材料成形工艺学上9
材料成型及控制工程每学年课程
材料成型及控制工程每学年课程材料成型及控制工程每学年课程材料成型及控制工程是一门涵盖了材料成型工艺、原理和控制技术的学科，旨在培养学生对材料成型、加工、制造和控制等方面的综合能力。
这门课程通常分为多个学年，每个学年内容丰富、深入，涉及到材料成型的各个方面。
在本文中，我们将以从浅入深的方式来探讨材料成型及控制工程每学年课程的重点内容，以便读者能更全面、深入地了解这一学科。
1. 学年一：材料基础第一个学年的课程主要围绕材料基础展开，包括材料的种类、结构、性能和加工原理等。
在这个阶段，学生将学习金属材料、非金属材料和高分子材料等的基本知识，了解它们的内部结构和性能特点。
还会涉及到钢铁、铝合金、铜合金等常见材料的成型和控制工程技术，为后续学习奠定基础。
2. 学年二：材料成型工艺第二个学年的课程将深入探讨材料成型工艺，包括铸造、锻造、焊接、热处理等方面的知识。
学生将学习各种成型工艺的原理和特点，了解不同成型工艺的适用范围和工艺参数的选择。
同时还将学习材料工程中的数值模拟、实验设计和表征方法，为工程实践打下坚实的基础。
3. 学年三：材料控制技术第三个学年的课程将重点介绍材料控制技术，包括自动化控制系统、智能制造技术、质量控制等方面的知识。
学生将学习各种控制技术在材料成型工程中的应用，了解控制系统的原理和设计方法，掌握质量控制的关键技术，为未来的工程实践做好准备。
总结回顾通过上述内容的学习，学生将全面了解材料成型及控制工程的各个方面，包括材料基础、成型工艺和控制技术。
他们将掌握材料工程中的核心知识和技能，能够独立开展材料成型和控制工程的设计、制造和管理工作。
这门课程的学习将帮助他们更好地适应工程实践的需要，为材料科学和工程技术的发展做出贡献。
个人观点和理解作为材料成型及控制工程的学习者，我深深地意识到这门课程的重要性。
通过对材料基础、成型工艺和控制技术的系统学习，我逐渐领悟到材料工程对于现代工业的重要性，以及材料工程带来的经济效益和社会效益。
材料成型技术学习心得
材料成型技术学习心得
材料成型技术是一门广泛的学科，它集合了材料科学、几何学、加工力学、液体流动
学和数值模拟等多学科知识点，并且涉及到物理加工工艺、热处理、机械装备等各个方面。
在学习材料成型技术过程中，我感受到深度与广度的重要性，不管是焊接、锻压、铸造加
工等各个成型工艺，都需要仔细审视各自的特性，也需要对材料的性能、流变行为及成型
过程的参数有深入的了解，以便能够更准确设计出合适的成型工艺。
另外，在学习材料成型工艺的过程中，我们不仅要注重实验数据的收集，还要对棱变
边缘成形、叠层成形、结构尺寸技术等方面的处理有深入的理解，因为这些技术有着关键
性的作用，能够使得成型印刷能够达到质量要求。
此外，材料成型技术还注重边界条件的
作用，这些边界条件在成型工艺中发挥着重要的作用。
最后，学习材料成型技术还包括对数值模拟的理解，这是成型技术中的一个重要内容，有助于我们更好地理解成型加工过程，也有助于我们更加准确地预测加工成型后的形态。
另外，数值模拟也有助于我们更好地优化成型工艺，使得加工能够符合特定条件下的预期
要求。
总之，学习材料成型技术是一件让人充满挑战与乐趣的事情，它结合了物理加工与版
图技术、流变学与数值模拟等多学科的知识。
正是由于这些广泛的学科，让我能够从中受益、从中获得启发，进而能够更为准确地分析和设计成型工艺，有利于提高产品质量，促
进工程进度。
《材料与成型工艺》期末考试试卷附答案
《材料与成型工艺》期末考试试卷附答案一、填空题（共15空，每空2分，共30分）1. 手工造型的主要特点是适应性强、、生产准备时间短和，在成批和中采用机械造型。
2. 常用的特种铸造方法有熔模铸造、、压力铸造、和离心铸造。
3. 铸件的凝固方式是按来划分的，有中间凝固和糊状凝固三种凝固方式。
纯金属和共晶成分的合金是按方式凝固。
4. 铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。
5. 铸钢铸造性能差的原因主要是熔点高，流动性差和。
6. 影响合金流动性的内因有，外因包括和黏度和液态合金的温度。
7. 铸造生产的优点是成形方便、和成本低，缺点是、铸件质量不够稳定和。
二、判断题（共10小题，每小题3分，共30分）1. 铸造热应力最终的结论是薄壁或表层受拉。
（）2. 铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。
（）3. 冒口的作用是保证铸件的同时冷却。
（）4. 铸件上宽大的水平面浇注时应朝下。
（）5. 铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂零件的毛坯。
（）6. 收缩较小的灰铸铁可以采用定向（顺序）凝固原则来减少或消除铸造内应力。
（）7. 相同的铸件在金属型铸造时，合金的浇注温度应比砂型浇注时低。
（）8. 压铸由于熔融金属是在高压下快速充型，合金的流动性很强。
