第三章 模型锻造.
热加工基础总复习题+答案
第一章铸造一、名词解释铸造：将热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。
热应力：在凝固冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。
收缩：铸件在液态、凝固态和固态的冷却过程中所发生的体积缩小现象，合金的收缩一般用体收缩率和线收缩率表示。
金属型铸造：用重力浇注将熔融金属浇人金属铸型而获得铸件的方法。
流动性：熔融金属的流动能力，仅与金属本身的化学成分、温度、杂质含量及物理性质有关，是熔融金属本身固有的性质。
二、填空题1.常用的特种铸造方法有（熔模铸造），（金属型铸造）、（压力铸造），（低压铸造）和（离心铸造）。
2.铸件的凝固方式是按（凝固区域宽度大小）来划分的，有（逐层凝固）、（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易按（逐层凝固）方式凝固。
3.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）收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而（固态收缩）收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。
4.按照气体的来源，铸件中的气孔分为（侵入性气孔）、（析出性气孔）和（反应性气孔）三类。
因铝合金液体除气效果不好等原因，铝合金铸件中常见的“针孔”属于（析出性气孔）。
5.铸钢铸造性能差的原因主要是（熔点高，流动性差）和（收缩大）。
6.影响合金流动性的内因有（液态合金的化学成分）外因包括（液态合金的导热系数）和（黏度和液态合金的温度）。
7，铸造生产的优点是（成形方便）、（适应性强）和（成本较低）。
缺点是（铸件力学性能较低）、（铸件质量不够稳定）和（废品率高）。
三、综合分析题1.何谓合金的充型能力？影响充型能力的主要因素有哪些？P3答：液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。
影响充型能力的主要因素为：(1)合金的流动性；(2)铸型的充型条件；(3)浇注条件；(4)铸件结构等。
2.合金的充型能力不好时，易产生哪些缺陷？设计铸件时应如何考虑充型能力？答：合金的充型能力不好时(1)在浇注过程中铸件内部易存在气体和非金属夹杂物；（2)容易造成铸件尺寸不精确，轮廓不清晰；(3)流动性不好，金属液得不到及时补充，易产生缩孔和缩松缺陷。
第3章 锻造和板料冲压
第3章锻造和板料冲压锻造和板料冲压总称为锻压。
锻压是对金属坯料施加一外力，使之产生塑性变形，从而获得具有一定尺寸、形状和内部组织的毛坯或零件的一种压力加工方法。
如下图为锻压的一种方式——镦粗。
锻造能消除金属铸锭中的一些铸造缺陷，使其内部晶粒细化，组织致密，力学性能显著提高。
所以重要的机器零件和工具部件，如车床主轴、高速齿轮、曲轴、连杆、锻模、和刀杆等大都采用锻造制坯。
3.1 锻造锻造的工艺方法主要有自由锻、模锻和胎膜锻。
生产时，按锻件质量的大小，生产批量的多少选择不同的锻造方法。
3.1.1自由锻锻造时，金属坯料受上下抵铁的压缩变形，而向四周为自由的塑性流动，故称为自由锻。
由于工件的尺寸和形状要靠操作技术来保证，所以自由锻要求工人有较高的技术水平。
自由锻生产率低，加工余量大，但工具简单，通用性大，故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件。
3.1.1.1坯料的加热金属材料在一定温度范围内，随温度的上升其塑性会提高，变形抗力会下降，用较小的变形力就能使坯料稳定地改变形状而不出现破裂，所以锻造时要对工件加热。
（1）始锻温度与终锻温度允许加热达到的最高温度称为始锻温度，停止锻造的温度称为终锻温度。
由于化学成分的不同，每种金属材料始锻和终锻温度都是不一样的。
几种常用金属材料的锻造温度范围见表3-1所示。
表3-1常用金属材料的锻造温度范围锻件的温度可用仪表测定，在生产中也可根据被加热金属的火色来判别，如碳钢的加热温度与火色的关系如下：（2）加热缺陷对锻件加热不当，则会产生以下缺陷。
1）过热加热温度超过该材料的始锻温度，或在高温下保温过久，金属材料内部的晶粒会变得粗大，这种现象称为过热。
过热使锻坯的塑性下降，可锻性变差。
可通过重结晶退火的方法使晶粒重新细化。
2）过烧加热温度远远高于始锻温度，接近该材料的熔点，晶粒边界发生严重氧化而使晶粒间失去结合力，这种现象称为过烧。
过烧的坯料一经锻打即会碎裂，是不可修复的缺陷。
机械制造下半学期总复习题
第3章机械零件毛坯的选择一、判断题1.在铸造毛坯生产中，小批量生产时，砂型铸造的生产成本较低；大批量生产，金属型、压力铸造成本较低。
（√）2.毛坯选择应在保证毛坯质量前提下，力求选用高效、低成本、制造周期短毛坯生产方法。
（√）3.对于结构形状复杂的中小型零件,为使毛坯形状与零件较为接近,应选择铸件毛坯。
（√）4.对于那些结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件，宜选择组合毛坯。
（√）5.机床、汽车的传动轴和齿轮, 一般应选择铸造毛坯。
（×）6.在自动机床上进行加工的中小型零件，由于要求毛坯精度较高，宜采用冷拉型材。
（×）7.对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用锻件作为毛坯。
