金属热加工工艺复习(完全体)资料

金属热加工工艺复习（完全体）

一名词解释：

1.金属液态成形：是一种将金属（一般为合金）浇入铸型型腔，冷却凝固后获得零件

或毛坯的成形工艺。

2.铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、压力、离心力、电磁力等外力

场的作用下充满铸型，凝固后获得一定形状与性能零件和毛坯生产过程。

3.直浇道窝：在直浇道底部设有半圆形或圆锥台形的窝坑，称为直浇道窝。

4.流动性：指熔融金属的流动能力。它是影响熔融金属充型能力的主要因素之一。

5.冷铁：为增加铸件的局部冷却速度，在砂型、砂芯表面或型腔中安放的激冷物。

6.补贴：为增加冒口补缩效果，沿冒口补缩距离，向着冒口方向铸件断面逐渐增厚的

多余金属。

7.浇注位置：浇注状态下铸件在铸型内所处的位置。

8.分型面：是指两半型（一般为上、下）或多个铸型（多箱造型）相互接触配合的表

面。

9.特种铸造：是指有别于砂型铸造工艺的其它铸造工艺。

10.离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的

一种铸造方法。

11.熔模铸造：又称失蜡铸造，用易熔材料（蜡或塑料等）制成精确的可熔性型壳熔模，

并进行蜡模组合，涂以若干层耐火涂料，经干燥、硬化成整体型壳，加热型壳熔失模型，经高温焙烧成耐火型壳，在型壳中浇注铸件的方法。

12.锻造温度：是指开始锻造的温度（始锻温度）和结束锻造的温度（终锻温度）之间

的一段温度区间。

13.始锻温度：锻造温度的上限。

14.终锻温度：锻造温度的下限。

15.锻造成形：锻造成型是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生

塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。

16.自由锻：自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不

受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自

由锻。

17.胎膜锻：胎模锻是在自由锻设备上使用简单的活动模具（称为胎模）生产锻件的方

法

18.模锻：模型锻造简称为模锻，是将加热到锻造温度的金属坯料放到固定在模锻设备

上的锻模模膛内，使坯料承受冲击功或静压力产生塑性变形而获得锻件的方法。

19.拉深：变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料(浅的空心坯)成形为空心件(深

的空心件)而厚度基本不变的加工方法。

20.分模面：是指锻模上模与下模的分界面

21.分模线：分模面预锻件表面的交线称锻件的分模线。分模线是锻件最基本的结构要

素。

22.芯轴扩孔：是将芯轴穿过空心坯料而放在“马架”上，坯料转过一个角度压下一次，

逐渐将坯料的壁厚压薄、内外径扩大。因此，这种扩孔也称为马架上扩孔。

23.冲孔连皮：对于有内孔的模锻件，锤上模锻不能直接锻出透孔，必须在孔内保留一

层连皮，然后在冲切压力机上冲掉。

24.锻模斜度：为了便于将模锻件从模膛中取出，锻件沿锤击方向的表面应留有一定的

斜度，称为模锻斜度或出模角。

25.冲孔：是指板料或工件上冲出所需的孔，冲去的是废料，周边是成品

26.落料：是指从板料上冲下所需形状的零件或毛坯，被冲下是成品，留下的是废料。

27.焊接成型：利用各种形式的能量使被连接的表面产生原子间结合而成为一体的成形

加工方法。

28.电阻焊：是利用电流流经工件接触面积邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑

性状态，同时对焊接处加压完成焊接的一种方法。

29.未熔合：在焊缝金属和母材之间或焊道金属与焊道金属之间末完全熔化结合的部分

称为未熔合。常出现在坡口的侧壁、多层焊的层间及焊缝的根部。

30.未焊透：焊接时，母材金属之间应该熔合而未焊上的部分称为未焊透。出现在单面

焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边

31.超声波探伤：是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等特性来发现缺陷的一种

无损检测方法。

