成型工艺技术基础考试重点

1.1 铸件的凝固方式：逐层凝固，糊状凝固，中间凝固

影响铸件凝固方式的因素：1合金的结晶温度范围（合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固）

1.2 充型能力：液态合金充满型腔，获得形状完美，轮廓清晰的铸件的能力 影响合金流动性的因素：1合金的种类（不同合金因其结晶特性，粘度不同，其流动性亦不同。常用铸造合金中灰铸铁，硅黄铜流动性最好，铝合金次之，铸钢最差）2合金的成分3浇注条件（灰口铸铁的浇注温度为1200-1300℃，铸钢为1520-1620℃，铝合金680-780℃）

合金的收缩：铸造合金从浇注，凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象称为收缩。收缩是合金的物理本性，在铸造过程中，因收缩可能会导致铸件产生缩孔，缩松，应力，变形和裂纹等缺陷。 收缩的三个阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩

缩孔的形成：防止铸件内部出现缩孔的工艺措施是使铸件实现定向凝固。 冒口为铸件的多余部分，清理铸件时予以去除，即可得到无缩孔的致密铸件。冷铁的作用是加快铸件局部的冷却速度，实现铸件的定向凝固。

铸件在凝固末期，其固态收缩若受到阻碍，铸件内部将产生内应力。分为热应力，收缩应力和相变应力。

热应力使冷却较慢的后壁处或心部受拉伸，冷却较快的薄壁处或表面受压缩。铸件的壁厚差别越大，合金的线收缩率或弹性模量越大，热应力越大。

同时凝固工艺：是指采取一定的工艺措施，使铸件各部分无温差或温差尽量小，几乎同时进行凝固。

对铸件进行时效处理时消除铸造内应力的有效措施。时效处理分自然时效，热时效和共振时效。热时效又称去应力退火，是将铸件加热到550-650℃，保温2-4h，随炉慢冷至150-200℃，然后出炉。共振时效是将铸件在其共振频率下震动10-60min，以消除铸件中的残留应力。

热裂：一般是在凝固末期，金属处于固相线附件的高温时形成的。热裂纹的特征是裂纹短，缝隙较宽，形状曲折，裂口表面氧化较严重。 2.1 铸铁的分类：白口铸铁，灰口铸铁，麻口铸铁。

灰口铸铁：灰口铸铁又根据石墨形态的不同分为1普通灰口铸铁，简称灰铸铁，其石墨呈片状；2可锻铸铁，其石墨呈团絮状3球墨铸铁，其石墨呈球状4蠕墨铸铁，其石墨呈蠕虫状。

灰铸铁的显微组织一般是由珠光体，珠光体-铁素体，铁素体的基本分布着片状石墨所组成的。灰铸铁的组织结构可以视为在钢的基体中嵌入了大量石墨片。

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耐磨性：灰铸铁摩擦面上形成了大量显微凹坑，能起储存润滑作用，使摩擦副内容易保持油膜的连续性。同时，石墨本身也是良好的润滑剂，当其脱落在摩擦面上时，可起润滑作用。因此，灰铸铁的耐磨性比钢好，适于制造导轨，衬套，活塞环等。

灰铸铁的孕育剂占铁水质量的0.25%-0.6%，其材料一般为含Si 75ω%的硅铁。 灰铸铁的牌号：用HTXXX表示，数值表示其最低抗拉强度MPa

球墨铸铁的铸态组织由珠光体，铁素体，球状石墨，以及少量自由渗碳体组成。 球墨铸铁孕育剂的主要作用是促进石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向。常用的孕育剂为含硅75ω%的硅铁，加入量为铁水质量的0.4-1.0%。

球墨铸铁的牌号：用QTXXX-XX表示，前面一组数字表示最低抗拉强度，后一组数字表示最低断后延伸率。 可锻铸铁

可锻铸铁的牌号：用KTH（可铁黑）,KTZ（可铁珠）,KTB（可铁白）与俩组数字表示。两组数字分别表示最小抗拉强度和断后伸长率。 例：KTH350-10

铸造黄铜是以锌为主要合金元素的铜基合金，只有铜锌两个元素构成的黄铜称普通黄铜。 课后习题：

10.下列铸件应选用哪类铸造合金？为什么？

车床床身:灰铸铁 摩托车发动机：铸造铝合金 压气机曲轴：球墨铸铁 火车车轮：铸钢 自来水龙头：铸造铜合金 汽缸套：蠕墨铸铁 熔模铸造的工艺过程包括：制造蜡模，制壳，脱蜡，焙烧，浇注等。

