材料成型技术 - 第四章焊接
材料成型工艺教学大纲
材料成型工艺MaterialFormingTechnology课程编号：07310060学分：6学时：90(其中：讲课学时：78实验学时：12上机学时：0)先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础适用专业：材料成型及控制工程教材：《金属材料液态成型工艺》贾志宏编化学工业出版社2008年2月第1版《金属材料焊接工艺》雷玉成主编化学工业出版社，2006年8月第1版《冲压工艺与模具设计》牟林、胡建华主编.北京大学出版社2010年3月第2版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：本课程是材料成型与控制工程专业的一门主要专业基础课。
本课程的任务是掌握金属液态成型工艺的方法、金属板料成形技术、焊接电弧及焊接方法等三大部分知识。
通过本课程的学习，了解常见的液态成型、板料成形、焊接工艺方法。
为学习有关专业课程、从事生产技术工作和管理工作打好热加工工艺知识基础；了解热加工的新工艺、新技术、新方法和发展趋势。
二、课程的基本内容及要求第一篇液态成型工艺绪论1基本内容金属液态成型工艺发展历史，液态成型工艺流程。
2教学要求了解铸造产业的发展概况；了解铸造生产的基本流程和工艺种类。
3重难点液态成型工艺的基本类型、流程及发展趋势。
第一章零件结构的铸造工艺性分析1基本内容(1)常用铸造方法的选择；(2)砂型铸造零件结构的工艺性分析；(3)特种铸造零件结构的工艺性分析。
2教学要求(1)了解各种铸造方法的特点；熟悉铸造方法选用的依据(2)掌握砂型铸造零件结构的工艺性分析方法；(3)熟悉特种铸造零件结构的工艺性分析方法。
3重难点铸造工艺性分析的方法和思路。
第二章砂型铸造工艺方案的确定1基本内容(1)工艺设计内容及流程；(2)砂型铸造工艺方案确定的基本原理；2教学要求(1)熟悉铸造工艺设计的依据、内容及流程；(2)掌握砂型铸造工艺方案制定的原理及方法。
3重难点(1)生产纲领、生产条件对工艺方案制定的影响；(2)分型面及浇注位置的确定。
材料成型技术 - 第四章焊接4.2
安徽工程科技学院机械系
二氧化碳气体保护焊：
以CO2气体保护熔池的电弧焊。 以焊丝为电极, 可实现自动送进；焊丝中还需加入
硅、锰等脱氧剂, 常用牌号为 H08MnSiA。
粗丝CO2焊（焊丝1.6 5.0mm）
CO2保护焊
适合焊 5～30 mm的中厚板
细丝CO2焊（焊丝0.5 1.2mm）
适合焊 0.8 ～ 4.0 mm的薄板 CO2焊成本低、质量好、效率高，可实现自 动焊、全位置焊。主要适用于焊接低碳钢和低合 金结构钢的中、薄板结构，如轿车外壳的拼接等。
4.2 焊接方法
4.2.1 熔焊
熔焊： 利用热源局部加热的方法，将两工件
接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池， 冷凝结晶，形成牢固接头。 应用：适于各种金属材料，任何厚度焊件。 主要方法：
如电弧焊、电渣焊、堆焊、气焊等。
(2)埋弧焊 即电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。
1）特点： 电流大、熔深大，效率高； 对熔池保护作用好，焊接质量高， 表面光滑美观，节省焊接材料和电能。 但设备投资较高，且只适用于平焊位置。
4.加热方法
（1）烙铁；（2）电阻；（3）红外线；
（4）火焰；（5）感应；（6）激光等。 ★钎焊接头形式 ： 常用对接和搭接形式。
5.焊接材料（钎料与钎剂） （1）钎料：即钎焊时用作填充金属的材料。
1）软钎料：熔点低于450℃，接头强度较低， бb≤70MPa。如：锡铅基、锌基、铅基等。
2）硬钎料：熔点高于450℃，接头强度较高， бb＞200MPa。如：铝基、铜基、银基等。 （2）钎剂 即钎焊时使用的熔剂。 1）松香、氯化锌水溶液等，用于软钎焊； 2）硼砂、硼酸配制而成，用于硬钎焊。
A UTS
4.2.4 其它焊接方法
材料成型原理第四章答案.
