金属工艺学重点

铸造-----用于制造受力较简单，形状复杂的零件毛坯。液态合金的充型: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，称为液态金属的充型能力。影响液态金属充型能力的因素:1、合金的流动性2、浇注条件3、铸型填充条件化学成分对流动性的影响最为显著。其中共晶成分的合金由于是在恒定的温度完成结晶，凝固的温区窄，液态的流动性最好合金的收缩收缩阶段:1、液态收缩：从浇注温度到凝固开始温度（即液相线温度）间的收缩。（T浇→T液）2、凝固收缩：从凝固开始到凝固终止温度（即固相线温度）间的收缩。（T液→T固）使液面下降，是铸件产生缩孔、缩松的基本原因。3、固态收缩：从凝固终止到室温间的收缩。（T固→T室）,使铸件外部尺寸的减小，是铸件产生内应力、变形和裂纹的基本原因。顺序凝固法:在铸件的厚壁处设置冒口使缩孔集中在冒口中，从而获得致密的铸件，但铸件各部的温差大，会引起较大的热应力，金属的消耗大。同时凝固法:铸件的热应力小但易产生缩松。铸造内应力、变形与裂纹的形成与防止:)防止,a．尽量使壁厚均匀，结构对称，避免尖角结构。b．采用同时凝固（冷铁）c．提高型（芯）砂的退让性d．进行时效处理:人工时效（钢、铸铁的去应力退火）自然时效.E．采用反变形法f．严格控制s．p含量(根据石墨的形状)铸铁:白口铸铁Fe3c灰口铸铁石墨.麻口铸铁（白口＋灰）普通灰口铸铁片状.可锻铸铁团絮状.球墨铸铁球状.蠕墨铸铁蠕虫状影响铸铁组织与性能的因素（石墨化):①化学成分②冷却速度、球墨铸铁:1、组织.金属基体＋球状石墨.应力集中基本消除,同样体积的石墨圆球形的表面积最小,石墨孤立存在于基体中，基体不再被割裂成不连续状，σb可以发挥80～90％性能①机械性能比其他铸铁高②仍具有灰口铸铁的许多优点如：减振、耐磨、缺口敏感性小、切削加工性好。③铸造性能有优于铸钢④热处理性能好。制取方法①熔化普通灰口铸铁②球化处理和孕育处理a．球化剂──稀土镁合金b．孕育剂──75％si的硅铁c．冲入法4、铸型工艺①易产生缩孔、缩松a．采用浇口、冒口、冷铁系统对铸件实现顺序疑固b．增加铸型刚度②易产生皮下气孔a．严格控制型砂水分和铁水的含硫量b．提高型砂的透气性牌号QT×××－××6、热处理①退火──获得铁素体球铁②正火──获得珠光体球铁③调质──获得良好的综合机械性能型砂应具备的性能:强度、透气性、耐久性、退让性、韧性1、手工造型①整模造型：适于形状简单且横截面依次减少的铸件②分模造型：适于最大截面在中间的铸件③挖砂造型：分型面不是平面铸件的单件小批生产。④活块造型：适于带有难起模的凸起部分的铸件⑤刮板造型：适于大中型回转体铸件。⑥多箱造型：适于形状复杂中间截面小的铸件㈡造芯②芯撑：辅助支撑，最终与铸件熔为一体。浇注位置的选择质量要求高的表面和重要的加工面在应朝下或在侧面。易产生缩孔的铸件厚的部分应朝上。大的平面或大而薄的平面应朝下型芯数量要少，便于型芯的固定和排气。分型面的选择分型面要少最好一个且为平面。不用或少用活块和型芯。大部分或全部分放在同一砂箱型腔及主要型芯位于下箱。3.3工艺参数1、加工余量2、拔模斜度3、收缩率4、型芯头4.1铸件结构与铸造工艺的关系铸件的外形设计。1、铸件外形要便于造型2、分型面要少且为平面。3、与分型面垂直的非加工面应留结构斜度，且δ内＜δ外。铸件的内腔设计1、不用或少用型芯。2、便于型芯的固定、排气和出砂。3、设置工艺孔4.2铸件结构与合金铸造性能的关系1、壁厚要合理:δmax≤3δmin，δ内＜δ外2、壁厚要均匀3、垂直壁的连接要有结构圆角。4、避免锐角联接和交叉。5、厚薄壁的联接要逐步过渡。6、避免过大的水平面。7、避免收缩受阻。5.1熔模铸造二、特点及应用1、可制造形状相当复杂的铸件。4、铸件不能太大特别适于制造形状十分复杂，高熔点，难切削的精密小铸件。