32.射线探伤：射线探伤是利用X射线或γ射线可以穿透物质和在物质中有衰减的性质

来发现物质内部缺陷的一种无损探伤方法。

33.渗透探伤：渗透探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法。

34.激光焊：是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法。

35.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。

36.金属焊接性：焊接性是指在一定的焊接工艺条件下，能够获得优质焊接接头的难易

程度。是金属材料本身的固有属性。

37.气体的电离：热电离、场致电离、光电离使中性的气体分子或原子释放电子形成

正离子的过程叫做气体电离

38.阴极电子发射：阴极电子从阴极表面溢出的现象。热发射、场致发射、光发射和粒

子碰撞发射。

39.埋弧焊：是以可以熔化的颗粒装焊剂作为保护介质，电弧掩埋在焊剂层下的一种熔

化极电弧焊接方法。

40.手工电弧焊：手工电弧焊是利用手工操纵电焊条进行焊接的电弧焊方法。

41.等离子弧焊：是用等离子弧作为热源进行焊接的方法。

42.摩擦焊：它是在外力作用下，利用工件间相对摩擦运动和塑性流动产生的热量，使

接触面及近区金属达到塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，通过两侧材料间的相互扩散和动态再结晶而完成焊接的方法。

浇口杯

直浇道

横浇道内浇道

答：冒口是铸型内储存并提供补缩铸件熔融金属的空腔，也指该空腔中被充填的液体。（1）冒口与铸件间的补缩通道对于平板铸件，为使冒口中的金属液能不断补偿铸件的体收缩，冒口与被补缩部位之间应始终保持着畅通的补缩通道。夹角φ范围内都处于液态，始终和冒口及凝固区相通。

（2）、冒口有效补缩距离对于平板铸件，中间设一冒口，逐渐末端比中部多一个冷却端面，形成温梯度。因此末端晶体生长比中部快，凝固前沿呈楔形，扩张角φ向冒口扩大，末端是致密无缩孔、无缩松区。靠近冒口部分，金属液热量集中而造成温差，结晶速度比中部慢，凝固前沿也呈楔形，因此冒口作用区也是致密区。如果末端区与冒口区相连，便可获得致密

（末端区产生原因）因末端区比中间区多一个散热端面，所以冷却速度较快，在纵向上存在较大的温差，越靠近端面温度越低，因此等液相线何等液相线越靠近端面，向铸件中心推进越快，构成了补缩通道，因在中间段的中心尚未构成补缩边界之前，末端区已凝固完毕，所以末端区的钢液所产生的凝固收缩完全能获得钢液的补缩。这段位顺序凝固，铸件是致密的。（冒口作用区）由于冒口中钢液的热作用，使其在纵向存在温度差。等液相线和等固相线越靠近冒口，向铸件中心推进越慢因此在冒口区中形成楔形的补缩通道，向冒口扩张，有利于冒口补缩。

（轴线缩松产生原因）有一个邻接末端区与冒口区的中间区域时，在内冒口对其加热和末端激冷都作用不到，上下凝固前沿相互平行。凝固后期，由于树枝晶生长隔断了补缩通道，便产生轴线缩松

避免方法：（1）冷铁两冒口之间安放冷铁，相当于铸件中间增加激冷端，形成两个末端区，显著增加有效补缩距离。末端加冷铁会使末端区长度略有增加。

（2）使铸件长度等于冒口区和末端区长度之和时不会产生轴线缩松。

3、开放式浇注系统和封闭式浇注系统

答：封闭式浇注：系统直浇道出口、横浇道截面积总和及内浇道出口面积总和依次缩小。在正常浇注条件下，所有组元都能为金属液充满，也称收缩式浇注系统。容易为金属液所充满，撇渣能力强，可防止气体的卷入，可用于中小型铸件。但金属液流速大，有时甚至向型腔产生喷射现象。不适于易氧化的非铁合金或压头高的铸件及柱塞浇包的铸钢件。

开放式浇注系统：直浇道出口、横浇道截面积总和及内浇道出口面积总和依次扩大浇注系统，也称为扩张式浇注系统。直浇道下端为阻流截面。难于充满所有组元，撇渣能力较差，熔渣

及气体将随金属液流入型腔，造成废品。但内浇道金属液流速不高，流动平稳、冲刷力小，受氧化程度轻微。主要用于易氧化的合金铸件、球铁铸件和柱塞包浇注的中大型铸钢件。

4、分析齿轮类零件铸件在轮缘热节处产生缩孔的原因，并提出防止缩孔产生的工艺方式答：壁厚不均匀，在局部厚大部位或内角处，因散热缓慢而形成热节，当热节处得不到相邻金属补缩，就会出现缩孔。冒口尺寸设计不合理未能促进铸件顺序凝固。铸件的凹角半径太小，使尖角处型砂的传热能力降低，凹角处的凝固速度下降，同时发气压力大，析出的气体向未凝固的金属液渗入，导致铸件产生气缩孔。

