金属工艺学 复习提纲

ü共5条焊缝：2端封头2条，罐身3条 ü埋弧焊 ü罐身2截 罐身整体 2边的封头
焊缝的布置
40
焊缝的布置
41
42
切削运动
机床为实现切削加工，必需有加工工件 与刀具间的相对运动—切削运动。它包括主 运动和进给运动。 Ø主运动
是指在切削加工中形成机床切削速度或消 耗主要动力的工作运动； Ø进给运动
是指在切削加工中，对工件的多余材料不 断去除的工作运动。
43
机床 主运动 名称
卧式 工件旋 车床 转
进给运动
车刀纵向、横向、斜向直 线运动
机床 名称
平面 磨床
主运动
进给运动
砂轮高 工件往复移动，砂轮横向、
速旋转
垂直方向移动
钻床 钻头旋 转运动
钻头轴向移动
外圆 砂轮高 工件转动，同时工件往复 磨床 速旋转 移动，砂轮横向移动
加工硬化
1. 加工硬化（冷变形强化）：随着变形程度的增加， 其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降。 加热到回复温度，加工硬化部分消除 加热到再结晶温度，加工硬化全部消除
常用的锻造方法
l 自由锻
优点：设备工具简单、通用性大，成本低，工艺灵活性，使 用范围广，特别适用于单件、小批量生产。自由锻是大型 件唯一的锻造方法。
优点：不易产生铸造应力、 变形及裂纹等缺陷。 同时凝固---冷铁---应力
7
铸造内应力、变形与裂纹
铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受 到阻碍，铸件内部即将产生内应力，称为铸造应力。
内应力
热应力 机械应力
由于铸件壁厚不均匀，各部分的冷却速 度也不相同，导致在同一时间内，不同 部位不均衡的收缩而引起的应力。
应用：
主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径的环形焊缝焊 接。 如压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊 缝、船舶和潜艇壳体、其重机械、冶金机械（高炉炉身）等 的焊接。
34
电阻焊
对组合焊件经电极加压，利用电流通过焊接接头的 接触面及邻近区域产生的电阻热，实现焊接。
点焊的原理：
焊接时电极压紧工件，接通电流，电阻热使局部
液态金属的凝固与收缩
逐层凝固（充型能力好，便于补缩）
1、铸件凝固方式 糊状凝固(易形成缩孔、难以获得结晶紧实的铸件）
中间凝固（介于上两者间）
2、合金的收缩：铸造合金在浇注、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。
液态收缩 合金收缩 凝固收缩
带有冲孔连皮及飞边的模锻件 1-飞边；2-分模面；3-冲孔连皮4-锻件
凸凹模刃口尺寸的确定
在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。 落料件的光面是凹模刃口挤切材料产生的 孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的
1）设计落料模时，以凹模刃口尺寸作为基准，根据间隙的 大小确定凸模尺寸。（凹模尺寸等于落料件的尺寸） D凹 = d落 D凸= D凹 – Z
27
弯曲过程
与坯料纤维方向垂直
弯曲时还应尽可能 使弯曲线与坯料纤维 方向垂直。
回弹现象--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。一 般回弹角为0～10°。
28
l 锻件由几个简单几何体构成时，几何体的交接 处不应形成空间曲线，应改成平面与圆柱、平 面与平面的结构。
29
v自由锻锻件 上不应设计出 加强筋、凸台、 工字形截面或 空间曲线。
2）设计冲孔模时，以凸模刃口尺寸作为基准，根据间隙的 大小确定凹模尺寸。（凸模尺寸等于冲孔件的尺寸） D凸 = d孔 D凹 = D凸 + Z
24
拉深中常见的废品
① 拉裂（拉穿）：当拉应力值超过材料的强度极限时， 拉深件直壁与底部的过渡圆角处将被拉穿形成废品。 ② 起皱：在凹模圆角处，切向压应力过大，板料过薄， 易失稳产生起皱。
型
芯 凸
a)改进前；b)改进后
(a) 台
(b)
l去掉凸台，避免活块 l减少型芯的数量，避免不必要的型芯 l直分型，防挖砂
15
铸件的结构圆角 避免锐角连接
铸件壁厚应均匀、 避免厚大截面
16
型砂
型砂主要由原砂、粘土和水等组成，型砂应具备的性能：
性能
强度
透气性 耐火性
性能不足 将引起缺陷退让性ຫໍສະໝຸດ （可塑性等）固态收缩
缩孔:恒温下结晶
缩松:两相区结晶 应力
变形 裂纹
合金的收缩阶段 Ⅰ-液态收缩；Ⅱ-凝固收缩；Ⅲ-固态收缩
5
顺序凝固原则
顺序凝固原则：使铸件上远离冒口的部分到冒口之间建立 一逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部分向冒口的 方向顺序地凝固，这样铸件上每部分的收缩都能得到稍后凝固 部分合金液的补充，实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去。
35
缝焊
摩擦焊
l 摩擦焊的工艺过程原理 l 摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所产
生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊
接的一种压焊方法。 l 摩擦焊具有以下优点： l 接头的焊接质量好、稳定，其废品率是闪光对焊的1%左
右。 l 适于焊接异种钢和异种金属，如碳素结构钢-高速钢、铜
