机械制造基础第3版 宋昭祥第二篇第1章材料成型工艺理论基础.ppt

★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 图2.1-8 铸锭热变形前后的组织 a)变形前原始组织 b)变形后的组织 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 合理地利用锻造流线所造成的力学性能的异向性，是设计零件和制定变形工艺必须考虑的问题。 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 图2.1-9 螺钉的锻造流线状况与使用性能的关系 a) 用钢料直接车制的螺钉受横向切应力时使用性能良好，受纵向切应力时易损坏 b) 锻件毛坯加工的螺钉受纵、横向切应力时使用性能均好 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 二．金属的锻造性能 金属的锻造性能是指金属材料经受锻压加工时获得优质制件的难易程度。 金属的锻造性取决于金属的本质和变形条件。 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ (一) 金属的本质 1．化学成分 一般纯金属的锻造性比合金好。碳钢的锻造性随其含碳量的增加而降低，合金钢的锻造性低于相同含碳量的碳钢。 2．内部组织 纯金属和固溶体的锻造性能一般较好。 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ (二) 变形条件 1．变形温度 在一定的温度范围内(过热温度以下)，随着温度的升高，金属原子的活动能力增强，原子间的结合力减弱，表现为材料的塑性提高而变形抗力减小。同时，大多数钢在高温下为单一的固溶体 (奥氏体)组织，而且变形的同时再结晶也非常迅速，所有这些都有利于改善金属的锻造性能。 * * 第一章 材料成型工艺理论基础 教学内容 1. 铸造工艺基础 2. 锻造工艺基础 3. 焊接工艺基础 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 第一节 铸造工艺基础 一．合金的铸造性能 合金的铸造性能是表示合金通过铸造成形获得优质铸件的能力，通常用充型能力和收缩性等来衡量。 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ (一) 合金的充型能力 l．充型能力的概念 液态合金充满铸型型腔，并获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为合金的充型能力 。 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 2．影响充型能力的因素 ①合金的流动性 ②浇注条件 ③铸型的影响 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 图2.1-1 结晶特性对流动性的影响 a)在恒温下凝固 b)在一定的温度范围内凝固 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ (二) 合金的收缩性 1．收缩性的概念和收缩过程 铸件在凝固和冷却至室温过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩过程分三个阶段： ①液态收缩 ②凝固收缩 ③固态收缩 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 图2.1-2 铸造合金的收缩阶段 Ⅰ一液态收缩 Ⅱ一凝固收缩 Ⅲ一固态收缩 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 2．影响收缩性的因素 ①合金成分——常用铸造合金中，铸钢的收缩最大，灰铸铁最小。 ②浇注温度—— 合金的浇注温度越高，过热度越大，液态收缩量也越大，因而体收缩也越大。 ③铸型结构 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 3．缩孔、缩松的形成与控制 1） 缩孔、缩松的形成 合金的液态收缩、凝固收缩引起的体积收缩小，得不到外来液态金属（或合金液）的补充，是使铸件形成缩孔和缩松的根本原因。 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 图2.1-3 缩孔和缩松的形成 a)缩孔形成过程 b)缩松形成过程 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 2) 缩孔和缩松的控制 ①合理选择铸造合金 铸造生产中应尽量选择共晶成分附近的合金和结晶温度范围窄的合金。 ②控制铸件的凝固顺序 在工艺上常用定向凝固或同时凝固的原则控制缩孔和缩松的产生。 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 图2.1-4 定向凝固原则的运用 1-铸件 2-冒口 3-浇道 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 图2.1-5 同时凝固原则的运用 1-铸件 2-浇道 3-冷铁 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 4．铸造应力的形成与控制 1) 铸造应力的形成 铸件固态收缩时，冷却中收缩不均匀，收缩受到阻碍就会形成铸造应力。 2) 应力的控制 ①结构设计时，尽量使铸件壁厚均匀； ②工艺上使铸件实现同时凝固，合理设置浇注系统，在冷却较慢的部位放置冷铁等。 ★第二篇★第一章 材料成型工艺理论基础★ 二、常用合金铸件的铸造工艺特点 (一) 普通灰铸铁件 普通灰