5.2金属型铸造三、特点及应用1、实现“一型多铸”主要用于大批量生产形状不太复杂，壁厚较均匀的有色金属铸件。5.3压力铸造二、特点及应用1、可制造形状复杂的薄壁件或镶嵌件。2、铸件精度高，表面质量好。3、铸件强度和硬度都较高。4、生产率最高。5、易产生气孔与缩松。6、压铸件不宜经受高温。7、压铸设备投资大，制造压型费用高。主要用于有色合金形状复杂、薄壁小铸件的大批量生产。5.4低压铸造二、特点及应用1、充型压力和速度便于控制2、铸件机械性能较高3、金属的利用率较高4、铸件成形性好。5、升液管寿命短。主要用于制造质量要求高的铝合金，镁合金铸件。5.5离心铸造二、特点及应用2、不需型芯和浇注系统。4、铸件内孔的表面质量差，尺寸不精确。主要用于批量生产中空旋转体铸件及双金属铸件。金属塑性加工的特点及应用：1压力加工件机械性能好2材料利用率高3不易获得形状复杂的锻件，用于制造形状较简单，受力复杂的零件毛坯单晶体的塑性变形滑移：是使部分晶体相对与另一部分晶体作原子间距的整数部移动，是塑性变形的主要方式孪生：是使部分晶体相对与另一部分晶体移动，并使这两部分晶体沿某一晶面成镜面对称。再结晶：当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时，金属以一些碎晶、杂质为核心，形成细小的等轴晶粒,使加工硬化彻底消除，塑性完全恢复的现象。冷变形──在再结晶温度以下进行的塑性变形热变形──在再结晶温度以上进行的塑性变形金属的锻造性（可锻性金属的锻造性是指金属材料锻造的难易程度衡量指标：塑性，变形抗力影响因素：金属本质，变性条件（温度，速度，应力状态），模锻锻件大小不限，是制造大型锻件的唯一方法自由锻的基本工序：自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类1镦粗，拔长，冲孔，弯曲，错移，扭曲，切割，2辅助工序：指进行基本工序之前的预变形工序。如压钳口、倒棱、压肩等。3.精整工序:在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。锤上模锻飞边槽的作用：增大金属流出模膛阻力,使金属更好充满模膛。容纳多余的金属。(2)制坯模膛①拔长模膛用它来减少坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。②滚挤模膛用它来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻件形状来分布。③弯曲模膛对于弯曲的杆类模锻件，需要用弯曲模膛来弯曲坯料④切断模膛它是在上模与下模的角部组成一对刀口，用来切断金属模锻的工艺规程分模面的选择a.便于锻件取出且分模面为平面；b.使上下模膛深度最浅；c.上下模膛沿分模面轮廓一致；d.使锻件上加余块最少。锻件结构的工艺一、自由锻锻件结构工艺性1.不允许有锥度和斜面2.外形尽量简单避免截交与相贯.3.不允许有筋和凸台4.复杂件，断面有急剧变化的锻件应采用组合件.二、模锻零件结构工艺性1.便于锻件取出，加余块最少，锻模易于制造2.外形力求简单、平直和对称，尽量避免锻件截面积差别过大，避免锻件上有薄壁、高筋和凸起结构3.复杂件要考虑锻焊组合结构落料与冲孔工序将冲压件与板料按要求的轮廓线分离的工序,如剪切、落料、冲孔。落料和冲孔总称为冲裁冲裁──使坯料按封闭轮廓分离落料──冲下部分为工件，周边为废料冲孔──冲下部分为废料，周边是工件凸凹模工作部分应有锋利的刃口。凸凹模间应有合理的间隙。正确确定凸凹模刃口的尺寸④合理排样冲孔：D凸＝D孔D凹＝D凸＋2Z落料：D凹＝D落D凸＝D凹－2Z其中Z为单边间隙变性工序：材料只发生位移,不破坏(不分离)的工序。拉伸弯曲：使板料或坯件弯成一定角度和形状的工序翻边：使板料获得一定高度凸缘的方法成型：利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。