金属第六章-材料成形方法选择
材料成型控制工程基础第六章
材料成型控制工程根底第六章1. 引言在材料成型过程中，对材料的成型控制是非常重要的。
本章将介绍材料成型控制工程的根底知识。
首先介绍了成型控制的根本概念和目标，然后介绍了成型控制的主要方法与技术。
最后，对成型控制工程的挑战及未来开展方向进行了讨论。
2. 成型控制的根本概念与目标成型控制是指在材料成型过程中，通过合理的方法和技术，控制好材料的形状、尺寸、力学性能等相关参数。
成型控制的目标是实现成型工艺的稳定性、一致性和高效性，以提高产品的质量和生产效率。
在材料成型过程中，需要控制的参数包括：温度、压力、速度、材料的粘度等。
通过合理的控制这些参数，可以实现成型工艺的优化和产品的质量控制。
3. 成型控制的主要方法与技术3.1 温度控制在材料成型过程中，温度的控制非常重要。
温度对材料的流动性、粘度等性质有很大影响。
常用的温度控制方法包括：加热控制、冷却控制和保温控制。
加热控制可以提高材料的流动性，冷却控制可以减缓材料的流动速度，保温控制可以提高成型工艺的稳定性。
3.2 压力控制成型过程中的压力控制可以影响材料的形状和尺寸。
压力的大小和分布对成型件的密度、强度等性能也有很大影响。
常用的压力控制方法包括：预压、保压和释放等。
预压可以使材料充满模具的空腔并排除气泡，保压可以保证成型件的密度和形状的稳定，释放可以使成型件脱离模具。
3.3 速度控制在材料成型过程中，速度的控制可以影响材料的流动性和形状。
速度的大小对成型件的外表光洁度、尺寸一致性等性能有很大影响。
常用的速度控制方法包括：加速、减速、匀速等。
加速可以提高材料的流动性，减速可以减少材料的流动速度，匀速可以保证成型件的尺寸一致性。
3.4 粘度控制材料的粘度对成型过程的稳定性和成型件的质量都有影响。
粘度的大小和变化可以影响材料的流动性和成型件的形状。
常用的粘度控制方法包括：添加剂的控制、温度的控制和剪切控制等。
通过合理的控制粘度，可以提高成型过程的稳定性和成型件的质量。
材料成型设备课程设计
材料成型设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握材料成型设备的基本原理和分类，理解不同设备的工作特点和适用范围。
2. 使学生了解材料成型设备在工业生产中的应用，掌握其主要技术参数和性能指标。
3. 引导学生了解材料成型设备的发展趋势，掌握新技术、新工艺在现代设备中的应用。
技能目标：1. 培养学生能够正确操作、调试和维护材料成型设备，提高实际动手能力。
2. 使学生具备分析材料成型设备故障原因的能力，并能提出合理的解决方案。
3. 培养学生运用所学知识进行设备选型、工艺参数优化和生产线设计的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对材料成型设备学科的兴趣，激发学习热情，树立正确的专业观念。
2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力，为将来从事相关工作打下基础。
3. 引导学生关注材料成型设备在生产实践中的应用，培养创新意识，提高解决实际问题的能力。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业核心课程。
在教学过程中，需注重理论联系实际，充分调动学生的主观能动性。
课程目标旨在使学生掌握材料成型设备的基本知识，培养实际操作和解决问题的能力，同时注重培养学生的专业素养和团队合作精神，为将来的职业生涯奠定坚实基础。
二、教学内容1. 材料成型设备概述：介绍材料成型设备的基本概念、分类及其在工业生产中的应用。
- 教材章节：第一章- 内容：设备分类、应用领域、发展趋势。
2. 塑料成型设备：讲解塑料成型设备的原理、结构及其操作与维护。
- 教材章节：第二章- 内容：注射成型机、挤出成型机、吹塑成型机等。
3. 金属成型设备：分析金属成型设备的特点、应用及其工艺参数的优化。
- 教材章节：第三章- 内容：冲压成型设备、锻造成型设备、焊接成型设备等。
4. 复合材料成型设备：探讨复合材料成型设备的原理、性能及其在生产中的应用。
- 教材章节：第四章- 内容：热压成型设备、缠绕成型设备、真空吸塑成型设备等。
5. 材料成型设备选型与优化：讲解设备选型原则、方法，以及如何根据生产需求进行设备优化。
材料成型工艺基础金属塑性成形
材料成型工艺基础：金属塑性成形1. 引言金属塑性成形是制造业中常见的一种材料成型工艺。
通过对金属材料施加力量，使其在一定的温度和应变条件下发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的制品。
这种成形工艺广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
本文将介绍金属塑性成形的基本概念、工艺流程以及常见的金属塑性成形方法。
2. 基本概念2.1 金属塑性成形的定义金属塑性成形是指将金属材料通过施加力量，在一定的温度和应变条件下，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的工艺过程。
2.2 塑性变形的基本概念塑性变形是指材料在一定的应力作用下，在超过其屈服点之后发生的可逆性变形。
在这种变形中，金属材料的原子结构会发生改变，从而改变了材料的形状和尺寸。
3. 工艺流程金属塑性成形的工艺流程主要包括以下几个步骤：3.1 原材料准备在金属塑性成形工艺中，首先需要准备好所需的金属原材料。
原材料的选择需要满足产品的要求，包括材料的强度、韧性、耐蚀性等。
3.2 材料加热在金属塑性成形之前，通常需要将金属材料进行加热。
加热可以使金属材料达到一定的塑性状态，更容易发生塑性变形。
加热的温度和时间需要根据不同的金属材料和成形要求进行调整。
3.3 成型工艺金属塑性成形的成型工艺包括以下几种常见方法：3.3.1 锻造锻造是一种利用压力将金属材料塑性变形成形的方法。
在锻造过程中，金属材料会经过压缩、拉伸、冷却等多个步骤，最终得到所需的形状。
3.3.2 拉伸拉伸是将金属材料放在拉伸机上，通过施加力量使其发生塑性变形的方法。
通过拉伸可以改变金属材料的形状和尺寸。
3.3.3 深冲深冲是将金属材料放在冲压机上，通过模具对材料进行冲压，使其发生塑性变形的方法。
通过调整模具的形状和尺寸，可以得到不同形状和尺寸的制品。
3.4 后处理在金属塑性成形完成之后，通常需要进行一些后处理工艺。
包括去除表面的氧化物、清洗、退火等。
后处理的目的是提高产品的表面质量和性能。
4. 常见的金属塑性成形方法4.1 冷镦成形冷镦成形是一种将金属材料通过冷镦机进行挤压、拉伸、弯曲等操作，使其发生塑性变形的方法。