第四章1． 何谓结晶过程中的溶质再分配?它是否仅由平衡分配系数K 0所决定?当相图上的液相线和固相线皆为直线时，试证明K 0为一常数。
答：结晶过程中的溶质再分配：是指在结晶过程中溶质在液、固两相重新分布的现象。
溶质再分配不仅由平衡分配系数K 0决定 ，还受自身扩散性质的制约，液相中的对流强弱等因素也将影响溶质再分配。
当相图上的液相线和固相线皆为直线时K 0为一常数，证明如下：如右图所示：液相线及固相线为直线，假设 其斜率分别为m L 及m S ，虽然C *S 、C *L 随温度变化有不同值，但L m S m L S m T T m T T C C K /)(/)(0****--===S L m m =常数， 此时，K 0与温度及浓度无关，所以，当液相线和固相线为直线时，不同温度和浓度下K 0为 定值。
2． 某二元合金相图如右所示。
合金液成分为C B =40%，置于长瓷舟中并从左端开始凝固。
温度梯度大到足以使固-液界面保持平面生长。
假设固相无扩散，液相均匀混合。
试求：①α相与液相之间的平衡分配系数K 0；②凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分之几?③凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线。
解：（1）平衡分配系数K 0 的求解：由于液相线及固相线均为直线不同温度和浓度下K 0为定值，所以：如右图，当T=500℃时，K 0 =**L C C α=%60%30=0.5 K 0即为所求 α相与液相之间的平衡分配系数. （2）凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数的计算:由固相无扩散液相均匀混合下溶质再分配的正常偏析方程)1(00-*=K L L f C C图 4-43 二元合金相图K 0＜1C 0K 0C 0/K 0T C *S C *L C 0C T *Tm代入已知的*L C = 60％ , K 0 = 0.5, C 0= C B =40%可求出此时的L f = 44.4％由于T=500℃为共晶转变温度,所以此时残留的液相最终都将转变为共晶组织,所以凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数也即为44.4％.（3）凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线 (并注明各特征成分及其位置)如下:3． 在固相无扩散而液相仅有扩散凝固条件下，分析凝固速变大（R 1→R 2，且R 2＞R 1）时，固相成分的变化情况，以及溶质富集层的变化情况。
东大材料成型课程设计
东大材料成型课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握材料成型的基本原理，包括铸造、焊接、塑性加工等；2. 学习并了解不同材料的成型特性及适用范围；3. 掌握材料成型过程中常见缺陷的类型及成因。
技能目标：1. 能够运用材料成型原理，设计简单的成型工艺流程；2. 能够分析并解决材料成型过程中出现的问题；3. 能够运用所学知识，对实际材料成型工艺进行评价和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对材料成型技术的兴趣，激发探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作与理论知识的结合；3. 增强学生的团队协作意识，提高沟通与表达能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生在掌握材料成型基本知识的基础上，提高实践操作能力和解决实际问题的能力。
课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果。
通过本课程的学习，使学生能够在实际工作中运用所学知识，为我国材料成型技术的发展做出贡献。
二、教学内容1. 材料成型基本原理：包括铸造、焊接、塑性加工等成型方法的工作原理及特点；- 教材章节：第一章《材料成型技术概述》- 内容列举：铸造原理、焊接原理、塑性加工原理。
2. 材料成型工艺及设备：介绍不同材料的成型工艺及所使用的设备；- 教材章节：第二章《材料成型工艺与设备》- 内容列举：铸造工艺及设备、焊接工艺及设备、塑性加工工艺及设备。
3. 材料成型缺陷分析：分析材料成型过程中常见缺陷的类型、成因及解决办法；- 教材章节：第三章《材料成型缺陷及质量控制》- 内容列举：铸造缺陷、焊接缺陷、塑性加工缺陷。
4. 材料成型工艺设计：学习如何设计简单的成型工艺流程，并进行优化；- 教材章节：第四章《材料成型工艺设计》- 内容列举：工艺流程设计方法、工艺参数优化。
5. 实践教学环节：组织学生进行实际操作，巩固所学知识，提高解决实际问题的能力；- 教材章节：第五章《材料成型实践》- 内容列举：铸造实践、焊接实践、塑性加工实践。
第四章焊工识图 第二节 焊接装配图教案.