（）9. 铸件的分型面应尽量使重要的加工面和加工基准面在同一砂箱内，以保证铸件精度。
（）10.采用震击紧实法紧实砂型时，砂型下层的紧实度小于上层的紧实度。
（）三、选择题（共10小题，每小题3分，共30分）1、形状复杂的高熔点难切削合金精密铸件的铸造应采用（）A 金属型铸造B 熔模铸造C 压力铸造2、铸造时冒口的主要作用是（）A 增加局部冷却速度B 补偿热态金属，排气及集渣C 提高流动性3、下列易产生集中缩孔的合金成分是（）A 0.77%CB 球墨铸铁C 4.3%C4、下列哪种铸造方法生产的铸铁不能进行热处理，也不适合在高温下使用（）A 金属型铸造B 压力铸造C 熔模铸造5、为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（）A 顺序凝固B 同时凝固C 内浇口开在厚壁处6、直浇口的主要作用是（）A 形成压力头，补缩B 排气C 挡渣7、在各种铸造方法中，砂型铸造对铸造合金种类的要求是（）A 以碳钢、合金钢为主B 以黑色金属和铜合金为主C 能适用于各种铸造合金8、制造模样时，模样的尺寸应比零件大一个（）A 铸件材料的收缩量B 机械加工余量C 铸件材料的收缩量+机械加工余量9、下列零件适合于铸造生产的有（）A 车窗上进刀手轮B 螺栓C 自行车中轴10、普通车床床身浇注时，导轨面应（）A 朝上B 朝下C 朝左侧四、名词解释（共2小题，每小题5分，共10分）1.铸造：2.热应力：材料与成型工艺参考答案：一、填空题1.设备简单成本低大量生产2.金属型铸造低压铸造3.凝固区域宽度大小逐层凝固逐层4.固态5.收缩大6.液态合金的化学成分液态合金的导热系数7.适应性强铸件力学性能较低废品率高二、判断错错错对错错错对对错三、单选BBCBB ACCAB四、名词解释1.铸造：将液态金属浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中冷却后获得铸件的方法。
高分子材料成型工艺学2018-8教材版-PDF
第9章纤维成型物料及纤维成型加工9.1纤维成型物料及纤维性能概述
腈纶
2018/5/7
第9章
9.2 纤维成型加工方法
9.2.2 熔融(熔体)纺丝
成纤高聚物首先要经加热形成聚合物熔体，再经螺
杆挤出机、纺丝组件等形成
纤维制品。
★聚酯、聚酰胺、聚丙烯等都采用熔融纺丝方法。
2018/5/729
熔点—熔点高低直接影响纺丝温度的高低，熔点波动
2018/5/737
熔融挤出-螺杆挤出机
预过滤金属丝网
纺丝挤出机流程
2018/5/7
9.3.4 高速纺丝(POY)工艺流程
1 加热管，
2 泵体，
3 轴承，
4 主动齿轴，
5 从动齿轮轴，
6 密封，
7 侧板
9.3.4 高速纺丝(POY)工艺流程
分配熔体
58并受卷绕牵引力作用，拉伸100-250倍。
62
第9章
9.3 聚酯长丝的成型加工
9.3.6 POY丝的质量评定
★冷拉伸应力—应变曲线
60%伸度时拉伸力的波动值：
可以表征纤维结构的均匀，波
动值应小于3%；
POY后拉伸倍数的选择：
选取POY伸长90%时的拉伸倍数为后拉伸倍数。
9.3 聚酯长丝的成型加工
81
86 9.4 聚酯长丝的拉伸变形加工
9.5.2 超高分子量聚乙烯纤维加工路线
十氢萘法进行高强高模聚乙烯纤维凝胶纺丝工艺示意图
矿物油法进行高强高模聚乙烯纤维凝胶纺丝工艺路线示意图
2018/5/7
☐熔喷无纺布
☐微纳米静电纺丝。
《材料成型工艺学》复习资料
1.咬入:依靠回转的轧辊和轧件之间的摩擦力,轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象. 改善咬入条件的途径:①降低a: (1)增加轧辊直径D,(2)降低压下量实际生产:(1)小头进钢,(2)强迫咬入; ②提高:(1)改变轧件或轧辊的表面状态,以提高摩擦角;(2)清除炉生氧化铁皮;(3)合理的调节轧制速度,低速咬入,高速轧制.2.宽展：高向压缩下来的金属沿着横向移动引起的轧件宽度的变化成为宽展.3.宽展分类: ①自由宽展: 在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，不受任何其它任何阻碍和限制。
②限制宽展: 在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，还受到孔型侧壁的阻碍作用，破坏了自由流动条件，此时宽展称为限制宽展。
③强迫宽展: 在横向变形过程中，质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，还受到强烈的推动作用，使轧件宽展产生附加增长，此时的宽展称为强迫宽展。
4.影响宽展的因素：实质因素：高向移动体积和变形区内轧件变形纵横阻力比；基本因素：变形区形状和轧辊形状。
工艺因素：①相对压下量：相对压下量越大，宽展越大。
②轧制道次：道次越多,宽展越小；单道次较大,宽展大，多道次较小,宽展小；③轧辊直径:轧辊直径增加,宽展增加;摩擦系数；④摩擦系数的增加，宽展增加(轧制温度、轧制速度、轧辊材质和表面状态，轧件的化学成分). ⑤轧件宽度的影响：假设变形区长度 l 一定:随轧件宽度增加,宽展先增加后逐渐减小，最后趋于不变。
