上海大学材料与成型技术基础2总复习-2016年1月

材料与成形技术A（2）、B（2）总复习------2015年1月

1.铸造工艺图：

单件小批→手工造型，整模、分模、活块、三箱、挖砂 ① 造型方法的选择 大批量→机器造型，不能三箱、挖砂、活块（用外型芯）

② 浇注位置的选择：重要的平面朝下、回转面侧立，大平面朝下，薄壁朝下，厚壁(热节)在上或靠近分型面 ↙ ↓ ↓

防平面上粘砂 防浇不足 便于放置冒口进行补缩 ③ 分型面、分模面的选择：最大截面，铸件大部分在下箱，平直，少用活块和型芯

④ 工艺参数：加工余量（加工面上添画，写文字：上面>侧面>底面），拨模斜度（加工面）、结构斜度（非加

工面，须注明：征得设计者同意），收缩率，铸孔要有芯头芯座、不铸孔涂黑或打叉（单件小批

30以下不铸、大批15以下不铸），浇注系统（外浇口朝着上箱、内浇口放在分型面,能浇进型腔）

2.定向凝固（顺序凝固）和同时凝固

定向凝固原则→防止缩孔，适用于收缩大的合金（如铝青铜、铸钢、铝硅合金等）或壁厚差别大的铸件 同时凝固原则→防止应力和变形，适用于收缩小的合金或结晶间隔大的合金（如灰铸铁、锡青铜等） 重点关注书中或上课PPT中的阶梯形零件的两种方案（图）：浇口、冒口、冷铁的不同摆放位置

3．铸造应力和变形分析：

热应力（残余应力）→壁厚不均匀，造成冷却有先有后、收缩有先有后、有大有小，形成相互阻碍 机械应力 →砂的阻碍，暂时的

4．铸件的结构工艺性（不合理结构的修改）

从铸造工艺（简化造型过程）和合金铸造性能（防止铸件缺陷）两方面考虑

①加工硬化：塑变后，强度、硬度上升，塑性、韧性下降

②回复：T回 = 0.25T熔，部分消除加工硬化（请注意公式中的T为绝对温度）

③再结晶：T再 = 0.4T熔，完全消除加工硬化

2.自由锻工艺规程（自由锻件图、变形工步、坯料尺寸）

坯料质量 m坯=m锻件+m烧损+m料损

镦粗

拔长 D0＝（0.8～1.0）坯 D0＝.3~1.5Dmax

3. 模锻分模面及模锻件图（最大截面，上下形状一致、深浅基本平分，平直面，冲孔连皮，不锻孔：<25mm） 齿轮、连杆的模锻工步；类双联齿轮（有侧凹的锻件）胎模锻、平锻的模具结构图 4. 简单模、连续模、复合模结构简图及模具工作部分尺寸计算（冲孔+落料；落料+拉深）

＋ 凹0 D凹＝（Dmax－x ）0 d凸＝（dmin +x ） 凸

冲孔模 落料模 ＋ 凹0 D凸＝（D凹－Zmin） 凸 d凹＝（d凸＋Zmin）0

拉深模（不考虑磨损、回弹，只考虑工件尺寸）：工件标注内径尺寸时：d凸＝d工件 凸；d凹=(d凸+2t)0工件标注外径尺寸时：d凹＝d工件0＋ 凹0＋ 凹 ；d凸=(d凹-2t) 凸 0

5. 自由锻件、模锻件、冲压件的结构工艺性（修改不合理的结构）

1. 各种焊接方法的适用场合 2. 梁、筒的焊接工艺设计

毛坯成形方法选择

HT200，50件 → 手工砂型铸造

HT200，50万件 → 机器砂型铸造

如双联齿轮 ZL102，镶嵌铜轴孔，10万件 → 压力铸造

45钢，200件 → 胎模锻

45钢，200万件 → 平锻机上模锻

，100万件 → 机器砂型铸造 曲 轴 ，100万件 → 曲柄压力机上模锻

W18Cr4V，10万件 → 斜轧(回转成形) 麻花钻 ZGW18Cr4V，10万件 → 熔模铸造

汽轮机叶片、大模数齿轮滚刀 → 熔模铸造

污水管、气缸套 → 离心铸造

铝合金台扇底座、马达罩 → 压力铸造

铝制牙膏壳→复合挤压

螺栓、螺母→冷镦+搓丝

钢球→回转成形（斜轧）

钛合金球罐 → 超塑成形（超塑胀形）

纪念币 → 超塑成形（超塑压印）

细钢丝对接 → 闪光对焊

厚钢板叠焊 → 爆炸焊接

普通家用轿车的车身拼焊 → CO2焊，高级轿车的车身拼焊 → 激光焊

自行车钢圈的生产过程：轧制 → 缝焊 → 闪光对焊；自行车三角架的焊接 → 盐浴钎焊 二、基本概念

1.合金的充型能力不足将产生浇不足和冷隔缺陷，通过控制合金成分（共晶点附近），提高浇注温度及浇注压力

2.合金的凝固方式：纯金属或共晶合金→逐层凝固，结晶间隔特宽的合金→糊状凝固

注意区分： 定向凝固 = 顺序凝固 ≠ 逐层凝固

体积凝固 = 糊状凝固 ≠ 同时凝固

3.合金的收缩：液态收缩、凝固收缩是形成缩孔、缩松的基本原因；固态收缩是形成应力、变形、裂纹的原因

4.铸造中使用的模样尺寸应比铸件放大一个线收缩率（液态收缩、凝固收缩由冒口补缩）

5.常用合金中，铸钢收缩最大，灰口铸铁收缩最小（石墨的膨胀抵消了部分收缩）

6.铸造应力：热应力→壁厚不均匀，收缩受阻造成；残余热应力规律→厚拉薄压；圆柱体车外圆、钻孔后的变形。 机械应力→受型、芯阻碍形成的，是暂时的。

7.机器造型是指由机器完成紧砂和起模。常用机器造型方法：气动微振压实造型、高压造型、垂直无箱挤压造型 注意：机器造型不能三箱、不能挖砂，对妨碍起模的地方经常使用外型芯块