备注
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
备注
图 2-7 挂架焊接图
焊接图与零件图的不同之处在于各相邻焊件的剖面线的方向不同，且在焊接图中需 对各焊件进行编号，并需要填写零件明细栏。显然，焊接图是以整体形式表示的， 它表达的仅仅是一个零件（焊接件）。
四、装配图的规定画法
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
图 2- 5 斜视图
2.一组尺寸确定焊接件的大小，其中应包括焊接件的规格尺寸，各焊件的装配位置 尺寸等。 3.各焊件连接处的接头形式，焊缝符号及焊缝尺寸 4.对构件的装配，焊接或焊后说明必要的技术要求。技术要求指的是：用文字表达
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教学内容
备注
装配体在装配、检验、使用、维护等需要遵循的技术条件和要求。 5.零件序号、明细表和标题栏。序号是对装配体每一种零件按序号顺序进行标定， 标题栏一般应注明单位名称、图样名称、图样代号、绘图比例、装配体的质量以及 设计审核人员的签名和签名日期等。明细栏应填写零件的序号、名称、数量材质等。
通常所指的焊接装配图就是指实际生产中的产品零部件或组件的施工图。它 与一般装配图的不同在于图中必须清楚地表示与焊接有关的问题，如坡口与接头形 式、焊接方法、焊接材料型号和焊接及验收技术要求等。图为一筒体的焊接装配图。 焊接图例如下 2-1 所示。
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
备注
2-1 筒体焊接装配图 1—管子；2—封头；3—定位块；4—下筒体；5—上筒体
课时
2
教学方法与手段：
讲授法和提问法。多媒体 PPT 和板书相结合的教学手段
教学内容与课时分配： 1. 焊接装配图的组成和特点 2.识读焊接装配图的方法和步骤 3.装配图的规定画法 4.识读典型装配图
材料成型与控制工程-焊接专业
本科教育…
在四年的工科教育中不仅要使学生掌握基本的科学知识，
更重要的是能真正了解现代企业的生产和管理特点，树
立良好的职业道德，培养牢固的敬业精神和认真负责的工作 态度，确立深入生产一线的思想。
只要有一支强大的高素质的工程师队伍为后盾，我国的 工业基础才能牢固，科技成果才能有众多承接的主体，制造 业才能有所创新和持续发展。
教师中有博士后1人、博士毕业生2人，其余教师均具有硕士学位；有教授3人、副教授5人、讲师、工程师6人，基本形成了一 支学历高、职称结构合理的教学科研队伍。
该教研室自１９８９年以来，发表学术论文１００多篇，出版教材和专著４部。完成纵横项科研项目２０多项，科研经 费２００多万元，有４项省部级课题通过鉴定，都达到国际先进水平。“用综合冶金治理代替石油管道焊后内补口焊接新技术 的研究”获１９９８年国家科技发明奖。目前该教研室承担国家自然科学基金课题１项、省部级课题３项。
正在补充的专委会
➢管道焊接工作委员会 ➢机车车辆专业委员会 ➢汽车专业委员会 ➢经销工作委员会
焊接行业现状和存在问题
• 一、电焊机 • 二、切割机具及焊接辅助设备 • 三、焊接材料 • 四、焊接新技术在制造业中的应用状况 • 五、高效化焊接和焊接机器人 • 六、焊接人员的培养 • 七、焊接标准的制订、修订
我校焊接专业创建于1985 年，是石油系统第一个焊接专业。 自1986年招生至今已培养本科毕业生近400人，考取硕士研究 生50多人、博士生5人、博士后1人。1999年焊接专业改名为 “材料成型与控制工程”专业，这标志着学科方向由原来的单 一焊接方向，向着锻、铸、焊和控制工程为一体的机电一体化 方向发展。该专业现有10多门专业课和5门研究生课。教研室现有教职工16人，其中教师13人、实验室人员3人；
材料成型知识点归纳总结
材料成型知识点归纳总结一、焊接部分1.焊接是通过局部加热或同时加压，并且利用或不用填充材料，使两个分离的焊件达到牢固结合的一种连接方法。
实质――金属原子间的结合。
2.应用：制造金属结构件；2、生产机械零件；3、焊补和堆焊。
3.特点：与铆接相比1 . 节省金属；2 . 密封性好；3 . 施工简便，生产率高。
与铸造相比 1 . 工序简单，生产周期短；2 . 节省金属； 3 . 较易保证质量4.焊条电弧焊：焊条电弧焊（手工电弧焊）是用电弧作为热源，利用手工操作焊条进行焊接的熔焊方法，简称手弧焊，是应用最为广泛的焊接方法。