机械制造工程第六章节
固态成形——金属压力加工
胎模锻工作示意图
固态成形——金属压力加工
固态成形——金属压力加工
4、应用条件
1）生产批量； 2）锻件质量要求，各种加工方法所达到的加
工质量不一样； 3）锻件的尺寸、重量大小； 4）锻件形状复杂程度。
固态成形——金属压力加工
5、模锻和自由锻相比有什么特点？
1) 加工质量； 2) 加工效率； 3) 工艺投入费用； 4) 灵活性大小； 5) 适用范围大小； 6) 工人劳动强度； 7) 对工人技术要求。
这时的温度称为回复温度T回。 T回＝（0.25~0.3）T熔（T回、T熔为用绝对温度表示的
回复温度、熔点）。
固态成形——金属压力加工
（三）再结晶
1、再结晶的概念 变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散
能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过 重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。 这个过程称为再结晶。
（七）胀形
固态成形——金属压力加工
固态成形——金属压力加工
（八）旋压
固态成形——金属压力加工
六、冲模的分类和结构
1. 简单冲模 2. 连续冲模 3. 复合冲模
固态成形——金属压力加工
冲模
固态成形——金属压力加工
第四节 金属的其他塑性成形工艺
一、压力加工新工艺
1、精冲
2、冷镦
3、辊锻
摩察压力机上预锻和弯曲
固态成形——金属压力加工
连杆锻模的工作原理
固态成形——金属压力加工
压力机上模锻工作原理
固态成形——金属压力加工
平锻机上模锻工作原理示意图
固态成形——金属压力加工
3、胎模锻 胎模锻是介于自由锻和模锻之间的一种
材料工程基础-第六章 粉末材料的成形与固结
P0—初始接触应力 ρ—相对密度
θ0—(1-ρ) a=[ρ2(ρ-ρ0)]/θ0
成形方法
压力成形
增塑成形
浆料成形
模压成形 三轴压制 等静压成形 高能成形 挤压成形 扎膜成形 楔形压制 注射成形 车坯成形
注浆成形 热压铸成形 流延法成形 压力渗滤 凝胶铸模成形 直接凝固成形
二、压力成形 1、 模压成形
压力成形
增塑成形
挤压成形 扎膜成形 楔形压制 注射成形 车坯成形
浆料成形
二、增塑成形
1、挤压（挤出）成形： 利用压力把具有塑性的粉料通
过模具挤出来成形的，模具的形状就是成形坯体的形状。
单螺杆挤出机示意图
通心粉
➢ 2、轧膜成形（滚压或辊压成形）
将粉体和粘结剂、溶剂等置于置于轧辊上混 炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发， 形成一层厚膜； 调整轧辊间距， 反复轧制，可制 得薄片坯料。
２、 粉末在压力下的运动行为
成形工艺主要有： 刚性模具中粉末的压制（模压） 弹性封套中粉末的等静压 粉末的板条滚压 粉末的挤压
受力过程的三个阶段
第一阶段：首先粉末颗粒发生重排； 第二阶段：颗粒发生弹塑性变形； 第三阶段：颗粒断裂。
压坯密度与压制压力的关系
在压制过程中，随着压力的增加，粉 体的密度增加、气孔率降低。人们对压 力与密度或气孔率的关系进行了大量的 研究，试图在压力与相对密度之间推导 出定量的数学公式。目前已经提出的压 制压力与压坯密度的定量公式（包括理 论公式和经验公式）有几十种之多，表 中所示为其中一部分。
成形的理论基础 粉末的工艺性能 粉末在压力下的运动行为 成形方法
一、成形的理论基础
１、粉体的堆积与排列
晶胞 BCC
金属材料及加工工艺
图62为采用铸造方法生产的产品
第六章 金属材料及加工工艺
6 2金属材料的工艺特性 成型加工
2熔模铸造 又称失蜡铸造;为精密铸造方法之一;是常闲的铸造方法 熔模
铸造的工艺过程如图64所示 ①制作母模：
第六章 金属材料及加工工艺
6 2金属材料的工艺特性 成型加工
金属的成型方法可区分为铸造 塑性加工 切削加工 焊接与粉末冶金五类
1 铸造
将熔融态金属浇入铸型后;冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法 铸 造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一;与其他工艺方法相比;铸造成型 生产成本低;工艺灵活性大;适应性强;适合生产不同材料 形状和重量的铸 件;并适合于批量生产 但它的缺点是公差较大;容易产生内部缺陷 铸造按 铸型所用材料及浇注方式分为砂型铸造 熔模铸造 金属型铸造 压力铸造以 及离心铸造等
焊接型钢等；按截面形状可分为圆钢 方钢 扁钢 六角钢 角钢 工字钢 槽钢和异形钢等 型钢的规格常以反映截面形状的主要轮廓尺寸来表示
机械处理：通过切削 研磨 喷砂等加工清理制品表面的锈蚀及氧化皮 等;将表面加工成平滑或具有凹凸模样；
化学处理：主要是清理制品表面的油污 锈蚀及氧化皮等； 电化学处理：主要用以强化化学除油和浸蚀的过程;有时也可用于弱浸
蚀时活化金属制品的表面状态
第六章 金属材料及加工工艺
6 2金属材料的工艺特性 表面处理技术
④表面蚀刻：是使用化学酸进行腐蚀而得到的一种斑驳 沧桑的装 饰效果;如图16所示具体方法如下：
首先在金属表面涂上一层沥青;接着将设计好的纹饰在沥青的表面刻画;将需腐蚀部分的金 属露出 下面就可以进行腐蚀了;腐蚀可以视作品的大小;选择进入化学酸溶液内腐蚀和喷刷溶液 腐蚀 一般来说;小型作品选择浸入式腐蚀 化学酸具有极强的腐蚀性;在进行腐蚀操作时一定要注 意安全保护
金属材料成型_6.2_半固态成形技术路线
图6-8 半固态成形技术的两种工艺路线
对于流变成形，由于把浆料制备和加工成形相承接，具有生产效率高 、整体流程短的特点，近年来发展十分迅速，不过浆料的保存和输送难度 大，设备自动化控制复杂，成本相对高。对于触变成形，浆料的制备和最 终成形可分开进行，成形厂方甚至可以不参与熔炼制浆，只需提供二次 加热，工业污染小，而且半固态坯料输送方便，易于实现自动化，因而在 国外较早得到了广泛应用，不过这种方式的缺点是坯料经过冷却和再加热 的过程，能源消耗有所增加。
图6-9 机械搅拌制备半固态浆料
b、电磁搅拌法
电磁搅拌法是目前半固态成形工业生产上最成熟最广泛被应用的制浆 方法，它是在感应线圈中通入一定相位的交变交流，从而产生变换旋转的 磁场，而金属液中便有感应电流产生，洛伦兹力就驱使金属熔体产生剧烈 运动，使非枝晶凝固模式取代传统的枝晶凝固趋势，从而获得含有球形固 相的半固态浆料。如图6-10所示，按熔体被搅拌力驱动的流动方式，一般 分为垂直式、水平式、螺旋式。电磁搅拌采用无接触式地对合金熔体进行 搅动，对合金污染极大降低，且通过调节电流、磁场强度和频率等参数就 能实现搅拌效果的控制，可以连续高效地制备坯料，适用于工业化的生产 应用。但由于电磁搅拌的集肤效应，通常认为，直径大于150mm的铸坯 不宜采用电磁搅拌法。