5.前滑：轧件出口速度vh 大于轧辊在该处的线速度v，即vh＞v的现象称为前滑现象。
后滑：轧件进入轧辊的速度小于轧辊该处线速度的水平分量v的现象。
前滑值：轧件出口速度vh与对应点的轧辊圆周速度的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比值称为前滑值。
后滑值：后滑值是指轧件入口断面轧件的速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量的比值。
6.影响前滑的因素: ①压下率:前滑随压下率的增加而增加;②轧件厚度:轧后轧件厚度h减小，前滑增加;③轧件宽度:轧件宽度小于40mm时，随宽度增加前滑亦增加；但轧件宽度大于40mm时，宽度再增加时，其前滑值则为一定值;④轧辊直径:前滑值随辊径增加而增加;⑤摩擦系数:摩擦系数f越大，其前滑值越大;⑥张力:前张力增加前滑，后张力减小前滑 .7.轧制生产工艺：由锭或坯轧制成符合技术要求的轧件的一系列加工工序组合。
重庆理工大学材料成型原理09考试试卷A-答案
重庆理工大学材料成型原理09考试试卷A-答案重庆工学院考试试卷（A）（答案）一、填空题（每空1分，共34 分）1、液态金属或合金中一般存在起伏和起伏，其中在一定过冷度下，临界核心由相（或结构）起伏提供，临界生核功由能量起伏提供。
2、铸造合金从浇注温度冷却到室温一般要经历和固态收缩三个收缩阶段。
3、铸件宏观凝固组织一般包括部等轴晶区三个不同形态的晶区。
4、铸件中的成分偏析按范围大小可分为5、对于溶质平衡分配系数K0＜1时，K0 越小，最终凝固组织的成分偏析越严重。
因此，常将O1- K0O称为“偏析系数”。
6、根据固液两相区的宽度，可将凝固过程分为与。
7、液固界面可以分为与。
8、晶体长大方式包括和（侧面长大）。
9、合理地控制浇注工艺和冷却条件包括和的控制。
10、防止铸造产生缩孔和缩松的凝固方式有和。
11、铸造过程中产生的铸造应力包括、、。
12、塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、流体摩擦、边界摩擦。
13、对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。
14、就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性增加。
15、钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化、皂化润滑处理。
二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上（每空1分，共8分）1. 塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。
Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于；2. 塑性变形时不产生硬化的材料叫做。
Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料；3. 用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为。
Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法；4. 韧性金属材料屈服时，准则较符合实际的。
Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加；5. 硫元素的存在使得碳钢易于产生。
Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性；6. 应力状态中的应力，能充分发挥材料的塑性。
Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力；7. 平面应变时，其平均正应力ｍB 中间主应力２。
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
材料成型工艺课程设计
材料成型工艺课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握材料成型工艺的基本知识、原理和应用，培养学生的实践能力和创新精神。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：•了解材料成型工艺的分类、特点和应用领域。
•掌握材料成型工艺的基本原理和方法。
•熟悉常见材料的成型性能和成型工艺参数。
2.技能目标：•能够分析材料成型过程中出现的问题，并提出解决方案。
•具备一定的材料成型工艺设计和优化能力。
•能够运用所学知识进行材料成型工艺的实验操作和数据分析。