防治方法：（1）通过加长冒口补贴，使此部位处于冒口有效补缩距离范围内，保证组织的致密度。（2）减小凝固区域宽度，合理设计冒口、冷铁和补贴，设计利于顺序凝固的浇注系统，合理浇注温度和速度等，实现顺序凝固。（3）在轮缘上部加厚,造成一定的温度梯度，才能使凝固区域由下而上逐渐移动

5分析铸件在热节处产生缩松或缩孔的原因，并提出至少两种铸造工艺措施（具体说明如冷铁、暗冒口、明冒口）

答：（1）铸件结构壁厚不均匀，在局部厚大部位或内角处，因散热缓慢而形成热节，当热节处得不到相邻金属补缩，就会出现缩孔或缩松。（2）工艺因素冒口设计不合理，可能造成局部过热或补缩能力降低；当冷铁尺寸和布置不当时，将阻隔补充来源以及浇注工艺不合理等形成缩孔或缩松。

防治方法：（1）在高处热节的上方或旁边设置冒口（2）在热节处安放内冷铁或外冷铁，加大铸件的冷却速度（3）在热节或铸件尺寸超出冒口有效补缩距离时，利用补贴可造成冒口敞开的补缩通道，实现补贴。

6、特种铸造方法分类和特种铸造（熔模铸造、离心铸造、金属模铸造、消失模铸造）的特点及工艺。

答：特种铸造：是指有别于砂型铸造方法的其它铸造工艺

特种铸造方法分类：按造型材料可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、负压铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、离心铸造等）两类。

【注：各个铸造工艺按其定义写即可，自己添加】

熔模铸造的特点：

（1）尺寸精度高；

（2）适于各种铸造合金、各种生产批量，尤其在难加工金属材料，如铸造刀具，涡轮叶片等生产中；

（3）可以铸造形状复杂铸件；

（4）可铸出各种薄壁件及重量很小铸件；

（5）工序繁多，生产周期长，铸件不能太大。

离心铸造的特点：

优点：（1）致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学性能较好；

（2）生产中空铸件时可不用型芯，故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属

充型能力，降低壁厚对长度或直径比值，简化套筒和管类铸件的生产过程；

（3）几乎没有浇注系统和冒口金属消耗，提高工艺出品率；

（4）便于制造筒、套类复合金属铸件，如钢背铜套、双金属轧辊等；

（5）铸成铸件时，可借离心力提高金属的充型能力，故可生产薄壁铸件，如叶轮、

金属假牙等；

缺点：（6）对合金成分不能互溶或凝固初期析出物的密度与金属液基体相差较大时，易形成密度偏析；

（7）铸件内孔表面较粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易正确控制；

（8）用于生产异型铸件时有一定的局限性。

金属模铸造的特点：结构简单、制造方便，尺寸精确，操作便利。

消失模铸造的特点：1.铸件精度高2.设计灵活3.无传统铸造中的砂芯4.清洁生产5.

降低投资和生产成本

【消失模铸造定义：原理是用泡沫聚苯乙烯塑料模样（包括浇冒口）代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在灼热液态金属的热作用下，泡沫塑料气化、燃烧而消失，

金属液取代了原泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获得所需要的铸件。】

特种铸造工艺：（1）金属型铸造（2）离心铸造（3）压力铸造（4）低压铸造（5）熔模铸造（6）壳型铸造（7）陶瓷型铸造（8）磁型铸造（9）石墨型铸造（10）真空吸铸（11）差压铸造（12）半固态金属铸造

7、砂型铸造气孔的来源及防止气孔的措施

答：气孔来源：A、析出性气孔B、反应性气孔C、侵入性气孔

防治方法：①严格控制气体来源，或对液态金属保护；

②冶金脱气和机械脱气；

③适当降低浇注温度，让气体排出。

8、金属从浇注温度冷却到室温要经历那些收缩阶段？

答：（1）液态收缩金属在液体状态时的收缩，原因是气体排出、空穴减少、原子间间距减小。

（2）凝固收缩金属在凝固过程时的收缩，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在外部表现皆为体积的减小，一般表现为液面降低，因此称为体积收缩。是缩孔或缩松形成的基本原因。

（3）固态收缩金属在固态过程中的收缩，其原因在于空穴减少；原子间间距减小。

（二）金属塑性成形

1、自由锻的基本变形工序？

答：指能大幅度改变坯料形状和尺寸的工序，也是自由锻的主要变形工序。如镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、剁切、错移和扭转等。