（×）8.对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力重要轴，均采用锻件作为毛坯。
（√）9.机床齿轮载荷不大，运动平稳，工作条件好，故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不高，一般可选用中碳钢制造。
（√）二、单项选择题1.对于承受冲击载荷和交变应力的重要轴，应采用做为毛坯。
A．铸件b. 锻件 C.型钢 D.焊接件2.重要用途的钢制齿轮一般采用毛坯。
A．铸件 b.锻件 C.型钢 D.焊接件3.机床、汽车的传动轴和齿轮, 一般应选择毛坯。
A．铸件 b.锻件 C.型钢 D.焊接件4.机床齿轮载荷不大，运动平稳，工作条件好，故对齿轮的耐磨性及冲击韧度要求不高，一般可选用制造。
A．低碳钢b.中碳钢 C. 高碳钢 D.铸铁5．轴类零件中，用的最多的是。
a．45钢 B.35钢 C. 65Mn钢 D. 35钢6．对于直径相差不大的一般光滑、阶梯轴，应选择做为毛坯。
A．锻件 B. 铸件 C. 焊接结构件 d.型材7．下列零件各采用什么毛坯制造方法（在下列给出的毛坯制造方法中选择）1）光轴 F ； 2）对于直径相差较大的阶梯轴，当生产批量较大时，应采用 C ；3）变速箱箱体 A ； 4）汽车车身前盖 E ； 5）大量生产40CrMnTi合金钢齿轮 C ；6）大型发电机主轴 B 。
机械制造基础习题集答案(含简答题)
机械制造基础习题集答案第一部分工程材料及热处理一、填空题1．力学性能、物理性能、化学性能2．σb、σs、HB 或HRC、δ、φ、αk3．体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格4．体心立方、α、面心立方、γ、面心立方、γ、体心立方、δ5．晶核形成、晶核长大、同时进行6．平衡结晶温度、过冷7．平衡结晶温度与实际结晶温度、过冷度、△T8．自发形核、非自发行核、在液态金属中加入少量变质剂(孕育剂）作为人工晶核9．强度、硬度、塑性、韧性、增加冷却速度、变质处理、振动10. 两种或两种以上金属元素或金属元素与非金属元素、金属、组元11. 相同化学成分、相同晶体结构、界面12. 固溶体、金属化合物、机械混合物13. 强度、硬度、塑性和韧性14. 溶质原子、位错、位错15. Fe、C、铁素体F、奥氏体A、渗碳体Fe3C、珠光体P、莱氏体Ld16. 共析、铁素体F、渗碳体Fe3C、越好17。
（1）铁碳合金的固相线,也是莱氏体共晶转变线(2）珠光体共析转变线（3）奥氏体转变为铁素体的开始线（常称A3线）（4）碳在铁素体中的溶解度线18. 加热、保温、冷却、整体或表层的组织、性能19. 珠光体、组织越细20. 碳在α—Fe中的过饱和固溶体、-50℃-230℃、硬度很高21。
缓慢冷却、完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、细化晶粒、改善组织、消除内应力22. 快速连续冷却、马氏体23. 回、内应力、变形、开裂24. 淬火后所能达到的硬度值的大小、钢的含碳量25. 淬火、高温回火、综合机械26. （1)低碳钢、中碳钢、高碳钢、＜0.25%、0.25%—0.6%、＞0。
6%(2）结构钢、工具钢、特殊性能钢27. 合金结构钢、合金工具钢、特殊性能合金钢28。
灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁29. 球化、孕育、铸造30. 高分子材料、无机非金属材料、复合材料31。
金属基体、树脂基、陶瓷基32. 机械零件丧失其规定功能二、判断题1.×2。
工程材料与机械制造基础课程学习要点
《工程材料与机械制造基础》课程（工程材料及成形部分）学习要点教材：《现代工程材料成形与机械制造基础》（上册）孙康宁、张景德主编，高等教育出版社，第2版工程材料与机械制造基础（课程）是一门重要的工科大平台课，是工科各专业了解本专业以外工程知识的主要来源。
由于涉及知识面宽，基本概念多，各部分内容联系相对松散，有些同学学习初期感觉有一定的难度，为此建议同学们学习时注意掌握以下基本概念、基本要求和知识要点，并深入理解各部分之间的联系，包括材料与成形工艺之间的联系，成分、结构、性能、工艺之间的联系，各成形工艺之间的联系等等。
第一章绪论材料制造材料的发展趋势制造技术发展趋势第二章材料的力学性能基本概念力学性能:强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧性、疲劳强度及其衡量指标材料学基础:材料结构（晶体、非晶体）性能、成分、工艺与结构之间关系晶体点阵、晶胞、晶格常数体心立方晶体结构(bcc)面心立方晶体结构(fcc)密排六方晶体结构(hcp)晶体缺陷结晶：过冷度同素异构转变合金的相与相结构、组织相结构：固溶体、金属化合物铁碳合金的相结构：固溶体（铁素体、奥氏体），金属化合物:（渗碳体）组织（机械混合物）：珠光体、莱氏体冷却曲线！相图！！（点线面、用途）会画会填图，会分析，要背过。
共析钢、亚共析钢、过共析钢共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁工程材料的分类、编号及用途：钢铁、有色金属选材的基本原则第三章热处理与表面工程技术材料改性、目的、方法；什么是热处理？分析共析钢在加热和冷却时的组织及性能转变；最常用的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）特点及选用。
