材料成型技术基础总结.pptx

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1、第一章第一章 铸造成形工艺理论基础铸造成形工艺理论基础第二节第二节 合金的铸造性能合金的铸造性能一、合金的充型能力一、合金的充型能力影响合金充型能力的主要因素？影响合金充型能力的主要因素？1、合金的流动性、合金的流动性二、合金的收缩性二、合金的收缩性合金合金收缩会造成哪些铸造缺陷？收缩会造成哪些铸造缺陷？1.合金的收缩概念合金的收缩概念3.铸件中的缩孔与缩松铸件中的缩孔与缩松缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止4.铸造内应力及铸件的变形和裂纹铸造内应力及铸件的变形和裂纹内应力的形成内应力的形成减小和消除铸造应力的途径减小和消除铸造应力的途径 P15 .（2）、（）、（4）、（）、（6）第1页/共4

2、5页缩孔和缩松的防止定向（定向（顺序）顺序）凝固原则凝固原则原则原则合理布置内浇道及确定浇铸工艺。合理布置内浇道及确定浇铸工艺。方法方法合理应用冒口、冷铁和补贴等工合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。艺措施。消消除除缩缩孔孔的的方方法法缩孔的防止缩孔的防止 利用各种工艺措施，使铸件从利用各种工艺措施，使铸件从远离冒口的部分到冒口之远离冒口的部分到冒口之间建立一个递增的温度梯间建立一个递增的温度梯，凝固从，凝固从远离冒口的部分开始远离冒口的部分开始，逐，逐渐向冒口方向顺序进行，最后渐向冒口方向顺序进行，最后 是冒口本身凝固。这样就能是冒口本身凝固。这样就能实现实现以厚补薄，使缩孔移至冒口，从而获

3、得致密的铸件以厚补薄，使缩孔移至冒口，从而获得致密的铸件。第2页/共45页图1-10热应力的形成第3页/共45页结论：热应力的特点：热应力的特点：固态收缩使固态收缩使铸件厚壁或心部铸件厚壁或心部受拉伸受拉伸，薄壁薄壁或或表层表层受压缩受压缩。合金固态收缩率愈大，铸件壁厚差别愈大，形状愈复杂，合金固态收缩率愈大，铸件壁厚差别愈大，形状愈复杂，所产生的所产生的热应力愈大热应力愈大。防止热应力产生的途径：防止热应力产生的途径：缩小铸件各部位的温差，使其均匀冷却。缩小铸件各部位的温差，使其均匀冷却。、选用弹性模量小的合金；、选用弹性模量小的合金；、设计壁厚均匀的铸件；、设计壁厚均匀的铸件；、从工艺方面

4、促使铸件各部位、从工艺方面促使铸件各部位同时凝固原则同时凝固原则。第4页/共45页减小和消除铸造应力的途径工艺方面工艺方面a.a.使铸件按使铸件按“同时凝固同时凝固”原则进行凝固。原则进行凝固。将内浇道开设在薄壁处，在厚壁部位安放冷铁将内浇道开设在薄壁处，在厚壁部位安放冷铁使铸件各部分温差很小，同时进行凝固，由此热使铸件各部分温差很小，同时进行凝固，由此热应力应力 可减小到最低限度。可减小到最低限度。第5页/共45页b.提高铸型和型芯的提高铸型和型芯的退让性退让性，及早落砂、打箱，及早落砂、打箱以消除机械阻碍，将铸件放入保温坑中缓冷，都以消除机械阻碍，将铸件放入保温坑中缓冷，都可减小铸造应力。