c、注射成型法
注射成型法是将低熔点金属颗粒进行加热至半固态成型，尺寸为几毫米的合金 粒子在料筒中边被加热边被螺旋体剪切推进，通过螺旋强制对流的搅拌作用，得 到细小均匀球状晶的半固态浆料组织，然后以高速（注塑十倍速度）注入模腔里 。这种方法非常适于相对较活泼的镁合金材料，在整个浆料制备和成型工艺中可 以不使用保护气体和防氧化剂，不需要配备熔化炉，而且不会产生浮渣、炉渣等 ，兼顾安全性和环保。
第六章 金属和合金的塑性变形
第六章 金属和合金的塑性变形和再结晶金属材料（包括纯金属和合金）在外力的作用下引起的形状和尺寸的改变称为变形。
去除外力，能够消失的变形，称弹性变形；永远残留的变形，称塑性变形。
工业生产上正是利用塑性变形对金属材料进行加工成型的，如锻造、轧制、拉拔、挤压、冲压等。
塑性变形不仅能改变工件的形状和尺寸，还会引起材料内部组织和结构的变化，从而使其性能发生变化。
以再结晶温度为界，金属材料的塑性变形大致可分为两类：冷塑性变形和热塑性变形，在生产上，通常称为冷加工和热加工。
经冷塑性变形的金属材料有储存能，自由能高，组织不稳定。
若升高温度，使原子获得足够的扩散能力，则变形组织会恢复到变形前的状态，这个恢复过程包括：回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。
从金属材料的生产流程来看，一般是先进行热加工，然后才进行冷加工和再结晶退火。
但为了学习的方便，本章先讨论冷加工，再讨论再结晶和热加工。
§6.1 金属材料的变形特性一、 应力—应变曲线金属在外力作用下，一般可分为弹性变形、塑性变形、断裂三个阶段。
图6.1是低碳钢拉伸时的应力—应变曲线，这里的应力和应变可表示为：000,L L L L L A F ∆=-==εσ 公式中F 是拉力，00,L A 分别是试样的原始横截面积和原始长度。
从图中可以得到三个强度指标：弹性极限e σ，屈服强度s σ，抗拉强度b σ。
当拉应力小于弹性极限e σ时，金属只发生弹性变形，当拉应力大于弹性极限e σ，而小于屈服强度s σ时，金属除发生弹性变形外，还发生塑性变形，当拉应力大于抗拉强度b σ时，金属断裂。
理论上，弹性变形的终结就是塑性变形的开始，弹性极限和屈服强度应重合为一点，但由于它们不容易精确测定，所以在工程上规定：将残余应变量为0.005%时的应力值作为弹性极限，记为005.0σ，而将残余应变量为0.2%时的应力值作为条件屈服极限，记为2.0σ。
s σ和2.0σ都表示金属产生明显塑性变形时的应力。
材料成型与制造工艺技术考试 选择题 64题
1. 在金属材料的热处理过程中，淬火的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性2. 下列哪种材料成型方法属于塑性加工？A. 铸造B. 锻造C. 粉末冶金D. 焊接3. 冷加工对金属材料的性能有何影响？A. 提高硬度和强度B. 降低硬度和强度C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性4. 下列哪种材料成型方法适用于生产复杂形状的零件？A. 铸造B. 锻造C. 挤压D. 切割5. 在塑料成型过程中，注塑成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃6. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接7. 在金属材料的加工过程中，退火的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 降低硬度D. 提高耐腐蚀性8. 下列哪种材料成型方法适用于大批量生产？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作9. 在金属材料的加工过程中，正火的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性10. 下列哪种材料成型方法属于粉末冶金？A. 铸造B. 锻造C. 挤压D. 烧结11. 在塑料成型过程中，吹塑成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃12. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型13. 在金属材料的加工过程中，时效处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性14. 下列哪种材料成型方法适用于生产大型零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作15. 在金属材料的加工过程中，回火的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 降低硬度D. 提高耐腐蚀性16. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接17. 在塑料成型过程中，挤出成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃18. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型19. 在金属材料的加工过程中，渗碳处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性20. 下列哪种材料成型方法适用于生产小型零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作21. 在金属材料的加工过程中，氮化处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性22. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接23. 在塑料成型过程中，压塑成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃24. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型25. 在金属材料的加工过程中，镀铬处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性26. 