工程材料与成型技术基础复习总结

第一篇：工程材料与成型技术基础复习总结

工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力。2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断前的最大承载能力。7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。10.应用范围 具有粗大晶粒或组成相得金属材料的硬度 用于淬火钢、退火钢、铝合金等硬度稍软的金属 维氏硬度 测试原理 测量表面压痕，即测量面积，损害较大 测试件深度，即压痕深度增量 硬度分类 布氏硬度 洛氏硬度 测试小件，检验氧化、氮化、单个晶粒微粒 渗碳、镀层等工艺处理效果 11.12.13.14.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两种硬度。冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力。15.16.原子在空间呈规则排列的固体物质称为晶体，晶体具有固定的熔点。晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。晶面：晶格中各种方位的原子面。晶胞：构成晶格的最基本几何单元。17.体心立方晶格:α-Fe、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间隙原子、置换原子、空位。19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很小的缺陷，如晶界和亚晶界。21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。22.纯结晶是在恒温下进行的。23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。24.同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。25.浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金，当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。26.液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。27.一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。28.当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。29.金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，使合金的强度、硬度、耐热性和耐磨性明显提高，这一现象称为弥散强化。30.杠杆定律→大题(P26)。31.相图分析→大题(P32)。32.铁碳合金的分类 合金的种类 碳的质量分数 室温组织 碳钢 工业纯铁 亚共析钢 钢 共析过共析钢 亚共晶铸铁 铸铁 白口铸铁 亚共晶晶铸铁 0.0218-﹤0.77 0.0218 0.77 0.77-2.11 2.11-4.3 4.3 4,3-6.69 P 综合F P+F P+FeCⅡ P+FeCⅡ+Ld’ Ld FeCⅠ+Ld’ 力学性能 软 塑性、韧性好 力学性能好 硬度大 硬而脆 33.碳钢是指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。34.碳钢的分类 分类方法 钢种 低碳钢 质量分数 wc≦0.25% 特点 强度低、塑性和焊接性好 强度较高、但塑性和焊接性差 塑性和焊接性差，强度和硬度高 按碳的质量分数 中碳钢 wc=0.025%-0.6% 高碳钢 wc﹥0.6% 35.铸铁是应用广泛的一种铁碳合金，其wc﹥2.11%.36.按照石墨形貌的不同，这一类铸铁可以分为灰铸铁（片状石墨）、可锻铸铁（团絮状石墨）、球墨铸铁（球状石墨）和蠕墨铸铁（蠕虫状石墨）四种。37.钢的热处理是将固态钢采用适当的方式进行加热、保温、和冷却，以获得所需组织结构与性能的一种工艺。38.热处理的特点是改变零件内部组织，不改变其形状与尺寸，消除毛坯缺陷，改善毛坯切削性能，改善零件的力学性能。即改善工艺性能和力学性能。39.热处理分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗）及特殊热处理（形变热处理）。40.不是所有材料都能进行热处理强化，满足条件：①有固态相变②经冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态③表面能被活性介质的原子渗入从而改变化学成分。41.退火作用是为了降低硬度，提高塑性改善切削性能。42.淬火的作用：获得高硬度的马氏体。43.奥氏体化：将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程，珠光体向奥氏体转变。44.奥氏体化是钢组织转变的基本条件。45.应用等温转变曲线分析奥氏体化在连续冷却中的转变（P53)46.球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。热处理后的组织为珠状珠光体，应用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。目的：降低硬度、改善切削加工性，改善热处理工艺性能，为淬火做组织准备。47.正火，又称常化，是将工件加热至727到912摄氏度之间以上40~60min，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。应用于亚共析钢，铁素体和索氏体、亚共析钢，索氏体、过共析钢，索氏体和二次渗碳体。目的：对于低碳钢、低碳低合金钢，细化晶粒，提高硬度，改善切削加工性，对于共析钢，消除二次网状渗碳体，有利于球化退火的进行。48.钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，再以大于临界冷却速度快速冷却，从而发生马氏体转变的热处理工艺。淬火钢得到的组织主要是马氏体（或下贝氏体），此外还有少残余奥氏体及未溶的第二相。目的：提高钢的硬度和耐磨性。49.回火是将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温，然后冷却的热处理工艺。50.低温回火的组织为回火马氏体，它有饱和的α相和与其共格的ε-Fe2.4C组成，低温回火的目的是保持淬火马氏体的高硬度和高耐磨性，降低淬火应力和脆性，用于各种高碳钢的道具、量具、冷冲模具、滚动轴承和渗碳工件。51.中温回火后的组织为回火托氏体，它有尚未发生的再结晶的针状铁素体和弥散分布的极细小的片状或粒状渗碳体组成，目的是为了获得高的屈强比、高的弹性极限、高的韧性，用于各种弹簧、锻模。52.高温回火的组织为回火索氏体，它有已再结晶的铁素体和均匀分布的细粒状渗碳体组成，失去了原来淬火马氏体的片状或板条状形态，呈现多边形颗粒状，同时渗碳体聚集长大。目的：获得综合力学力学性能，在保持较高强度的同时，具有较好的塑性和韧性，适用于处理传递运动和力的重要零件，如：传动轴、齿轮。53.淬火后高温回火的热处理称为调质。54.产生回火脆性：淬火合金钢在某一温度范围内回火时，出现冲击韧性剧烈下降的现象，称为回火脆性。在350℃附近回火，碳钢的和合金钢都会出现冲击韧性下降，产生脆化现象，这种回火脆性称为第Ⅰ类回火脆性。