离心铸造的分类1立式离心铸造（适用于高度不大的盘，环类铸件）2卧式离心铸造（适用于长度较大的套筒及管类铸件） 离心铸造的特点及应用

内孔自由表面粗糙，尺寸误差大，质量差不适于密度偏析大的合金及铝，镁等轻合金。主要用于大批生产管，筒铸件。

铸件的外形应便于取出模型（1避免外部侧凸2分型面尽量平直3凸台，筋条的设计）

铸件要有结构斜度：铸件上垂直于分型面的不加工表面，最好具有结构斜度，这样起模省力，铸件精度高。

铸件壁厚应均匀：铸件各部分壁厚若相差过大，厚壁处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时在热节处易形成缩孔，缩松等现象。 铸件壁的链接：避免十字交叉和锐角连接。 铸件结构应尽量减少铸件收缩受阻，防止变形和裂纹 1尽量使铸件能自由收缩2采用对称结构防止铸件变形

铸造工艺设计是根据铸件结构特点，技术要求，生产批量，生产条件等确定铸造

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方案，编制工艺规程。包括：浇注位置，铸型分型面，型芯的数量，形状及其固定方法，加工余量，拔模斜度，收缩率，浇注系统，冒口，冷铁尺寸和布置等。 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。

分型面为铸件组之间的结合面。

机械加工余量：在铸件上为了切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量。 金属塑性成形是利用金属的塑性，使其改变形状，尺寸和改善性能。

再结晶：塑性变形后金属被拉长，破碎的晶粒重新生核，结晶，成为新的等轴晶粒现象称为再结晶。对于纯金属，再结晶温度大致为：T再=0.4T溶K。再结晶对改变金属的组织和性能具有重要的实际意义。在结晶能使变形后的金属消除冷变形强化，恢复良好的塑性，为随后的冷压力加工创造有利的变形条件。

热变形是指再结晶温度以上的塑性变形。

锻造流线的化学稳定性强，通过热处理是不能消除的，只能通过不同方向上的锻压才能改变锻造流线的分布情况。因此，为了获得具有最好机械性能的零件，在设计制造零件时。应充分利用锻造流线的方向性，一般遵守两项原则：1是锻造流线分布与零件的轮廓相符合而不被切断2是零件所受的最大拉应力与锻造流线平行，最大切应力与锻造流线垂直。

金属的可锻性是金属在经受压力加工产生塑性形变的工艺性能。可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。

若加热温度过高，晶粒急剧长大，材料力学性能降低，这种现象称为“过热”。 若加热温度接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去了塑性，坯料报废，这现象称为“过烧”。 金属锻造加热允许的最高温度称为始锻温度。在锻压过程中，金属坯料温度不断降低，当温度降低到一定程度，塑性变差，变形抗力增加，不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造的温度称为终锻温度。

自由锻个根据其所用设备可分为手工自由锻和机器自由锻，手工锻造只能生产小型锻件，生产效率也很低，机器锻造则是自由锻的主要生产方法。 自由锻造工艺规程：1绘制锻件图（含加工余量，锻造公差，工艺余块） 坯料质量及尺寸计算：G坯=G锻+G烧+G切

胎膜锻适合于中，小批量生产，多用在没有模锻设备的中小型工厂中。 模锻适用于中，小型锻件的大批量生产。 6.3锻件结构的设计 识别P87 中间和下面的图 纵轧，横轧，斜轧，木契 横轧

零件的挤压：1正挤压2反挤压3复合挤压4径向挤压 1.自由锻有哪些主要工序？

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答：镦粗、延伸、错开、冲孔、切割、弯曲、扭转和锻焊等

4.锤上模锻选择分型面的原则是什么？锻件上为什么要有模锻斜度和圆角？ 答：模锻斜度是为了方便取出，圆角是为了增加强度，减少磨损，增加寿命 7.1 冲压生产可以进行很多种工序，其基本工序有分离工序和变形工序两大类。 分离工序时使坯料的一部分与另外一部分相互分离的工序。如落料，冲孔，切断，精冲等。 冲裁变形过程：