下列哪种材料成型方法适用于生产复杂形状的零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作27. 在金属材料的加工过程中，镀锌处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性28. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接29. 在塑料成型过程中，热成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃30. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型31. 在金属材料的加工过程中，镀镍处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性32. 下列哪种材料成型方法适用于生产大型零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作33. 在金属材料的加工过程中，镀铜处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性34. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接35. 在塑料成型过程中，真空成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃36. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型37. 在金属材料的加工过程中，镀锡处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性38. 下列哪种材料成型方法适用于生产小型零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作39. 在金属材料的加工过程中，镀金处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性40. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接41. 在塑料成型过程中，压缩成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃42. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型43. 在金属材料的加工过程中，镀银处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性44. 下列哪种材料成型方法适用于生产复杂形状的零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作45. 在金属材料的加工过程中，镀铝处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性46. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接47. 在塑料成型过程中，旋转成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃48. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型49. 在金属材料的加工过程中，镀铅处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性50. 下列哪种材料成型方法适用于生产大型零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作51. 在金属材料的加工过程中，镀铂处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性52. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接53. 在塑料成型过程中，流延成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃54. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型55. 在金属材料的加工过程中，镀钯处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性56. 下列哪种材料成型方法适用于生产小型零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作57. 在金属材料的加工过程中，镀铑处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性58. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接59. 在塑料成型过程中，压延成型适用于哪种材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 玻璃60. 下列哪种材料成型方法属于金属材料成型？A. 铸造B. 注塑成型C. 吹塑成型D. 压铸成型61. 在金属材料的加工过程中，镀钌处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性62. 下列哪种材料成型方法适用于生产复杂形状的零件？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 手工制作63. 在金属材料的加工过程中，镀铱处理的主要目的是什么？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高导电性D. 提高耐腐蚀性64. 下列哪种材料成型方法属于非金属材料成型？A. 铸造B. 锻造C. 注塑成型D. 焊接答案：1. A2. B3. A4. A5. B6. C7. C8. C9. A10. D11. B12. A13. B14. A15. B16. C17. B18. A19. A20. C21. A22. C23. B24. A25. D26. C27. D28. C29. B30. A31. D32. A33. C34. C35. B36. A37. D38. C39. D40. C41. B42. A43. C44. C45. D46. C47. B48. A49. D50. A51. D52. C53. B54. A55. D56. C57. D58. C59. B60. A61. D62. C63. D64. C。