什么是马氏体？什么是过冷奥氏体？什么是表面淬火与化学热处理,工艺特点？淬火后材料强度硬度一定会增强吗？玻璃钢化机理是什么?什么是表面工程技术，主要技术分类？常见表面工程技术有哪些？第四章液态成形弄懂以下基本概念及基础知识:什么是液态成形？液态成形的特点？何为金属铸造(砂型铸造, 特种铸造)？一、砂型铸造(弄清楚零件、铸件、毛坯、木模、混砂、芯子、造型、型腔、分型面、合箱、浇注、清砂之间的关系)1. 充型能力流动性螺旋试样影响流动性因素: 成分浇注条件(温度压力) 铸型特性(铸型材料结构)2. 凝固逐层凝固体积凝固中间凝固影响凝固因素: 合金成分、组织、冷却方式（温度梯度）3 合金收缩性液态收缩凝固收缩固态收缩影响因素：成分、温度、铸型条件等收缩造成缺陷：（1）缩孔缩松顺序凝固冒口冷铁逐层凝固体积凝固（2）铸造应力、变形和裂纹热应力、机械应力，同时凝固原则（3）合金的吸气性及气孔、析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔4．常用铸造合金的铸造性能特点（铸铁铸钢有色金属）5.砂型铸造常见缺陷（缩孔缩松浇不足冷隔应力变形气孔等）二、特种铸造1．金属型铸造工艺特点2．溶模铸造及工艺特点3．压力铸造及工艺特点4．低压铸造及工艺特点5．离心铸造及工艺特点6．消失模铸造及工艺特点铸造方法选择三、铸件结构工艺性（要求：根据图纸会判断结构设计是否合理！）1．铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷2．铸件结构应利于简化铸造工艺3．铸件结构要便于后续加工第五章塑性成形技术1.弄懂以下基本概念及基础知识:什么是塑性成形,基本要素是什么？与液态成形相比有何不同?常见塑性成形方法: 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔压力加工（挤压、轧制、拉拔）: 靠孔型获得所需截面型材塑性变形的机制(晶内变形+晶间变形)晶内变形(滑移+孪生) 晶间变形(滑移+转动)（1）变形引起的性能变化及相关概念:加工硬化: 强度、硬度提高，但塑性、韧性下降回复（及特点）: T回=(0.25-0.3)T熔（K）再结晶（及特点）: T再=0.4T熔(K)冷变形、热变形、温变形（2）变形引起的组织变化及相关概念:晶粒细化、锻造流线(锻造纤维组织)、变形程度、锻造比变形程度、锻造比、锻造流线关系(锻造比衡量变形程度大小,变形程度越大,锻造流线越显著)锻造流线对性能的影响，锻造流线如何利用？（3）最小阻力定律及应用体积不变条件（定律）及应用（4）材料的塑性成形性（可锻性）衡量可锻性指标：变形抗力、塑性影响因素：成分、组织、温度、变形速度、应力状态2．金属塑性成形方法基本概念与基础知识锻造？自由锻？模锻？板料冲压？冲裁？落料？冲孔？变形工序？拉伸？弯曲？翻边？胀型？（1）自由锻基本工序：镦粗、拔长、冲孔各有何特点？自由锻工艺规程：锻件图（加工余量、锻造公差、余块）、锻造成形工艺方案、计算毛坯重量和尺寸、确定锻造温度范围、制订自由锻工艺规程卡。
金属塑性成形
第四章金属塑性成形在工业生产中，金属塑性成形方法是指：金属材料通过压力加工，使其产生塑性变形，从而获得所需要工件的尺寸、形状以及性能的一种工艺方法。
常用的金属塑性成形方法如下：自由锻造：手工自由锻、机器自由锻锻造成形模型锻造：锤上模锻、压力机上模锻金属塑性成形冲压成形、挤压成形、拉拔成形、轧锻成形金属材料经过塑性成形后，其内部组织更加致密、均匀，承受载荷能力及耐冲击能力有所提高。
因此凡承受重载荷及冲击载荷的重要零件，如机床主轴、传动轴、齿轮、曲轴、连杆、起重机吊钩等多以锻件为毛坯。
用于塑性成形的金属必须具有良好的塑性，以便加工时易于产生永久性变形而不断裂。
钢、铜、铝等金属材料具有良好的塑性，可进行锻压加工；铸铁的塑性很差，在外力作用下易裂碎，不用于锻压。
在金属塑性成形方法中，锻造、冲压两种成形方法合称锻压，主要用于生产各种机器零件的毛坯或成品。
挤压、拉拔、轧锻三种成形方法是以生产金属材料为主，如型材、管材、线材、板料等，也用于制造某些零件，如轧锻齿轮、挤压活塞销等。
第一节锻造锻造是金属热加工成形的一种主要加工方法，通常采用中碳钢和低合金钢作锻件材料，锻造加工一般在金属加热后进行，使金属坯料具有良好的可变形性，以保证锻造加工顺利进行。
基本生产工艺过程如下：下料→坯料加热→锻造成形→冷却→热处理→清理→检验。
一、锻坯的加热和锻件的冷却1．加热的目的锻坯加热是为了提高其塑性和降低变形抗力，以便锻造时省力，同时在产生较大的塑性变形时不致破裂。
一般地说，金属随着加热温度的升高，塑性增加，变形抗力降低，可锻性得以提高。
但是加热温度过高又容易产生一些缺陷，因此，锻坯的加热温度应控制在一定的温度范围之内。
2．锻造温度范围各种金属材料在锻造时允许的最高加热温度，称为该材料的始锻温度。
加热温度过高会产生组织晶粒粗大和晶间低熔点物质熔化，导致过热和过烧现象。
碳钢的始锻温度一般应低于其熔点100～200︒C，合金钢的始锻温度较碳钢低。
机械制造基础-第3章锻压
单件小批生产 ----手工两箱分模造型
加工余量:上面>侧面>底面 模样放收缩率1%
大批生产 ----机器两箱分模造型 (共用同一个铸造工艺图)
上 下
作业答案：5.支撑台
表示圆周面不需要 加工，即相对来说不重要， 因此将铸件横卧下来，造 型最简单。
上 下
单件小批生产 ----手工两箱分模造型
凸模
凹 模
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2．弯曲---是利用弯曲模使工件轴线弯成一定 角度和曲率的工序。 自由弯曲 ① 弯曲方法 校正弯曲
② 弯曲件废品类型
自由弯曲 校正弯曲