3.情感态度价值观目标：•培养学生的科学精神，提高对材料科学和工程实践的兴趣。
•培养学生的团队合作意识和沟通能力，增强集体荣誉感。
•培养学生对创新和实践的积极态度，提高解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.材料成型工艺概述：介绍材料成型工艺的分类、特点和应用领域，让学生对材料成型工艺有一个整体的认识。
2.材料成型工艺原理：讲解材料成型工艺的基本原理，包括塑性变形、弹性变形、断裂等，使学生了解材料成型过程中的物理现象。
3.材料成型工艺方法：介绍常见的材料成型工艺方法，如铸造、锻造、焊接、热处理等，让学生掌握各种成型工艺的实施方法和注意事项。
4.材料成型性能及工艺参数：分析常见材料的成型性能，如塑性、韧性、硬度等，讲解成型工艺参数的选择和调整方法。
5.材料成型工艺实例分析：通过案例分析，使学生了解材料成型工艺在工程实际中的应用，培养学生的实践能力。
本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解材料成型工艺的基本概念、原理和工艺方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行课堂讨论，培养学生的思考能力和团队合作意识。
3.案例分析法：分析实际工程案例，让学生了解材料成型工艺在实际中的应用和解决问题的方式。
4.实验法：安排材料成型工艺实验，让学生动手操作，培养学生的实践能力和实验技能。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将使用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的知识体系。
■材料加工和成型工艺学复习资料
1、金属晶体的常见晶格有哪三种？α-Fe、γ-Fe各是什么晶格？2、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？3、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？4、Fe—C合金中基本相有哪些？基本组织有哪些？5、简述钢的硬度、强度、塑性、韧性与含碳量的关系.6、M有何特征？它的硬度取决于什么因素？低碳M有何特征？7、进行退火处理的目的是什么？8、淬火钢中的残余奥氏体对工件性能有何影响？如何防止？9、为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度和硬度。
10、亚共析钢、过共析钢正火加热温度范围是什么?低碳钢切削加工前和高碳钢球化退火前正火的目的是什么？11、亚共析钢的淬火加热温度是什么？加热温度过高或过低会产生哪些问题？12、共析钢淬火加热温度范围是什么？如加热温度过高会产生哪些有害影响？13、过共析钢淬火加热温度范围是什么？如加热温度过高会产生哪些有害影响？14、水作为淬火介质有何优缺点？15、为什么通常碳钢在水中淬火，而合金钢在油中淬火？若合金钢在水中淬火会怎样？16、淬火钢进行回火的目的是什么？17.为防止和减少焊接变形，焊接时应采取何种工艺措施？18、钢经淬火后为何一定要回火？钢的性能与回火温度有何关系？19、什么是钢的回火脆性？如何避免？20、为什么高频淬火零件的表面硬度、耐磨性及疲劳强度均高于一般淬火？21、既然提高浇注温度可以提高液态金属的充型能力.但为何要防止浇注温度过高？22、浇注温度过高、过低常出现哪些铸造缺陷？23、合金的流动性与充型能力有何关系？为什么共晶成分的金属流动性比较好？24、简述铸造生产中改善合金充型能力的主要措施。
25、简述缩孔产生的原因及防止措施。
26、简述缩松产生的原因及防止措施。
27、缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？述两种凝固原则各适用于哪种场合？29、铸造应力有哪几种？形成的原因是什么？30、铸件热应力分布规律是什么？如何防止铸件变形？31、试从铸造性能、机械性能、使用性能等方面分析形状复杂的车床床身采用普通灰口铸铁的原因。
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。
工程材料与成型工艺说课课件ppt
课程目标
明确课程的教学目标，如提高学生的材料选用能力、成型 工艺设计能力等。
强调课程对学生的综合素质和能力的培养，如创新思维、 实践能力等。
课程内容
介绍课程的主要内容，包括工程材料的种类、性能和选用原则，以及各种成型工 艺的原理和应用范围等。
强调课程内容的实用性和针对性，以帮助学生更好地掌握实际应用技能。
02
工程材料
工程材料的分类
按化学成分
金属材料、非金属材料、复合材料
按用途
结构材料、功能材料
按物理性能
金属材料、高分子材料、复合材料、无机非金属 材料
工程材料的性能
01
02
03
使用性能
强度、硬度、韧性、耐磨 性、耐腐蚀性等
工艺性能