金属材料的成型工艺
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20231/7./17爆炸焊
爆炸焊是以炸药为能源进行金属间焊接的方法。这种焊接是 利用炸药的爆轰，使被焊金属面发生高速倾斜碰撞，在接触面上造 成一薄层金属的塑性变形，在此十分短暂的冶金过程中形成冶金结 合。
爆炸焊的特点是： 1）能将任意相同的、特别是不同的金属材料迅速牢固地焊接起来。 2）工艺十分简单，容易掌握。 3）不需要厂房、不需要大型设备和大量投资。 4）不仅可以进行点焊和线焊，而且可以进行面焊－爆炸复合，从 而获得大面积的复合板、复合管和复合管棒等。 5）能源为低焊速的混合炸药，它们价廉、易得、安全和使用方便。
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锻造基础知识
锻202造1/7/是17 对金属坯料（不含板材）施加外力，使其产生塑性变形、改变尺
寸、形状及改善性能,用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加 工方法。
根据在不同的温度区域进行的锻造，针对锻件质量和锻 造工艺要求的不同，可分为冷锻、温锻、热锻三个成型温 度区域。一般地讲，在有再结晶的温度区域的锻造叫热锻， 不加热在室温下的锻造叫冷锻。
的工件，形状和尺寸精度高，表面光洁，加工工序少， 便于自动化生产。当加工工件大、厚，材料强度高、 塑性低时，都采用热锻压。
（4）等温锻压 工件在整个成形过程中温度保持
不变。等温锻压是为了充分利用某些金属在某一温度 下所具有的高塑性，或为了获得特定的组织和性能， 所需费用较高，仅用于特殊的锻压工艺，如超塑成形。
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4.冲压 2021/7/17
冲压：金属板料在冲压模之间受压产生分离或产生塑
性变形的加工方法。
按加工温度分类：热冲压和冷冲压。前者适合变 形抗力高，塑性较差的板料加工；后者在室温 下进行，是薄板常用的冲压方法。
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•冲压基础知识
材料成型原理第六章 答案
第六章1.焊接和铸造过程中的气体来源于何处？它们是如何产生的？答：焊接区内的气体：焊条药皮、焊剂、焊芯的造气剂，高价氧化物及有机物的分解气体，母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分，空气中的气体、水分，保护气体及其杂质气体铸造过程中的气体：熔炼过程，气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、CO2、CO、SO2和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。
来自铸型中的气体主要是型砂中的水分。
浇注过程，浇包未烘干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内的气体不能及时排除等，都会使气体进入液态金属。
2. 气体是如何溶解到金属中的？电弧焊条件下，氮和氢的溶解过程一样吗？答：气体溶解到金属中分四个阶段：（1）气体分子向金属-气体界面上运动；（2）气体被金属表面吸附；（3）气体分子在金属表面上分解为原子；（4）原子穿过金属表面层向金属内部扩散。
电弧焊条件下，氮和氢的溶解过程不一样，氢在高温时分解度较大，电弧温度下可完全分解为原子氢，其溶解过程为分解—吸附—溶入。
在电弧气氛中，氮以分子形式存在，其溶解过程为吸附—分解—溶入。
3.哪些因素影响气体在金属中的溶解度，其影响因素如何？答：气体在金属中的溶解度与压力，温度，合金成分等因素有关：（1）当温度一定时，双原子的溶解度与其分压的平方根成正比（2）当压力一定时，溶解度与温度的关系决定于溶解反应类型，气体溶解过程为吸热反应时，△H为正值，溶解度随温度的升高而增加；金属吸收气体为放热反应时，△H为负值，溶解度随温度的上升而降低。
（3）合金成分对溶解度的影响：液态金属中加入能提高气体含量的合金元素，可提高气体的溶解度；若加入的合金元素能与气体形成稳定的化合物（即氮、氢、氧化合物），则可降低气体的溶解度。
此外，合金元素还能改变金属表面膜的性质及金属蒸气压，从而影响气体的溶解度。
（4）电流极性的影响：直流正接时，熔滴处于阴极，阳离子将向熔滴表面运动，由于熔滴温度高，比表面积大，故熔滴中将溶解大量的氢或氮；直流反接时，阳离子仍向阴极运动，但此时阴极已是温度较低的溶池，故氢或氮的溶解量要少。
华科 材料成型原理 第六章 多相合金的凝固
13
棒状共晶可用与六边形等面积的半径r取代层片状共晶中的间距λ， 作为共晶组织的特征尺寸。参照层片状组织的Jackson-Hunt生长 模型，可得：
r= k v
−1/ 2
式中的k是由组成相的物理性质决定 k 的常数，r和λ均与凝固速率的平方根 成反比即生长速率越快。r和λ越小， 共晶组织越细，材质的性能就越好。
第六章
多相合金的凝固
Chapter 6 Solidification of multi-phase alloys
1
第一节 共晶合金的结晶
共晶合金可以由两个纯组元(A-B)构成，也可由一个纯组元和 一个化合物(A-AmBn)或两个化合物构成。
2
共晶合金的特点是液态无限互溶，固态局部互溶(有时固溶度非 常小)；溶质元素在另一个相中的分配系数k＜1；共晶点大多偏 向低熔点组元一边；在共晶转变时，从液体中同时析出两个固 相，对成分偏离共晶成分的合金，则出现初生相。 一．共晶组织的特点和共晶合金的分类 共晶结晶形成的两相混合物，具有多种多样的组织形态。 宏观形态——平面生长、胞状生长、枝晶生长 柱状晶(共晶群体 eutectic colony)到等轴晶(共晶 团 eutectic cell) 微观形态——共晶体内两相析出物的形状与分布，与组成相的 结晶特性、它们在结晶过程中的作用以及具体的 结晶条件有关。 3
30
第二节 偏晶合金和包晶合金的凝固
1. 偏晶合金的凝固 这种合金的特点是： ①在一定温度以上两组元在液态无限互 溶； ②在固态有限互溶，各组元的k＜1； ③在一定的成分和温度范围内出现两个 互不溶解的液体Ll和L2；偏晶成分Cm的 L L C 液体在Tm温度时液体L1中能分解出两个 相：固相α和新的液相L2，即 L1= α + L2
第六章压制成型
流动性要适中： 流动性要适中：