它与回火的冷却方式无关，且无法消除，因此一般不在250-400℃温度范围内回火。淬火合金钢在450-650℃回火时出现的回火脆性，称为第Ⅱ类回火脆性。它与杂质在奥氏体晶界上的偏析有关，消除第Ⅱ类回火脆性的方法：回火后快速冷却，使杂质来不及在晶界上偏析。（简答题）55.液态金属充型铸造，获得尺寸精确，轮廓清晰的铸件，取决于充型能力。在液态金属充型过程中，一般伴随结晶现象，若充型能力不足，在型腔被填满之前形成晶粒将充型的通道堵塞，金属液态迫使停止流动，于是铸件将产生不足或冷隔等缺陷。56.充型能力取决于金属液本身的流动能力。57.影响充型能力的因素和原因 序号 影响因素 定义 液态金属本身的流动能力 1 合金的流动性 影响原因 流动性好，易于浇出轮廓清晰、薄而复杂的铸件，有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；易于对铸件的收缩进行补缩。2 浇注温度 浇注时金属液的温度 金属液体在流动方向上所受的压力 3 充型压力 浇注温度愈高，充型能力俞强。压力愈大，充型能力俞强，但压力过大或充型速度过高会发生喷射、飞溅和冷隔现象。4 铸型中的气体 浇注时因铸型发气而形成在铸型内能在金属液与铸型间产生气的气体 膜，减小摩擦阻力，但发气太大，铸型的排气能力又小时，铸型中的压力增大，阻碍金属液的流动 铸型从其中的金属吸取并向外传输5 铸型的传热 热量的能力 传热系数愈大，铸型的激冷能力就俞强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。6 铸型系数温度 铸型在浇注时的温度 温度愈高，液态金属与铸型的温差就愈小，充型能力愈强。7 浇注系统结构 各浇道的结构复杂情况 结构愈复杂，流动阻力愈大，充型能力愈差。8 铸件的折算厚度 铸件体积与表面积之比 折算厚度大，散热慢，充型能力好。9 铸件的复杂程度 铸件结构复杂程度 结构复杂，流动阻力大，铸型充填困难。58.铸件的凝固方式分为三种类型：逐层凝固方式、体积凝固（糊状凝固）方式和中间凝固方式。59.铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸件许多缺陷产生的基本原因。60.金属从浇注温度冷却到室温经过三个收缩阶段：⑴液态收缩：金属在液体状态时的收缩，其原因是由于气体排出，空穴减少，原子间间距减小。⑵凝固收缩：金属在凝固过程中的收缩，其原因是由于空穴减少，原子间间距减小。液态收缩和凝固收缩又称为体积收缩，是缩孔或缩松形成的基本原因。⑶固态收缩：金属在固态过程中的收缩，其原因在于空穴减少，原子间间距减少。固态收缩还引起铸件外部尺寸的变化，古称尺寸收缩线收缩。线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。61.在常用合金中，钢的收缩率最大，灰铸铁收缩率最小。62.铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，大而集中的称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。结晶间隔大的合金，易产生缩松，纯金属共晶成分的合金，易形成集中的缩孔。63.金属材料经冷塑性变形后，随变形度的增加，其强度、硬度提高，塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。64.晶体只有在切应力的作用下才会发生塑性变形。65.金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形加工，此时产生加工硬化。金属在再结晶温度以上进行的塑性变形称为热变形加工。66.热变形加工可使金属中的气孔和疏松焊合，并改善夹杂物，碳化物的形态、大小和分布，提高钢的强度、塑性及冲击韧度。67.热变形时铸锭中的非金属夹杂物沿变形方向被拉长为纤维组织（热加工流线）。68.自由锻用于单件、小批量锻件的生产以及大型锻件的产生。69.自由锻相比模锻具有以下特点：模锻件形状和尺寸精度高，表面质量好，加工余量小，节省金属材料;生产率高;操作简单，易于实现自动化;模锻设备要求较高，吨位要求大，锻模结构复杂，成本高，生产准备周期较长。70.模锻适用于中、小型锻件的成批及大量生产。71.板料冲压是利用冲模在压力机上对材料施加压力，使材料产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的加工方法。板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压。72.弯曲件在弯曲变形后，会伴随一些弹性恢复从而造成工件弯曲角度、弯曲半径与模具的形状、尺寸不一致的现象称为弯曲件的回弹现象。73.焊接方法：熔化焊、压力焊和钎焊。74.电阻焊是利用接触电阻热将接头加热到塑性或熔化状态，再通过电极施加压力，形成原子间结合的焊接方法。75.钎焊分为两类：硬钎焊和软钎焊。硬钎焊的特点是所用钎料的熔化温度高于450℃，接头的强度大，用于受力较大、温度较高的场合。所用的钎料多为铜基、银基。钎料熔化温度低于450℃的钎焊是软钎焊。软钎焊常用锡铅钎料，适用于受力不大，工作温度低的场合。76.焊接残余应力变形产生的原因：结构件在焊接以后2产生变形，内部易产生残余应力。焊接残余应力会增加结构工作的应力，降低结构的承载能力。焊接时，焊缝被加热，焊缝区应膨胀，但由于焊缝区域周围的金属未被加热和膨胀，所以该部分的金属制约了焊缝区受热的自由膨胀，焊缝产生塑性变形并缩短。焊缝冷却后，焊缝区域比周围区域短，但是焊缝周围区域并没有缩短，从而阻碍焊缝区域的自由收缩，产生焊接以后工件的变形与应力。77.低碳钢的焊接：焊接性良好，焊接时没有淬硬、冷裂倾向。78.铸铁的焊接：铸铁碳含量高，塑性低，焊接性差。铸铁焊接容易产生裂纹。79.焊接时，为什么对焊接区进行保护？有哪些保护措施？ 答：防止空气进入熔池，减少焊缝金属中的氧、氮含量、氧含量增加，焊缝的强度、硬度、塑性、韧性下降。氮含量增加，会使焊缝中产生气孔。保护措施：⑴造气保护：焊条药皮或焊剂在高温下回产生气体，在焊接区周围形成一层保护气体，隔绝空气，使弧柱和熔池受到保护。如氩弧焊。⑵造渣保护，焊条药皮或焊剂熔化后产生熔渣，在熔池表面形成一层熔渣，与空气隔绝。如埋弧焊。⑶气-渣联合保护，在焊接区周围同时形成保护气体和熔渣，对焊接区进行保护。如焊条电弧焊。⑷渗合金，通过药皮、焊剂或焊条、焊丝向金属池渗合金，添加硅、锰等有益元素，以弥补其烧损，并进行脱氧、脱硫、脱磷，从而保证和调整焊缝的化学成分。80.热塑性塑料:其分子结构主要为线型或支链线型分子结构，工艺特点是受热软化、熔融、具有可塑性，冷却后坚硬；再受热又可软化，可重复使用而其基本性能不变；可溶解在一定的溶剂中。成形工艺简便、形式多种多样，生产效率高，可直接注射、挤压、吹塑成型，如聚乙烯、聚丙烯。81.热固性材料：具有体型分子结构，热固性塑料一次成形后，质地坚硬、性质稳定，不再溶于溶剂中，受热不变形，不软化，不能回收。成形工艺复杂，大多只能采用模压或层压法，生产效率低，如酚醛塑料、环氧塑料。82.陶瓷材料具有高强度、高模量、高硬度以及高耐温、耐腐蚀等优良性能。但特有的脆性、抗热振性能差等缺陷。83.碳/碳复合材料具有碳和石墨材料特有的优点如低密度，优异热性能如耐烧蚀性、抗热震性、高导热性和低膨胀系数。同时还具有复合材料的高强度、高弹性模量。84.纳米材料的特性：量子尺寸效应、表面效应、纳米材料的体积效应、量子隧道效应。85.毛坯选择的原则：⑴工艺性原则⑵适应性原则⑶生产条件兼顾原则⑷经济性原则⑸可持续性发展原则。制作人：罗爽 绝无雷同 翻者必究

