气密性要求的焊件；只适合于搭接接头；只适合于对接接头。

1.灰口铸铁的流动性好于铸钢。

（）2.为了实现顺序凝固，可在铸件上某些厚大部位增设冷铁，对铸件进行补缩。

（）3. 热应力使铸件的厚壁受拉伸，薄壁受压缩。

（）4.缩孔是液态合金在冷凝过程中，其收缩所缩减的容积得不到补足，在铸件内部形成的孔洞。

（）5.熔模铸造时，由于铸型没有分型面，故可生产出形状复杂的铸件。

（）6.为便于造型时起出模型，铸件上应设计有结构斜度即拔模斜度。

（）7.合金的液态收缩是铸件产生裂纹、变形的主要原因。

（）8.在板料多次拉深时，拉深系数的取值应一次比一次小，即m1>m2>m3…>mn。

（）9.）10.11.12.（13.）14.）15. 结1、热234567、拉压8、过热过烧脱碳9、冲裁剪切10、拉裂起皱11、分离工序成型工序拉伸弯曲涨型、翻边、缩口、旋压12、垂直13、小14、拉深15、焊缝热影响区熔合区其相邻的母材熔合区1617、点1、√12、×13。

材料成型工艺基础材料成形方法选择教学课件PPT

对于不同零件的使用要求，必须考虑零件材料的工艺特性（如铸造性能、锻造性能、焊接性能等）来确定毛坯的成形方法。
选择成形方法，要兼顾后续机加工的可加工性。
例如： • 切削加工余量较大的毛坯不能采用普通压力铸造成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞； • 需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体球墨铸铁和簿壁灰铸铁，否则难以切削加工; • 一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛坯，注意各种成形方案结合的可能性，同时要考虑这些结合是否会影响机械加工的可加工性。
5．钻套、导向套、滑动轴承、液压缸、螺母等
该套类零件工作中承受径向力或轴向力和摩擦力。
通常采用钢、铸铁、非铁合金材料的圆棒材、铸件或锻件制造，有的可直接采用无缝管下料。尺寸较小、大批量生产时，还可采用冷挤压和粉末冶金等方法制坯。
三、机架、箱座类零件
机架、箱座类零件包括各种机械的机身、底座、支架、横梁、工作台，以及齿轮箱、轴承座、缸体、阀体、泵体、导轨等。
可较复杂
冲压
各种可较复杂
粉末冶金
粉末间原子扩散、再结晶，有时重结晶
粉末流动性较好，压缩性中小件较大
可较复杂
较高较低较高较高
高
低～高
低较高或高
较高或高
较高
型腔较复杂尤其是内腔复杂的制件，如箱体、壳体、床身、支座等
传动轴、齿轮坯、炮筒等
受力较大或较复杂，且形状较复杂的制件，如齿轮、阀体、叉杆、曲轴等
二、盘套类零件
盘套类零件中，除套类零件轴向尺寸有部分大于径向尺寸外，其余零件轴向尺寸一般小于径向尺寸、或两个方向尺寸相差不大。
盘套类零件在机械中的使用要求和工作条件有很大差异，因此所用材料和毛坯各不相同。

材料成型工艺基础-材料成形方法选择课件

例5
例6
例7
例8
例9
例10
一、轴杆类零件
特点——一般为重要零件选材——一般为钢
成型方法——主要为锻造成型（有时也
用复合成型方法）
二、盘套类零件
齿轮
带轮等法兰等
钻套等
成型方法分析
三、机架、箱座类零件
一般采用铸造成型方法
第三节毛坯成型方法选择举例
例1
例2
例3
例4
第六章材料成形方法选择
成形方法的选择是零件设计的重要内容，也是零件制造工艺人员所关心的重要问题。
不同结构与材料的零件需采用不同的成
形加工方法不同成形加工方法对材料的性能与零件的质量会产生不同的影响各种成形加工方法对不同零件的结构与材料有着不同的适应性成形加工方法与零件的生产周期、成本、生产条件与批量等有着密切关系
第一节
材料成形方法选择的原则与依据
一、材料成形方法的选择原则料成型方法选择的主要依据
零件类别、功能、使用要求及其结构、
形状、尺寸、技术要求等零件的生产批量现有生产条件
三、常用成型方法的比较
第二节常用机械零件的毛坯成型方法选择

材料成形技术基础知识点总结

铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中,冷却后获得逐渐的工艺方法。

1、铸造的实质利用了液体的流动形成。

2、铸造的特点A 适应性大(铸件分量、合金种类、零件形状都不受限制)；B 成本低C 工序多，质量不稳定，废品率高D 力学性能较同样材料的锻件差。

力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大,组织疏松, 成份不均匀3、铸造的应用铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂(特别是腔内复杂)或者简单、分量较大的零件毛胚。

1、铸件的凝固(1)铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程.它由晶核的形成和长大两部份组成。