8.特种铸造方法的特点及选用：

①熔模铸造→用于形状复杂、难切削的高熔点合金的精密铸件，如叶片、滚刀、工艺品等。

②压力铸造→用于形状复杂的或带嵌件的有色金属薄壁件，如铝合金台扇底座、马达罩、摩托车轮毂等。

但内部有大量气孔，不宜机加工、热处理，不宜作气密件。

压力铸造的压力比低压铸造大，但其铸件的致密度不如低压铸件

③低压铸造→用于致密度要求较高的薄壁件，材料不限，如高速内燃机铝活塞、摩托车气缸体。

④离心铸造→无型芯、无浇注系统，致密度高，用于空心回转件生产，如中等直径的污水管、气缸套等。 ⑤陶瓷型铸造→生产精密铸件，如塑料注塑模、橡胶鞋底成形模具等

1. 塑性变形的实质：单晶体→滑移、孪晶；多晶体→晶内滑移和孪晶，晶间滑动和转动

2. 冷变形和热变形的划分：以T再为分界线

3. 锻造流线（又称纤维组织）造成力学性能的各向异性（纵向好于横向），用热处理无法消除；只有重新锻造才能改变流线。工作时，零件最大正应力方向与流线一致，最大切应力与流线垂直

4. 金属的锻造性能取决于金属的本质和工艺条件，即化学成分、金属组织、变形温度、速度和应力状态

5. 锻造比：Y镦粗=H0/H，Y拔长=F0/F 盘类锻件以镦为主，有时中间插入拔长是为增大锻造比改善材料性能

6. 锤上锻模模膛：制坯模膛（拔长、滚挤、弯曲、切断等）；模锻模膛（预锻、终锻）；

拔长→减小某部分截面积增加其长度；滚挤→减小某部分截面积增加另一部分的截面积

只有终锻模膛设置飞边槽，飞边槽作用→增加流动阻力、促使金属充满终锻模膛；容纳多余金属

自由锻→单件小批及大型锻件；

7. 锻造方式

胎模锻→成批生产（几百件）

锤、摩擦压力机→中等批量，材料塑性好的用模锻锤、塑性较差的如铜合金用摩擦压力机

模锻 曲柄压力机→大批量，塑性差的合金。不能拔长、滚挤，与辊锻机配合才能生产连杆、扳手

平锻机→大批量，带通孔或凹槽的锻件（水平、垂直双向分模），如双联齿轮等

8. 普通冲裁件的断面特征：圆角、光亮带、撕裂带、毛刺

9. 弯曲件毛坯的下料应使板料流线方向垂直于弯曲线

10. 拉深系数m=后道直径/前道直径，m越小变形越大，越易开裂和起皱

11. 拉深模与冲裁模的区别：间隙大小（拉深单边间隙t，冲孔或落料双边间隙10%t）；圆角与刃口

12. 连续模（又称跳步模、级进模）、复合模的定义和应用

13. 精密冲裁模具与普通冲裁模具的区别：V形齿圈压板、反力推板、极小间隙、滚珠导柱导套

14. 轧锻的应用实例（大批量生产）： 轴承内外套圈→碾环；钢球、麻花钻→斜轧；汽车半轴→摆碾

15. 超塑性定义，超塑成形的条件及设备：

超塑性材料的延伸率δ>100%，甚至高达成2000%

超塑成形条件→微细晶粒、特定温度下等温变形、极低的变形速度；

超塑成形设备→液压机

1．常用焊接方法的归类、热源、保护措施、适用范围

手弧焊→电弧，气-渣保护，适用于钢材焊接

埋弧焊→电弧，渣保护，适用于中厚板、长直焊缝、大环缝的平焊

（平板的长直焊缝：焊接小车匀速移动；大型筒形件的环缝：筒形件匀速转动）

熔化焊 缝焊→薄板，密封，如汽车油箱、水箱等

压力焊电阻对焊→20毫米以下、强度不高的杆、管对接

闪光对焊→不同材料、等截面，细丝、薄壁管等对接

摩擦焊→不同材料、不等截面，必须有一个圆截面

2．电焊机：直流正接，直流反接→薄板、有色合金、碱性焊条

3．手工电弧焊的焊条组成、作用、分类及选用原则：

焊芯→导电引弧、填充焊缝；

药皮→稳弧、造气、造渣、脱氧、渗合金；

酸性用于一般构件，碱性用于重要构件；

结构钢焊条选择与母材“等强度”的焊丝，其他材料选与母材“等成份”的焊丝。

5大原则：工艺性原则、适应性原则、生产条件兼顾原则、经济性原则、可持续性发展原则

2． 轴杆类、盘套类及机架箱体类零件的主要成形方法

3． 单级齿轮减速器组件的成形方法选择实例（教材P280图）

简答题：

1．什么是定向凝固原则和同时凝固原则？各自解决哪种铸造缺陷？如何保证铸件按规定凝固方式进行凝固？

2．铸件、模样、零件三者在形状和尺寸上有何区别？请指出它们的主要差别。

3．金属经过冷、热塑性变形后的组织和性能有什么变化？能否根据它们的显微组织区别这两种变形？

4．圆筒形件拉深时为何会起皱？生产中常采用何种方法防止拉深件起皱？还应注意什么避免又造成拉裂？

5．焊接方法分为哪几类？各具有什么特点？

6．手工电弧焊时，产生焊接应力与变形的主要原因是什么？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l7r1.html