第二篇：工程材料与材料成型基础讲稿

工程材料与材料成型基础讲稿

机械制造工艺过程

铸锻焊 机械加工 装配

金属材料 → 毛坯 → 零件 → 机器

热处理 热处理

本课程分为两部分：

1、工程材料（40学时）

2、热加工工艺基础（铸造、锻压和焊接——30学时）

工程材料

绪论

材料是一切事物的物质基础，一种新技术的实现，往往需要新材料的支持。材料、能源、信息、生物工程是现代文明的四大支柱

一、工程材料的分类

按组成特点分：金属材料，有机高分子材料，无机非金属材料，复合材料； 按使用性能分：结构材料，功能材料；

按使用领域分：信息材料，能源材料，建筑材料，机械工程材料，生物材料。

二、材料技术的发展趋势

第一，从均质材料向复合材料发展。

第二，由结构材料为方往向功能材料、多功能材料并重的方向发展。第三，材料结构的尺度向越来越小的方向发展。

第四，由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展。第五，通过仿生途径来发展新材料。

三、金属材料在近代工业中的地位

金属材料在工农业生产中占极其重要的地位（90%以上）。在日常生活中得到广泛应用。其原因： 1．来源广泛；

2．优良的使用性能和工艺性能；

3．通过热处理可使金属的性能显著提高。

四、本课程的任务

1、熟悉成分、组织、性能之间的基本规律；

2、合理选用常用工程材料；

3、确定热处理方法及其工序位置；

4、了解新材料、新技术、新工艺。

五、材料应用举例（螺纹钢、标准件、刀具、摩托车发动机零件、冷冲压件等）

第 一 章

金属的力学性能

工程材料的性能可分为：

1.使用性能 —— 力学性能，物理性能，化学性能

（在正常工作条件下，材料应具备的性能）

2.工艺性能 ——铸造性，锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性

（材料在加工制造中表现出的制造难易程度）

常用的力学性能有：强度，塑性，硬度，冲击韧度，疲劳极限，弹性，刚度

第一节 强度与塑性

一、静拉伸试验

应力-应变曲线（ζ-ε曲线）ζ= F/A0(MPa)ε=△L/ L0（%）A0——试样原始截面积(mm2)L0——试样标距长度

从ζ-ε曲线中可以得到两个重要的力学性能指标：强度，塑性。

二、强度

比例极限：外力与变形成正比时的最大应力

ζp = Fp/So 弹性极限：保持纯弹性变形的最大应力

ζe = Fe/So 屈服强度：产生屈服时的应力（屈服点）

ζs = Fs/So 用于有明显屈服现象的材料 条件屈服强度： 产生0.2%残余伸长率时的应力

ζr0.2 抗拉强度：断裂前最大载荷时的应力（强度极限）

ζb = Fb/So 强度—— 材料抵抗变形和破坏的能力

三、塑性

断后伸长率（延伸率）δ = [(LkAk)/A0 ] ╳100% δ和ψ越大，材料的塑性越好 塑性—— 产生塑性变形而不断裂的能力 塑性对材料的意义：

1、提高安全性

2、便于压力加工成型

第二节 硬 度

硬度是材料抵抗局部变形的能力。硬度是综合性能指标，硬度测量简便迅速，不破坏零件。

一、布氏硬度

原理： HBS（HBW）= F/A = 2F/πD[D-(D2-d2)1/2]（不写单位：kgf/mm2）

•采用淬火钢球时，记为 HBS •采用硬质合金钢球时，记为 HBW •当F的单位取N时，加系数0.102

布氏硬度特点：

优点：测量数值稳定，准确

缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件

应用：铸铁，有色金属；退火、正火、调质处理钢

当HBS<450时有效（HBW450-650）

二、洛氏硬度

原理： HR =(k-h)/ 0.002（不写单位）

•对金刚石圆锥压头 k = 0.2 mm •对钢球压头 k = 0.26 mm 洛氏硬度特点：

优点：操作简便，压痕小，用于成品和薄形件 缺点：测量数值分散

应用：淬火钢，调质钢批生产零件

当HRC20-67时有效

洛氏硬度分类：

第三节

韧性与疲劳强度

一、韧性

冲击韧度：反应了材料抵抗冲击载荷的能力 αk = Ak/A（J/cm2）Ak —— 冲击功 A —— 试样缺口处截面积

冲击韧度对材料的意义：

1.αk 对材料内部缺陷很敏感（可用来鉴定材料的

冶金质量、热加工质量）

2.αk 随温度降低而下降，可用来评定材料的冷脆现象

二、疲劳强度

交变应力：大小、方向随时间周期性变化的应力。重复应力：方向不随时间变化。

疲劳现象：材料在交变载荷长期作用下，无明显塑性变形就断裂。

疲劳曲线

疲劳极限 —— 材料经无限多次应力循环而不断裂的最大应力。它表 示材料抵抗疲劳断裂的能力。（纯弯曲疲劳极限用ζ-1表示）

第三篇：材料成型技术基础复习提纲整理

第一章绪论

1、现代制造过程的分类（质量增加、质量不变、质量减少）。

2、那几种机械制造过程属于质量增加（不变、减少）过程。

（1)质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。

（2）质量减少过程材料的4种基本去除方法：切削过程；磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；超声波加工、电火花加工和电解加工；落料、冲孔、剪切等金属成形过程。

（3）材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。

第二章液态金属材料铸造成形技术过程

1、液态金属冲型能力和流动性的定义及其衡量方法

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，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。

液态金属的充型能力通常用铸件的最小壁厚来表示。液态金属自身的流动能力称为“流动性”。液态金属流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。

2、影响液态金属冲型能力的因素（金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构）

（1）金属的流动性：流动性好的液态金属，充型能力强，易于充满薄而复杂的型腔，有利于金属液中气体、杂质的上浮并排除，有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩。

流动性不好的液态金属，充型能力弱，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷。

（2）铸型性质：铸型的蓄热系数b(表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本身中热量的能力)愈大，铸型的激冷能力就愈强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。（3）浇注条件：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。浇注温度越高，充型能力越好。在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气，氧化严重，充型能力的提高幅度减小。液态金属在流动方向上所受压力(充型压头)越大，充型能力就越好。但金属液的静压头过大或充型速度过高时，不仅发生喷射和飞溅现象，使金属氧化和产生”铁豆”缺陷，而且型腔中气体来不及排出，反压力增加，造成“浇不足”或“冷隔”缺陷。浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，液态金属充型能力越低。

（4）铸件结构：衡量铸件结构的因素是铸件的折算厚度R(R＝铸件体积/铸件散热表面积＝V／S)和复杂程度，它们决定着铸型型腔的结构特点。R大的铸件，则充型能力较高。R越小，则充型能力较弱。

铸件结构复杂，厚薄部分过渡面多，则型腔结构复杂，流动阻力大，充型能力弱。铸件壁厚相同时，铸型中的垂直壁比水平壁更容易充满。

3、收缩的定义及铸造合金收缩过程（液态、凝固、固态）铸件在液态、凝固和固态冷却过程中所产生的体积减小现象称为收缩，是液态金属自身的物理性质。液态收缩阶段(Ⅰ)表现为型腔内液面的降低。

凝固收缩阶段(Ⅱ)由状态改变和温度下降两部分产生。一般用体收缩率表示。固态收缩阶段(Ⅲ)通常表现为铸件外形尺寸的减少，故一般用线收缩率表示。

4、缩孔、缩松的定义，形成条件、产生的基本原因，形成部位及防止方法。液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现大而集中的孔洞，称缩孔；细小而分散的孔洞称为缩松。

1）金属的成分

结晶温度范围越小的金属，产生缩孔的倾向越大；结晶温度范围越大的金属，产生缩松的倾向越大。

（2）浇注条件和铸型性质

提高浇注温度时，金属的总体积收缩和缩孔倾向大，浇注速度很慢缩孔容积减少，铸型材料对铸件冷却速度影响很大。

缩松:金属型<湿型<干型。（3）补缩压力和铸件结构 在凝固过程中增加补缩压力，可增大缩孔而减小缩松的容积。若金属在很高的压力下浇注和凝固，则可以得到无缩孔和缩松的致密铸件。缩孔和缩松的防止方法

（1）针对金属的收缩和凝固特点制定正确的技术方法控制铸件的凝固方向使之符合顺序凝固方式或同时凝固方式；

（2）合理确定内浇口位置及浇注方法；

（3）合理应用冒口、冷铁和补贴等技术措施。

5、铸造应力的定义及分类，产生的缺陷（热裂、冷裂、变形），防止和减少的措施。铸件在凝固和随后的冷却过程中，收缩受到阻碍而引起的内应力，称为铸造应力。分类

按形成的原因不同铸造应力分为热应力、相变应力和机械阻碍应力。按应力存在的状况可分为临时应力和残余应力

临时应力是暂时的，当引起应力的原因消除以后，应力随之消失。残余应力是长期存在的，当引起应力的原因消除后，仍存在铸件中。当铸造应力的总合超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹。按裂纹形成的温度范围可分为热裂和冷裂。

热裂是在凝固末期高温下形成的裂纹。裂纹沿晶粒边界产生和发展，外观形状曲折而不规则，表面与空气接触而被氧化并呈氧化色。

冷裂是铸件在低温时形成的裂纹。冷裂纹常穿过晶粒，外形规则，呈圆滑曲线或直线状，表面光滑而具有金属光泽或显微氧化色。

防止和减小铸造应力的措施 ：

在零件能满足工作条件的前提下，选据弹性模量和收缩系数小的材料； 采用同时凝固方式；

合理设置浇冒口，缓慢冷却，以减小铸件各部分温差； 采用退让性好的型、芯砂。

若铸件已存在残余应力，可采用人工时效、自然时效或振动时效等方法消除。

6、金属的吸气性及金属吸收气体的过程，主要气体（H2、N2、O2）

金属在熔炼过程中溶解气体；在浇注过程中因浇包未烘干、铸型浇注系统设计不当、铸型透气性差以及浇注速度控制不当、或型腔内气体不能及时排出，都会使气体进入金属液，增加金属中气体的含量。这就构成了金属的吸气性。（氢、氮、氧）。（1）气体分子撞击到金属液表面；

（2）在高温金属液表面上气体分于离解为原子状态；

（3）气体原子根据与金属元素之间的亲和力大小，以物理吸附方式或化学吸附方式吸附在金属表面；

（4）气体原子扩散进入金属液内部。

7、偏析、宏观偏析、微观偏析、正偏析、逆偏析的定义及其消除方法。

铸件凝固后，截面上不同部位，以至晶粒内部，产生化学成分不均匀的现象，称为偏析。微观偏析是指微小（晶粒）尺寸范围内各部分的化学成分不均匀现象。

在铸件较大尺寸范围内化学成分不均匀的现象叫宏观偏析。主要包括正偏析和逆偏析。正偏析：k>1，杂质的分布从外部到中心逐渐增多； 逆偏析：k<1，易熔物质富集在铸件表面上。

