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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,考試題型及分數(shù)分布情況,一、填空題（每空,0.5,分、共,20,分）,,二、選擇題（每小題,1,分，共,10,分,,）,,三、判斷題（每小題,1,分，共,10,分；正確√錯誤,×,）,,,四、名詞解釋（每小題,2,分，共,10,分）,,,五、工藝題（共,20,分）,,六、結構工藝性分析題：要求文字說明結構工藝性的不合理處并在答題紙上畫出正確的零件結構圖（每小題,3,分共,30,分）,總復習,,將熔煉好的液態(tài)金屬澆注到與零件的形狀和尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，所獲得毛坯或零件的成型方
2、法，稱為鑄造。,,液態(tài)合金的充型,（,澆不足、冷隔、氣孔、夾渣）,,液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀準確、輪廓清晰的成型件的能力，稱為充型能力。充型能力不足時會產生澆不足、冷隔、夾砂、氣孔、夾渣等缺陷,,影響充型能力的因素,,合金的流動性；,澆注條件（,澆注溫度，,充型壓力）；鑄型填充條件（鑄型蓄熱能力，鑄型溫度，鑄型中的氣體）；鑄件結構。,,鑄造合金的凝固與收縮,,凝固方式：逐層凝固，糊狀凝固，中間凝固,,收縮階段：液態(tài)收縮，凝固收縮，固態(tài)收縮,,工藝原則,,定向凝固原則,---,縮孔，縮松,,同時凝固原則,---,應力,,鑄造內應力、變形與裂紋,,內應力：熱應力、機械應力,,變形：粗短細長,
3、,裂紋：熱裂、冷裂,鑄 造,,2009.8.13,武漢理工大學金工學部,鑄鐵件的生產,,鑄鐵性能,,優(yōu)點：,良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小；良好的切削加工性能；高的耐磨性；良好的吸震緩沖性能；低的缺口敏感性能。,缺點：,石墨極差的力學性能；對基體的割裂；石墨片尖端的應力集中成為裂紋源。,鑄鐵的石墨化,,一次結晶決定石墨形態(tài)、分布特征和共晶團尺寸、數(shù)目。,,二次結晶視石墨化程度決定鑄鐵的三種基體組織。,,影響石墨化因素,,化學成分：,強促進石墨化元素硅,，,強阻礙石墨化元素,硫,；,,冷卻速度,-----,鑄件壁厚,,鑄鐵生產工藝,,孕育鑄鐵：孕育劑是含,Si,量為,75%,的硅鐵，適當提
4、高鐵水出爐溫度。,,可鍛鑄鐵：,先獲取全白口鑄件，再經(jīng)石墨化退火。,,球墨鑄鐵：,球化,+,孕育；適當提高鐵水出爐溫度；,適當提高砂型剛度。,,砂型鑄造,,常用的手工造型方法,,按砂箱特征：兩箱造型；三箱造型,,按模樣特征,：,整模造型；分模造型；活塊造型；挖砂造型；假箱造型；刮板造型,,澆注位置定義及選擇原則,,澆注位置定義：,澆注位置,是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。這個位置是否正確，對鑄件的質量影響很大。,,選擇原則：,P98-99,,分型面定義及選擇原則,,,,鑄造工藝參數(shù)：,,機械加工余量和鑄孔；,鑄造收縮率,；拔模斜度；鑄造圓角。,,,定性地繪出圖示零件的鑄造工藝圖,,先繪出零件
5、圖，再在零件圖上表示出澆注位置、分型面、加工余量、拔模,,斜度、型芯輪廓 （,P98,）,,課件畫工藝圖部分,鑄件的結構設計,（教材 、課件及作業(yè)相關部分）,,金屬壓力加工 定義：,金屬壓力加工是指固態(tài)金屬在外力作用下產生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的原材料、毛坯或零件的生產方法，又稱金屬塑性加工。,,冷變形與熱變形,金屬的再結晶溫度為,0.4T,熔，在再結晶溫度以上進行變形稱為熱變形，熱變形后，金屬具有再結晶組織，而無冷變形強化痕跡。,冷變形強化（加工硬化）：,在冷變形時，隨著變形程度的增加，金屬材料的所有強度指標（彈性極限、比例極限、屈服點和強度極限）和硬度都有所提高，但塑性