外层开裂---当外侧拉应力超过板料抗拉强度时， 将在外侧转角处出现裂纹。 故应限制板料的最大弯曲变形程度（即最小弯曲 半径）,一般 r min ≥t（板厚）；同时注意毛坯 下料方向，最好使板料流线方向与弯曲线垂直。
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例1:
例2:
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3.3 板料冲压
板料冲压→在冲床上用冲模使板料产生分离 或变形而获得制件的加工方法。又叫冷冲压。 冲压的优点是生产率高、成本低；成品的形 状复杂、尺寸精度高、表面质量好且刚度大、 强度高、重量轻，无需切削加工即可使用。因此 在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表仪器、轻工 和日用品及国防工业生产中得到广泛应用。 常用的冲压材料有低碳钢、高塑性合金钢、 铝和铝合金、铜和铜合金等金属板料、带料与卷 料，还可加工纸板、塑料板、胶木板、纤维板等 非金属板料。
放收缩率1% 余量：上面>侧面>下面
作业答案：5.支撑台
材料成形技术基础复习思考题-塑性成形部分-题
《材料成形技术基础》总复习思考题一、基本概念加工硬化、轧制成形、热塑性成形、冷塑性成形、变形速度、塑性变形能力（可锻性）、自由锻造、模型锻造、敷料（余块）、锻造比、镦粗、拔长、冲孔、落料、拉深、拉深系数、反挤压成形、正挤压。
二、是非判断1、塑性是金属固有的一种属性，它不随变形方式或变形条件的变化而变化。
（）2、对于塑性较低的合金材料进行塑性加工时拟采用挤压变形方式效果最好。
（）3、自由锻是生产单件小批量锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的惟一方法。
（）4、锻件图上的敷料或余块和加工余量都是在零件图上增加的部分，但两者作用不同。
（）5、模膛深度越深，其拔模斜度就越大。
（）6、对正方体毛坯进行完全镦粗变形时，可得到近似于圆形截面的毛坯。
（）7、对长方体毛坯进行整体镦粗时，金属沿长度方向流动的速度大于横向流动的速度。
（）8、塑性变形过程中一定伴随着弹性变形。
（）9、金属在塑性变形时，压应力数目越多，则表现出的塑性就越好。
（）10、金属变形程度越大，纤维组织越明显，导致其各向异性也就越明显。
（）11、金属变形后的纤维组织稳定性极强，其分布状况一般不能通过热处理消除，只能通过在不同方向上的塑性成形后才能改变。
（）12、材料的变形程度在塑性加工中常用锻造比来表示。
（）13、材料的锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之间的温度。
（）14、加热是提高金属塑性的常用措施。
（）15、将碳钢加热到250℃后进行的塑性变形称为热塑性变性。
（）16、自由锻造成形时，金属在两砧块间受力变形，在其它方向自由流动。
（）17、镦粗、拔长、冲孔工序属于自由锻的基本工序。
（）18、模锻件的通孔可以直接锻造出来。
（）19、可锻铸铁可以进行锻造加工。
（）20、始锻温度过高会导致锻件出现过热和过烧缺陷。
（）21、热模锻成形时，终锻模膛的形状与尺寸与冷锻件相同。
（）22、金属的锻造性与材料的性能有关，而与变形的方式无关。
（）23、模锻件的精度取决于终锻模膛的精度。
金工实习锻压
金工实习-锻压第三章锻压一、锻压概况（一）、目的和要求1、了解锻造实习的意义、内容、安排、要求和安全技术。
2、了解锻造生产的种类、生产工艺过程、特点和应用，熟悉锻造场地。
3、了解加热的目的和方法、加热设备、操作方法、碳钢的锻造温度范围，以及锻件的冷却方法。
4、熟悉有关锻打操作要领，了解锻造工具。
（二）实习操作1、加热炉操作。
2、锻造工具的识别。
3、锻打产品示范。
（三）实习报告1、锻造生产方式或种类有哪些？各适合生产什么锻件？答:自由锻：适合单件或小批量零件，或大型锻件。
模锻：适合大批量小型零件。
胎模锻：适合中批量锻件。
2、锻造生产的锻件有何显著特点？答：具有优良的综合力学性能。
3、锻件加热有哪几种？简述其加热原理和特点。
答：（1）、火焰加热：利用燃料在炉内产生的高温液体通过对流辐射把热能传给坯料表面，并由表面向中心使坯料加热。
（2）、电阻炉加热：利用电流通入电炉内的电热体所产生的热量，以辐射及对流的方式来加热金属。
（3）、感应加热：在将感应器通入交变电流产生交变磁场的作用下，金属材料内部将产生交变涡流，由于涡流发热和磁场发热直接将金属加热。
4、材料45、Q235（A3）、T10A各属于何种材料？并说明其性能、应用场合、锻造加热温度、加热火色。
答;（1）、45#属于优质碳素钢（结构钢），各项性能中等，适合制造零件，800～1200℃，红→淡黄。
（2）、Q235是普通碳素结构钢，韧性、塑性优良，适用于建筑行业或对韧性要求较高的零件，800～1280℃,红→黄白。
（3）、T10A优质碳素工具钢，硬度高，适用于做工具，770～1150℃，红→深黄→淡黄。
5、手工锻打时应掌握那些要领？应注意哪些安全？答：1、锤工：做到“稳、准、狠”；2、钳工：对工件要夹牢、放平；3、加热在允许的范围内可以高一点。
6、记录你所用工具的名称，并分析其作用。
各类钳子：夹持工件大锤：产生所需压力小锤：指挥和产生压力剁刀：切割用冲子：冲孔用平锤：修整作用7、简述演示产品的锻打过程，并图示其工艺（工序）。
锻压工艺及设备-考试复习资料-打印