顺序凝固---冒口---缩孔
优点：冒口补缩作用好，
防止缩孔和缩松；
缺点： 1. 易产生铸造应力、变形 及裂纹等缺陷； 2. 增加金属的消耗和切割 冒口的工作量；
6
同时凝固原则
同时凝固原则：使铸件各部分的冷却速度尽量相等，以达 到铸件各部分几乎同时凝固完结。
同时凝固方法：把内浇口开设在铸件的薄壁处以减缓冷却 速度，而在厚壁处放置冷铁以加快其冷却速度。
铸件冷却到弹性状态以后，由于受 到铸型、型芯、浇冒口、砂箱等的 机械阻碍而产生的应力。
变形
残余热应力的存在，使铸件处在一种非 稳定状态，将自发地通过铸件的变形来 缓解其应力，以回到稳定的平衡状态。
裂纹
当热应力超过了极限抗拉强度会导致出现裂纹。
8
铸件的变形
产生原因：当残留内应力超过金属的屈服极限时，将产生翘曲变形。
可铁黑
KTH300—06
σb δ
可铁珠
KTZ450—06
σb δ
铸造工艺图的绘制
l 分型面的选择 铸型分型面是指铸型组元间的接合面
l 浇注位置的确定 l 工艺参数的确定 l 加工余量 l 拔模斜度 l 型芯
13
铸造工艺图实例
取分 至型 关面 重的 要选
衬套的零件图、铸造工艺图、铸件图
14
分型面为曲面，需挖砂造型
30
31
焊接接头的组织与性能
熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，并 向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附 近区域金属的组织和性能发生变化。
l 焊缝区——在焊接接头横截面上测量的焊缝金 属的区域。
l 熔合区——熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热 影响区的过渡区。
l 热影响区---受焊接热循环的影响，焊缝附近的 母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域 （熔合区，过热区、正火区、部分相变区）。 低碳钢的焊接接头中正火区的性能最好。
卧铣 铣刀旋 工件纵向、横向移动（有 牛头 刨刀往 工件横向间歇移动或刨刀
立铣 转运动 时也做垂直方向移动） 刨床 复运动
结论： （粗短（内弧）细长（外弧） ） 厚部（粗）、心部受拉应力，出现内凹变形。 薄部（细）、表面受压应力，出现外凸变形。
9
铸铁的分类
按照石墨的形态,铸铁可分为: Ø 石墨呈片状的铸铁,称普通灰口铸铁； Ø 石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁； Ø 石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁； Ø 石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。
垮砂 气孔 粘砂 裂纹等
17
18
金属的可锻性
1.可锻性的衡量指标：塑性和变形抗力。 2 . 影响可锻性的因素： 1）材料的性质（内在因素） 2）加工条件（外在因素） ①变形温度 ②变形速度 ③应力状态
应力状态对金属材料塑性的影响
Ø拉应力：使金属原子间距离增大，尤其当金属的内部存在气 孔、微裂纹等缺陷时，在拉应力作用下，缺陷处易产生应力集 中，使裂纹扩展，甚至达到破坏报废的程度。 Ø压应力：使金属内部原子间的距离减小，不易使缺陷扩展使 金属内部摩擦阻力增大，变形抗力也随之增大应力力求创造最 有利的变形条件，充分发挥金属的塑性，降低变形抗力，使功 耗最少，变形进行得充分。 Ø三个方向的应力中，压应力的数目越多，则金属的塑性越好； 拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。 Ø加工一种型材用拉拔要比挤压省力，但它的塑性反而不好。
《金属工艺学B》
1
l 一、填空题（每空0.5分，共10分） l 二、单项选择题（每小题1分，共15分） l 三、判断题（每小题1分，共10分） l 四、简答题（每小题5分，共10分） l 五、综合题 （共35分） l 六、零件工艺结构题：修改不合理工艺结构并
画出合理的零件结构图（每小题2分共20分）
32
由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异， 在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法： l 直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板） l 直流负接：焊件接负极，焊条接正极（薄板）
直流正接与负接
33
埋弧焊
埋弧焊的原理及特点： 埋弧自动焊是用焊剂进行渣保护，焊丝为一电极
在焊剂层下引燃电弧燃烧。因电弧在焊剂包围下燃烧， 所以热效率高；焊丝为连续的盘状焊丝，可连续馈电； 焊接无飞溅，可实现大电流高速焊接，生产率高；金属 利用率高，焊接质量好，劳动条件好。
缺点：生产率低，劳动强度大，锻件精度差、表面粗糙、 加工余量大。
l 模锻
l 固定模锻（锤上模锻和压力机上模锻） l 胎模锻
22
l终锻模膛
l终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。 l沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的 阻力，促使金属充满模膛，充当缓冲垫片，同时容纳多 余的金属。 l 终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。不可 以获得具有通孔的锻件。