通常情况下,铸件的结晶有如下特点：A 以非均质形核为主B 以枝状晶方式生长为主.结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒. 晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或者混合组织等.(2)铸件的凝固方式逐渐的凝固方式有三种类型:A 逐层凝固B 糊状凝固C 中间凝固2、合金的铸造性能(1)流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。

它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。

生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手：A 选择挨近共晶成份的趋于逐层凝固的合金,它们的流动性好；B 提高浇注温度，延长金属流动时间；C 提高充填能力D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。

(2)收缩性A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中.对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。

适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部份最先凝固，然后朝冒口方向凝固, 最后才是冒口本身的凝固(即顺序凝固方式) ,就把缩孔转移到最后凝固的部位—- 冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。

工程材料与成型工艺基础

三、断裂韧度的应用
当 KⅠ≥KⅠc时，裂纹就会扩展而导致低应力脆断。根据这个条件：
（1)确定对材料所要求的断裂韧度K1c，作为选材的依据。（2)估算断裂时的临界裂纹长度a ,作为裂纹探伤的依据。
c
（3)确定构件断裂时的临界应力σc 。（4）判断构件的安全性。
ac
（ K1C
Y
）2
c
K1C Ya
第一节材料在载荷作用下的力学行为
一、弹性变形、塑性变形和断裂材料在载荷作用下的行为，称之为力学行为。当外力作用在固体物质上时，随外力增加，物体会逐渐改变其原始形状和尺寸而发生变形，外力增加到一定数值后，物体将发生断裂，所以变形和断裂是固体物质受载时，随外力的增加而产生的普遍现象。
二、应力和应变
屈服强度σs，抗拉强度σb ，弹性模量E，断后伸长率δ和断面收缩率Ψ。
Fs σs =
S0
试样屈服时的载荷( N )
( M pa ) 试样原始横截面积( mm2)
F0.2 σ0.2 =
S0
试样产生0.2%残余塑性变 ( M pa ) 形时的载荷(N) 试样原始横截面( mm2)
Fb σb =
S0
试样断裂前的最大载荷(N)
应力：单位面积上所受的力。应变：单位长度的伸长量。
第二节材料的静态力学性能
一、拉伸试验及材料的强度与塑性
左图为拉伸试验机
下图为拉伸试验过程中试样的变形及断裂。
由上图可知：在拉伸载荷作用下，试样的变形分为三个阶段：弹性变形阶段；塑性变形阶段；断裂阶段。在拉伸试验过程中，可测定的主要力学性能指标有：
( M pa )
试样原始横截面积( mm2)
S0 - S k

材料成型工艺基础考试复习要点

材料成型工艺根底复习资料13上午九到十一点一号公教楼4071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)合金的结晶温度围：结晶温度围越小，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：在合金的结晶温度围已定时，假设铸件的温度梯度↑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围结晶，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，树枝晶兴旺，枝晶骨架将合金液分割开的小区难以得到补缩所致。

材料成型与控制介绍

材料成型与控制介绍一、成型工艺基础材料成型与控制是一门涉及材料加工和控制的学科，主要研究如何将原材料转化为具有特定形状、尺寸和性能的制成品。

成型工艺基础是该学科的核心内容之一，它涵盖了各种成型工艺的基本原理、特点和适用范围，如铸造、锻造、焊接、注塑等。

二、材料学基础材料学基础是材料成型与控制的另一个重要组成部分。

该部分主要涉及材料的组成、结构和性能，以及材料在加工过程中的变化和行为。

了解材料的基本属性及其对成型过程的影响，有助于更好地选择和使用材料，优化成型工艺。

三、热工基础热工基础在材料成型与控制中起着至关重要的作用。

热工基础主要研究热量传递的基本规律和控制方法，涉及加热、熔融、凝固等过程。

掌握热工基础对于理解各种热工设备和工艺，以及解决成型过程中的热工问题具有重要意义。

四、金属材料成型金属材料成型是材料成型与控制领域的一个重要方向。

该部分主要研究金属材料的加工工艺，包括铸造成型、锻造成型、焊接成型等。

了解金属材料的成型过程和特点，有助于提高金属制件的性能和使用寿命。

五、非金属材料成型非金属材料成型是材料成型与控制的另一个重要方向。

该部分主要涉及塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料的加工工艺。

与金属材料相比，非金属材料具有独特的性质和加工特性，需要采用特殊的成型工艺和技术。

六、复合材料成型复合材料成型是近年来发展迅速的领域。

该部分主要研究复合材料的组成、制备和加工工艺，涉及纤维增强复合材料的制造和控制。

复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，掌握复合材料成型技术对于推动相关领域的发展具有重要意义。