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(2) 金属组织。同一成分的合金，当组织结构不同时，其锻造 性能也不同。单一固溶体组织的锻造性能好于化合物组织。 2）工艺条件 (1)变形温度。温度越高，原子活动能 力越大，滑移所需的应力越小，因而变形 抗力降低、塑性增加，所以加热有助于提 高锻造性能。但加热不当会产生氧化、脱 碳、过热等缺陷，甚至造成过烧使产品报 废。所以金属的变形必须严格控制在规定 的温度范围内，见动画7。碳钢的锻造温度 范围可依据相图来确定。常用金属的锻造 温度范围见表1。
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(5)镦粗缺陷。只适用于高度较小的盘类零件的毛坯锻造，即 h0/d0≤2.5。若长或高（h0）径（d0）比太大，镦粗易弯曲或形成双 鼓形（见动画11） 。
动画11 镦粗缺陷
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2）拔长 使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长（见视频8）。 拔长主要用于轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量。 (1)拔长的种类。有平砥铁拔长（见动画12）、芯轴拔长（见动 画13 ）、芯轴扩孔等（见动画14 ）。
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2）加工硬化对金属组织性能的影响 (1)压力加工过程中，加工硬化增大了材料继续变形的阻力。 (2)通过加工硬化可以提 高金属的强度、硬度和耐磨 性。 (3)加工硬化是一种不稳 定的现象，具有自发地回复 到稳定状态的倾向。 冷变形与加工硬化见视 频2。
教学视频2 冷变形与加工硬化
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3.回复 将已产生加工硬化的金属加热到绝对 温度Ｔ回 ＝（0.25～0.3）Ｔ熔 以上，使原子 回复到正常排列位臵，消除了晶格扭曲， 降低了内应力，从而部分消除加工硬化。 这种使金属强度、硬度略有下降，塑性、 韧性略有上升的现象称为回复，见动画6。 4.再结晶 若将硬化金属加热到绝对温度 Ｔ 再 ＝ 0.4 Ｔ 熔 以上，原来被拉长的晶粒将以碎晶 或杂质为核心重新生核、结晶，变为细小 的等轴晶粒，从而完全消除加工硬化 ,这种 现象称为再结晶（见视频3 ） 。
第三章 固态材料塑性成形 材料成型技术基础
检验 锻件
1）绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础结合自由锻过程 特征绘制的技术资料。 锻件图是组织生产过程、制定操作规范、 控制和检查产品品质的依据。
锻件图绘制时要考虑的因素：
(1) 敷料 敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增 添的金属部分。自由锻适宜于锻制形状简单的锻件，对零 件上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等 应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。 (2) 加工余量 自由锻件的精度低、表面品质较差，需 再经切削加工才能成为零件，应留足加工余量。锻件加工 余量的大小与零件的形状、尺寸、加工精度和表面粗糙度 等因素有关，通常自由锻件的加工余量为4～6mm。 (3) 锻件公差 锻件名义尺寸的允许变动量。自由锻 件的公差一般为±1～±2mm 。
塑性成形应避免在脆性区 （蓝脆区与热脆区）加热
2）变形速度
变形速度↑，使金属晶体的临界剪应力升 高，断裂强度过早达到，塑性降低；再结晶来 不及克服加工硬化，可锻性↓； 变形速度↑，变形产生的热效应提高温度， 可锻性↑。
3）应力状态 塑性变形时，三各方向的压应力的数目越多， 则金属表现的塑性越好；拉应力的数目越多， 则塑性越差。且同号应力状态下引起的变形抗 力大于异号应力状态下的变形抗力。
举 例
双联齿轮，批量为10件/月，材料为45钢。
该双联齿轮属小批量生产，采用自由锻。
φ25mm的孔，放加工余量后小于φ20mm，无法锻 出。不采用锻孔，该孔由机械加工成形。
退刀槽用敷料。
半径上工余量放3.5mm，高度上工余量放3mm。
锻件公差取±1mm。
2）坯料尺寸计算
坯料质量可按下式计算： G坯料=G锻件+G烧损+G料头 式中 G烧损——加热时坯料表面氧化烧损 的质量(通常第一次加热取被加热金属的2%～ 3%，以后各次加热取1.5%～2%) G料头——锻造中被切掉或冲掉的那 部分金属质量
材料成型技术基础--名词解释
名词解释一、二章(绪论+铸造成型)：1缩孔、缩松：液态金属在凝固的过程中，由于液态收缩和凝固收缩，因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。
2顺序凝固：指采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固再向冒口方向顺序凝固的凝固方式。
3同时凝固：由顺序凝固的定义可得。
4偏析：铸件凝固后截面上不同部位晶粒内部化学成分不均匀的现象称为偏析。
5:宏观偏析：其成分不均匀现象表现在较大尺寸范围，也称为区域偏析。
6微观偏析：指微小范围内的化学成分不均匀现象。
7流动性：液态金属自身的流动能力称为“流动性”。
8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叫充型能力。
9正偏析：当溶质的分配系数K>1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越低，这种成分偏析称之为正偏析。