可塑性、可焊性、铸造性 、切削加工性等
经济性能
成本、资源利用、环境影 响等
03
成型工艺
成型工艺的分类
• 铸造工艺 • 砂型铸造 • 精密铸造 • 压力铸造 • 锻压工艺 • 自由锻 • 模锻 • 板料冲压 • 焊接工艺 • 电弧焊 • 激光焊 • 超声波焊 • 注塑工艺 • 立式注塑 • 卧式注塑 • 精密注塑
成型工艺的特点
• 铸造工艺 • 可以制造形状复杂的零件 • 成本低，易于批量生产 • 但存在废品率高、质量不稳定的缺点 • 锻压工艺 • 可制造出高精度、高质量的零件 • 生产效率高，易于实现自动化生产 • 但模具成本高，对材料要求高 • 焊接工艺 • 适用于批量小、形状复杂的零件 • 设备简单，操作灵活 • 但对操作技能要求高，质量不稳定 • 注塑工艺 • 可制造出形状复杂、尺寸精确的零件 • 生产效率高，易于实现自动化生产 • 但模具成本高，对材料要求高
智能材料
材料成型加工与工艺学
材料成型加工与工艺学材料成型加工与工艺学是一门关注材料制造过程的学科。
它研究材料在成型过程中的变形、变化与性能，从而建立了一套完整的工艺技术和理论体系。
它不仅仅是对材料工程技术的应用和推广，更是材料工程学、机械工程学和控制工程学多个学科的交叉融合。
一、材料成型加工材料成型加工是指将材料通过加工工艺，按照一定的形状、尺寸、特性要求，制成具有一定形状、尺寸和性能的产品。
材料成型加工既包括传统的热加工、冷加工等机械加工过程，也包括现代的激光加工、等离子加工、电子束加工等非传统加工过程。
材料成型加工的目的是为了满足不同的工业、农业、军事需求，因此它广泛应用于各种机械制造、电子电器、汽车、航空航天、船舶、建筑装潢和纺织等行业。
在加工过程中，材料会发生形变和变形，因此材料科学与工艺学必须紧密结合，分析材料的力学性能及其在加工过程中的行为规律。
二、材料成型工艺学材料成型工艺学是材料工程中一个重要的分支科学。
它研究材料在成型加工过程中产生的形变、失稳、断裂等问题，明确从设计到加工的全过程，使得材料的性能可以得到最好的保持和发挥。
材料成型工艺学的主要任务是确定合理的成型工艺工序、过程参数和设备特性，合理地选择适当的材料，并设计合理的工艺方案。
在材料成型加工的各个环节中，都需要通过实验和数学模型来对加工过程进行分析，对材料状态、材料性能的变化和工艺参数之间的相互作用进行研究。
三、现代随着技术的不断发展，现代化的材料成型加工与工艺学得到了快速发展。
在传统材料制造领域，广泛采用CAD/CAM、MES、ERP等智能化控制技术来优化生产质量和生产效率。
此外，还出现了许多新型材料，比如纳米材料、光子晶体、量子点等材料，在这些材料的成型加工与工艺学的研究中展现出巨大潜力。
传统材料加工中，主要靠经验和传统工艺，而现代材料成型加工则以理论、新技术和新材料为基础，使加工经验和工艺得到完善和提升。
同时，也为研发新型高性能、高效能材料提供了理论与设备基础。
工程材料及成形工艺 第3版 第9章 铸造
9.1 铸造工艺基础 9.2 砂型铸造 9.3 铸造工艺 9.4 铸件的结构工艺性 9.5 特种铸造
9.1 铸造工艺基础
9.1.1 铸造概念
将液态合金浇注到与零件形状、尺寸相适应的
铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的
生产方法称为铸造。
铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
哇，铸造真简单！！
与其它成型方法相比，铸造在机器制造业中应用极其广 泛。在机床、内燃机、重型机器中，铸件重量占70～90%；在 风机、压缩机中铸件重量占60～80%；在农业机械中铸件占 40～70%；在汽车中铸件占20～30%。
铸造具有如下优点：
1.适于复杂零件：适于用来生产复杂外形复杂内腔的 零件。
9.1.2 合金的铸造性能
1 合金的流动性
流动性是液态金属充满铸型型腔， 获得形状完整、轮廓清晰铸件的基本条 件。流动性好的合金，充型能力强，流 动性差的合金，充型能力差。如果金属 的流动性不足，则会在金属液还未充满 铸型前就停止了流动，使铸件产生浇注
不足或冷隔缺陷。
影响流动性的因素主要有： （1）合金的成分（2）浇注条件 （3）铸型条件 （4）铸件结构
机 器 造 型
过 程
水 管 接 头
下 型 的
3、砂芯制造
砂芯的主要作用是形成铸 件的内腔，有时也形成铸件的 局部外形。砂芯用芯盒制造。
刷涂料：提高耐高温性， 防止粘砂。
烘干：提高强度和透气性。
4、合 型
将上型、下型、砂芯 组合在一起的过程称为合 型，又称合箱。
合型工作包括： ①铸型的检查； 压铁 ②下芯； ③合上下型； ④上、下型的定位； ⑤铸型的紧固。
成型工艺
模压成型工艺缺点
模具设计制造复杂，压机及模具投资高，制品尺寸受设备
限制，一般只适合制造批量大的中、小型制品。
9
模压成型工艺的分类
（按增强材料物态和模压料品种分类）
（1）短纤维料模压法 （2）毡料模压法 （3）碎布料模压法
（4）层压模压法