太大：溢出模外，塑料在型腔内填塞不紧， 太大：溢出模外，塑料在型腔内填塞不紧，或树脂 与填料分头聚集。 与填料分头聚集。 太小：难于在压力下充满型腔，造成缺料， 太小：难于在压力下充满型腔，造成缺料，不能模 压大型、 复杂及厚制品。 压大型、 复杂及厚制品。
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工
四、模压成型工艺和条件限制
高分子材料成型加工
模压压力的作用
促进物料流动，充满型腔提高成型效率。 促进物料流动，充满型腔提高成型效率。 增大制品密度，提高制品的内在质量。 增大制品密度，提高制品的内在质量。 克服放出的低分子物及塑料中的挥发物所 产生的压力，从而避免制品出现气泡、 产生的压力，从而避免制品出现气泡、肿胀 或脱层。 或脱层。 闭合模具，赋予制品形状尺寸。 闭合模具，赋予制品形状尺寸。
高分子材料成型加工
4.压缩率 4.压缩率 定义： 定义：粉状或粒状的热固性塑料的表观比重与制 品比重之比。即压塑料在压制前后的体积变化。 品比重之比。即压塑料在压制前后的体积变化。 Rp = d2 / d1 Rp值总是＞ 1 Rp值总是 值总是＞ Rp 越大，所需的模具装料室越大消耗模具钢材， 越大，所需的模具装料室越大消耗模具钢材， 不利于传热，生产效率低，易混入空气。 不利于传热，生产效率低，易混入空气。 解决方法： 解决方法： 预压。 预压。
高分子材料成型加工
排气
赶走气泡、水份、挥发物，缩短固化时间 赶走气泡、水份、挥发物， 过早， 过早，不能完全排气 过迟，制品表面已经固化，气体不能顺利排出 过迟，制品表面已经固化，
保压固化
经过固化后， 经过固化后，原来可溶可熔的线型树脂变成了 不溶不熔的体型结构的材料。 不溶不熔的体型结构的材料。 固化速率不高的塑料也可在制品能够完整地脱 模时固化就暂告结束， 模时固化就暂告结束，然后再用后处理来完成 全部固化过程，以提高设备利用率。 全部固化过程，以提高设备利用率。
材料成型工艺基础材料成形方法选择教学课件PPT
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
金属材料及机械制造工艺项目三毛坯成型方式的选择
常用毛坯检验方法如下： 1．外观检验 毛坯件的外观检验以肉眼观察为主，或者辅以简单的工 具(低倍放大镜、直尺等)。许多毛坯件缺陷都可通过外观检 验获得，但重要零件仅用外观检验是不够的，还必须进行内 在质量检验。
项目三 毛坯成型方式的选择
2．力学性能的测试 毛坯质量检查中的力学性能测试最常用的方法是硬度试 验，因它能直接反映出材料成分、组织、性能的关系，并可 间接反映其他力学性能指标，而且零件经硬度试验后不受 损伤。 其他一些力学性能的测试如静拉伸、弯曲、扭转、疲劳 等，都要制成标准试样，在专业试验机上进行，主要用于对 原材料进行进厂检验，对新材料、新工艺进行研制，对零件 进行失效分析等。
适用于成型形状复杂、原材料流动性好 的零件。有多种铸造方法可供选择
自由锻用于单件或小批生产、形状简单 和大型零件的毛坯；模锻用于尺寸较精确、 形状复杂、中小件的成批或大量生产
主要用于制造各种金属构件或尺寸较 大、形状复杂的零件
适用于产品形状简单、尺寸较小和生产 批量大的零件
适用于大批生产，不适用结构复杂、壁 薄、有锐边的零件
项目三 毛坯成型方式的选择
2．铸件 铸件是采用铸造方法，把液态金属注入铸型中冷却凝固 定型后获得的工件。形状复杂的毛坯一般适宜采用铸造方法 制造。铸件毛坯的铸造方法有砂型铸造、金属型铸造、精密 铸造、压力铸造、离心铸造等。 3．锻件 锻件是固态金属在外力的作用下通过塑性变形而获得的 工件。锻件毛坯由于塑性变形后使得材料内部组织较细且致 密，没有铸件组织中的缺陷，所以锻件比相同材料的铸件的 力学性能要好；并且由于塑性变形后可得到金属纤维组织的 连续性和取向分布，符合零件受力要求，因此更能发挥材料 的潜力。锻件常用于强度高、耐冲击、抗疲劳等重要零件的 毛坯。锻件有自由锻件、模锻件、精锻件和轧锻件等。
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。
金属材料成型基础ppt课件.ppt
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
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流动性（cm）
温度（℃）
影响液态合金流动性的因素： 1.合金的化学成分
b a
300
200
100 0
80 60 40
20 0
Pb 20 40 60 80 Sb
a）在恒温下凝固 b）在一定温度范围内凝固
充型能力越强。 （3）浇注系统的的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力
越大，充型能力越差。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
三、铸型充填条件
（1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数表示铸型从其中的 金属吸取热量并储存在本身的能力。
铸件输送机
1）振击压实
型砂
落砂
捅箱机
压铁传送机
2）汽动微振压实
3）高压造型
加砂机
压铁
4）抛砂加紧砂机实
上箱造型机
合箱 合箱机
下箱造型机
下芯
下箱翻箱、落箱机 铸型输送机
冷却箱
浇注
冷却
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
二、机器造型
1)生产效率高; 2)铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）; 3)设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。
适用于中、小型铸件的成批、大批量生产。
华科材料成型原理第六章多相合金的凝固
华科材料成型原理第六章多相合金的凝固多相合金是指由两种或两种以上相（固相）组成的合金，在实际应用中有着广泛的应用。
对于多相合金的凝固过程，主要研究其凝固形态、凝固机制和凝固结构等方面的内容。
一、凝固形态多相合金的凝固形态主要有共晶凝固、共晶反应凝固和共晶偏析凝固等几种形态。
1.共晶凝固共晶凝固是指两个或两个以上成分在一定温度下同时凝固的过程。
共晶凝固的特点是合金中的各相以极其细小的颗粒形式平均分布在整个合金中，具有良好的强度和韧性。
共晶合金的凝固温度是固定的，可以通过共晶相图确定。
2.共晶反应凝固共晶反应凝固是在共晶相图所确定的共晶温度之下，通过固相反应形成共晶结构。
共晶反应凝固主要包括部分共晶凝固和逐晶凝固两种情况。
