产品造型工艺材料与工艺总复习

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产品造型材料与工艺
3.硬度
工程上常用的有布氏、洛氏、维氏硬度试验方法.
⑴布氏硬度
用淬火钢球或硬质合金球为压头，在试验力作用下，持续一定 时间测得的单位面积上所承受载荷。布氏硬度的表示方法： 150HBS10/1000/30——用10mm直径的淬火钢球，试验力为 1000kgf，持续时间为30s，测定的布氏硬度为150。
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3）铝合金 性质：轻质、强度高，具有优良的导电、导热和抗蚀性，易加 工，耐冲压，可着色成各种颜色。
分类:从铝合金的共晶相图可知，
一般将铝合金分为变形铝合金、铸造铝合金； ①变形铝合金（压力加工铝合金）：塑性好，是优良的轻型材料
②铸造铝合金: Al——Si系 、 Al——Cu系 、 Al——Mg系
阳极氧化膜的性质 ⑴氧化膜的多孔性 ,吸附性好⑵氧化膜耐磨性好。具有一定的硬 度。⑶耐腐蚀性好⑷电绝缘性好⑸绝热性好⑹结合力强。
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一、砂型铸造
铸造可分为 砂型铸造和特种铸造 1.主要工序： 制造铸模、配砂、制造铸型、造芯、合型、熔炼、 浇注、落砂、清理和检验。 砂型铸造的造型方法可分为手工造型和机械造型 2.常用的手工造型方法有下列几种： A．整模造型 B．分模造型 C．挖砂造型
助剂 -----对涂料的储存性、施工性以及对所形成涂膜的物理 性质有明显作用。
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涂装的主要工艺包括：涂装前表面预处理、涂布及涂层干燥固化
⑴涂装前表面预处理（金属） 1）清除工件表面的各种污垢。
2）对清洗过的金属工件进行各种化学处理，以提高涂层的附
着力和耐蚀性。 3）用机械方法消除工件表面的加工缺陷和得到合适的表面粗 糙度。 ⑵涂布 手工、浸涂、淋涂，空气喷涂，无空气喷涂法。 ⑶干燥固化
⑴砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求
铸件结构应尽可能使制模、造型、制芯、合箱和清理等过程 简化，避免不必要的浪费，防止废品的生产，并为实现机械化、 自动化创造条件。为了简化铸造，便于下芯和清理，设计铸件 时应注意以下几方面：P57
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力求使铸件的外形简单，轮廓平直，造型时只需一个分型面
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三、塑性成形工艺 金属的塑性成形： 是在外力作用下通过塑性变形，获得具
有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。 塑性成形的方法：自由锻 、和拉拔等。 、模锻 、板料冲压、挤压、轧制
1.自由锻
是利用冲击力或静压力，使金属坯料在上、下砥铁之间产生 塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的一种加 工方法。
按加工方法分为：变形铜合金和铸造铜合金。
黄铜—（铜—锌合金），黄铜分为：普通黄铜、和特殊黄铜
青铜---（铜---锡合金） 白铜（铜——镍合金）
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一、热处理
1.热处理基本概念
将材料在固态下进行加热、保温和冷 却以获得所需组织与性能的工艺。
2.热处理的分类（热处理工艺分类）
⑴整体热处理(普通热处理 )分为 ：退火、正火、淬火、回火。
熔模铸造工艺过程： ⑴制作母模 ⑵制作压型 ⑶制作蜡模 ⑷制作型壳 ⑸脱蜡 ⑹型壳焙烧 ⑺浇注 ⑻脱壳和清理
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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熔模铸造的特点和应用 ① 铸件的尺寸精度和表面质量较高，无分型面；
② 能生产形状复杂的铸件；
③ 由于制造壳型的材料耐火性好，因而可以生产各种高熔点，
难切削加工的合金铸件； ④ 不受生产批量的限制； ⑤ 由于蜡模的限制，只能生产中、小型的铸件，铸件的重量不 宜太大（25kg）；
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4-7凸起不利于起模，改进后力求铸件外形单，利于起模。
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二、特种铸造
熔模铸造、金属铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造等。 1.熔模铸造（失腊铸造）
熔模铸造是用易熔材料制成模型，在模型表面涂挂耐火涂料
后硬化，反复多次，并将模型熔出，硬壳焙烧，即可得到无 分型面的铸型，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法。
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作业7题
1）40Cr 表示平均含碳量为0.4%，含Cr小于1.5%的优质合金结构钢 2）60Si2Mn 表示平均含碳量为0.6%，含Si为2%，含Mn小于1.5%的优质 合金结构钢。（合金弹簧钢） 3）9SiCr 表示平均含碳量为0.9%，含Si和Cr 均小于1.5%的合金工具钢。 4）3Cr 2W8V 表示平均含碳量为0.3%，含Cr 为2%，含W为8%，含V 小于 1.5%的合金工具钢。