5、可减小铸造应力。结构设计方面结构设计方面 应尽量做到结构简单，壁厚均匀，薄、厚应尽量做到结构简单，壁厚均匀，薄、厚壁之间逐渐过渡，以减小各部分的温差，并使各壁之间逐渐过渡，以减小各部分的温差，并使各部分能比较自由地进行收缩。部分能比较自由地进行收缩。采用自然时效、人工时效等方法采用自然时效、人工时效等方法消除铸件中产消除铸件中产生的热应力。生的热应力。第6页/共45页三、合金的吸气性三、合金的吸气性液态合金中吸入的气体，如果在冷凝过程中不能逸出，液态合金中吸入的气体，如果在冷凝过程中不能逸出，滞留在金属中，将在滞留在金属中，将在铸件内形成气孔铸件内形成气孔。危害：危害：气孔破坏了金属的气孔破坏

6、了金属的连续性连续性，减少减少了其承载的了其承载的有有效截面积效截面积，并在气孔附近，并在气孔附近引起应力集中引起应力集中，降低了铸件降低了铸件的力学性能的力学性能。按照气体的来源可分为：按照气体的来源可分为：侵入气孔侵入气孔、析出气孔析出气孔和和反应气孔反应气孔三类。三类。气孔是出现在铸件内部或表层，截面形状呈圆形、椭圆形、气孔是出现在铸件内部或表层，截面形状呈圆形、椭圆形、腰圆形、梨形或针头状，孤立存在或成群分布的孔洞。腰圆形、梨形或针头状，孤立存在或成群分布的孔洞。气孔气孔第7页/共45页第二章 常用铸造合金及其熔炼第二节第二节 工业中常用的铸造合金及其熔炼工业中常用的铸造合金及其熔炼一

7、、铸铁及其熔炼一、铸铁及其熔炼1 1、铸铁的分类、铸铁的分类根据铸铁中根据铸铁中石墨形态石墨形态的不同的不同，灰口铸铁灰口铸铁又可分为哪几类？又可分为哪几类？影响石墨化程度的主要因素？影响石墨化程度的主要因素？第8页/共45页4蠕墨铸铁蠕墨铸铁：其石墨呈蠕虫状。如图其石墨呈蠕虫状。如图d d所示。所示。abcd1 1普通灰铸铁普通灰铸铁 ：简称灰铸铁，其石墨呈片状。简称灰铸铁，其石墨呈片状。2可锻铸铁：可锻铸铁：其石墨呈团絮状。如图其石墨呈团絮状。如图b所示。所示。3球墨铸铁：球墨铸铁：其石墨呈球状。如图其石墨呈球状。如图c所示。所示。第9页/共45页第三章 金属的铸造形成工艺第一节第一节 重

8、力作用下的铸造成形重力作用下的铸造成形一、砂型铸造一、砂型铸造本章学习目的与要求：本章学习目的与要求：l掌握各种造型方法的原理、特点与用途；掌握各种造型方法的原理、特点与用途；l能根据零件的结构形状、大小能根据零件的结构形状、大小 与生产类型正确选与生产类型正确选择铸造方法择铸造方法 整模造型整模造型 分模造型分模造型 三箱造型三箱造型手工造型手工造型 挖砂造型挖砂造型 活块造型活块造型 刮板造型刮板造型等等 压实式造型压实式造型 震机压实式造型震机压实式造型 微震压实式造型微震压实式造型 机器造型机器造型 高压式造型高压式造型 空气冲击式造型空气冲击式造型 射压式造型射压式造型 抛砂式造型抛

9、砂式造型第10页/共45页铸件形体组合铸件形体组合-造型方法选定造型方法选定第11页/共45页铸铸件件两两端端截截面面尺尺寸寸比比中中间间大大，必必须须有两个分型面有两个分型面表表2-2 常用手工造型方法的特点及应用常用手工造型方法的特点及应用造型方法造型方法主要特点主要特点适用范围适用范围整模造型整模造型整整体体模模，平平面面分分型型面面，型型腔腔在在一一个个砂砂箱箱内内；造造型型简简单单，铸铸件件精精度度表表面面质量较好质量较好分模造型分模造型模模样样沿沿最最大大截截面面分分为为两两半半，型型腔腔位位于上、下两个砂箱，造型简便于上、下两个砂箱，造型简便挖砂造型挖砂造型三箱造型三箱造型最最大