（5）缠绕模压法 （6）织物模压法
（7）定向铺设模压法
按工艺分为两种：加压袋法、 真空袋法。 低压成型工艺 。 与手糊成型工艺的区别仅在于 加压固化工序。
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一、加压袋法，是将经手糊或喷射成型后未固化的复合材料，放上一个橡皮
袋，固定好上盖板，如图所示，然后通入压缩空气或蒸汽（0.4～ 0.5MPa） ，使复合材料表面承受一定压力，同时受热固化而得制品。
连续纤维缠绕技术的缺点
不能缠绕任意结构形式的制品，特别是表面有凹部和形状不规则的制品； 缠绕成本高，只有在大批量生产时，才能获得较高的经济效益。
设备投资费用大，只有大批量生产时才可能降低成本。
22
6. 拉挤成型工艺
拉挤成型工艺中，首先将浸渍过树脂胶液的连续纤维束或带状织物 在牵引装置作用下通过成型模而定型； 其次，在模中或固化炉中固化，制成具有特定横截面形状和长度不受限制 的复合材料，如管材、棒材、槽型材、工字型材、方型材等。 一般情况下，只将预制品在成型模中加热到预固化的程度，最后固化是 在加热箱中完成的。
最常用的树脂是在室温或稍高温度下即可固化的不饱和聚酯等。 喷射法使用的模具与手糊法类似，而生产效率可提高数倍，劳动 强度降低，能够制作大尺寸制品。
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5. 连续缠绕成型工艺
将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然
后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程，称为缠绕工艺。
9种常用耐火材料制品的成型方法介绍
9种常用耐火材料制品的成型方法介绍目录刖§1.机压成型法11.可塑成型法2.注浆成型法32.等静压成型法4.振动成型法43.捣打成型法5.挤压成型法54.熔铸成型法7.热压成型法71—刖S耐火材料的成型是指借助于外力和模型将坯料加工成规定尺寸和形状的坏体的过程。
成型方法很多，传统的成型方法按坯料含水量的多少可分为半干法(坯料水分5%左右)、可塑法QK分15%左右)和注浆法(水分40%左右)。
耐火制品生产中根据坯料的性质、制品的形状、尺寸和工艺要求来选用成型方法。
由于耐火材料工业的不断发展，成型工艺也在不断发展，连续铸钢用的铝碳制品采用等静压成型，特大型砖采用挤压法成型;微型制品采用热压注法成型等。
不管用哪一种方法，成型后的耐火制品坯体均应满足下列要求：(1)形状、尺寸和精度符合设计要求；(2)结构均匀、致密，表面及内部无裂纹；(3)具有足够的机械强度；(4)符合逾期的物理性能要求。
1.机压成型法机压成型法是目前耐火材料生产中使用最多的成型方法。
该方法使用压砖机和钢模具将泥料压制成坯体。
因一般机压成型均指含水量为4%〜9%的半干料成型方法，因面也称半干法成型。
该法常用的设备有摩擦压砖机、杠杆压砖机和液压机等。
机压成型过程实质上是一个使坯料内颗粒密集和空气排出、形成致密坯体的过程。
机压成型的砖坯具有密度高、强度大、干燥收缩和烧成收缩小、制品尺寸容易控制等优点，所以该法在耐火材料生产中占主要地位。
机压成型时为获得致密的坯体，必须给予坯料足够的压力。
这压力的大小应能够克服坯料颗粒间的内摩擦力，克服坯料颗粒与模壁间的外摩擦力，克服由于坯料水分、颗粒及其在模具内填充不均匀而造成的压力分布不均匀性，这三者之间的比例关系取决于坯料的分散度、颗粒组成、坯料水分、坯体的尺寸和形状等。
虽然压力与坯体致密化的关系有若干理论公式可供计算，如坯体气孔随压力成对数关系而变化等，但通常用试验方法近似地确定坯体所需的单位而积压力，并依此决定压砖机应有的总压力。
复合材料的成型工艺
第一节 复合材料简述
2.复合材料的特点
(1)比强度和比刚度高 (2)抗疲劳性好 (3)高温性能好 (4)减振性能好 (5)断裂安全性高 (6)可设计性好
第一节 复合材料简述
二、复合材料用原料
1.增强材料
3）基体能够很好地保护纤维表面，不产生表面 损伤、不产生裂纹。
第一节 复合材料简述
(2)增强材料是承载的主要部分，因而纤维必须具 有很高的强度和刚度。
(3)增强材料与基体有好的结合强度。 (4)在复合材料中纤维必须具有适当的含量、直径
和分布。 (5) 纤维和基体应有相近的热膨胀系数。
第一节 复合材料简述
2. 井喷沉积法(Spray Co-Deposition)
井喷沉积法是运用特殊的喷嘴，将液态金属 基体通过惰性气体气流的作用后雾化成细小的 液态金属流，将增强相颗粒加入到雾化的金属 流中，与金属液滴混合在一起并沉积在衬底上 ，凝固形成金属基复合材料的方法。
图9-５所示是采用井喷沉积法生产陶瓷颗粒 增强金属基复合材料的示意图。
复合材料的一种成型方法，如图9－6所示。 热压成型时，先将粉料与蜡或有机高分子粘结剂混合、加热，利用蜡类材料热熔冷固的特点，把粉料与熔化的蜡料等粘合剂迅速搅合