10逆偏析：当溶质的分配系数K<1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越高，这种成分偏析称之为逆偏析。
11：自由收缩：铸件在铸型中收缩仅受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力时，为自由收缩。
12：受阻收缩：如果铸件在铸型中的收缩除了受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力，还受到其他阻碍，则为受阻收缩。
13：析出性气孔：溶解于熔融金属中的气体在冷却和凝固的过程中，由于溶解度的下降而从合金中析出，当铸件表面已凝固，气泡来不及排除而保留在铸件中形成的气孔。
14：反应性气孔：浇入铸型的熔融金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生化学反应所产生的气体在、铸件中形成的孔洞，称为反应气孔。
15：侵入性气孔：浇注过程中熔融金属和铸型之间的热作用，使型砂和型芯中的挥发物挥发生成，以及型腔中原有的空气，在界面上超过临界值时，气体就会侵入金属液而不上浮逸出而形成的气孔。
三章（固态材料塑性成型）1金属塑性变形：是指在外力作用下，使金属材料产生预期的变形，以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。
第三章锻造与钣料冲压成型
前言 3.1 概述 3.2 锻造生产过程 3.3 自由锻 3.4 模锻与胎模锻简介 3.5 钣料冲压成型 3.6 锻造与钣料冲压实习安全 复习思考题
前言
学习完本章，应该掌握如下内容: 了解锻造与冲压的生产过程、工艺特点和应用，了解锻压生产的 常用材料和金属可塑性的概念。 熟悉自由锻的基本工序，能够用自由锻方法锻制简单的锻件，了 解坯料加热的目的、方法、常见缺陷及其产生原因。 熟悉冲压的基本工序及简单冲模结构，能够完成简单零件的冲压 加工，了解冲压缺陷及其产生原因。
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3.4 模锻与胎模锻简介
模锻的生产效率和锻件精度比自由锻高，通常可以锻造形状比较复杂 的锻件，但需要使用专用设备，且模具的制造成本较高，故适用于大 批量生产。
3. 4. 2胎模锻
胎模锻造是自由锻和模锻相结合的一种锻压加工方法。胎模锻造时， 通常是先采用自由锻制坯，后在胎模中锻造成型，整个锻造过程都是 在自由锻设备上进行。胎模的结构如图3-10所示:在胎模的上模和下 模侧面，都装有供操作者握持操作的手柄5，还制有定位销孔3和导销 2;工作时先将下模块6置于空气锤下砧座上但不固定;锻造时将坯料放 入胎模的模膛1内，合上上模块4，用锤头多次击打上模;待上模、下 模合拢后，便得到成型锻件。
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3.3 自由锻
自由锻分为手工自由锻和机器自由锻两种。利用简单的手工工具，使 坯料产生变形而获得锻件的方法，称为手工自由锻;使用机器设备， 使坯料在上、下砒铁之间受力变形，从而获得锻件的方法，称为机器 自由锻。 手工自由锻的操作简单方便，但因完全依靠人力和手工工具进行操作， 只能生产小型锻件。机器自由锻的适应性较广，可以生产大型、小型 等多种规格的锻件。
模型锻造的工艺特点
模型锻造的工艺特点
1.热加工加工方法
锻造是一种热加工加工方法，这意味着原材料需要经过加热处理才能形成所需的物理形态。
加热可以增加材料的塑性和可变形性，使之更容易塑形成所需的形态。
2.增加密度和强度
模型锻造可以通过挤压和压缩等方式增加材料的密度和强度。
在锻造过程中，原材料被有针对性地加工形成所需形态，同时也会产生变形和重塑，增加了材料的密度和强度。
3.成形精度高
锻造过程具有非常高的成形精度，因为锻造是一种有针对性的加工方法，可以精确地控制形态和尺寸，相比较其他的加工方法，模型锻造可以做到更高的精度。
4.耐腐蚀性能优良
锻造所形成的材料，其表面平整、工件成形完美、尺寸精度较高，同时内部空隙也很少，这使得它具有更高的耐腐蚀性能，尤其是在制造船舶、化工、压力容器等对耐腐蚀性能要求较高的行业中应用广泛。
5.适用性广泛
锻造工艺适用于各种类型和形状的材料，包括铸造、锻造之后的材料等，还可以通过在锻造过程中利用多种不同的工具和设备来形成所需的物理形态，提高了材料的生产和加工的灵活性和适应性。
南京航空航天大学材料成型工艺基础复习纲要
材料成型工艺基础复习纲要第一部分铸造1.铸造的实质、特点及应用范围。
铸造方法分类。
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，冷却后获得铸件的工艺方法。
铸造的实质：利用液态金属的流动成型。
铸造生产的特点:1）适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）2）成本低3）工序多，质量不稳定，废品率高4）机械性能较同样材料的锻件差【原因】晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀铸造的应用:主要用于受力较小，形状复杂或简单、重量较大的零件毛坯。
2.合金铸造性能：充型能力和流动性的概念。
充型能力和流动性对铸件质量的影响。
影响充型能力和流动性的主要因素，充型能力不足产生的缺陷，提高充型能力和流动性的主要措施（提高充型压力）。
适合铸造的灰铁的牌号及牌号代表的意义。
流动性：液态金属本身的流动能力。