10、大截截面面位位于于一一端端并并为为平平面面的的简简单单铸铸件件的的单单件件、小小批生产批生产最最大大截截面面在在中中部部，一一般般为为对对称称性性铸铸件件，如如套套、管管、阀类零件单件、小批生产阀类零件单件、小批生产模模样样为为整整体体，但但分分型型面面不不是是平平面面，造造型型时时手手工工挖挖去去阻阻碍碍取取模模的的型型砂砂，生产率低，技术水平高生产率低，技术水平高分分型型面面不不是是平平面面的的铸铸件件的的单件、小批生产单件、小批生产主主要要用用于于手手工工造造型型，具具有有两两个个分分型型面面的的铸铸件件的的单单件件、小批生产小批生产活块造型活块造型对对铸铸件件上上妨妨碍碍起起模模的的小

11、小部部分分做做成成活活动动部部分分。起起模模时时先先取取出出主主体体部部分分，再取出活动部分再取出活动部分用用于于妨妨碍碍起起模模部部分分的的铸铸件件的单件、小批生产的单件、小批生产第12页/共45页第13页/共45页特种铸造特种铸造三、金属型铸造三、金属型铸造金属型铸造的特点和适用范围金属型铸造的特点和适用范围四、熔模铸造四、熔模铸造(失蜡铸造）失蜡铸造）熔模铸造熔模铸造的特点和适用范围的特点和适用范围第14页/共45页第二节第二节 外力作用下的铸造成形外力作用下的铸造成形一、一、离心铸造离心铸造 离心铸造离心铸造的特点和适用范围的特点和适用范围二、二、压力铸造压力铸造压力铸造的特点和适用范

12、围压力铸造的特点和适用范围P60 .（3）、（）、（5）、（）、（12）第15页/共45页铸造方法的选择铸造方法的选择砂型铸造砂型铸造 熔模铸造熔模铸造金属型金属型铸造铸造压力铸造压力铸造低压铸低压铸造造离心铸造离心铸造适用金属适用金属任意任意铸钢为主铸钢为主有色合有色合金为主金为主铝、锌合铝、锌合金等金等有色合有色合金为主金为主铸铁、铜铸铁、铜合金合金铸件大小铸件大小任意任意25Kg中小为中小为主主10Kg中小为中小为主主不限不限表面质量表面质量差差高高较高较高最高最高较高较高较高较高生产批量生产批量不限不限成批、大成批、大量量大批大大批大量量大批大量大批大量成批、成批、大量大量成批、大成批

13、、大量量生产率生产率低、中低、中低、中低、中中、高中、高最高最高中中中、高中、高应用应用床身床身,机机架箱体带架箱体带轮轮刀具叶片刀具叶片自行车零自行车零件件铝活塞铝活塞水暖水暖气缸体气缸体化油器化油器仪表喇叭仪表喇叭缸体缸缸体缸盖壳体盖壳体螺旋桨螺旋桨铁管环套铁管环套辊轴承辊轴承第16页/共45页第4章 铸造工艺设计第一节铸造工艺方案的确定第一节铸造工艺方案的确定一、一、浇注位置及分形面的选择浇注位置及分形面的选择第二节第二节 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定第四节铸造工艺方案及工艺图示例第四节铸造工艺方案及工艺图示例第17页/共45页复习：复习：第一节第一节 铸造工艺铸造工艺 方案的确