8、铸件可能出现那几种气孔（析出性、反应性、侵入性）及其定义

（1）析出性气孔 当金属液冷却速度较快时，由于铸件凝固，气泡来不及排出而保留在铸件中形成的气孔，称为析出性气孔。（2）反应性气孔 金属液与铸型、熔渣之间相互作用或金属液内部某些组元发生化学反应产生的气体所形成的气孔，则称为反应性气孔。

（3）侵入性气孔 砂型铸造时，由于砂型透气率低或排气通道不畅，砂型受热产生的气体，在界面上超过一定临界值时，气体就会侵入金属液而未上浮排出，则产生侵入性气孔。

9、熔炼的分类（按合金和熔炼特点）及熔炼的基本要求

根据所熔炼合金的特点，熔炼大概可分为铸铁熔炼、铸钢熔炼和有色金属熔炼。根据熔炉的特点又可分为冲天炉熔炼、电弧炉熔炼、感应电炉熔炼和坩锅熔炼等。依据炉衬的种类，熔化技术可分为酸性或碱性。

10、浇注系统的组成及主要功能 浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道 浇注系统的主要功能

连接铸型与浇包，导入液态金属； 挡渣及排气；

调节铸型与铸件各部分的温度分布，控制铸件的凝固顺序；

保证液态金属在最合适的时间范围内充满铸型，不使金属过度氧化，有足够的压力头，并保证金属液面在铸型型腔内有必要的上升速度。

11、铸件冒口的定义、作用及设计必须满足的基本要求（P51）

铸型中能储存一定金属液(同铸件相连接在一起的液态金属熔池)补偿铸件收缩，以防止产生缩孔和缩松缺陷的专门技术“空腔”，被称为冒口。冒口的作用：

主要是“补缩铸件”、集渣和通、排气。设置冒口必须满足的基本条件：

凝固时间应大于或等于铸件(或铸件上被补缩部分)的凝固时间； 有足够的金属液补充铸件(或铸件上被补缩部分)的收缩； 与铸件上被补缩部位之间必须存在补缩通道。

12、冷铁的作用

放入铸型内，用以加快铸件某一部分的冷却速度，调节铸件的凝固顺序，与冒口相配合，可扩大冒口的有效补缩距离。

13、常用的机器造型和制芯方法有哪些？

震实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型、气冲造型等。

14、液态金属的凝固过程，顺序凝固、同时凝固的定义

15、砂型铸造和特种铸造的技术特点（P52）砂型铸造的特点是：

适应性广，技术灵活性大，不受零件的形状、大小、复杂程度及金属合金种类的限制。生产准备较简单。

生产的铸件其尺寸精度较差及表面粗极度高；铸件的内部品质也较低； 在生产一些特殊零件(如管件、薄壁件)时，技术经济指标较低。特种铸造的技术特点：

铸件的尺寸精度较高，表面粗糙度低。

在生产一些结构特殊的铸件时，具有较高的技术经济指标，不用砂或少用砂，降低了材料消耗，改善了劳动条件； 使生产过程易于实现机械化、自动化。

但特种铸造适应性差，生产准备工作量大，需要复杂的技术装备。因此，特种铸造技术(陶瓷型铸造除外)一般适用于大批大量生产。

16、常用的特种铸造方法有哪些？其基本原理和特点是什么？ 熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造等。

17、何谓金属的铸造性能，铸造性能不好会引起哪些铸造缺陷？

铸造部分复习题

1、影响液态金属冲型能力的因素有哪些？

2、简述砂型铸造和特种铸造的技术特点。（15）

3、简述铸件上冒口的作用和冒口设计必须满足的基本原则。冒口的作用：

主要是“补缩铸件”、集渣和通、排气。设置冒口必须满足的基本条件：

凝固时间应大于或等于铸件(或铸件上被补缩部分)的凝固时间； 有足够的金属液补充铸件(或铸件上被补缩部分)的收缩； 与铸件上被补缩部位之间必须存在补缩通道。

4、铸造成形的浇注系统由哪几部分组成，其功能是什么？（10）

5、熔炼铸造合金应满足的主要要求有哪些？

熔炼出符合材质性能要求的金属液，而且化学成分的波动范围应尽量小； 熔化并过热金属所需的高温； 有充足和适时的金属液供应； 低的能耗和熔炼费用；

噪声和排放的污染物严格控制在法定的范围内。

6、试比较灰铸铁、铸造碳钢和铸造铝合金的铸造性能特点，哪种金属的铸造性能好？哪种金属的铸造性能差？为什么？（P46）

第三章 复习及复习题

一、名词解释：

1、金属塑性变形、加工硬化

金属塑性变形是利用金属材料塑性变形规律，施加外力使之产生塑性变形而获得所需形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工工艺。

塑性:材料在外力作用下，产生永久残余变形而不断裂的能力

加工硬化：在塑型变形过程中，随着变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，塑型、韧性下降，这一现象称为加工硬。（工程材料）金属在室温下塑性变形，由于内部晶粒沿变形最大方向伸长并转动、晶格扭曲畸变以及晶内、晶间产生碎晶的综合影响，增加了进一步滑移变形的阻力，从而引起金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。亦称为冷作硬化。

2、自由锻: 自由锻造(又称自由锻)是利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。模锻：模型锻造包括模锻和镦锻，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成形过程。胎模锻：胎模锻造是在自由锻造设备上使用不固定在设备上的各种称为胎模的单膛模具，将已加热的坯料用自由锻方法预锻成接近锻件形状，然后用胎模终锻成形的锻造方法。

3、落料、冲孔

落料和冲孔又统称为冲裁。落料和冲孔是使坯料按封闭轮廓分离。落料是被分离的部分为所需要的工件，而留下的周边部分是废料；冲孔则相反。

4、固态金属的冷变形和热变形

冷变形是指金属在进行塑性变形时的温度低于该金属的再结晶温度。热变形是指金属在进行塑性变形时的温度高于该金属的再结晶温度。

5、板料分离和成形 分离过程是使坯料一部分相对于另一部分产生分离而得到工件或者料坯。成形过程是使坯料发生塑性变形而成一定形状和尺寸的工件。

6、金属的可锻性

金属塑性变形的能力又称为金属的可锻性，它指金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度。

三、简答题

1、简述自由锻成形过程的流程及绘制自由锻件图要考虑的主要因素。

计算坯料质量和尺寸、下料零件图→绘制锻件图 →确定工序、加热温度、设备等→加热坯料、锻打→检验→锻件

敷料、加工余量、锻件公差

2、在金属的模锻过程中，影响金属充填模腔的因素有哪些？

①金属的塑性和变形抗力。显然，塑性高、变形抗力低的金属较易充满模膛。②金属模锻时的温度。金属的温度高，则其塑性好、抗力低，易于充满模膛。

③飞边槽的形状和位置。飞边槽部宽度与高度之比(b／h)及槽部高度h是主要因素。(b/h)越大，h越小，则金属在飞边流动阻力越大。强迫充填作用越大，但变形抗力也增大。④锻件的形状和尺寸。具有空心、薄壁或凸起部分的锻件难于锻造。锻件尺寸越大，形状越复杂，则越难锻造。

⑤设备的工作速度。一般而言，工作速度较大的设备其充填性较好。⑥充填模膛方式。镦粗比挤压易充型。⑦其他如锻模有无润滑、有无预热等。

3、请阐述金属在模锻模膛内的变形过程及特点。（1）充型阶段

在最初的几次锻击时，金属在外力的作用下发生塑性变形，坯料高度减小，水平尺寸增大，并有部分金属压入模膛深处。这一阶段直到金属与模膛侧壁接触达到飞边槽桥口为止。特点：模锻所需的变形力不大。（2）形成飞边和充满阶段