连续冲模：在冲床的一次冲程中，在模具不同部位同时完成数道工序复合冲模：在冲床的一次冲程中，在模具同一部位同时完成数道工序。直流反接：焊件(-)焊条(+)溶深小，用于焊薄板，有色合金，不锈钢，铸铁等。直流正接：焊件(+)焊条(-)焊件热量多，溶池深用于焊高熔点或厚大焊件1.熔合区性能最差2.过热区3.正火区4.部分相变区保证焊缝质量的措施电焊条组成焊芯：传导电流形成焊缝（50%-70%）药皮：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，对溶蚀的脱氧，加入合金元素按药皮熔渣的酸碱性分类：、酸性，氧化性强，合金元素烧损严重，焊缝机械性能差，工艺性能较好，劳动条件好，用于焊接一般结构钢碱性：氧化性较小，工艺性能比较差，劳动条件较差，焊缝抗裂性能好，埋弧焊接：主要用于生产批量大、厚度较大(6～60mm)且长的直焊缝和大直径的环形焊缝。气体保护焊：.明弧焊，溶池可见度好，操作方便。2.电弧受到保护气流压缩，热量集中，焊接速度快；熔池小，溶池深，热影响区窄；焊后变形小，适于薄件及有色件。3.焊缝表面无渣，可以节约大量清渣时间4.适于全位置焊接，并有利于焊接过程自动化5.气体保护焊设备较复杂，焊接时，容易受气流干扰氩弧焊：保护效果最好，但氩气成本高。主要用于焊接易氧化的有色金属，稀有金属，高强度合金钢及一些特殊性能的合金钢CO2气体保护焊主要用于低碳钢和普通低合金钢薄板的焊接电阻焊：特点：1，生产率高，焊接变形小2不开坡口，不用填充金属、无需保护3操作简单、劳动条件好、易实现自动化4、设备复杂耗电多、焊件尺寸受限适用于成批大量生产电阻焊：电焊，缝焊，对焊（电阻对焊：电压-通电-电压闪光对焊：通电-移动-加压）①焊接质量好，生产率高；②可焊同种金属或异种金属(钢-钢、铜-钢、铝-钢、铝-铜等)；③可焊直径为0.01mm的金属丝和断面为上万平方毫米的金属棒、管或异型材料。摩擦焊特点：①加热温度低，接头质量好；②焊接生产率高(1200件/h)，成本低(耗电为闪光焊的10～20%,焊接成本为CO2电弧焊的70%左右)；③能焊同种金属、异种金属及某些非金属材料；④焊接过程可控性好，质量稳定，焊件精度高；⑤劳动条件好，无弧光、烟尘、射线污染；⑥要求被焊工件至少应有一件是旋转体(如棒料、管材)；⑦摩擦焊设备的一次投资大，适用于成批大量生产。在各种回转体结构焊接中，可逐步取代电弧焊、电阻焊、闪光焊；一些用熔焊、电阻焊不能焊的异种金属，可用摩擦焊焊接(如铜-铝摩擦焊等）。钎焊：1、硬钎焊：T熔450℃接头强度较高，适于钎焊接头受力较大或工作温度较高的工件。如刀具、冰箱压缩机管道等。2、软钎焊：T熔450℃接头强度较低，适于钎焊接头受力不大或工作温度较低的工件。如各种电器导线的连接，仪表、仪器元件的焊接等钎焊主要用于精密仪表，电气零部件、异种金属焊件及空间技术领域碳钢的焊接的工艺措施：1、焊前预热，焊后缓冷；2、采用小规范措施；3、选用碱性焊条；4、焊后热处理铸铁的焊补主要问题：1、易产生白口和淬硬组织；2、易产生裂缝；3、易产生气孔和夹渣焊接材料的选择一、尽量选焊接性能好的材料钢＞有色金属＞铸铁二、最好不选用两种性能相差很远的材料三、应尽量选近似焊接结构的型材焊缝的布置：劲量分散，尽量对称，焊缝应避开最大应力处与应力集中处，尽量避开加工部位，焊接便于操作，镗削加工──对已有孔进行再加工：特别适于加工箱体零件上的各种表面及孔系,是大孔，内成形面和孔内环槽的唯一方法。拉削运动：主运动：拉刀的直线往复移动。(拉床无进给运动，其进给运动是依靠齿升量来实现的。)拉削特点及应用:①生产率高②加工范围较广（各种截面形状的通孔、孔内键槽、平面和没有障碍的外表面）加工精度较高，表面粗糙度较小拉刀结构复杂，制造成本高，故主要适于成大量生产。YG3→精加工YG6→半精加工YG8→粗加工和断续切削YT5粗加工YT15半精加工YT30精加工