5.焊接电弧：焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间稳定放电现象，即局部气体有大量电子流通过的导电现象。
电极可以是焊条、钨极和碳棒。
用直流电焊机时有正接法和反接法.6.引弧方式接触短路引弧高频高压引弧7.常见接头形式：对接搭接角接 T型接头8.保护焊缝质量的措施：1、对熔池进行有效的保护，限制空气进入焊接区（药皮、焊剂和气体等）。
2、渗加有用合金元素，调整焊缝的化学成分（锰铁、硅铁等）。
3、进行脱氧和脱磷。
9.牌号J×××J-结构钢焊条××-熔敷金属抗拉强度最低值×-药皮类型及焊接电源种类 10.焊缝由熔池金属结晶而成。
冷却凝固后形成由铁素体和少量珠光体组成的柱状晶铸态组织。
11.热影响区的组织过热区正火区部分相变区熔合区12.影响焊缝质量的因素影响焊缝金属组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接操作方法、焊接接头形式、坡口和焊后热处理等。
13.改善焊接热影响区性能方法：1.用手工电弧焊或埋弧焊焊一般低碳钢结构时，热影响区较窄，焊后不处理即可保证使用。
2.重要的钢结构或用电渣焊焊接构件，要用焊后热处理方法消除热影响区。
3.碳素钢、低合金结构钢构件，用焊后正火消除。
4.焊后不能接受热处理的金属材料或构件，要正确选择焊接方法与焊接工艺。
第四章 铸造成形
《材料成型学》 第四章 铸造成形
影响合金充型能力的主要因素： ①合金的流动性（取决于合金种类、合金成分） 衡量合金流动性最
常用的试样是螺旋形流
动性试样，如右图所示。 在常用铸造合金中，灰 铸铁、硅黄铜的流动性 最好，铸钢的流动性最
差。
《材料成型学》 第四章 铸造成形
由图可见，亚
共晶铸铁随含碳量
增加，结晶温度区
液态收缩与凝固收缩主要表现为体积的缩减，产生缩 孔、缩松 固态收缩导致尺寸减小，产生内应力和出现裂纹。
《材料成型学》 第四章 铸造成形
（6）影响收缩的因素
化学成分： 不同的化学成分的合金，其收缩率 不同。（铸钢最大，灰口铸铁最小。） 浇注温度： 合金的浇注温度越高，过热度越大， 液态收缩也越大，总收缩量增加。 铸件结构与铸型铸件：在铸型中冷凝时，不是 自由收缩， 会受到铸件各部位因冷速不同，相 互制约而产生的阻力及铸型和型芯对收缩产生 的机械阻力的影响。
冷裂——较低温下形成的裂纹，铸件形状复杂，易形成冷裂
热
冷
裂
裂
《材料成型学》 第四章 铸造成形
热裂的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色。 防止措施：①提高铸型和型芯的退让性，减少机械应力 ； ②浇冒口的设计要合理；③铸钢件和铸铁件，应严格控制硫的 含量；④选择凝固温度小，热裂倾向小的合金。 冷裂的特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或氧化 色。 预防措施：①减少铸件内应力；②降低合金的脆性；③控制铸钢 中磷的含量。
第四章 铸造成形
《材料成型学》 第四章 铸造成形
定义：将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸 相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛 坯或零件的一种成形工艺。
材料成型技术基础知识点
第一章铸造1 铸造通常是将液态金属浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，以获得毛坯或零件的生产方法。
2 铸造的特点（1）较强的适应性（铸件形状、质量、尺寸、材料不受限制）（2）良好的经济性（3）铸件力学性能较差、质量不够稳定（4）铸造生产条件和环境差（铸造生产过程中、混沙、造型、清沙过程中产生大量的粉尘，熔炼浇注温度很高，铸造过程中还有大量的烟雾、刺激性气体产生，工人劳动强度很大）3 铸件被广泛应用于国防军工、航空航天、矿山冶金、交通运输工具、石化通用设备、农业机械、建筑机械等领域。
4 液态金属的充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力5 影响充型能力的主要因素有：液态金属的流动性、铸型性质、浇注条件以及铸件结构等6 金属的凝固方式：逐层凝固、体积凝固、中间凝固。