第一阶段：弹性变形阶段 第二阶段：塑性变形阶段 第三阶段：断裂分离阶段

凹凸模间隙：凹凸模间隙不仅严重影响冲裁件的断面质量，而且影响模具寿命，卸料力，推件力，冲裁力和冲裁件的尺寸精度。

设计落料模时，先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凸模尺寸。

设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙Z 确定凹模尺寸。

变形工序：变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如拉伸，弯曲，翻边，胀形，旋压等。

拉伸系数：拉伸件直径d与坯料直径D的比值称为拉伸系数，用m表示。即m=d/D 如果拉伸系数过小，不能一次拉伸成形时，则可采用多次拉伸工艺。

多次拉伸过程中，必然产生加工硬化现象。为了保证坯料具有足够的塑性，生产中坯料经过一两次拉伸后，应安排工序间的退火处理。 拉伸模参数：凹凸模的圆角半径

凹凸模间隙（一般Z=（1.1 - 1.2）s）

弯曲：弯曲时坯料内侧受压缩，外侧受拉伸。

弯曲时还应尽可能是弯曲线与坯料纤维方向垂直。若弯曲线与纤维方向一致，则容易产生破裂。此时可用增大最小弯曲半径来避免。

弯曲结束后，由于弹性变形的恢复，坯料略微弹回一点，使被弯曲的角度增大。称为回弹现象。

7.2 冲模基本上可分为简单模，连续模和复合模三种。 冲压工序分几大类？每大类的成形特点和应用范围如何？ 答：分离工序和变形工序两大类。

分离工序时使坯料的一部分与另外一部分相互分离的工序。如落料，冲孔，切断，精冲等。

变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如拉伸，弯曲，翻边，胀形，旋压等。

若材料与坯料的厚度及其他条件相同，哪个拉伸较困难，为什么？课本P109 答：因为拉伸系数（m=d/D）越小，变形程度越大，即拉伸越困难

焊接结构的特点是：1焊接结构重量轻，节省金属材料2焊接接头具有良好的力

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学性能3可以简化大型或形状复杂结构的制造工艺。

电弧焊：各区温度，弧柱区6000-8000K，阳极区2600K，阴极区2400K 焊接接头由焊缝，熔合区和热影响区组成。

焊缝：焊缝金属的结晶是从熔池底壁开始向中心长大，冷却速度较快，形成由铁素体和少量珠光体所组成的粗大的柱状铸态组织。 热影响区：1过热去2正火区3部分相交区

焊件在焊接过程中受到不均匀加热和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因。 选择合理的焊接顺序：合理的焊接顺序，可以是焊缝纵向横向收缩比较自由，不受较大的拘束，减少焊接应力。

矫正焊接变形的方法：机械矫正法和火焰加热矫正法。

4.焊接应力与变形产生的原因是什么？焊接过程中和焊接以后，焊缝区的受力是否一样？消除焊接应力与变形的方法有哪些？

答：焊件在焊接过程中受到不均匀加热和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因。

不一样。机械矫正法和火焰加热矫正法。 课本P132

理由：为减少应力和变形，尽量避免热量集中，使其焊接对称分布。 焊接不同金属时应选用不同焊芯，按用途来分，焊条有结构钢焊条，耐热钢焊条，不锈钢焊条，堆焊焊条，低温钢焊条，铁铸焊条，镍及镍合金焊条和特殊用途焊条。

药皮的主要作用：产生保护气体和熔渣；稳定电弧，减少飞溅，并使焊缝成形美观；与熔池金属发生冶金反应，去除杂质，并添加有益合金元素，提高焊缝性能。 焊条分为酸性焊条和碱性焊条。

酸性焊条熔渣以酸性氧化物为主，生成气体主要为H2和CO，净化焊缝能力差，焊缝含氢量高，韧性差。

埋弧焊特点：1生产率高2节省金属3焊接质量好且稳定4劳动条件好 埋弧焊的应用：通常用于碳钢，第合金结构钢，不锈钢和耐热钢，也可用来焊接特殊性能钢，镍基合金，有色金属等。

氩弧焊：氩弧焊是使用高纯度氩气作为保护气体的气体保护焊。按所用电极不同，氩弧焊分为熔化极氩弧焊和不熔化极氩弧焊。

氩弧焊一般用来焊接铝，镁，铜，钛等化学性质活泼的金属及不锈钢，耐热钢等合金钢和锆等稀有金属。

电阻焊根据接头形式特点分为点焊，缝焊和对焊三种。

点焊的应用：点焊是高速经济的焊接方法，主要适用于厚度小于6mm的冲压件，轧制薄板的大批量生产。可焊接低碳钢，合金钢，铜合金，铝镁合金等。单点焊接头不惧封闭性。

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缝焊：用于制造有密封要求的低压容器，可焊接低碳钢，不锈钢，耐热钢，合金钢等。

对焊：电阻对焊一般用于焊接接头强度和质量要求不高，断面简单，直径小于20mm的棒料。闪光对焊因为接头质量好，强度高，用于焊接重要零件和结构。 钎焊：分为硬钎焊和软钎焊