与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。
充型能力：合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。
流动性好的合金，易于充满薄而复杂的型腔；有利于气体和夹杂物上浮排除，有利于铸件凝固时的补缩。
流动性不好的合金，其充型能力差，易产生浇不足、气孔、缩孔、缩松、热裂纹等缺陷。
影响充型能力的因素：充型能力首先取决于金属本身的流动性，同时还受铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。
熔融合金的流动性通常以“螺旋形试样”长度来衡量。
充型能力不足产生的缺陷：铸件产生浇不足、冷隔的缺陷影响合金流动性的因素:1)合金的种类灰铸铁、硅黄石最好，铝合金次之，铸钢最差2)合金的成分纯金属和共晶成分合金的结晶流动性最好3)浇注条件①浇注温度浇注温度越高，液态金属的粘度越低，且因其过热度高，金属液含热量多，保持液态时间长，有利于提高合金的流动性。
②充型压力砂型铸造时，充型压力是由直浇道所产生的静压力形成的，故直浇道的压力必须适当。
压力铸造、离心铸造因增加了充型压力，充型能力较强，金属液的流动性也较好。
4)铸型的充填条件①铸型的蓄热能力②铸型温度③铸型中的气体④铸型结构灰铁HT数值表示其最低抗拉强度（Mpa）3.收缩的概念。
模锻
模型锻造3.3.2 模型锻造模型锻造包括模锻和镦锻，它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成形过程。
一、模型锻造成形过程特征模型锻造时坯料是整体塑性成形，坯料三向受压。
坯料放于固定锻模模膛中，当动模作合模运动时（一次或多次），坯料发生塑性变形并充满模膛，随后，模锻件由顶出机构顶出模膛。
热成形要求被成形材料在高温下具有较好的塑性，而冷成形则要求材料具有足够的室温塑性。
热成形过程主要是模锻，可生产各种形状的锻件，锻件形状仅受成形过程、模具条件和锻造力的限制。
热成形模锻件的精度和表面品质除锻模的精度和表面品质外，还取决于氧化皮的厚度和润滑剂等，一般都符合要求，但要得到零件配合面最终精度和表面品质还须再进行精加工（如车削、铣削、刨削等）；冷成形件则可获得较好的精度（0.2mm）与表面品质，几乎可以不再进行或少进行机械加工。
模锻可使用多种锻压设备（蒸汽锤、机械压力机、液压机、卧式机械镦锻机等），所需设备要根据生产量和实际采用的成形过程来选择。
模锻广泛用于飞机、机车、汽车、拖拉机、军工、轴承等制造业中，最常见的零件是齿轮、轴、连杆、杠杆、手柄等。
但模锻常限于150kg以下的零件。
由于锻模造价高，制造周期长，故模型锻造仅适宜于大批量生产。
二、模锻过程模锻生产过程的流程如下：1、绘制模锻件图模锻件图（又叫模锻过程图）是生产过程中各个环节的指导性技术文件。
在制订模锻件图时应考虑的因素有：（1）分模面分模面指上、下锻模在锻件上的分界面。
锻件分模面选择的好坏直接影响到锻件的成形、锻件出模、锻模结构及制造费用、材料利用率、切边等一系列问题。
在制订模锻件图时，须遵照下列原则确定分模面位置。
①要保证模锻件易于从模膛中取出。
故通常分模面选在模锻件最大截面上。
②所选定的分模面应能使模膛的深度最浅。
这样有利于金属充满模膛，便于锻件的取出和锻模的制造。
③选定的分模面应能使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，这样在安装锻模和生产中发现错模现象时，便于及时调整锻模位置。
合工大材料成型技术基础复习知识点
材料成型技术基础第二章铸造一、铸造的定义、优点、缺点：铸造指熔融金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。
优点：铸造的工艺适应性强，铸件的结构形状和尺寸几乎不受限制；工业上常用的合金几乎都能铸造；铸造原材料来源广泛，价格低廉，设备投资少；铸造适于制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯，尤其是要求承压、抗振或耐磨的零件。
缺点：铸件的质量取决于成形工艺、铸型材料、合金的熔炼与浇注等诸多因素，易出现浇不到、缩孔、气孔、裂纹等缺陷，且往往组织疏松，晶粒粗大。
二、充型能力的定义、影响它的三个因素：金属液的充型能力指金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。
影响因素：①金属的流动性；②铸型条件；③浇注条件。
三、影响流动性的因素；纯金属和共晶成分合金呈逐层凝固流动性最好；影响充型能力的铸型的三个条件；浇注温度和压力对充型能力是如何影响的：影响流动性的因素：①合金成分：纯金属和共晶成分的合金，结晶过程呈逐层凝固方式，流动性好；非共晶成分的合金，呈中间凝固方式，流动性较差；凝固温度范围过大，铸件断面呈糊状凝固方式，流动性最差。
结晶温度范围越窄，合金流动性越好。
②合金的质量热容、密度和热导率：合金质量热容和密度越大、热导率越小，流动性越好。
影响充型能力的铸型的三个条件：①铸型的蓄热系数：铸型从其中金属液吸收并储存热量的能力。
蓄热系数越大，金属液保持液态时间短，充型能力越低。
（在型腔喷涂涂料，减小蓄热系数）②铸型温度：铸型温度越高，有利于提高充型能力。
③铸型中的气体：铸型的发气量过大且排气能力不足，就会使型腔中气压增大，阻碍充型。
浇注温度和压力对充型能力的影响：①浇注温度：提高浇注温度，延长保持液态的时间，从而提高流动性。
温度不能过高，否则金属液吸气增多，氧化严重，增大了缩孔、气孔、粘砂等缺陷倾向。