成具有流动性的料浆，然后将混合料加压注入模具，冷却凝固后成型，即可得致密的、较硬实的坯体。
二、喷射成型工艺(Spray Moulding) (2)液态法 液态法是指基体处于熔融状态下制造金属基复合材料的方法。
下压制成型。
树脂基复合材料(resin matrix composites-RMC)、金属基复合材料(metallic matrix composites -MMC)、陶瓷基复合材料(ceramic matrix
材料成型与工艺培训
材料成型与工艺培训材料成型与工艺培训是一门非常重要的技能培训课程，它涉及到许多工业和制造行业的领域。
这一培训旨在使学员掌握材料的成型和加工工艺，从而提高生产效率和产品质量。
材料成型是指将原始材料转变为所需形状和尺寸的过程。
这个过程可以通过多种方式进行，如压力，温度和机械力等。
当原始材料经过成型过程后，它们可以用于制造各种产品，如汽车零件，电子设备和建筑材料等。
工艺是指将成型材料加工成所需产品的过程。
加工工艺可以包括切割，焊接，钻孔，铣削等。
这些过程需要特定的工具和技术来完成，因此在培训过程中，学员将学习使用各种工具和设备，如机床，钳工工具和数控机床等。
在材料成型与工艺培训中，学员将学习材料的特性和属性，包括机械性能，热性能和化学性能等。
这将使他们能够选择适合特定产品要求的材料，并了解如何优化成型过程以提高产品质量。
此外，学员还将学习如何分析和解决材料成型过程中可能出现的问题，如缺陷，变形和破损等。
他们将研究不同的成型工艺和技术，并了解如何使用它们来解决这些问题。
材料成型与工艺培训还强调安全和环保意识。
学员将了解如何正确使用工具和设备，以及如何处理和处置废弃材料和废水等废弃物。
最后，材料成型与工艺培训还将培养学员的团队合作和沟通能力。
在实际操作中，学员通常需要与其他团队成员合作，共同完成项目。
因此，学员将学会有效地与他人合作，分享信息，并解决问题。
总之，材料成型与工艺培训是一门非常实用和重要的课程。
通过这种培训，学员将获得掌握材料成型和加工工艺的技能，提高生产效率和产品质量。
这将使他们在工业和制造行业中获得更广阔的就业机会，并为公司的发展做出贡献。
材料成型与工艺培训是一个综合性的课程，涵盖了各种成型和加工工艺的知识和技能。
在这个培训中，学员将学习不同类型的材料，如金属、塑料、陶瓷和复合材料等的成型过程和工艺。
他们还将了解不同的成型方法，如压力成型、注塑成型、挤出成型和锻造等，并学会如何选择适当的工艺来满足产品需求。
材料成型加工与工艺学-习题解答(7-8)
第六章压制成型2. 简述热固性塑料模压成型的工艺步骤。
将热固性模塑料在以加热到指定温度的模具中加压，使物料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下经过一定的时间，使其发生化学反应而变成具有三维体形结构的热固性塑料制品。
(1)计量(2)预压(3)预热(4)嵌件安放(5)加料(6)闭模(7)排气(8)保压固化(9)脱模冷却(10)制品后处理4. 在热固性塑料模压成型中，提高模温应相应地降低还是提高模压压力才对模压成型工艺有利？为什么？在一理论的操作温度下，模温提高时，物料的黏度下降、流动性增加，可以相对应的降低模压；但假设继续升高模温会使塑料交联反应速度增快、固化速率升高此时便需要提高模压。
一般而言提高温度应提高模压压力。
8. 试述天然橡胶硫化后的物理性能的变化，并解释之。
橡胶在硫化的过程中，交联密度发生了显着的变化。
随着交联密度的增加，橡胶的密度增加，气体、液体等小分子就难以在橡胶内运动，宏观表现为透气性、透水性减少，而且交联后的相对分子质量增大，溶剂分子难以在橡胶分子之间存在，宏观表现为能使生胶溶解的溶剂只能使硫化胶溶胀，而且交联度越大，溶胀越少。
硫化也提高了橡胶的热稳定性和使用温度范围。
天然橡胶在硫化过程中，随着线型大分子逐渐变为网状结构，可塑性减小，拉伸强度、定伸强度、硬度、弹性增加，而伸长率、永久变形、疲劳生热等相应减小，但假设硫化时间再延长，则出现拉伸强度、弹性逐渐下降，伸长率、永久变形反而会上升的现象。
10. 橡胶的硫化历程分为几个阶段？各阶段的实质和意义是什么？(1) 焦烧阶段又称硫化诱导期，是指橡胶开始前的延迟作用时间，在此阶段胶料尚未开始交联，胶料在模型内有良好的流动性。
对于模型硫化制品，胶料的流动、充模必须在此阶段完成，否则就会发生焦烧，出现制品花纹不清、缺胶等缺陷。
焦烧阶段的长短决定了胶料的焦烧性能和操作安全性。
(2) 预硫化阶段焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。
在此阶段，随着交联反应得进行，橡胶的交联程度逐渐增加，并形成网状结构，橡胶的物理机械性能逐渐上升，但尚未到达预期的水平，但有些性能如撕裂性能、耐磨性能等却优于正硫化阶段时的胶料。
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碾轮式
转子式
摆轮式 叶片式
质量好，生产率低 质量较好，生产率低 质量较差，生产率高
面砂、单一砂