2、和零件图比较，锻件图上主要考虑的因素？

答：（1）加工余量自由锻件的精度和表面质量都很低，不能达到零件图的要求，锻后需要进行机械加工（2）锻造公差（3）锻造余块（4）检验试样及工艺夹头

3、分析开式模锻的变形过程四个阶段的变形特点及飞边槽的的作用？

答：第Ⅰ阶段自由变形或镦粗变形阶段。在此阶段，毛坯在锤击作用下，发生镦粗变形（或局部压入变形），高度减小，径向尺寸逐渐增大，即在金属与模壁接触之前，镦粗所需变形力不大，当金属与模壁接触，此阶段结束

第Ⅱ阶段第Ⅰ阶段结束后，由于金属流动受模壁阻碍，坯料自由流动受到限制，继续压缩时，金属流向模膛深处充满模膛的同时，开始流入飞边槽。当压下量达到时，出现少许飞边，此时所需变形力显著增大。

第Ⅲ阶段型腔充满阶段。飞边形成后，随变形的进行，飞边逐渐减薄，金属流入飞边的阻力急剧增大，形成阻力圈。当这个阻力大于金属充填模膛深处和圆角阻力时，迫使金属继续向模膛深处和圆角处流动，直到充满模膛。

第Ⅵ阶段锻足或称打靠阶段。通常坯料体积略大于模膛体积，因此当模膛充满后尚需继续压缩至上下模接触。多余金属排入飞边槽，以保证高度尺寸符合要求。这一阶段变形主要发生在分模面附近的区域，其它部位处于弹性变形状态。

飞边槽的作用：1、造成足够大的水平方向的阻力，迫使金属充满模膛，保证锻件的尺寸精度；

2、缓冲锤击，由于飞边金属的阻隔，可以缓冲上下模块的直接撞击，提高锻模寿命；

3、容纳多余金属，充满模膛后，多余金属靠飞边仓部容纳。

4、冲裁变形的几个阶段？冲孔和落料的区别？

答：（1）弹性变形阶段凸模首先与板料相接触，随着凸模的加压，板料发生弹性压缩与弯曲，并略有挤入凹模洞口。此时板料的内应力未超过σs，如若凸模卸压，材料即恢复原状，故称弹件变形阶段。

（2）塑性变形阶段凸模继续对板料加压，材料内应力越过屈服极限，部分金属被挤入凹模洞口，产牛塑剪变形，得到光亮的剪切断面。又因凸、凹模之间存在间隙，在塑性变形的同时，还伴有弯曲和拉伸，故这一过程给冲裁断面留下圆角带和光亮带。当内应力达到抗剪强度，出现微裂纹为小（即材料开始破坏，使塑性变形结束）。由于微裂纹产生的位置是在离刃口不远的侧面，团此冲裁件的毛刺形成是在这一阶段开始的。

（3）断裂分离阶段凸模继续下压，微裂纹不断向材料内部扩展，直至上、下两裂纹相遇重合为止。此时工件与板料分离，在冲裁断面上留下粗糙断裂带。以后凸模再下压，可使已经开始形成的毛刺拉长，并最后也留在冲裁件上。

冲孔是指板料或工件上冲出所需的孔，冲去的是废料，周边是成品；

落料是指从板料上冲下所需形状的零件或毛坯，被冲下是成品，留下的是废料

5、闭式模锻与开式模锻比较有何优点？闭式模锻各阶段的变形特点？

答：优点：1、无飞边材料消耗和额外变形功，只需1次加热；

2、受到三向压应力作用，塑性增加，故适用于模锻塑性较差的高合金钢和合金；

3、金属流线沿锻件轮廓分布，提高了锻件的力学性能。

第Ⅰ阶段是基本成形阶段。由坯料开始变形直至基本充满模膛，变形力增加较慢，继续变形，变形力急剧增加。

第Ⅱ阶段充满模膛各处，此阶段从第Ⅰ阶段结束到充满模膛为止。

第Ⅲ阶段形成纵向毛刺阶段。第Ⅱ阶段结束时基本已成为不再变形的刚性体，进一步增大锻造力，变形体在静压力作用下将破碎铸造枝晶、锻和孔洞、压实疏松。只有在极大锻造压力下，才能使金属产生很少的流动，形成纵向毛刺

6、板料冲压的应用。变形工艺有哪些？

答：冲压既能制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类的大型零件，又能够制造精密（公差在微米级）和复杂形状的零件。

（1）弯曲（2）拉深（3）翻边（4）胀型