②充型压力（流动方向上的压力）：充型压力越大，流动性越好。
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齿轮坯模锻件图 粗实线：锻件的形状； 双点划线：零件的轮廓形状
2.确定模锻工步
模锻工步主要根据模锻件的形状和尺寸来 确定。模锻件按形状分为两大类： (1) 长轴类 此类锻件的长度明显大于其宽度和高度， 如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等。锻造时 锤击方向垂直于锻件轴线，常选用拔长、滚压 、弯曲、预锻和终锻等工步。
⒉制坯模膛 用以初步改变毛坯形状、合理分配金属， 以适应锻件横截面积和形状的要求，使金属能更好地 充满模锻模膛的工序称为制坯工序。
制坯模膛
⑴拔长模膛 作用是减少坯料某部分的横截面面 积，增加该部分的长度，当模锻件沿轴向各横截 面积相差较大时，采用拔长模膛。 ⑵滚压模膛 其作用是减小坯料某部分横截面积， 增大另一部分的横截面积。当模锻件沿轴线的各 横截面面积相差不很大时或作修整拔长后的毛坯 时，采用滚压模膛。 ⑶弯曲模膛 其作用是弯曲杆类模锻件的坯料 ⑷切断模膛 其作用是切断金属。单件锻造时， 用它从坯料上切下锻件或从锻件上切下钳口，多 件锻造时，用它来分离成单个件。
(2) 盘类 此类锻件主轴尺寸较短，在分模面上投 影为圆形或长宽尺寸相近，如齿轮、法兰、 十字轴、万向节叉等。模锻时，坯料轴线方 向与锤击方向相同，金属沿高度、宽度和长 度方向同时流动。常采用镦粗或压扁等工步 制坯，然后终锻。形状简单的锻件可直接终 锻成形。
3 模锻零件的结构工艺性
1）模锻件应具有合理的分模面、模锻斜度和圆 角半径； 2）非配合表面一律设计成非加工表面； 3）零件的外形应力求简单、平直和对称； 4）应避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构； 5）形状复杂的锻件应采用锻-焊或锻-机械加工 联接的方法，减少余块以简化模锻工艺。
蒸汽－空气模锻锤
一、锤上模锻 形状简单的锻件可在单模膛内锻造成形， 称单模膛模锻，见图；复杂的锻件，必须在 几个模膛内锻造后才能成形，称多模膛模锻， 见图。
一、锤上模锻
单模膛锻造
一、锤上模锻
一、锤上模锻 锻模由上、下模 组成。上模和下 模分别安装在锤 头下端和模座上 的燕尾槽内，用 楔铁紧固。上、 下模合在一起， 形成完整的模膛。 根据模膛作用不 同，分为模锻模 膛和制坯模膛。
模锻工艺规程的制定
工艺规程的内容包括：绘制模锻件图、坯料 计算、确定锻造工步、选择锻造设备等。 1、绘制模锻件图 1)确定分模面：是上下锻模在模锻件上的分界 面。
【零件图】
【实物图】
确定原则：
① 易取：分模面应选在模锻件最 大尺寸的截面上。 ② Байду номын сангаас下两模沿分模面的模膛轮廓 一致，防错模。
③ 深度最浅，使金属很容易充满 模膛，便于取出锻件。
一、锤上模锻
锤上模锻使用的主要设备是蒸汽—空气 模锻锤，其结构和工作原理与是蒸汽—空气 自由锻锤相似。由于模锻锤受力大，所以要 求设备的刚性好，导向精度高，因此砧座与 机架连成一个整体，形成封闭结构；锤头与 导轨之间的配合间隙小，锤头运动精确，能 保证工作时锻模的上、下模合模准确。模锻 锤吨位是锻锤落下部分的质量，为1～16t， 锻件质量0.5～150㎏。
④ 分模面应使零件上所加的敷 料最少。 ⑤ 最好使分模面为一个平面， 使上下锻模的模膛深度基本一
致。
图中选d-d是最合理的
2)确定模锻件的起模斜度与圆角
【模锻件】
【模锻件实物图】
模锻斜度
一般5°~15°，α2-α1=2°~5° 当模膛宽度b小而 。
深度h大时，模锻 斜度要取大些。 内壁斜度要略大 于外壁斜度。
单模膛锻模
1. 模锻模膛 模锻模膛又可分为预锻模膛和终锻模 膛。 ⑴预锻模膛 为了改善终锻时金属的流动条件，避 免产生充填不满和折迭，使锻坯最终成形前获得 接近终锻形状的模膛，它可提高终锻模膛的寿命。 其结构比终锻模膛高度大、宽度小、无飞边槽， 模锻斜度和圆角大。 ⑵终锻模膛 模锻时最后成形用的模膛，与热锻件 图上相应部分的形状、尺寸一致。模膛周围设飞 边槽，通孔锻件需留冲孔连皮。
模锻圆角半径
锻件上所有转角处都 应做成圆角；
内圆角半径（R）应 大于外圆半径（r） 。
3）确定锻件加工余量和公差
余量：一般为1~4mm；
公差：一般取在±0.3~3mm之间 。
4）留出冲孔连皮
d<25mm 孔一般不锻出； d>25mm 孔带冲孔连皮； 连皮厚度 s与d有关： d=30~80 → s=4~8mm。
模锻与自由锻相比，具有以下特点：
但与自由锻相比较, 模锻时金属坯料的热变形完 全是在模具的模膛内进行的。通过锻模对坯料整 体锻打成形，需要的变形力较大，故需要能力较 大的专用设备且模具费用昂贵。但它可锻造形状 复杂的锻件, 因此，模锻适用于150㎏以下的中、 小型锻件的大批量生产。 分类： 按设备类型模锻可分为锤上模锻、胎模锻、压 力机上模锻等。
模锻
模锻：是在高强度金属锻模上预先制出于锻件形 状一致的模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于 模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时能 得到和模膛形状相符的锻件。 模锻与自由锻相比，具有以下特点： ⑴ 生产率高、易于机械化，可成批大量生产； ⑵ 锻件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以减 少机械加工余量和余块的数量，节省金属材料和 加工工时。