14、定方案的确定 一、一、浇注位置及分形面的选择浇注位置及分形面的选择1.1.浇注位置的选择原则浇注位置的选择原则(1)铸铸件件的的重重要要加加工工面面或或主主要要工工作作面面应应朝朝下下或或位位于于侧侧面面，避避免免砂眼、气孔和夹渣砂眼、气孔和夹渣(2)铸件的大平面应朝下，减少辐射防开裂夹渣。铸件的大平面应朝下，减少辐射防开裂夹渣。(3)面积较大面积较大的薄壁部分置于铸型下部的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜或使其处于垂直或倾斜位置，防止产生浇不足冷隔。位置，防止产生浇不足冷隔。(4)对于容易对于容易产生缩孔的铸件产生缩孔的铸件，应使，应使厚的部分放在铸型的上部厚的部分放在铸型的上部或侧

15、面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固而上的定向凝固(5).芯子数量力求少，砂垛代芯省又好。第18页/共45页 第一节第一节 铸造工艺铸造工艺 方案的确定方案的确定 一、一、浇注位置及分形面的选择浇注位置及分形面的选择1.1.浇注位置的选择原则浇注位置的选择原则(1)铸铸件件的的重重要要加加工工面面或或主主要要工工作作面面应应朝朝下下或或位位于于侧侧面面，避避免免砂眼、气孔和夹渣砂眼、气孔和夹渣(2)铸件的大平面应朝下，减少辐射防开裂夹渣。铸件的大平面应朝下，减少辐射防开裂夹渣。(3)面积较大面积较大的薄壁部分置于铸型下部

16、的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜或使其处于垂直或倾斜位置，防止产生浇不足冷隔。位置，防止产生浇不足冷隔。(4)对于容易对于容易产生缩孔的铸件产生缩孔的铸件，应使，应使厚的部分放在铸型的上部厚的部分放在铸型的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固而上的定向凝固(5).芯子数量力求少，砂垛代芯省又好。第19页/共45页2.2.分型面的选择原则分型面的选择原则分型面的选择分型面的选择要在保证要在保证铸件质量的前提下铸件质量的前提下，尽量，尽量简化工艺，节省人力物力简化工艺，节省人力物力。（1 1）便于起模，使造

17、型工艺简化。）便于起模，使造型工艺简化。1）分型面应选在铸件的最大截面处；）分型面应选在铸件的最大截面处；2）分型面应尽量平直）分型面应尽量平直 3）避免活块和型芯）避免活块和型芯 4）尽量减少分型面，并尽量做到只有一个）尽量减少分型面，并尽量做到只有一个分型面分型面第20页/共45页（2）尽量使铸件）尽量使铸件重要加工面重要加工面或或大部分加工面大部分加工面、加工基准面加工基准面放在一个砂型内，减少放在一个砂型内，减少错箱、披缝和毛刺，错箱、披缝和毛刺，提高铸件精度提高铸件精度。（3）使型腔和主要型芯位于下箱）使型腔和主要型芯位于下箱，以，以便于造型便于造型、下芯、合型和检查型腔尺寸下芯、合

18、型和检查型腔尺寸。第21页/共45页零件的铸造工艺图的制定及铸件图举例零件的铸造工艺图的制定及铸件图举例(一一)首先应综合考虑浇注位置和分型面的确定，首先应综合考虑浇注位置和分型面的确定，1 加工加工余量和铸孔、余量和铸孔、2 起模斜度，起模斜度，3 铸造圆角，铸造圆角，4 砂芯的砂芯的部位，要画出砂芯的位置、形状和芯头。部位，要画出砂芯的位置、形状和芯头。铸造工艺图绘制铸造工艺图绘制第22页/共45页50全部11015010070M154均布下上收缩率1%第23页/共45页工艺设计实例（二）工艺设计实例（二）上下材料：材料：HT200HT200收缩率：收缩率：1.0 1.0%第24页/共45