继续锻造时，由于金属充满模膛圆角和深处的阻力较大，金属向阻力较小的飞边槽内流动，形成飞边。此时，模锻所需的变形力开始增大。随后，金属流入飞边槽的阻力因飞边变冷而急速增大，当这个阻力一旦大于金属充满模膛圆角和深处的阻力时，金属便改向模膛圆角和深处流动，直到模膛各个角落都被充满为止。

这一阶段的特点是飞边进行强迫充填，变形力迅速增大。锻足阶段

如果坯料的形状、体积及飞边槽的尺寸等工艺参数都设计得恰当，当整个模膛被充满时，也正好锻到锻件所需高度。但是，由于坯料体积总是不够准确且往往都偏多，或者飞边槽阻力偏大，导致模膛已经充满，但上、下模还未合拢，需进一步锻足。

这一阶段的特点是变形仅发生在分模面附近区域，以便向飞边槽挤出多余的金属。

4、简述模锻技术过程中确定分模面位置的原则。

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。④分模面最好是平面，且上下锻模的模膛深度尽可能一致。便于锻模制造。⑤所选分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少。这样既可提高材料的利用率，又减少了切削加工的工作量。

5、落料和冲孔用凹、凸模刃口尺寸是如何确定的？

设计落料时，凹模刃口尺寸即为落料件尺寸，然后用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。设计冲孔模时，凸模刃口尺寸为孔的尺寸，然后用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。为保证零件的尺寸要求，提高模具的使用寿命，落料时取凹模刃口的尺寸应靠近落料件公差范围的最小尺寸；而冲孔时则取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范围内的最大尺寸。

第四章 粉末压制和常用复合材料成形过程

练习题

一、名词解释： 粉末冶金：粉末压制(这里主要指粉末冶金)是用金属粉末(或者金属和非金属粉末的混合物)做原料，经压制成形后烧结而制造各种类型的零件和产品的方法。

电解法：电解法是采用金属盐的水溶液电解析出或熔盐电解析出金属颗粒或海绵状金属块，再用机械法进行粉碎。雾化法金属粉末制备方法：雾化法是将熔化的金属液通过喷射气流(空气或惰性气体)、水蒸汽或水的机械力和急冷作用使金属熔液雾化，而得到金属粉末。

三、简答

1、硬质合金的分类情况及其主要用途是什么？ 钨钴类(YG)主要组成为碳化钨(WC)和钴(Co)。常用牌号有YG3、YG6、YG8等。

钨钴类硬质合金有较好的强度和韧度，适宜制作切削脆性材料的刀具。如切削铸铁、脆性有色合金、电木等。且含钴愈高，强度和韧度愈好，而硬度、耐磨性降低，因此，含钴量较多的牌号一般多用作粗加工，而含钴量较少的牌号多用于作精加工。钨钴钛类(YT)主要组成为碳化钨、碳化钛(TiC)和钴。常用牌号有YT5、YT10、YTl5等。

钨钴钛类硬质合金含有比碳化钨更硬的碳化钛，因而硬度高，热硬性也较好，加工钢材时刀具表面会形成一层氧化钛薄膜，使切屑不易粘附，故适宜制作切削高韧度钢材的刀具。同样含钴量较高(如YT5．含钴9％)的牌号用作粗加工。钨钽类(YW)主要组成为碳化钨、碳化钛、碳化钽(TaC)和钴。其特点是抗弯强度高。牌号主要有YWl(84％WC、6％TiC、4％TaC、6％Co)，YW2(82％WC、6％TiC、4％TaC、8％Co)两种。这类硬质合金制作的刀具用于加工不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的材料。

2、请简要介绍粉末压制结构零件设计的原则

一、压制件应能顺利地从压模中取出

二、应避免压制件出现窄尖部分

窄尖部分会出现装粉不足，使压制成形因难。窄尖部分还会影响压模的强度和寿命。

三、零件的壁厚应尽量均匀，台肩尽可能的少，高(长)宽(直径)比不超过2.5(厚壁零件不超过4)零件的高度太高，压制方向上的台肩多，各部分壁厚相差过大等，都会造成压制件的密度分布不均匀。

四、制品的尺寸精度及表面粗糙度 压制烧结零件的尺寸精度，应以能满足零件的技术要求为准；既不要盲目地追求过高的尺寸精度，这样不仅大大增加生产成本；又不要不必要地降低尺寸精度，从而抹煞粉末压制的技术特点。

制品的表面粗糙度取决压模的表面粗糙度。烧结后一般在10~15μm，若想进一步降低表面粗糙度，则需要进行复压校形或精压。

3、请简要介绍金属粉末的制备方法

1、矿物还原法制取粉末

矿物还原法是金属矿石在一定冶金条件下被还原后，得到一定形状和大小的金属料，然后将金属料经粉碎等处理以获得粉末。

矿物还原法主要适用于铁粉生产，也能生产钴、钼、钙、难熔的金属化合物粉末（如碳化物、硼化物、硅化物粉末）等。

2、电解法

电解法是采用金属盐的水溶液电解析出或熔盐电解析出金属颗粒或海绵状金属块，再用机械法进行粉碎。

电解法生产的金属品种多，纯度高，粉末颗粒呈树枝状或针状，其压制性和烧结性都较好。

3、雾化法制取粉末

雾化法是将熔化的金属液通过喷射气流(空气或惰性气体)、水蒸汽或水的机械力和急冷作用使金属熔液雾化，而得到金属粉末。

由于雾化法制得的粉末纯度较高，又可合金化，粉末有其特点，且产量高、成本较低，故其应用发展很快。可用来生产铁、钢、铅、铝、锌、铜及其合金等的粉末。

4、机械粉碎法

机械破碎法中最常用的是钢球或硬质合金球对金属块或粒原料进行球磨。

适宜于制备一些脆性的金属粉末，或者经过脆性化处理的金属粉末(如经过氢化处理变脆的钛粉)。

第五章 固态材料的连接过程 练习题

一、名词解释： 焊接：将分离的金属用局部加热或加压等手段，借助于金属内部原子的结合与扩散作用牢固地连接起来，形成永久性接头的过程称为焊接。

熔化焊接：利用热源局部加热的方法，将两工件接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池，凝固冷却后，使分离的工件牢固结合起来的焊接称为熔化焊。压力焊接：在焊接过程中，对焊件施加一定压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。钎焊：钎焊是采用熔点比母材低的金属作钎料，将焊件加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，使钎料填充接头间隙，与母材产生相互扩散，冷却后实现连接焊件的方法。

摩擦焊：摩擦焊是利用工件接触面摩擦产生的热量为热源，将工件端面加热到塑性状态，然后在压力下使金属连接在一起的焊接方法。

电阻焊：电阻焊是利用电流通过焊件时产生的电阻热，作为热源，加热焊件，在压力下进行焊接的。

直流正接和直流反接：直流正接：工件接阳极，焊条接阴极。直流反接：工件接阴极，焊条接阳极。

三、简答题

1、焊接用焊条药皮的作用是什么，由哪几部分组成？ 药皮的作用

A 改焊接工艺性能：易引弧、稳弧，减小飞溅，使焊缝成形美观； B 机械保护作用：气体、熔渣隔离空气，保护熔液和熔池金属；

C 冶金处理作用：药皮中的某些元素可起到渗合金、脱氧、脱硫、去氢作用。药皮的组成

主要有稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、粘结剂、稀渣剂、增塑剂等。主要原料有矿石、铁合金、有机物和化工产品等四类。

2、简述碱性焊条和酸性焊条的性能和用途。熔渣以酸性氧化物为主的焊条，称为酸性焊条。

酸性焊条的氧化性强，焊接时具有优良的焊接性能，如稳弧性好，脱渣力强，飞溅小，焊缝成形美观等，对铁锈、油污和水分等容易导致气孔的有害物质敏感性较低。熔渣以碱性氧化物为主的焊条，称为碱性焊条。

碱性焊条有较强的脱氧、去氧、除硫和抗裂纹的能力，焊缝力学性能好，但焊接技术性能不如酸性焊条，如引弧较困难，电弧稳定性较差等，一般要求用直流电源。而且药皮熔点较高，还应采用直流反接法。