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二、表面工程技术方法与工艺
1.电镀 1)了解电镀基本原理 是通过电解方法在固体表面上获得金属沉积层的过程。 2)镀层的主要特性及用途 ⑴防护性镀层 包括 镀前预处理、 电镀 和镀后处理包括 ⑶功能性镀层 镀前预处理、 电镀 和 3)电镀工艺过程中的镀前预处理和镀后处理 镀后 电镀工艺过程一般包括 电镀 和镀后处理 包括镀前预处理、 镀前预处理、 电镀 和镀后处理
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2）铸铁——C＞2.11%的铁碳合金 铸铁的分类 a.按碳存在的形式不同分为： 灰口铸铁 、白口铸铁。 b.按石墨的形态分： 灰口铸铁 、可锻铸铁 、球墨铸铁 和 蠕墨铸铁
灰口铸铁-----大部分的碳以石墨形式存在，断口呈灰暗色； HT150 表示最低抗拉强度为150Mpa的灰口铸铁 球墨铸铁---石墨呈球状，具有较高的强度。 QT600—3
⑥ 生产工序较多，生产周期较长，生产费用较高。
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2.金属型铸造（永久型铸造或硬型铸造）
金属型铸造：将金属液浇入金属铸型中而获得铸件的方法。
3.压力铸造——精密铸造方法
压力铸造：是将熔融金属在高压下高速充填金属型腔，并在 压力下凝固而获得铸件的铸造方法。
4.离心铸造
离心铸造：将液态金属浇入沿垂直轴或水平轴旋转的铸型中 ，在离心力作用下金属液附着于铸型内壁，经冷却凝固成为铸 26 件的铸造方法。
500HBW 10/1000/30---用10mm直径的硬质合金钢球,试验力为 1000kgf，持续时间为30s，测定的布氏硬度为500。
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（2）洛氏硬度
用锥顶角120度的金刚石圆锥体或一定直径的钢球为压
头，在规定载荷作用下压入金属表面，由压头在金属表 面所形成的压痕深度来确定的硬度值。 洛氏硬度常用的标尺有 A、 B、 C三种。洛氏硬度值也可由 硬度计直接读出。 表示方法：55HRC 用C 标尺测定的洛氏硬度值为55 4.韧性 韧性（冲击韧性）：材料在冲击载荷或振动载荷作用下，抵 抗变形和断裂的能力。 Ak越大，冲击韧性越好。 冲击韧性是一个有强度和塑性共同决定的指标。
和Al——Zn系
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4）铜及铜合金（最早应用的有色金属） ①纯铜 玫瑰色，氧化后呈紫色 —紫铜，熔点 10830C，密度 8.9g/cm3 ， 面心立方晶格，无同素异构转变，具有一些优异的性能。
导热、导电、良好的加工性能，良好的耐蚀性（在大气、淡水）
②铜合金
按化学组成分为：黄铜、青铜、白铜；
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⑶常用金属材料 1)钢的分类及牌号 钢按化学成分分为： 碳素钢(碳钢） 和 合金钢 ①碳素结构钢和低合金高强度钢
Q215—A.F
表示屈服点不小于215Mpa，沸腾钢脱氧，质量等级为A的碳素 结构钢。 Q255—A.Z 表示屈服点不小于 255MPa，质量等级为A级，镇静钢脱氧的碳 素结构钢。 ②优质碳素结构钢 45表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢
自由锻工序分为的
基本工序、 辅助工序 和 修整工序。
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2.模锻 是将金属坯料放在具有一定形状的锻模模膛内，施以冲击力或静 压力而使金属坯料产生变形的加工方法。 模锻按所使用设备不同，分为锤上模锻、压力机上模锻、胎模锻
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1.非金属材料制品在进行电镀前的主要工序有哪些？
机械粗化 还原处理 化学脱脂 化学粗化 敏化处理 活化处理
化学镀覆
2.何谓阳极氧化处理？铝和铝合金经阳极氧化后氧化膜的主要性 质有哪些？
在适当的电解液中，以金属作为阳极，在外电流作用下，使其 表面上形成与基体牢固结合的氧化膜层的过程称为阳极氧化。
⑵表面热处理 ⑶化学热处理 3.退火、正火、淬火和回火
退火 是将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓
慢冷却的热处理工艺。
正火 是将钢加热到临界温度以上 30~50 度，保温适当时间后，
在空气中冷却的热处理工艺。
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淬火是将钢件加热到临界温度以上，保持一定时间后快速冷
却，获得高硬度组织的热处理工艺。为了提高钢的力学性能。
55Mn表示平均含碳量为0.55%较高含锰量优质碳素结构钢
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③合金结构钢
60Si2Mn 含碳平均为0.6%，含硅2%，含锰低于1.5%的合金结构钢。 ④碳素工具钢
T12----表示平均碳含量为1.2%，碳素工具钢
T13A-----含碳量为1.3%的高级优质碳素工具钢。 ⑤合金工具钢和高速工具钢 3Cr2W8V 表示平均含碳量为0.3%，含Cr 为2%，含W为8%，含V 小于 1.5%的合金工具钢。
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第一章 概
1.材料与工业设计的关系? (1)材料是工业设计的物质基础， (2)材料与工业设计相互促进， (3)材料科学是工业设计的基础。 2.产品设计选材及成形原则?