6、和韌性有所下降。,回復：,冷變形后的金屬加熱至一定溫度后，因原子的活動能力增強，使原子回復到平衡位置，晶粒殘余應力大大減小。,回復溫度：,T,回,=(0.25,～,0.3)T,熔,再結晶：,當溫度升高到該金屬熔點的,0.4,倍時（,T,再,=0.4T,熔），金屬原子獲得更多的熱能，使塑性變形后金屬被拉長了的晶粒重新生核、結晶，變?yōu)樽冃吻熬Ц窠Y構相同的新等軸晶粒。,,壓力加工,,纖維組織變化（,P139,）,,纖維組織具有方向性：,縱向塑性韌性提高；橫向塑性韌性降低。,,,纖維組織,的利用原則：,,使纖維分布與零件的輪廓相符合而不被切斷；,,使零件所受的最大拉應力與纖維方向一致，最大切應力與纖維
7、方向垂直。,,,,纖維組織的穩(wěn)定性很高，不能用熱處理方法消除，只有經(jīng)過壓力加工使金,,屬變形后才能改變其方向和形狀。,,金屬可鍛性,,衡量材料在經(jīng)受壓力加工時活的優(yōu)質制品難易程度的工藝性能，用金屬的塑性和變形抗力綜合衡量。,,金屬可鍛性的影響因素,金屬本質：化學成分；金屬組織。 加工條件：變形溫度；變形速度；,應力狀態(tài),。,,常用的鍛造方法,,自由鍛,,鍛前加熱,,加熱目的：提高塑性，降低抗力，改善可鍛性。,,鍛造溫度：,過低可鍛性差，加工硬化，導致緞裂；,過高導,,致氧化、脫碳、過熱、過燒。,,自由鍛基本工序：,鐓粗、拔長、沖孔。,,自由鍛件結構設計,（,P146,）,,圓錐過渡改成圓柱過渡
8、；加強筋、凸臺鍛不出；相貫線改成截柱體,,模鍛,,模鍛模膛：預鍛模膛，終鍛模膛；區(qū)別飛邊槽：倉部，橋部。,,制坯模膛：拔長，滾壓，彎曲，切斷，成形,,模鍛件結構工藝性,,不深，不薄，簡單，少孔,,板料沖壓,沖壓基本工序：,分離工序，變形工序,,分離工序（沖裁）,,落料，沖孔,----,間隙計算基準：落凹沖突,,變形工序：,彎曲，拉深,,彎曲,---,使板料或坯料彎成一定角度和形狀的變形工序。,,考慮：,彎曲半徑限制；彎曲線垂直纖維方向；回彈。,,拉深,,拉深系數(shù)：,拉深直徑,d,與毛坯直徑,D,的比值。,拉深系數(shù)值越小則變形程度越,,大，在一次拉深過程中的最小拉深系數(shù)為,0.5-0.8,，,材
9、料塑性好取下限。,,拉深缺陷：,,拉穿,---,防止措施：合適拉深系數(shù)，合適的間隙和圓角，潤滑。,,起鄒,---,防止措施：,壓邊圈。,,,,例：,,大批量生產圖示墊圈，材料為低碳鋼板，厚度為,1.5mm,，問需要哪兩副模具？若雙面間隙,Z=0.2,，試分別計算出這兩副模具的凸凹模尺寸。,需一副沖孔模、一副落料模。,,沖孔模：,φ,凸,=φ,孔,=100,,φ,凹,=φ,凸,+Z=100+0.2=100.2,,落料模：,φ,凹,=φ,落料,=200,,φ,凸,=φ,凹－,Z=200,－,0.2=199.8,,焊 接,焊接方法分類：,熔焊，壓焊，釬焊,,電弧焊,,熔化焊的本質是小熔池熔煉與鑄造
10、，是金屬熔化與結晶的過程。,,熔池存在時間短，,溫度高,；冶金過程進行不充分，氧化嚴重；熱影,,響區(qū)大。冷卻速度快，結晶后易生成粗大的柱狀晶。,,焊條,,焊芯和藥皮的作用,,焊條分類,,根據(jù)藥皮或熔渣種類的不同，電焊條可分為,酸性焊條與堿性焊條。,,酸性焊條工藝性好，而堿性焊條工藝性差,,堿性焊條有益元素多，,能使焊接接頭力學性能提高,,堿性焊條也稱低氫型焊條。,可以提高焊縫金屬的抗裂性,,堿性藥皮氧化性強，對銹、油、水的敏感性大，易產生飛濺和,CO,氣孔,,堿性藥皮在高溫下，易生成較多的有毒物質（,HF,等），因而應注意通風,,焊接接頭組織與性能,,熱影響區(qū)：熔合區(qū)，過熱區(qū)，正火區(qū)，部分相變