3、手工电弧焊用焊条的选用原则是什么？

首先根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐蚀性及高温性能等要求，选用相应的焊条种类。再考虑焊接结构形状、受力情况、焊接设备条件和焊条售价来选定具体型号。①根据母材的化学成分和力学性能

若焊件为结构钢时，则焊条的选用应满足焊缝和母材“等强度”，且成分相近的焊条； 异种钢焊接时，应按其中强度较低的钢材选用焊条；

若焊件为特殊钢，如不锈钢、耐热钢等时，一般根据母材的化学成分类型按“等成分原则”选用与母材成分类型相同的焊条。

若母材中碳、琉、磷含且较高，则选用抗裂性能好的碱性焊条。②根据焊件的工作条件与结构特点

对于承受交变载荷、冲击载荷的焊接结构，或者形状复杂、厚度大，刚性大的焊件，应选用碱性低氢型焊条。

③根据焊接设备、施工条件和焊接技术性能

无法清理或在焊件坡口处有较多油污、铁锈、水分等赃物时，应选用酸性焊条。在保证焊缝品质的前提下，应尽量选用成本低、劳动条件好的焊条。无特殊要求时应尽量选用焊接技术性能好的酸性焊条。

4、什么是焊接热影响区？它由哪几部分组成，分别对焊接接头有何影响？ 在电弧热的作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生组织或性能变化的区域，称为焊接热影响区。

热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。过热区的塑性和冲击韧度很低。焊接刚度大的结构或碳的质量分数较高的易淬火钢材时，易在此区产生裂纹。

一般情况下，焊接热影响区内的正火区的力学性能高于未经热处理的母材金属。已相变组织和未相变组织在冷却后晶粒大小不均匀对力学性能有不利影响。

5、焊接应力产生的根本原因是什么？减少和消除焊接应力的措施有哪些？

焊接过程中对焊件进行了局部的不均匀的加热，是产生生焊接应力和变形的根本原因。（1）选择合理的焊接顺序（2）焊前预热

焊前将焊件预热到350-400℃，然后再进行焊接。预热可使焊缝部分金属和周围金属的温差减小，焊后又可比较均匀地同时冷却收缩，因此可显著减少焊接应力，同时可减少焊接变形。（3）加热“减应区”

在焊接结构上选择合适的部位加热后再焊接，可大大减少焊接应力。（4）焊后热处理

去应力退火过程可以消除焊接应力。

即将工件均匀加热到600-650℃，保温一定时间，然后缓慢冷却。整体高温回火消除焊接应力的效果最好，一般可将80％—90％以上的残余应力消除掉。

6、简述金属材料焊接性的概念。指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。即金属材料对焊接加工的适应性称为金属材料的焊接性。

7、简述埋弧自动焊的特点及应用。

①生产率高 生产率比手工电弧焊高5-10倍。②焊接品质高而且稳定 ③节省金属材料 ④劳动条件好

但是埋弧自动焊的灵活性差，只能焊接长而规则的水平焊缝，不能焊短的、不规则焊缝和空间焊缝，也不能焊薄的工件。焊接过程中，无法观察焊缝成形情况，因而对坡口的加工、清理和接头的装配要求较高。埋弧自动焊设备较复杂，价格高，投资大。应用

埋弧自动焊通常用于碳钢、低合金钢、不锈钢和耐热钢等中厚板(6-60mm)结构的长焊缝及直径大于250mm环缝的平焊，生产批量越大，经济效果越佳。

8、铸铁焊补的主要困难及采取的主要措施有哪些？

焊接接头易产生白口组织，硬度很高，焊后很难进行机械加工。焊接接头易产生裂纹，铸铁焊补时，其危害性比白口组织大。在焊缝易出现气孔。

第四篇：快速成型技术复习重点

1.快速成型：简称RP,即将计算机辅助设计CAD计算机辅助制造CAM计算机数字控制CNC、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的工件三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓信息，快速成型机的成形头按照这些轮廓信息在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成形材料，形成各个截面轮廓，并逐步顺序叠加成三维工件。．

快速成形技术全过程步骤：a.前处理b.分层叠加成型c.后处理 快速成形制造流程：CAD模型→面型化处理→分层→层信息处理→层准备→层制造→层粘接→实体模型 2． 什么是快速模具制造技术？该技术有何特点？ 快速模具制造就是以快速成形技术制造的快速成型零件为母模，采用直接或间接的方法实现硅胶模、金属模、陶瓷模等模具的快速制造从而形成新产品的小批量制造，降低新产品的开发成本。特点：制模周期短、工艺简单、易于推广，制模成本低，精度和寿命都能满足特定的功能需要，综合经济效益好，特别适用于新产品开发试制、工艺验证和功能验证以及多品种小批量生产

LOM涂布工艺

采用薄片型材料，如纸 塑料薄膜 金属箔等，通过计算机控制激光束，按模型每一层的内外轮廓线切割薄片材料，得到该层的平面轮廓形状，然后逐层堆积成零件原型。

SLS技术（选择性激光烧结成型技术）利用粉末材料如金属粉末 非金属粉末，采用激光照射的烧结原理，在计算机控制下进行层层堆积，最终加工制作成所需的模型或产品。4． 快速成形与传统制造方法的区别？

传统方法根据零件成形过程分为两大类：一类是以成型过程中材料减少为特征，通过各种方法将零件毛胚上多余材料去除，即材料去除法，二类是材料的质量在成型过程中基本保持不变，成型过程主要是材料的转移和毛胚形状的改变即材料转移法，但此类方法生产周期长速度慢。快速成型技术可以以最快的速度、最低的成本和最好的品质将新产品迅速投放市场。

硅胶模及制作方法 硅胶模具是制作工艺品的专用模具胶。

制作工艺 原型表面处理 制作型框和固定型框 硅橡胶计量，混合并真空脱泡 硅橡胶浇注及固化 拆除型框，刀剖并取出原型 7.构造三维模型的主要方法：a应用计算机三维设计软件，根据产品的要求设计三维模型b应用计算机三维设计软件，将已有产品的二维三视图转换为三维模型c防制产品时，应用反求设备和反求软件，得到产品的三维模型d利用网络将用户设计好的三维模型直接传输到快速成形工作站 光固化快速成形（SLA）有那几种形式的支撑？

a.角板支撑b.投射特征边支撑c.单臂板支撑d.臂板结构支撑e.柱形支撑

6.目前比较成熟的快速成型技术有哪几种？它们的成型原理上分别是什么？

液态光固化聚合物选择性固化成形简称SLA，粉末材料选择性烧结成形简称SLS，薄型材料选择性切割成形简称LOM，丝状材料选择性熔覆成形简称FDM

⑦SLA原理：1利用计算机控制下的紫外激光，按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹逐点扫描，使被扫描区的光敏树脂薄层产生光聚合反应，从而形成零件的一个薄层截面；2当一层固化完毕，移动升降台，在原先固化的树脂表面上再敷上一层新的液态树脂，刮刀刮去多余的树脂；3激光束对新一层树脂进行扫描固化，使新固化的一层牢固地粘合在前一层上；4重复2、3步，至整个零件原型制造完毕。『或SLA是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长（λ=325nm）和功率（P=30mW）的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也从液态转变成固态』

⑦SLS原理： 1在先开始加工之前，先将充有氮气的工作室升温，温度保持在粉末的熔点之下；2成型时，送料筒上升，铺粉滚筒移动，先在工作台上铺一层粉末材料；3激光束在计算机控制下，按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结，使粉末融化并相互黏结，继而形成一层固体轮廓，未经烧结的粉末仍留在原处，作为下一层粉末的支撑；4第一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层烧结，如此循环，直至完成整个三维模型 FDM原理：加热喷头正在计算机的控制下，可根据界面轮廓的信息作X—Y平面运动和高度Z方向的运动丝状热塑性材料由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热至熔融态，然后被选择性涂覆在工作台上，快速冷却后形成界面轮廓。一层截面完成后，喷头上升一截面层的高度在进行下一层的涂覆，如此循环，最终形成三维产品。