面砂、单一砂
单一砂、背砂
2. 湿型砂的制备
（2） 型砂混制工艺 混砂设备：
碾轮式
转子式
摆轮式 叶片式
质量好，生产率低 质量较好，生产率低 质量较差，生产率高
面砂、单一砂
面砂、单一砂
单一砂、背砂
混砂工艺（以碾轮式为例）：
a).湿混：砂 部分水 混匀 粘土 煤粉 混1-2分钟水
b).干混：砂 粘土 煤粉
混1-2分钟 水
混至要求紧实率出碾 调匀 松砂 造型机
2. 湿型砂的制备
混砂效率
起粘结作用的粘土量 有效粘土含量
100 %
测定方法：
型砂预定混碾时间的抗 压强度 型砂预定混碾时间延长 5分钟的抗压强度 100 %
2. 湿型砂的制备 （3） 砂处理工艺流程
§3.5 树脂砂型成形工艺
以树脂作为粘结剂的型（芯）砂称为树脂砂。 树脂砂成形工艺主要有：
热法覆膜树脂砂（也称壳型 / 壳芯） 热芯盒树脂砂 冷芯盒树脂砂 呋喃树脂自硬砂 应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂覆膜砂：原砂表面覆有一层固态树脂膜的型（芯）砂。
覆膜的成分： 酚醛树脂 + 潜性固化剂（六亚甲基四胺水溶液）
覆膜的特点：
酚醛树脂在加热和潜性固化剂的作用下
线型结构
体型结构
一、 热法覆膜树脂砂
覆膜砂：原砂表面覆有一层固态树脂膜的型（芯）砂。
一、 热法覆膜树脂砂
使用壳芯机制芯（型）
200~260℃
过烧
二、 热芯盒树脂砂
3. 树脂砂的制芯工艺 制芯工艺参数为：
① 芯盒温度 影响硬化速度和强度
200~260℃
② 射砂压力和时间 形状复杂压力要大 0.5~1 s
③ 硬化时间 取决于砂芯的厚度
30~120 s
本次课结束
谢谢大家
二、 热芯盒树脂砂
1. 树脂砂的成分 （3）附加物 改善某些性能：
a) 尿素
消除游离甲醛的味道
b) 硅烷
增加树脂的粘结强度
c) 氧化铁粉 有效消除气孔缺陷
二、 热芯盒树脂砂
2. 树脂砂的配方与混制 （1）常用配方
二、 热芯盒树脂砂
2. 树脂砂的配方与混制 （2）混制
使用螺旋式或叶片式快速混砂机。
a) 脲呋喃树脂 （UF/FA）
b) 酚呋喃树脂 （PF/FA）
c) 脲-酚共聚物呋喃树脂 （UF/PF/FA）
二、 热芯盒树脂砂
1. 树脂砂的成分 （2）固化剂 采用常温下为中性或弱酸性，加热后为强酸性的盐。 氯化铵水溶液
硝酸铵水溶液
磷酸铵水溶液
苯磺酸、对甲苯磺酸水溶液 对于不同的树脂粘结剂，要使用相应的固化剂。
二、 热芯盒树脂砂
3. 树脂砂的制芯工艺 使用热芯盒制芯机。工艺过程为：
① 将芯盒加热到工作温度； ② 清理盒腔表面并喷涂一层脱模剂； ③ 合型射砂，保持一定时间进行加热硬化； ④ 待砂芯达到要求强度后开盒出芯。
二、 热芯盒树脂砂
3. 树脂砂的制芯工艺 制芯工艺参数为：
① 芯盒温度 影响硬化速度和强度
2. 湿型砂的制备 （1） 原材料的处理
新砂： 水分> 2%时需烘干处理 旧砂： 破碎 → 磁分离 → 冷却（< 25℃）
2. 湿型砂的制备 （2） 型砂混制工艺
混砂设备： ➢ 碾轮式 ➢ 摆轮式 ➢ 叶片式 ➢ 转子式
2. 湿型砂的制备 （2） 型砂混制工艺
混砂设备： ➢ 碾轮式 ➢ 摆轮式 ➢ 叶片式 ➢ 转子式
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
§3.5 树脂砂型成形工艺
树脂砂成形工艺的特点： 型芯的强度高 铸件质量好，特别是表面质量 适合于机械化生产 原材料价格高 劳动环境稍差
大量生产铸件的理想生产模式： 高密度湿砂型造型——高压、挤压、冲击造型 树脂砂机器制芯——冷芯盒、壳芯、热芯盒
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
应用： 造型（砂型）—— 中大铸件，质量要求高的小铸件 制芯（砂芯）—— 成批大量生产的铸件
④ 硬化时间 使壳层进一步硬化
20~100 s
二、 热芯盒树脂砂
将原砂、树脂和固化剂混合后射入制芯机的热芯盒中进行硬化成型。
二、 热芯盒树脂砂
将原砂、树脂和固化剂混合后射入制芯机的热芯盒中进行硬化成型。
二、 热芯盒树脂砂
将原砂、树脂和固化剂混合后射入制芯机的热芯盒中进行硬化成型。
二、 热芯盒树脂砂
将原砂、树脂和固化剂混合后射入制芯机的热芯盒中进行硬化成型。
工艺特点： ① 设备简单，硬化快，生产效率高； ② 砂芯常温强度高，尺寸精度高； ③ 砂芯溃散性好； ④ 适合制作厚度小于 50 mm的成批大量生产的砂芯。
二、 热芯盒树脂砂
1. 树脂砂的成分 （1）呋喃树脂 基本构成物为： 糠醇树脂 （FA） 脲醛树脂 （UF） 酚醛树脂 （PF）
一、 热法覆膜树脂砂
使用壳芯机制芯（型）
工艺过程（顶吹法）：
一、 热法覆膜树脂砂
使用壳芯机制芯（型）
工艺过程（底吹法）：
一、 热法覆膜树脂砂
制芯工艺：
① 芯盒温度 影响壳层的厚度和强度 230~300℃
② 射砂压力和时间 形状复杂压力要大 3~10 s
③ 结壳时间 影响壳层的厚度和强度
10~65 s