在部分共晶凝固中，合金中的一部分成分先凝固形成共晶的母相，在固相反应中会生成共晶的细小颗粒。
在逐晶凝固中，合金中的两个成分在固相反应的过程中逐渐形成共晶结构。
3.共晶偏析凝固共晶偏析凝固是指共晶合金在凝固过程中出现的偏析现象。
偏析是指共晶合金在凝固过程中，由于组分不均衡导致其成分在凝固前后产生变化。
共晶偏析凝固可能出现在合金的凝固前和凝固后两个阶段。
二、凝固机制多相合金的凝固机制主要包括凝固方式、凝固速率和相互作用等几个方面。
1.凝固方式凝固方式是指多相合金的凝固过程是通过目前的方式进行的。
在共晶凝固中，共晶合金通常采用同温凝固方式，即在共晶温度下同时凝固。
在共晶反应凝固中，凝固方式有复合凝固、端凝固和晶核凝固等几种。
2.凝固速率凝固速率是指多相合金凝固的速度大小。
凝固速率受多种因素的影响，如合金的成分、温度和压力等。
凝固速率的大小直接影响到合金的凝固过程和凝固结构。
3.相互作用在多相合金的凝固过程中，合金中各相之间存在相互作用。
相互作用的强度和方式直接影响到合金的凝固形态和凝固结构。
相互作用的形式可分为机械力学式的相互作用和热力学式的相互作用两种。
三、凝固结构多相合金的凝固结构主要由合金的成分和凝固条件等因素决定。
金属成型的主要方法有什么【干货技巧】
下面小编为大家介绍一下金属成型方法大全，希望能对各位有所帮助。
压铸（注意压铸不是压力铸造的简称）是一种金属铸造工艺，其特点是利用模具腔对融化的金属施加高压。
模具通常是用强度更高的合金加工而成的，这个过程有些类似注塑成型。
砂模铸造就是用砂子制造铸模。
砂模铸造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模样)，然后在模样周末填满砂子，开箱取出模样以后砂子形成铸模。
为了在浇铸金属之前取出模型，铸模应做成两个或更多个部分;在铸模制作过程中，必须留出向铸模内浇铸金属的孔和排气孔，合成浇注系统。
铸模浇注金属液体以后保持适当时间，一直到金属凝固。
取出零件后，铸模被毁，因此必须为每个铸造件制作新铸模。
熔模铸造又称失蜡铸造，包括压蜡、修蜡、组树、沾浆、熔蜡、浇铸金属液及后处理等工序。
失蜡铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模，然后蜡模上涂以泥浆，这就是泥模。
泥模晾干后，在焙烧成陶模。
一经焙烧，蜡模全部熔化流失，只剩陶模。
一般制泥模时就留下了浇注口，再从浇注口灌入金属熔液，冷却后，所需的零件就制成了。
模锻是在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。
根据设备不同，模锻分为锤上模锻，曲柄压力机模锻，平锻机模锻，摩擦压力机模锻等。
辊锻是材料在一对反向旋转模具的作用下产生塑性变形得到所需锻件或锻坯的塑性成形工艺。
它是成形轧制(纵轧)的一种特殊形式。
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。
通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。
相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
轧制又称压延，指的是将金属锭通过一对滚轮来为之赋形的过程。
如果压延时，金属的温度超过其再结晶温度，那么这个过程被称为“热轧”，否则称为“冷轧”。
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(二)经济性原则
1.应把满足使用要求与降低成本统一起来 脱离使用要求，对成形加 工提出过高要求，会造成无谓的浪费；反之，不顾使用要求，片面 强调降低成形加工成本，则会导致零件达不到工作要求、提前失效、 甚至造成重大事故。 2.降低零件总成本 为获得最大的经济效益，不能仅从成形工艺角度 考虑经济性，而应从降低零件总成本考虑，即应从所用材料价格、 零件成品率、整个制造过程加工费、材料利用率与回收率、零件寿 命成本、废弃物处理费用等方面进行综合考虑。
(一)适用性原则 (二)经济性原则 (三)与环境相宜及安全原则
(一)适用性原则
1.满足使用要求 零件的使用要求包括对零件形状、尺寸、精度、表 面质量和材料成分、组织的要求，以及工作条件对零件材料性能的 要求。 2.适应成形加工工艺性 各种成形方法都要求零件的结构与材料具有 相应的成形加工工艺性，成形加工工艺性的好坏对零件加工的难易 程度、生产效率、生产成本等起着十分重要的作用。
二、盘套类零件
图6-8 盘套类零件
1.齿轮 这是各类机械中的重要传动零件，运转时齿面承受接触 应力和摩擦力，齿根承受弯曲应力，有时还要承受冲击力。
图6-9 不同类型的齿轮 a)锻造毛坯轮、飞轮、手轮和垫块等 这些零件受力不大、结构复杂或 以承压为主的零件，通常采用灰铸铁件，单件生产时也可采用低
件供应。 5. 压簧(零件5) 起缓冲、吸振、储存能量的作用，承受循环载荷， 要求具有较高疲劳强度，不能产生塑性变形，根据其尺寸(1 mm
×12 mm×26 mm)，采用碳素弹簧钢(65Mn钢)冷拉钢丝制造。 6. 管接头与旋塞 管接头(零件6)起定位作用，旋塞(零件7)起调整 弹簧压力作用，均属于套类件，受力小，采用中碳钢(35钢)圆钢
棒直接截取。
三、单级齿轮减速器
1.窥视孔盖(零件1) 力学性能要求不高。 2. 箱盖(零件2)、箱体(零件6) 是传动零件的支承件和包容件，结构复杂， 其中的箱体承受压力，要求有良好的刚度、减振性和密封性。 3. 螺栓(零件3)、螺母(零件4) 起固定箱盖和箱体的作用，受纵向(轴向)拉 应力和横向切应力。 4. 弹簧垫圈(零件5) 其作用是防止螺栓松动，要求良好的弹性和较高的屈 服强度。 5. 调整垫环(零件7) 其作用是调整轴和齿轮轴的轴向位置。 6. 端盖(零件8) 用于防止滚动轴承窜动，单件、小批生产时，采用手工造 型铸铁(HT150)件或采用碳素结构钢(Q235)圆钢下料车削而成。 7. 齿轮轴(零件9)、轴(零件12)和齿轮(零件13) 均为重要的传动零件，轴和 齿轮轴的轴杆部分受弯矩和扭矩的联合作用，要求具有较好的综合力学性 能；齿轮轴与齿轮的轮齿部分受较大的接触应力和弯曲应力，应具有良好 的耐磨性和较高的强度。
02657-6a
主编
第六章 材料成形方法选择
第六章 材料成形方法选择
第一节 材料成形方法选择的原则与依据 第二节 常用机械零件的毛坯成形方法选择 第三节 毛坯成形方法选择举例
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 二、材料成形方法选择的依据 三、常用成形方法的比较
一、材料成形方法的选择原则
(三)与环境相宜及安全原则