19、页 120154均布2005080258其余下上收缩率1%第25页/共45页 铸件结构应尽可能使铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、合箱和清理过程制模、造型、造芯、合箱和清理过程简化简化，并为实现机械化生产创造条件。铸件结构设计的要考虑，并为实现机械化生产创造条件。铸件结构设计的要考虑如下问题：如下问题：第一节第一节 铸件设计的内容铸件设计的内容铸件外形的设计铸件外形的设计铸件内腔的设计铸件内腔的设计铸件壁厚的设计铸件壁厚的设计铸件壁（肋）间的的连接设计铸件壁（肋）间的的连接设计 铸铸件件结结构构设设计计指指的的是是铸铸件件结结构构应应符符合合铸铸造造生生产产要要求求，满满足足铸造性能铸造性能

20、和和铸造工艺铸造工艺对铸件对铸件结构结构的要求。的要求。第五章第五章 铸件结构设计铸件结构设计第26页/共45页一、铸件外形的设计 1 避免外部侧凹、凸起；避免外部侧凹、凸起；2 分型面应尽量为平直面；分型面应尽量为平直面；上中中下上下3 凸台、筋条的设计应便于起模。凸台、筋条的设计应便于起模。第一节第一节 铸件设计铸件设计 的内容的内容第27页/共45页二、铸件内腔的设计1 应尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。应尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。芯撑2 便于型芯的固定、排气和清理。便于型芯的固定、排气和清理。第28页/共45页2 铸件壁厚应均匀、避免厚大截面铸件壁厚应均匀、避免厚大截

21、面三、铸件壁厚的设计三、铸件壁厚的设计1 1 合理设计铸件壁厚合理设计铸件壁厚 第29页/共45页第六章 金属塑性成形的工艺理论基础第三节第三节 塑性变形理论及其假设塑性变形理论及其假设二、塑性变形前后体积不变的假设二、塑性变形前后体积不变的假设l成形时金属流动模型成形时金属流动模型 体积不变的假设体积不变的假设假设假设+最小阻力定律最小阻力定律l拔长时的锻造比为拔长时的锻造比为:Y拔拔S0/S,l镦粗时的锻造比为镦粗时的锻造比为:Y镦镦H0/H.第四节第四节 影响塑性变形的因素影响塑性变形的因素l金属的锻造性能金属的锻造性能 衡量材料衡量材料在经受压力加工时在经受压力加工时获得获得优质零件难

22、易程度优质零件难易程度的一个工艺性能。的一个工艺性能。l衡量可锻性常用的指标。衡量可锻性常用的指标。第30页/共45页第七章 锻压成形工艺第一节第一节 自由锻自由锻二、自由锻工序二、自由锻工序基本工序（轴类、盘类）基本工序（轴类、盘类）镦粗、拔长、镦粗、拔长、冲孔、弯曲冲孔、弯曲 、扭转、扭转五、零件的自由锻结构工艺性五、零件的自由锻结构工艺性第31页/共45页五、零件的自由锻结构工艺性五、零件的自由锻结构工艺性避免锥体和斜面结构避免锥体和斜面结构几何体间的交接处几何体间的交接处不应形成空间曲线不应形成空间曲线锻造具有锥体或斜面结构的锻件，需制造专用工具，锻件成形锻造具有锥体或斜面结构的锻件，

23、需制造专用工具，锻件成形也比较困难也比较困难 圆柱面与圆柱面相交，锻件成形十分困难。圆柱面与圆柱面相交，锻件成形十分困难。平面相交，消除了空间曲线，使锻造成形容易平面相交，消除了空间曲线，使锻造成形容易 第32页/共45页自由锻件上不应设计出加强筋、自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面凸台、工字形截面或空间曲线形表面自由锻件横截面若有急剧变化或自由锻件横截面若有急剧变化或形状较复杂时，应设计成有几个形状较复杂时，应设计成有几个简单件构成的组合体，再焊接简单件构成的组合体，再焊接或机械连接方法连接。或机械连接方法连接。零件的自由锻结构工艺性零件的自由锻结构工艺性第33页/