7 铸件在冷却过程中，体积和尺寸缩小的现象叫做收缩，收缩性是铸造合金固有的物理性质。
8 金属从液态冷却到室温，要经历三个相互联系的收缩阶段（1）液态收缩-----从浇注温度冷却至凝固开始温度之间的收缩（2）凝固收缩-----从凝固开始温度冷却至凝固结束温度之间的收缩（3）固体收缩-----从凝固完毕时的温度冷却至室温之间的收缩9 影响铸件收缩的主要因素有：化学成分、浇注温度、铸件结构、铸型条件等。
10 铸造的内应力分为：热应力、相变应力、收缩应力。
(1)热应力是铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于收缩不均衡而引起的应力（2）相变应力是由于固态相变，各部分体积发生不均衡变化引起的应力（3）收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件的收缩产生的应力，收缩应力一般使铸件产生拉伸或剪切应力。
11热裂是在铸件凝固末期高温下形成的裂纹；12冷裂是铸件在低温时形成的裂纹。
13防止冷裂和热裂的主要方法是减小铸造内应力。
14灰口铸铁的性能特点：熔点较低，凝固温度范围小，流动性好，凝固收缩小，具有良好的铸造性能，综合机械性能低，抗压强度比抗拉强度高3-4倍。
材料成型原理各章重点
第一章重点总结第一节了解即可，没有出过题。
第二节1.纯金属的液态结构（11页第三段）2.实际金属的液态结构（11页第四段第五行，从“因此，实际液态金属-----”到段末）3.名词解释温度起伏，结构起伏，能量起伏（11页三、四段中）4.13页第一段“X射线衍射-----”第三节5.影响液态金属粘度的因素（14页）（1）化学成分，难熔化合物的液体粘度较高，熔点低的共晶成分合金粘度低（2）温度，液体金属的粘度随温度的升高而降低。
（3）非金属夹杂物，非金属夹杂物使液态金属粘度增加6.粘度在材料成形过程中的意义1）对液态金属净化的影响（2）对液态合金流动阻力的影响（3）对凝固过程中对流的影响7.名词解释，表面张力（15页最下面一句“总之，一小部分---”）8.表面张力产生的原因，（16页第一段）9.影响表面张力的因素（见2005年A卷二大题1小题）第四节10.流变铸造及特点（21页第一段“即使固相体积分数达到---”至最后，及21页最后一段，22页第一段）11.半固态金属表观粘度的影响因素（21页2 3 4段）第二章重点总结1铸造概念（22页第一段第一句）第一节2.液态金属充型能力和流动性有何本质区别（见2006年A卷第2题）3.两种金属停止流动机理（1）纯金属和窄结晶温度范围合金的停止流动机理（22页最后一段）（2）款结晶温度范围合金停止流动机理（23页第二三段）4.影响充型能力的因素及促进措施（1）金属性质方面的因素1.合金成分2.结晶潜热3.金属比热容4液态金属粘度5表面张力（2）铸型性质方面的因素1铸型蓄热系数，蓄热系数越大，铸型的激冷能力就越强2.铸造温度（3）浇注条件方面因素1.浇注温度2充型压头3浇注系统结构（4）铸件结构方面因素1折算厚度2铸件复杂程度（每点后最好总结一句话）第二节5.金属凝固过程中的流动（第二节1、2段）第三节6.了解存在三种传热；对流传热，传导传热，辐射传热即可第四节7.了解存在三种计算凝固时间的方法1理论计算法2平方根定律3折算厚度法即可第三章重点第一节1为什么过冷是液态合金结晶的驱动力（见2006年A卷第1题）2. 何为热力学能障和动力学能障？凝固过程中是如何克服这两个能障的？（见2005年D卷第3题）第二节 3.形核条件(40页第一段)4.名词解释，匀质形核，非匀质形核（41页最上部）5，2007年B卷第1题6.记住公式3-17 7.2006年A卷第3题第三节8.晶体宏观长大方式晶体宏观长大方式取决于界面前方液体中的温度分布，即温度梯度（1）平面方式长大固-液界面前方液体中的温宿梯度大于0，液相温度高于界面温度，称为正温度梯度分布。
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。
第四章聚合物基复合材料成型工艺
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第四章 聚合物基复合材料成型工艺
第一节 概述
一、聚台物基复台材料成型工艺的发展概况