LOM:LOM快速成形系统由计算机原材料存储及送进机构、热粘压机构、激光切割系统、可升降工作台、数控系统、模型取出装置和机架等组成。计算机用于接受和存储工件的三维模型沿模型的成型方向截取一系列的截面轮廓信息发出控制指令原材料存储及送进机构将存于其中的原材料。热黏压机构将一层层成形材料粘合在一起。可升降工作台支撑正在成型的工件并在每层成形完毕之后，降低一个材料厚度以便送进、粘合和切割新的一层成形材料。数控系统执行计算机发出的指令，使材料逐步送至工作台的上方，然后粘合、切割，最终形成三维工件。b 原型制件过程

模型剖分 基底制作原型制作 余料，废料去除 后继处理

8.哪些成形方法需要支撑材料？为什么？

SLA、FDM需要制作支撑，LOM、SLS不需要制作支撑。原因：在SLA成形过程中为了确保制件的每一部分可靠固定，同时减少制件的翘曲变形，仅靠调整制件参数远不能达到目的，必须设计并在加工中制作一些柱状或筋状的支撑结构；LOM：工件外框与截面轮廓间的多余材料在加工中起到支撑作用，故不需支撑材料；SLS：未烧结的松散粉末可以作为自然支撑，故不需要支撑材料。

10.常用的快速成形技术所用的成形材料分别是什么？分别有什么要求？

SLA：材料为光固化树脂。要求：a.成形材料易于固化，且成形后具有一定的粘接强度b.成形材料的粘度不能太高，以保证加工层平整并减少液体流平时间c.成形材料本身的热影响区小，收缩应力小d.成形材料对光有一定的透过深度，以获得具有一定固化深度的曾片。

SLS：材料为所有受热后能相互粘结的粉末材料或表面覆有热塑（固）性黏结剂的粉末。要求：a.具有良好的烧结成形性能，即无需特殊工艺即可快速精确地成形原理b.对直接用作功能零件或模具的原型，其力学性能和物理性能要满足使用要求c.当原型间接使用时，要有利于快速、方便的后续处理和加工工艺。

LOM：薄层材料多为纸材，黏结剂一般多为热熔胶。对纸材要求：a.抗湿性b.良好的浸润性c.收缩率小d.一定的抗拉强度e.剥离性能好f.易打磨g.稳定性好。对热熔胶的要求：a.良好的热熔冷固性b.在反复熔化-固化条件下，具有较好的物理化学稳定性c.熔融状态下与纸材具有良好的涂挂性与涂匀性d.与纸具有足够的粘结强度e.良好的废料分离性能 FDM：材料为丝状热塑性材料。材料要求：a.黏度低b.熔融温度低c.黏结性要好d.收缩率对温度不能太敏感 11.这四种快速成形技术的优缺点分别是什么？

SLA优点：技术成熟应用广泛，成形速度快精度高，能量低。缺点：工艺复杂，需要支撑结构，材料种类有限，激光器寿命短原材料价格高。

SLS优点：不需要支撑结构，材料利用率高，选用的材料的力学性能比较好，材料价格便宜，无气味。缺点：能量高，表面粗糙，成形原型疏松多孔，对某些材料需要单独处理。LOM优点：对实心部分大的物体成形速度快，支撑结构自动的包含在层面制造中，低的内应力和扭曲，同一物体中可包含多种材料和颜色。缺点：能量高，对内部空腔中的支撑物需要清理，材料利用率低，废料剥离困难，可能发生翘曲 FDM优点：成形速度快，材料利用率高，能量低，物体中可包含多种材料和颜色。缺点：表面光洁度低，粗糙。选用材料仅限于低熔点的材料。

12.主要快速成形系统选用原则：A：成形件的用途（a检查并核实形状、尺寸用的样品b性能考核用的样品c模具d小批量和特殊复杂零件的直接生产e新材料的研究）B：成形件的形状C：成形件的尺寸大小D成本（a设备购置成本b设备运行成本c人工成本）E技术服务（a保修期b软件的升级换代c技术研发力量）F用户环境

13.快速成形的全处理主要包括：CAD三维模型的构建、CAD三维模型STL格式化以及三维模型的切片处理等

14.在快速成型的前处理阶段为什么要把三维模型转化为STL文件格式？STL格式文件的规则和常见错误有哪些？ 由于产品上有一些不规则的自由曲面，为方便的获得曲面每部分的坐标信息，加工前必须对其进行近似处理，此近似处理的三维模型文件即为STL格式文件

规则：a共顶点规则b取向规则c取值规则d合法实体规则 常见错误：a出现违反共顶点规则的三角形b出现违反取向规则的三角形c出现错误的裂缝或孔洞d三角形过多或过少e微小特征遗漏或出错

分析SLS SLA FOM LOM 质量及精度的影响因素及解决措施

答

从快速成型三个过程讨论

首先是前处理，四大成型工艺前处理工作基本相似，模型建立和切片。影响精度主要是切片，厚度越厚，叠加后工件侧面的台阶缺陷越明显，厚度越小，精度越高

SLA 1 树脂收缩及原因

树脂会发生收缩 导致零件成型过程中产生变形：翘曲

收缩原因;固化收缩和温度变化的热胀冷缩机器误差

设备自身精度所带来的误差 加工参数设置误差

激光功率 扫描速度 扫描间距设置误差 FDM 1 设备精度误差 由于设备自身有一定的加工范围以及其加工精度，对最后加工工件有一定的误差 2 成型过程的误差a 不一致约束 由于相邻两层的轮廓有所不同 成型轨迹也不同 每层都要受到相邻层的约束 导致内应力 从而产生翘曲 b 成型功率控制不当 功率过大 会导致刮破前一层 同时会烧纸 机器寿命降低 过小 粘结不好c工艺参数不稳定

会导致层与层制件或同层不同位置成型状况的差异 从而导致翘曲 或度不均

SLS 主要是激光的参数 1 激光功率密度过大 扫描速度过小 则局部温度过高 导致粉末气化 烧结表面凹凸不平反之 则粉末烧结不充分甚至不能烧结 建立的制件强度低或者不能成行 2 激光束扫描间距与激光束半径配合会影响激光烧结的质量

LOM 过程中误差造成的缺陷 1 喷头起停误差 2 路间缺陷 解决方法 控制相邻路间的粘结温度使得接触牢固 控制材料的横向流动填补空洞

后处理影响精度主要有 人为修整带来的缺陷 有支持结构的成型工艺在除去支付结构时对工件表面的破坏等

第五篇：塑料成型与模具设计复习总结

制品的材料选择

1）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能。

2）塑料的物理性能，如对使用环境温度变化的 适应性、光学性能、绝热或电气绝缘的程度、精 加工和外观的完满程度等。

3）塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、油、药品）的耐性、卫生程度以及使用上的安全性等。

4）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。5）成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。

选择具体的脱模斜度时，注意以下原则：

1）制品尺寸公差允许，脱模斜度取大值。2）热塑性塑料的脱模斜度大，热固性小。3）壁厚大，收缩量大，脱模斜度大。4）较高、较大的制品，脱模斜度小。5）高精度制品，脱模斜度小。6）制品高度很小，脱模斜度为零。

7）脱模后制品留在型芯一边，型芯斜度小。

8）内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得；外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得。

制品壁厚

1）制品必须有足够的强度和刚度； 2）塑料在成型时有良好的流动状态； 3）脱模；

4）壁厚均匀，否则使制品变形或产生缩孔、凹陷及填充不足等缺陷。

5）热固性塑料的小型塑件，壁厚取1.6～2.5mm，大型塑件取3.2～8mm。6）热塑性塑料的小型制件，壁厚取1.75～2.30mm，大型制件2.4～6.5mm。