七、成型工艺优化成型工艺优化是提高制件性能和质量的关键环节。

该部分主要涉及工艺参数的优化和控制，通过调整工艺参数，实现制件的形状、尺寸和性能的精确控制。

同时，优化成型工艺还可以提高生产效率、降低成本和提高经济效益。

八、质量控制与检测质量控制与检测是确保制件质量的重要手段。

该部分主要涉及质量管理体系的建立、质量控制技术和检测方法的掌握。

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。

材料成型原理及工艺第一章液态成型工艺基础理论

态陷产生，导致成型件力学性能，
成特别是冲击性能较低。
型 2. 涉及的工序很多，难以精确控
的制，成型件质量不稳定。
缺 3.由于目前仍以砂型铸造为主，
点：
自动化程度还不很高，且属于热加工行业，因而工作环境较差。
4.大多数成型件只是毛坯件，需经过切削加工才能成为零件。
液态成型原理及工艺
冲天炉出铁
液态成型原理及工艺
绪论：
金属液态成型又称为铸造，
金它是将固态金属熔炼成符合
属液态成型：
一定要求的液态金属，然后将液态金属在重力或外力作用下充填到具有一定形状型腔中，待其凝固冷却后获得所需形状和尺寸的毛坯或零件，即铸件的方法。
制造毛坯或机器零件的重要方法。
液态成型原理及工艺
绪论：
的游离原子
级，在此范围内仍具有一定
近
液
的规律性。原
程
态
子集团间的空
结
空穴或裂纹穴或裂纹内分
布着排列无规
有序
构
则的游离的原
子。
液态成型原理及工艺
这样的结构不是静止的，而是处于瞬息万变的状态，即原子集团、空穴或裂纹的大小、形态及分布及热运动的状态都处于无时无刻不在变化的状态。液态中存在着很大的能量起伏。
液液态成型件在机械产品中占有重态要比例：
成在机床、内燃机、重型机器中铸型件约占70％-90％；在风机、压
的缩机中占60％-80％；在拖拉机
重中占50％-70％；在农业机械中
要占40％-70％；汽车中占20％-30
性％。
液态成型原理及工艺
液态成型的优点：
(1) 适应性广，工艺灵活性大

材料成型工艺基础第四版

材料成型工艺基础第四版
本章介绍了《材料成型工艺基础第四版》的
内容概要，包括主要议题和研究方法。

还解释了
为什么了解材料成型工艺的基础知识对于从事相
关领域的专业人士至关重要。

本章讨论了材料的物理特性、化学特性以及
机械特性对材料成型过程的影响。

重点介绍了材
料的强度、硬度、塑性等性能的定义和测试方法。

本章介绍了材料成型的基本原理和工艺，包
括热成型、冷成型、压力成型等各种成型工艺的
原理和应用。

还讨论了材料成型过程中的能量转
化和热力学原理。

本章详细介绍了常见的材料成型工艺，如锻造、压铸、注塑、挤压等，并讨论了它们的工艺特点、应用范围以及材料选择的考虑因素。

本章探讨了材料成型工艺中可能遇到的问题和挑战，包括材料变形、表面缺陷、工艺参数优化等方面的内容。

还提供了解决这些问题的一些建议和方法。

本章展望了材料成型工艺的发展趋势，包括新材料的应用、先进技术的发展以及自动化和智能化生产的推动等方面的内容。

还讨论了未来材料成型工艺可能面临的挑战和机遇。

本章展望了材料成型工艺的发展趋势，包括新材料的应用、先进技术的发展以及自动化和智能化生产的推动等方面的内容。

还讨论了未来材料成型工艺可能面临的挑战和机遇。

工程材料及成型工艺基础

工程材料及成型工艺基础
工程材料
1. 金属材料
金属材料是各种工程材料中使用最广泛的一类，其具有较高的强度和
韧性，良好的导电导热性能，以及良好的可加工性。

常见的金属材料
包括钢材、铝材、铜材和锌材等。

2. 非金属材料
非金属材料的应用范围也非常广泛，包括了塑料、陶瓷、橡胶、玻璃、复合材料等。

这类材料的主要特点是密度小，比强度高，电绝缘性能好，耐腐蚀能力强。

3. 复合材料
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，常见的包
括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。

它具有较高的强度、韧性、耐腐蚀能力以及耐磨性，但价格较高。

成型工艺
1. 焊接
焊接是两个工件通过熔化，使两个工件之间形成稳定的结合方式。

常
见的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊和激光焊等。

2. 铸造
铸造是将液态金属或合金注入到预制的模具中，冷却凝固形成所需形状的成型方法。

常见的铸造形式有砂型铸造、永久模铸造和压铸等。

3. 塑料加工
塑料加工是指将塑料在加热的状态下挤压、吹塑、注塑等方式在模具中成型。

常用的加工方法有挤出成型、挤压成型以及注塑成型等。

4. 机械加工
机械加工是指通过旋转或移动切削工具对工件进行切削、加工和成型的过程。

常见的机械加工方法包括车削、铣削和钻孔等。

5. 热处理
热处理是通过加热和冷却的方式改变金属材料的组织结构和性能，可以使金属材料具有更好的耐腐蚀性、韧性和强度。

常见的热处理方法包括淬火、退火和正火等。