我国复合材料工业主要产品为玻璃钢冷却塔、防腐贮罐、管道工 程、卫生洁具、SMC及BMC模压制品、环保设备、汽车部件、游艇及 渔船、运动器材等。
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第四章 聚合物基复合材料成型工艺
第一节 概述
二、 复合材料成型工艺的选择原则及方法
⑵成型方法选择
一般来讲，产品尺寸精度和外观质量要求高的大批量、中 小型产品，应选择模压成型工艺；大型产品，如渔船、雷达等， 则常采用于糊工艺；压力容器及管道，可采用缠绕成型工艺。
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第四章 聚合物基复合材料成型工艺
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第四章 聚合物基复合材料成型工艺
第二节 接触低压成型工艺
二、喷射成型技术(Spray Up Molding)
喷射成型技术是手糊成型的改进，半机械化程度。国外 60年代已有成套喷射设备出售：如美国维纳斯公司生产的HIS 喷 射 成 型 机 ， 英 国 Dowuland 纤 维 树 脂 喷 射 机 ， 瑞 典 的 Aplicator喷射机等。
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第四章 聚合物基复合材料成型工艺
第二节 接触低压成型工艺
接触低压成型工艺过程: ⑴先将材料在阴模、阳模或对模上制成设计形状; ⑵然后施加较低压力或不加压，使树脂浸透增强材料; ⑶再通过加热或常温固化，脱模后再经过辅助加工而
获得制品。 属于这类成型工艺的有手糊成型、喷射成型、袋压成
型、树脂传递模塑成型、热压罐成型和热膨胀模塑成型 (低压成型)等。
工程材料及成型技术基础概念_鞠鲁粤编
第一章工程材料1）固体材料的主要性能包括力学性能、物理性能、化学性能、工艺性能力学性能包括弹性、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、蠕变和磨损2）材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力最常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度固态物质按原子的聚集状态分为晶体和非晶体常见的晶格类型:体心立方格，面心立方格，密排六方晶格3）晶格缺陷:点缺陷，面缺陷，线缺陷4）细化液态金属结晶晶粒的方法:增加过冷度，变质处理，附加振动5）合金:由两种或两种以上的金属或金属与非金属组成的具有金属性质的物质组元:组成合金的最基本、最独立的物质二元合金:由两种组元组成的合金相:合金中成分相同、结构相同，并与其他部分以界面分开的均匀组成部分组织:一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体6）固态合金中的相可分为固溶体和金属化合物固溶体分为间隙固溶体和置换固溶体7）固溶强化:当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象弥散强化:金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，使合金的强度、硬度、耐热性和耐磨性明显提高8）铁碳合金的基本相有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和低温莱氏体9）铸铁的类型铸铁分为一般工程应用铸铁和特殊性能铸铁一般工程性能铸铁按石墨形貌不同分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁10）影响石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度11）钢的热处理:将固态钢采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织结构与性能的一种工艺热处理分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗）及特殊热处理（形变热处理等）12）铁碳合金相图（分析题）P32第二章铸造成形1）铸件的生产工艺方法按充型条件不同分为重力铸造、压力铸造、离心铸造按形成铸件的铸型分为砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