加强肋增加塑件的强度和避免塑件翘曲变形。

加强肋的设计原则：

加强肋<壁厚，b <（0.5 ~ 0.7）δ； 足够的斜度，α= 4°~ 10°； 圆角，R =δ/8；

高度小，数量多，L< 3δ。

圆角

尖角：应力集中，塑件破裂，模具热处理时淬裂。圆角半径：壁厚的1/3以上。圆角有利于塑料充型流动。

圆角会导致凹模型腔加工复杂，使钳工劳动量增加。

饰纹、文字、符号及标记 设计要求： a.脱模

b.模具易于加工，文字可用刻字机刻制图案可用手工雕或电加工等，c.标记的凸出高度≥0.2mm，线条宽度≥ 0.3mm，两条线的间距≥0.4mm，标记的脱模斜度≥ 10°。

塑料螺纹设计

1.成型的螺纹精度低于3级。2.金属螺纹嵌件。

3.塑料螺纹螺牙尺寸应较大。

4.塑料螺纹的外径≥4mm，内径≥2mm。

5.螺孔始端有0.2 ~ 0.8mm的台阶孔，螺纹末端≥0.2mm的距离。

金属嵌件的设计原则 1）圆形或对称形状；

2）壁厚（金属嵌件周围的塑料层厚度大）； 3）倒角； 4）定位；

5）自由伸出长度≤2d；

6）嵌件会降低生产效率，且生产不易自动化。

影响尺寸精度的因素 1.和模具有关的原因： 1）模具的形式或基本结构 2）模具的加工制造误差

3）模具的磨损、变形、热膨胀 2.和塑料有关的原因

1）不同厂家生产的塑料的标准收缩率的变化

2）不同批量塑料的成型收缩率、流动性、结晶化程度的差异 3）再生塑料的混合、着色剂等添加物的影响 4）塑料中的水分以及挥发和分解气体的影响

3.和成型工艺有关的原因

1）由于成型条件变化造成的成型收缩率的波动 2）成型操作变化的影响

3）脱模顶出时的塑料变形、弹性恢复 4.和成型后时效有关的原因

1）周围温度、湿度不同造成的尺寸变化

2）塑料的塑性变形及因为外力作用产生的蠕变、弹性恢复 3）残余应力、残余变形引起的变化

从模具设计和制造的角度，影响塑料制品尺寸精度的因素有五个方面： 1）模具成型零件的制造误差δz； 2）模具成型零件的表面磨损δc； 3）塑料收缩率波动δs；

4）模具活动成型零件的配合间隙变化δj； 5）模具成型零件的安装误差δa。

对于小尺寸的制品，模具制造误差对制品尺寸的影响要大些；

对于大尺寸的制品，收缩率波动引起的误差是影响制品尺寸精度的主要因素。

表面粗糙度的确定

1.模具的表面粗糙度比塑料制品的表面粗糙度低一级； 2.对透明的塑料制品要求型腔和型芯的表面粗糙度相同；

3.对于不透明的塑料制品，型芯的表面粗糙度的级别可比型腔的表面粗糙高1 ~2级。

注射成型特点

型周期短成型形状复杂尺寸精确带有金属或非金属嵌件的塑料制件热塑性塑料（除氟塑料外）一些热固性塑料生产效率高易于实现全自动化生产应用广泛

按照注射机的注射方向和模具的开合方向分类

1）卧式注射机重心低、稳定加料、操作及维修均很方便塑件推出后可自行脱落便于实现自动化生产模具安装较麻烦嵌件放入模具有倾斜和脱落的可能机床占地面积较大

2）立式注射机占地面积小安装和拆卸模具方便安放嵌件容易重心高、不稳定加料较困难推出的塑件要人工取出不易实现自动化生产最大注射量在60g以下

３）角式注射机结构简单机械传动不能准确可靠地控制注射、保压压力及锁模力。模具受冲击和振动较大

按注射装置分类

注塞式以加热料筒、分流梭和柱塞来实现成型物料的塑化和注射。构造简单适合于小型零件的成型材料滞流严重压力损失大

螺杆预塑化型塑化：螺杆旋转、料筒进行塑化。注射：螺杆移动进行注射。特点：塑化均匀，计量准确。

注射机的组成 注射机构 加料器 料筒

螺杆（或柱塞与分流梭）喷嘴 锁模机构

作用:锁紧模具 模具的开合动作顶出模内制品

锁模方式全液压式（直压式）液压-机械联合作用式（肘拐式）。顶出方式机械式液压式

液压传动和电器控制系统液压传动系统是注射机的动力系统电器控制系统则是各动力液压缸完成开启、闭合和注射等动作的控制系统。

热塑性塑料的工艺性能 1.收缩 塑料制品从模具中取出发生尺寸收缩的特性。2流动性塑料成型难易的指标

影响塑料流动性的因素：a.聚合物的性质b.成型条件

衡量流动性的指标： a.相对分子质量 b.熔融指数

c.阿基米德螺旋线长度 d.表观粘度

e.流程比(流程长度/制品壁厚)

成型工艺条件对流动性的影响： 1）熔体成型温度 2）注射压力 3）模具结构

3.塑料的结晶结晶形塑料各向异性显著、内应力大。脱模后制品内未结晶的分子继续结晶，使制品变形、翘曲。

注射成型工艺过程

成型前准备塑料外观（如色泽、颗粒大小及均匀度等）检验； 塑料的干燥处理 料筒的清洗或拆换 嵌件的预热

脱模剂：硬脂酸锌、液体石蜡和硅油 注射成型过程加料塑化注射冷却脱模 固体颗粒转换成粘流态的过程称为塑化。影响因素： 受热情况 剪切作用 螺杆的剪切

摩擦热促进塑化

注射：充模熔体经过喷嘴及模具浇注系统进入并填满型腔。型腔内熔体压力迅速上升，达到最大值，熔体压实。

保压熔体冷却收缩，熔料不断补充进入模具。模具冷却，熔体密度增大，逐渐成型。倒流

保压结束，螺杆回程（预塑开始）。

型腔中的熔料通过浇口流向浇注系统称为倒流现象。熔体在浇口处凝固，倒流停止。

浇口冻结后的冷却

加入新料，同时通入冷却水、油或空气等冷却介质，对模具进行进一步的冷却。

脱模

在推出机构的作用下将塑料制件推出模外。

制件的后处理退火或调湿，改善和提高制品的性能和尺寸稳定性。

退火处理

目的：消除制品的内应力，稳定结晶结构。方法：制品在定温的烘箱中静置一段时间。退火温度=制品使用温度+（10~20）℃ 退火温度=塑料热变形温度-（10~20）℃ 退火时间根据制品厚度确定。退火后应使制品缓冷至室温。

调湿处理 目的：防止氧化变色或吸收水分而膨胀，使制品尺寸稳定。方法：将刚脱模的制品放在热水中处理。

注射成型工艺参数 温度

料筒温度料筒温度选择的依据：流动性，热降解。Tf(Tm)<料筒温度

喷嘴温度喷嘴温度<料筒的最高温度 防止直通式喷嘴发生“流涎”现象

模具温度充型能力 塑件的性能和外观质量 模温升高： 流动性增加 充模压力下降 生产率降低

制品内应力降低 制品表面质量提高 成型收缩率增大

制品密度或结晶度增大 制品翘曲度增大

2.压力

塑化压力背压：注射机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。背压是通过调节注射液压缸的回油阻力来控制的。背压增加：增加熔体的内压力 加强剪切效果、提高熔体的温度

螺杆退回速度减慢，延长塑料受热时间，改善塑化质量。

注射压力注射时在螺杆头部产生的熔体压强。注射压力过低，不能充满型腔。

注射压力过大，溢料，变形，系统过载。注射压力增大： 塑料流动性增加 充填速度增加 接缝强度增加 制件重量增加

制件中内应力增加

注射压力与熔体温度的关系 料温高，注射压力低； 料温低，注射压力高。料温和注射压力组合

模腔压力

注射压力经过喷嘴、流道和浇口的压力损失后在模具型腔内产生的熔体压强。

3.注射成型周期和注射速度 完成一次注射成型所需的时间 注射速度增大： 熔体流速增加 剪切作用加强 粘度降低

熔体温度升高

熔体流动长度增加 熔合纹强度增加 内应力升高 表面质量下降 湍流、喷射

模内空气无法排出，压缩升温，局部烧焦或分解。