论
使用性原则、工艺性原则、性价比原则、环保性原则、美学性原则 3.产品美学性原则体现哪些方面? 功能美、结构美 、工艺美 、材质美 、舒适美。
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⑵装饰性镀层
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2.涂料与涂装
涂料：是涂于材料或制品表面而能形成具有保护、装饰或特 殊性能固体涂膜的一类液体或固体材料之总称。
涂料的主要组成有：
成膜物质---在涂料组成中形成涂膜的主要物质，是决定涂料 性能的主要因素
颜料 ----能使涂膜呈现颜色和遮盖力，还可增强涂膜的耐老 化性和耐磨性以及增强膜的防蚀、防污能力。 溶剂----使涂料保持溶解状态，调整涂料的粘度，以符合施工 要求，同时可使涂膜具有均衡的发挥速度，以达到涂膜的平整 和光泽，还可消除涂膜的针孔、刷痕等缺陷。
回火 是将钢件淬硬后加热到临界温度以下某一温度，保温一
定时间然后冷却到室温的热处理工艺。
4.表面淬火和化学热处理
表面淬火是指仅对工件表面进行热处理以改变其组织和性能的工 艺。
化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温 ，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性 能的热处理工艺。
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二、工程材料的分类及用途
⑴按化学成分可分为： 金属材料 分子材料 和 复合材料。 、无机非金属材料、有机高
⑵按材料的来源分类：第一代的天然材料、第二代的加工材料、第 三代的合成材料、第四代复合材料和第五代的智能材料或应变材料 1.金属材料
⑴典型金属的晶体结构 1）体心立方晶格----金属较硬，延展性差; 2) 面心立方晶格----这类金属塑性极好; 3）密排六方晶格----这类金属较脆。 ⑵晶体的同素异构转变 当改变温度时，金属会由一种晶体结构转变为另一种晶体结构， 6 这种现象称为同素异构转变。
D．活块造型
E．刮板造型
F．三箱（假箱造型）
3. 缩孔和缩松是严重的铸造缺陷，他存在于铸件中会减小 铸件的有效截面，从而降低铸件的强度。对于要求不渗漏的 20 铸件，缩松往往会使铸件达不到水压试验要求而报废。
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4.铸件的结构工艺性：铸件的结构相对于铸造工艺和合金的铸
造性能的合理性。
最低抗拉强度为σb=600Mpa，最低延伸率为δ=3%的球墨铸铁 10
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可锻铸铁----我国生产主要为黑心可锻铸铁。
KTH300—06
最低抗拉强度为σb=300Mpa，最低延伸率为δ=6%的黑心可锻
铸铁。
概念：
布氏硬度、洛氏硬度、韧性（冲击韧性）、晶体的同素异构 转变、金属材料的力学性能。 铸铁棒和碳钢棒区分
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一、金属材料的性能包括使用性能和工艺性能
使用性能-----包括力学性能、物理和化学性能等。 工艺性能-----材料对各种加工工艺适应的能力。
力学性能：指材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗力。
有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 1.强度 ⑴屈服点或屈服强度σs ⑵抗拉强度σb 1）比强度：强度指标与材料密度之比。 2）屈强比：材料屈服强度与抗拉强度之比。 2.塑性 ⑴伸长率（δ） ⑵断面收缩率（ψ） 伸长率或断面收缩率越高， 材料的塑性越好。