、磁型铸造等2）影响金属充型能力的因素和原因①合金的流动性②浇注温度③充型能力④铸型中的气体⑤铸型的传热系数⑥铸型温度⑦浇注系统的结构⑧铸件的折算厚度⑨铸件复杂程度影响原因①流动性好，易于浇出轮廓清晰，薄而复杂的铸件，有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除，易于对铸件补缩②浇注温度越高，充型能力越强③压力越大，充型能力越强，但压力过大或充型速度过高会发生喷射、飞溅和冷隔④铸型中的气体能产生气膜，减少摩擦阻力⑤传热系数越大，铸型的激冷能力越强，金属液于其中保持液态的时间越短，充型能力下降⑥温度越高，液态金属与铸型的温度就越小，充型能力越强⑦结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差⑧折算厚度大，散热慢，充型能力好⑨结构复杂，流动阻力大，铸型充填困难3）金属的凝固方式:逐层凝固方式，体积凝固方式，中间凝固方式4）合金收缩的缺陷:缩孔、缩松、裂纹、变形和残余应力合金收缩的阶段:液态收缩、凝固收缩、固态收缩5）影响收缩的因素:化学成分的影响，浇注温度的影响，铸件结构和铸件条件的影响6）防止缩孔的方法:定向凝固原则，同时凝固的原则7）为使铸件实现定向凝固原则或同时凝固原则，可采取的工艺措施:①正确布置浇注系统的引入位置，确定合理的浇注工艺②采用冒口③采用补贴④采用不同蓄热系数的造型材料或冷铁8）铸件的结构设计（出分析题）:看看常见的铸件结构设计，特别是不合理的结构9）砂型铸造方法的类型和基本原理砂型铸造方法主要有手工造型（用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型的工序）和机器造型（用机器进行紧砂和起模）气动微振压实造型（低压造型）:采用振动-压实-微振紧实砂型高压造型:指压实比压超过0.7MPa的机器造型，压实机构以液压为动力。
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2.电渣焊
即利用电流通过液体熔渣产生的电阻热进行焊 接的方法.
特点:不易产生气孔夹渣等缺陷; 焊接应力小，但热影响区宽、组织粗大； 焊后一定要正火以细化晶粒; 只适于厚板和立焊位置焊接 。
应用：电渣焊主要用于板厚>40mm的低、中 碳钢和合金结构钢的长直焊缝及大环缝的立 焊。 (任何厚度都可不开坡口一次焊成)
安徽工程科技学院机械系
二氧化碳气体保护焊：
以CO2气体保护熔池的电弧焊。 以焊丝为电极, 可实现自动送进；焊丝中还需加入 硅、锰等脱氧剂, 常用牌号为 H08MnSiA。
CO2保护焊
粗丝CO2焊（焊丝1.6 5.0mm）
适合焊 5～30 mm的中厚板 细丝CO2焊（焊丝0.5 1.2mm）
适合焊 0.8 ～ 4.0 mm的薄板 CO2焊成本低、质量好、效率高，可实现自 动焊、全位置焊。主要适用于焊接低碳钢和低合 金结构钢的中、薄板结构，如轿车外壳的拼接等。
4.2 焊接方法
4.2.1 熔焊
熔焊： 利用热源局部加热的方法，将两工件
接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池， 冷凝结晶，形成牢固接头。 应用：适于各种金属材料，任何厚度焊件。 主要方法：
如电弧焊
即利用电弧作为热源的熔焊方法。 特点: 热量集中、温度高、设备较简单、使用方便。 常用的有: 焊条（手工）电弧焊 ，埋弧焊，气体保护焊等。 （1）手工电弧焊（焊条电弧焊） 指用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。
4.2.3 钎 焊
利用液态钎料润湿母材（工件不熔化）， 填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接。
2．摩擦焊：利用焊件接触面相互磨擦所产生 的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻， 完成焊接。
（1）特点：1）焊接质量好，生产率高；
2）焊接变形小，成本低；
3）可实现异种金属的对接；
4）设备投资大。
（2）应用：圆形、管形截面焊件的对接，
如：圆柄刀具、拖拉机轴瓦等。 ★被焊件可以等截面或不等截面，可以是 同种或异种金属，但必须有一个是圆形截面。