1.对环境友好的含义 1)能量耗费少，CO2产生少(以煤、石油等化工燃料为主的能源，会 大量排出CO2气体，导致地球温度升高)； 2)贵重资源用量少； 3)废弃物少，再生处理容易，能够实现再循环； 4)不使用、不产生对环境有害的物质。 2.环境负载性的评价 要考虑从原料到制成材料，然后经成形加工成 制品，再经使用至损坏而废弃，或回收、再生、再使用(再循环)，在 这整个过程中所消耗的全部能量(即全寿命消耗能量)，CO2气体排出 量，以及在各阶段产生的废弃物，有毒排气、废水等情况。 3.成形加工方法与单位能耗的关系 材料经各种成形加工工艺成为制 品，生产系统中的能耗就由此工艺流程确定。
(三)现有生产条件
图6-2 水轮机空心轴三种成形工艺方案
(四)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用
图6-3 铸造铁锅的两种成形方法 a ) 砂型铸造 b)挤压铸造
(四)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用
图6-4 排气门
1)胎模锻造成形，选用直径较气门杆粗的棒坯，
(四)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用
三、常用成形方法的比较
表6-2 常用成形方法的比较
三、常用成形方法的比较
表6-2 常用成形方法的比较
三、常用成形方法的比较
表6-2 常用成形方法的比较
第二节 常用机械零件的毛坯成形方法选择
一、轴杆类零件 二、盘套类零件 三、机架、箱座类零件
一、轴杆类零件
图6-5 轴杆类零件
一、轴杆类零件
(三)与环境相宜及安全原则
表6-1 几种成形加工方法的单位能耗、材料利用率比较
4.工业安全性 在选择成形方法时，应充分考虑安全生产、安全使用 问题，要充分认识生产、使用过程中会引起不良后果或事故等的不 安全因素，以保证可靠生产、可靠使用。
二、材料成形方法选择的依据
(一)零件类别、功能、使用要求及其结构、形状、尺寸、技术要求等 (二)零件的生产批量 (三)现有生产条件 (四)密切注意新工艺、新技术、新材料的利用
三、单级齿轮减速器
8. 挡油盘(零件10) 其用途是防止箱内机油进入轴承。 9. 滚动轴承(零件11) 受径向和轴向压应力，要求较高的强度和耐磨性。
三、单级齿轮减速器
图6-13 单级齿轮减速器 1—窥视孔盖 2—箱盖 3—螺栓 4—螺母 5—弹簧垫圈 6—箱体 7—调整垫环
8—端盖 9—齿轮轴 10—挡油盘 11—滚动轴承 12—轴 13—齿轮
图6-6 汽车排气阀锻-焊结构
一、轴杆类零件
图6-7 水压机立柱铸-焊结构
二、盘套类零件
1.齿轮 这是各类机械中的重要传动零件，运转时齿面承受接触应力和摩 擦力，齿根承受弯曲应力，有时还要承受冲击力。 2. 带轮、飞轮、手轮和垫块等 这些零件受力不大、结构复杂或以承压为 主的零件，通常采用灰铸铁件，单件生产时也可采用低碳钢焊接件。 3. 法兰、垫圈、套环、联轴节等 此类零件根据受力情况及形状、尺寸等 不同，可分别采用铸铁件、锻钢件或圆钢棒为毛坯。 4. 钻套、导向套、滑动轴承、液压缸、螺母等 这些套类零件，在工作中 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。 5. 模具毛坯，一般采用合金钢锻造成形。
下料。
5. 模具毛坯，一般采用合金钢锻造成形。
三、机架、箱座类零件
图6-10 机架箱座类零件
第三节 毛坯成形方法选择举例
一、承压液压缸 二、开关阀 三、单级齿轮减速器 四、汽车发动机曲柄连杆机构
一、承压液压缸
图6-11 承压液压缸
一、承压液压缸
表6-3 承压液压缸成形方案分析比较
一、承压液压缸
较高的屈服强度。
5. 调整垫环(零件7) 其作用是调整轴和齿轮轴的轴向位置。 6. 端盖(零件8) 用于防止滚动轴承窜动，单件、小批生产时，采 用手工造型铸铁(HT150)件或采用碳素结构钢(Q235)圆钢下料车削
而成。
7. 齿轮轴(零件9)、轴(零件12)和齿轮(零件13) 均为重要的传动 零件，轴和齿轮轴的轴杆部分受弯矩和扭矩的联合作用，要求具 有较好的综合力学性能；齿轮轴与齿轮的轮齿部分受较大的接触
(一)零件类别、功能、使用要求及其结构、形状、尺寸、技术要 求等
图6-1 仪表座冲压件的两种成形工艺 a)冲焊工艺 b)冲口工艺
(二)零件的生产批量
(三)现有生产条件
1)整轴在水压机上自由锻造，两端法兰锻不出，采用敷料，加工余 量大，材料利用率只有22.6%，切削加工需1400台时(见图6-2a)。 2)两端法兰用砂型铸造成形的铸钢件，轴筒采用水压机自由锻造成 形，然后将轴筒与两个法兰焊接成形为一体，材料利用率提高到35.8 %，切削加工需用台时数下降为1200台时(见图6-2b)。 3)两端法兰用铸钢件，轴筒用厚钢板弯成两个半筒形，再焊成整个 筒体，然后与法兰焊成一体，材料利用率可高达47%，切削加工只 需1000台时，且不需大型熔炼与锻压设备(见图6-2c)。
表6-3 承压液压缸成形方案分析比较
二、开关阀
1. 推杆(零件1) 承受轴向压应力、摩擦力，要求耐磨性好，其形状简单， 属于杆类零件，采用中碳钢(45钢)圆钢棒直接截取即可。 2. 塞子(零件2) 起顶杆的定位和导向作用，受力小，内孔要求具有一定的 耐磨性，属于套类件，采用中碳钢(35钢)圆钢棒直接截取。 3. 阀体(零件3) 是开关阀的重要基础零件，起支承、定位作用，承受压应 力，要求良好的刚度、减振性和密封性，其结构复杂，形状不规则，属于 箱体类零件，宜采用灰铸铁(HT250)铸造成形。 4. 钢珠(零件4) 承受压应力和冲击力，要求较高的强度、耐磨性和一定的 韧度，采用滚动轴承钢(GCr15钢)螺旋斜轧成形，以标准件供应。 5. 压簧(零件5) 起缓冲、吸振、储存能量的作用，承受循环载荷，要求具 有较高疲劳强度，不能产生塑性变形，根据其尺寸(1 mm×12 mm×26 m m)，采用碳素弹簧钢(65Mn钢)冷拉钢丝制造。 6. 管接头与旋塞 管接头(零件6)起定位作用，旋塞(零件7)起调整弹簧压力 作用，均属于套类件，受力小，采用中碳钢(35钢)圆钢棒直接截取。
1.窥视孔盖(零件1) 力学性能要求不高。
2. 箱盖(零件2)、箱体(零件6) 是传动零件的支承件和包容件，结 构复杂，其中的箱体承受压力，要求有良好的刚度、减振性和密
封性。 3. 螺栓(零件3)、螺母(零件4) 起固定箱盖和箱体的作用，受纵向
(轴向)拉应力和横向切应力。 4. 弹簧垫圈(零件5) 其作用是防止螺栓松动，要求良好的弹性和
四、汽车发动机曲柄连杆机构
图6-14 气缸体与气缸套 1—气缸体 2—气缸套
碳钢焊接件。 3. 法兰、垫圈、套环、联轴节等 此类零件根据受力情况及形状、