11、區(qū),,焊接應力與變形,,焊接變形的基本形式：收縮變形，角變形，彎曲變形，波浪變形，扭曲變形,,防止和減小焊接變形的措施,,結構設計：,中性軸對稱，,減少焊縫長度及數(shù)量,,常用的焊接方法,,手工電弧焊特點及應用,,埋弧焊特點,,氬弧焊：不銹鋼及有色合金首選,,二氧化碳氣體保護焊：只適于低碳鋼和低合金鋼的焊接,,電渣焊特點：,,最適合焊接大厚度工件，可一次焊成生產率高；,液態(tài)金屬停留時間長，焊縫質,,量好；焊接成本低。,,電阻焊：,點焊，縫焊，對焊（電阻對焊，閃光對焊）,,釬焊：,硬釬焊,釬料熔點,﹥,450℃,﹥,軟釬焊,釬料熔點,,,金屬材料的可焊性,,金屬材料的可焊性，是指被焊金屬在采用一定
12、的焊接方法、焊接材料、工藝,,參數(shù)及結構型式條件下，獲得優(yōu)質焊接接頭的難易程度，即金屬材料在一定,,的焊接工藝條件下，表現(xiàn)出,“,好焊,”“,不好焊,”,的差別。,,估算鋼材可焊性的方法為,碳當量法：,,,根據(jù)經(jīng)驗：,,C,當量＜,0.4%,時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。,在一般的焊接工藝條件下，焊件不會產生裂縫，但對厚大工件或低溫下焊接時應考慮預熱,。,,C,當量,=0.4%,～,0.6%,時,，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，可焊性較差。焊前工件需要適當預熱，焊后應注意緩冷，要采取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。,,C,當量＞,0.6%,時,，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強，可焊性
13、不好。焊前工件必須預熱到較高溫度，焊接時要采取,減少焊接應力,和,防止開裂,的工藝措施，焊后要進行適當?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質量。,,焊接裂紋,,熱裂紋,,熱裂紋的特征：,熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。熱裂紋的微觀特,,征是沿晶界開裂，所以又稱,晶間裂紋。,因熱裂紋在高溫下形成，所,,以有氧化色彩。,,熱裂紋產生的原因,:,液膜理論，高溫低強度理論，接頭中存在拉應力。,,冷裂紋,,冷裂紋的形態(tài)和特征：,焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產生,冷裂紋,。冷裂紋,,的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧化色彩。最常見的冷,,裂紋是,延遲裂紋,，即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋。,,延遲裂紋的產生原因,
14、:,,焊接接頭,(,焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū),),的淬火傾向嚴重，產生淬火組織，導致接頭性能脆化。,,焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。,,存在較大的拉應力。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。,,,,焊縫的布置,焊縫分散布置的設計,焊縫對稱布置的設計,焊縫避開最大應力集中位置的設計,焊縫遠離機械加工表面的的設計,,焊縫的布置,焊縫位置便于手弧焊的設計,便于自動焊的設計,便于點焊及縫隙焊的設計,,錯誤,的焊縫布置,焊接順序原則：先自由后約束,,切削加工,機床名稱,主運動,進給運動,機床名稱