（2）缝焊 → 适用焊有气密性要
求的薄板（≤3mm） 容器和管道等，如汽 车水箱、油箱。
AUTS
（3）对焊 1）电阻对焊 → 适用焊截面简单的（方、圆）、 直径或边长小于 20 mm且强 度要求不高的杆件、管材等。
固定 电极
移动 电极
工件
电阻对焊接头外 形匀称，
但接头强度较差， 焊前对焊接面的 清理要求高。
AUTS
2）闪光对焊 （通电、靠近、闪电、最后压紧塑变）
适用于焊各种大小的等截面的重要工件， 可以是同种金属或异种金属，尤其适合 细丝的对接或特别粗大的金属棒、管或 异型材料的对接。如焊接重要的管道、 钢轨、锚链、刀具、钢筋等。
★电阻对焊和闪光对焊一般要求焊件截面形状 应尽量相同，圆棒直径、方料边长、管子壁厚之 差不应超过15%。
3.堆焊
即为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有 特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。
特点: 可提高零件的寿命，易于调节熔敷金属的成 分和组织，可获得耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能； 熔敷速度快，效率高，且可利用已有的焊接设备。
堆焊材料：合金钢、合金铸铁、钴基和镍基合金、 碳化钨等。
方法: 可采任何一种熔焊方法，焊条电弧焊和氧乙 炔焰堆焊应用最多。
特点： 1）焊接速度快，变形小； 2）生产率高，劳动条件好； 3）易于实现机械化和自动化； 4）设备复杂，耗电量大。
分类： 电阻焊可分为点焊、缝焊、对焊三类。
安徽工程科技学院机械系 （1）电阻点焊 → 适用焊无气密性要求的薄板 （0.05 ~ 6 mm）结构，如汽车外壳等。
AUTS
安徽工程科技学院机械系
AUTS
2）钨极惰性气体保护焊:
即用纯钨或活化钨电极的惰性气体保护焊。 特点： 可确保熔池金属不发生冶金反应且几乎可焊接
所有的金属及合金； 电弧燃烧相当稳定； 焊接过程明弧可见，便于操作； 焊缝金属含氧量极低，成本较高。
安徽工程科技学院机械系
氩弧焊： 氩弧焊是以氩气 Ar（惰性气体）来保护 熔池的电弧焊。
安徽工程科技学院机械系
用颗粒状焊剂取代焊条药皮
2）工艺改进
（与手弧焊比）
用连续自动送进的焊丝卷取代焊芯 用暗弧取代明弧 用自动焊机取代焊工的手工操作
3）应用： 成批生产时焊接碳钢、低合金结构钢、
不锈钢等材料的中、厚板（6～60mm） 结构上的长直焊缝及直径大于250mm 的大环缝的平焊。
AUTS
安徽工程科技学院机械系
应用：各种机械零件和工具、模具的制造和修复。
4.2.2 压焊
压焊是通过施加压力（加热或不加热）， 使金属产生塑性变形、再结晶和扩散等作 用，形成焊接接头。 常用的压焊方法有电阻焊和摩擦焊等。 压焊的要素： ★热源：电阻热；高频热；摩擦热。 ★力：静压力；冲击力；爆炸力。
1.电阻焊: （压紧、通电、塑变）
特点： 1）设备简单，容易维护； 2）操作灵活，应用广泛； 可以实现全位置焊接
(平焊、立焊、横焊、仰焊)； 3）生产率低，产品质量不够稳定； 4）对焊工操作技术要求较高，
劳动条件差。
应用：单件小批生产和修复， 适于2㎜以上各种常用金属的焊接。
(2)埋弧焊 即电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。
1）特点： 电流大、熔深大，效率高； 对熔池保护作用好，焊接质量高， 表面光滑美观，节省焊接材料和电能。 但设备投资较高，且只适用于平焊位置。
钨极氩弧焊：用钨合金作电极，
氩弧 焊
钨极不熔化，需另加焊丝。 适合焊 4 mm以下的薄板。
熔化极氩弧焊：以焊丝作电极，
适合焊 3～25 mm的中厚板。
氩弧焊热量集中、电弧稳定，焊速快、变形小，
气体保护效果好，接头质量高，能适应各种焊位， 便于实现自动焊，但成本高。
主要用于焊接铝、镁、铜、钛等有色金属和有 色合金以及焊不锈钢、耐热钢等合金钢。
（3）气体保护焊 用气体作保护的电弧焊
导电嘴
电弧 焊件
焊丝
喷嘴 保护气体（CO2或Ar） 熔池
焊缝
1）熔化极气体保护焊:
即采用实心焊丝或药芯焊丝作电极的气体 保护焊。常用的保护气：CO2、Ar等。
特点: 熔深大，焊接速度快，生产率高； 明弧可见，易于操作； 焊缝含氧量低，质量好； 工艺适应性强，可全位置焊接； 焊接材料利用率高，能耗低。