7.用下列板料钢材制作容器，各应采用哪种焊接方法和焊接材料？ （1）厚20mm的Q235-A 电弧焊，J-422或I-4303 （2）厚2mm的20钢 （3）厚6mm的45钢 （5）厚4mm的紫铜

手工电弧焊，J506 电弧焊，J507

铜合金

（4）厚10mm的不锈钢 氩弧焊 不锈钢焊条

钎焊

（6）厚20mm的铝合金 氩弧焊 8.为下列产品选择合理的焊接方法。 （1）大型工字梁（钢板，厚20mm） （2）铝制压力容器（厚3mm） 氩弧焊 （3）汽车油箱（厚2mm） （4）自行车车圈 （5）铜-钢接头，大量生产

缝焊

等离子焊

闪光对焊

埋弧焊

（6）耐热合金-陶瓷，大量生产

（7）硬质合金刀片与45钢刀杆的焊接 钎焊

金属材料的焊接性是指材料在一定的焊接方法，焊接材料，焊接工艺参数和结构形式条件下获得具有所需性能的优质焊接接头的难易程度。

中碳钢的焊接：中碳钢的含碳量为0.25%--0.6%，碳当量在0.4%以上，碳当量较高，焊接性较差，焊接接头易产生淬硬组织和冷裂纹，焊缝易产生气孔。实际生产中，主要是焊接中碳钢铸件和锻件。

对接接头及坡口设计：对接接头承受外力时，应力分布均匀，接头质量易于保证，接头具有较高的强度，且外形平整美观，是焊接结构中应用最多的接头形式，但对接接头在焊接前装配要求较高。 焊缝尽量对称分布

焊缝布置应避开最大应力和应力集中位置 第十四章 工程塑料及橡胶成形工艺

塑料按成形性能或加热时的特点可分为热塑性塑料盒热固性塑料两大类。 按用途来分，塑料可以分为通用塑料，工程塑料，特殊塑料等。 成形方法：吹塑成形，真空成形

橡胶为高分子材料，其主要特点是在室温下处于高弹态，变形量可达100%--1000%。

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硫化剂：硫化剂使橡胶由线型结构变成网状结构，提高抗拉强度，弹性和化学稳定性。一般硫化剂有硫磺，含硫化合物，金属氧化物和有机过氧化物等。未经硫化的橡胶称为生胶。

陶瓷材料时各种无机非金属材料的统称，它具有一般金属所没有的耐磨，耐高温等优良性能。陶瓷材料与高分子材料和金属材料一起构成固体材料的三大支柱。 陶瓷材料按成分和用途来分有普通陶瓷和工程陶瓷两大类。常用的工程陶瓷有氧化物陶瓷，氮化物陶瓷和碳化物陶瓷。 工程陶瓷的成形工艺：

在常温下，陶瓷的硬度，熔点很高，并且由于陶瓷在室温下几乎没有塑性，所以一般的加工方法不可能使陶瓷加工成形。目前，陶瓷的成形一般步骤是先制备粉末，然后将粉末成形成坯体，最后是坯体的烧结，得到高质量的陶瓷制品，采用粉末成形法还能提高材料利用率，降低能耗。

复合材料是由两种或多种成分不同，性质不同的材料经人工合成的材料。复合材料的比强度大，耐疲劳强度高，减振性能好，并且耐热，耐磨。

金属基复合材料：金属基复合材料的基体为金属及合金，增强材料主要为无机非金属纤维，颗粒及晶须。金属基复合材料与基体金属相比，重量轻，强度高，高温性能好。

常用的工程陶瓷有哪些种类？各有什么特点？

答：常用的工程陶瓷有氧化物陶瓷，氮化物陶瓷和碳化物陶瓷。 氧化物陶瓷：硬度高，耐磨性好，具有良好的绝缘性和化学稳定性。 氮化物陶瓷：耐磨性好，化学稳定性高，绝缘性好。 碳化物陶瓷：耐磨，耐蚀，其热稳定性好。

4.工程陶瓷有哪些成形方法，各适合于什么样的陶瓷制品？

答：注浆成型，热压铸成形，可塑法成形，模压成形，等静压成形，流延成型。 根据沉积过程中沉积粒子的来源不同可分为物理气象沉积(PVD)和化学气象沉积(CVD)两大类。

根据汽化方法不同，有真空蒸镀，溅射镀膜和离子镀等。 零件的失效是指零件的使用性能不能满足设计的要求。

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