15、,主運動,進給運動,臥式車床,工件旋轉,車刀縱向、橫向、斜向直線運動,龍門刨床,工件往復移動,刨刀橫向、垂直、斜向間歇移動,鉆床,鉆頭旋轉運動,鉆頭軸向移動,外圓磨床,砂輪高速旋轉,工件轉動，同時工件往復移動，砂輪橫向移動,臥銑,,立銑,銑刀旋轉運動,工件縱向、橫向移動（有時也做垂直方向移動）,內圓磨床,砂輪高速旋轉,工件轉動，同時工件往復移動，砂輪橫向移動,牛頭刨床,刨刀往復運動,工件橫向間歇移動或刨刀垂直斜向間歇移動,平面磨床,砂輪高速旋轉,工件往復移動，砂輪橫向、垂直方向移動,切削運動,,切削用量,刀具在進給運動方向上相對工件的位移量 。所用刀具和切削運動形式不同，進給量的表述和度量方法
16、也不同。,,如銑削,：,f=,v,f,/n,切削三要素,切削速度,Vc,進給量,f,切削深度,a,p,（背吃刀量）,指在切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度,,v,c,= πdn/1000(m/min),待加工表面到已加工表面間的垂直距離,,a,p,=(dw-dm)/2,金屬切削過程,,切屑的種類,：,,帶狀屑：,用大前角的刀具，較高的切削速度和小的進給量切削塑性材料時，,,易得到帶狀切屑。,,節(jié)狀屑：,低的切削速度和較大的進給量加工中等硬度的鋼材時產生。,,崩碎屑：,工件材料脆性越大，刀具前角越小，切削深度和進給量越大，,,越易產生此類切屑,,積屑瘤：,,是指在一定范圍的切削速度下切削塑
17、性金屬時，常發(fā)現(xiàn)在刀具前刀,,面靠近切削刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬，這就是積屑瘤。,,原因：,由于金屬的擠壓和強烈摩擦，使切屑與前刀面之間產生很大,,的應力和很高的切削溫度。,,條件：,當應力和溫度條件適當時，切屑底層與前刀面之間的摩擦力,,很大，使得切屑底層流出速度變得緩慢，形成一層很薄的“滯流層”。,,形成：,當滯流層與前刀面的摩擦阻力超過切屑內部的結合力時，滯,,流層的金屬與切屑分離而粘附在切削刃附近形成積屑瘤。,刀具磨損和刀具耐用度,刀具磨損可分為三個階段：,,第一階段稱為初期磨損階段,,第二階段稱為正常磨損階段,,第三階段稱為急劇磨損階段,刀具耐用度：,指刀具刃磨后從開始切削直到
18、磨損量達到磨損標準為止的切削時間用Ｔ表示,。,,切削力,,,主切削力,:,,(,切向力,Fc,),切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，其大小約占總的切削合力的８５％～９０％。,,是計算機床動力的主要依據(jù),背向力,:,,(,徑向力,Fp,),切削合力在切削深度方向上的分力,;,它在基面內,.,,使工件彎曲變形或引起振動，產生形狀和尺寸誤差,,車細長軸時，由于徑向力的作用，車削的工件易出,,現(xiàn)腰鼓形。,,進給力：,,(,軸向力,Ff),切削合力在進給方向上的分力,;,它在基面內,.,,是設計和校驗機床進給機構強度和剛度的主要依據(jù),。,切,,削,,合,,力,,常用金屬切削加工方法,,,車削：
19、,,車端面；車外圓；車圓錐；車螺紋；切槽或切斷；鉆中心孔；鉆孔；鏜孔；,,車成形面；滾花。,,鉆削：,,引偏：是指加工時由于鉆頭彎曲而產生的孔徑擴大、孔不圓或孔的軸線歪斜。,,銑削：,,銑平面；,銑鍵槽,；銑,T,形槽；銑燕尾槽；銑齒；銑螺旋槽；銑成形面等。,,磨削：,,加工材料范圍廣,,淬火鋼、未淬火銅及鑄鐵等材料,,淬火鋼等硬質材料只能用磨削進行精加工,,有色金屬不適于采用磨削加工,,,,,切削工件的結構工藝性,,盡量采用標準化參數(shù),,便于裝夾,,便于加工,,留出退刀空間：退刀槽；越程槽；空刀槽。,,便于提高生產效率,,減少裝夾次數(shù)：加工面應等高；同類結構要素要統(tǒng)一；軸上多鍵槽布局同向。,,選擇加工方法及設備,Φ35,圓柱面：磨削，外圓磨床；,,Φ55,圓柱面：車削，車床；,,鍵槽：銑削，銑床,,
武漢理工大學《金屬工藝學》復習