24、共45页模 膛模锻模膛模锻模膛制坯模膛制坯模膛拔长模膛拔长模膛终锻模膛终锻模膛预锻模膛预锻模膛滚压模膛滚压模膛弯曲模膛弯曲模膛切断模膛切断模膛第二节 锻模模膛及其功用锤上模锻锤上模锻用的锻模模膛根据用的锻模模膛根据功用功用的不同，可分为：的不同，可分为：第34页/共45页一、模锻模膛一、模锻模膛 1.预锻模膛预锻模膛 2.终锻模膛终锻模膛l飞边槽、飞边槽、冲孔连皮冲孔连皮二、制坯二、制坯模膛模膛l制坯制坯模膛种类及作用模膛种类及作用第35页/共45页第八章 板料的冲压工艺第一节第一节 分离工序分离工序一、一、落料及冲孔落料及冲孔第二节第二节 成形工序成形工序一、一、拉深拉深2.拉深中常见的废品

25、及防止措施拉深中常见的废品及防止措施（1）拉裂拉裂l拉伸系数拉伸系数l防止拉裂的措施防止拉裂的措施。（2）弯曲弯曲（3）翻边翻边 翻边翻边系数计算系数计算第36页/共45页图8-1 冲裁时板料的变形过程（1 1）冲裁变形过程的三个阶段）冲裁变形过程的三个阶段（1）弹性变形阶段（图）弹性变形阶段（图8-1）1 凹模凹模 2 板材板材 3 凸模凸模（2）塑性变形阶段）塑性变形阶段（3）断裂分离阶段）断裂分离阶段第37页/共45页p弯曲时还应尽可能使弯曲时还应尽可能使弯曲线与板料纤维垂直弯曲线与板料纤维垂直。l若若弯曲线与纤维方向一致弯曲线与纤维方向一致，则，则容易产生破裂容易产生破裂。此时应增大弯

26、曲半径。此时应增大弯曲半径。回弹：回弹：在弯曲结束后，由于弹性变形的在弯曲结束后，由于弹性变形的恢复，板料略微弹回一点，使被弯曲恢复，板料略微弹回一点，使被弯曲的角度增大，此现象称为的角度增大，此现象称为回弹回弹。一般回弹角为一般回弹角为 010 。因此，在设计弯曲模时：因此，在设计弯曲模时：l必须使必须使模具的角度比成品件角度模具的角度比成品件角度小一个回弹角小一个回弹角，以保证成品件的弯曲角度准确。，以保证成品件的弯曲角度准确。弯曲变形过程弯曲变形过程第38页/共45页第四节第四节 冲压工艺的制定过程冲压工艺的制定过程二、二、拟订冲压工艺方案拟订冲压工艺方案第39页/共45页第十章 熔焊工

27、艺第一节第一节 熔焊原理及过程熔焊原理及过程二、熔化焊的三要素二、熔化焊的三要素第六节第六节 熔焊方法及工艺熔焊方法及工艺一、手弧焊一、手弧焊2.手弧焊的工艺手弧焊的工艺（1）直流手弧焊）直流手弧焊第40页/共45页（3）焊条的型号和牌号）焊条的型号和牌号焊条组成焊条组成l焊芯、药皮的作用焊芯、药皮的作用（4）焊条的种类）焊条的种类l酸性焊条和碱性焊条的特点及工艺性酸性焊条和碱性焊条的特点及工艺性二、埋弧焊二、埋弧焊1.埋弧焊的原理及特点埋弧焊的原理及特点 3.埋弧焊的应用埋弧焊的应用P199 .（9）、（）、（10）第41页/共45页第十三章 金属材料的焊接性能第一节第一节 金属材料的可焊性金属材料的可焊性一、可焊性的概念一、可焊性的概念二、估算钢材可焊性的方法二、估算钢材可焊性的方法第二节第二节 碳钢的焊接碳钢的焊接第十四章第十四章 焊接结构设计焊接结构设计第二节第二节 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计一、焊缝的布置一、焊缝的布置P230 .（1）、）、第42页/共45页第43页/共45页第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页