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第十三章材料与成形工艺的选择原则

第十三章材料与成形工艺的选则

●一个机械零件要实现其应有的功能,主要由两方面的因素决定:一是零件结构(形状、尺寸、精度、表面质量等),二是零件材料。零件设计不仅是结构设计,也包括材料选用。

●选材对零件质量和工作寿命至关重要,影响零件生产成本和产品经济效益,复杂有难度工作,必须全面综合考虑。

第一节材料与成形工艺的选择原则

●满足使用性能要求,兼顾工艺性、经济性和环保性。

●一、使用性能足够的原则

●指所选用的材料制造出的零件必须满足其使用性能要求,在规定的使用期内正常工作。使用性能零件设计功能的必要条件,选材最主要因素。首要的任务要准确判断零件所要求的主要使用性能有哪些。

●选用材料使用性能要求,是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出的。

●零件的工作条件包括:

●(1)受力状况,主要有受力大小,受力形式(拉伸、压缩、

弯曲、扭转以及摩擦力等),载荷类型(静载、动载、交变载荷等)及其分布特点等;

●(2)环境状况,包括工作温度和介质情况(如高温、常温、

低温、有无腐蚀等);

●(3)特殊要求,例如要求导电性、导热性、磁性、密度、

外观等。

●当材料的使用性能不能满足零件工作条件的要求时,零件就以某种形式失去其应有的效能(即失效,如磨损失效)。

●机械零件所要求的使用性能主要是材料的力学性能。

●针对零件的具体工作条件和主要失效形式考虑对零件尺寸和重量的要求或限制及零件的重要程度(重要件有较高的安全系数),确定零件材料应具有的主要力学性能和分析计算将其转化为相应的力学性能指标,适当考虑物理、化学性能判据,作为选材基本依据。

●常用力学性能判据:一类直接用于设计计算如σs、σb、σ-1、E、KIC等;一类不直接用于计算,根据经验而

间接确定零件性能,如δ、ψ、ak等。

●后一类性能判据往往是作为保证安全的性能判据,其

作用是增加零件的抗过载能力和使用安全性。

●硬度判据(如HBS、HRC、HV等)不能直接用于计算,

但它在确定的条件与其它性能判据(如强度、塑性、

韧性、耐磨性等)密切相关,且试验方法简便、迅速、不破坏零件,习惯在零件的技术要求中以标注硬度值

来综合反映对其力学性能的要求,同时应注明材料的

处理状态。

●注意解决好材料的强度和塑性、韧性合理配合。

●二、工艺性能良好原则

●机械零件经过一定的工艺方法加工制造出来的,所选材料必须具备对于所采用的加工工艺的适应性,这就是选材中的工艺性原则。

●材料工艺性能,影响零件加工难易程度、生产效率、加工成本和加工质量等,还可成为决定材料取舍的主要因素。

●(1)铸造性能以流动性、收缩性和偏析倾向等判据综合评定。流动性好,收缩性和偏析倾向小,铸造性能好。共晶成分或在共晶点附近成分合金铸造性能最好。

●(2)锻压性能以金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性越好,变形抗力小,锻压性能好。热锻时,考虑锻造温度范围宽窄和抗氧化性好坏等,低碳钢、铜合金、铝合金锻造性好。

●(4)切削加工性能用切削抗力大小、加工零件的

表面粗糙度、加工时切屑排除难易程度和刀具磨损的快慢程度来衡量。铝、镁合金和易切削钢切削加工性良好,碳钢和铸铁的切削加工性能一般,奥氏体不锈钢、钛合金等材料较难切削。采用适当的热处理可调整某些材料的硬度,以改善其切削加工性能。

●(5)热处理工艺性能主要包括淬透性、淬硬性、

变形开裂倾向、过热倾向、氧化脱碳倾向、回火脆性倾向和耐回火性等,它们将影响零件的热处理质量和使用性能。例如,形状复杂且要求整体硬度高的零件,就应该选用淬透性及淬硬性好、变形开裂倾向小的材料来制造。

●工程非金属材料的成形工艺根据实际的生产条件等因素考虑其成形加工的可行性。

●陶瓷材料经烧结成形后具有极高的硬度,只能用碳化硅或金刚石砂轮磨削加工,一般不能进行其它加工。高分子材料可切削加工,但导热性较差,影响切削热的散出,工件在切削时易急剧升温,严重时可使材料软化或变焦。

●根据加工特点和生产批量考虑工艺性能。

●力学性能不高但结构较复杂箱体,一般用铸造的方法生产毛坯,主要考虑铸造性能和切削加工性能。大批生产冷镦螺钉、螺帽,应具有良好的锻压性能。对要求高强度高精度的模具,选材时要着重考虑的工艺性能是材料的切削加工性和热处理工艺性能。

●三、经济性合理的原则

●大多数产品(民用)零件设计把经济成本放重要地位。用便宜材料,总成本降至最低,经济效益好,产品最具竞争力,是设计者要做到的,即遵循经济性原则。

●总成本一般由材料、加工制造以及维修保养成本(或售后服务成本)等构成,前两部分主要,对于选材的经济性也可以从这两方面加以考虑。

●(1)合理降低材料的成本在满足零件使用性能和使用寿

命期限的前提下,应优先选择价格尽量低廉且供应充分的材料。

●(2)节约加工制造的成本选择工艺性能好的材料,方便

加工过程,降低制造成本。对形状复杂、加工费用高零件意义更大。

●选择与加工成本低的工艺方法适应材料,总成本降低。

●选材应注意立足本国资源,货源稳定。还应减少材料品种及

规格,以求简化采购和管理等工作。

●四、选材的环保性

●无毒无害代有毒有害,循环、重复、废物利用,资源得

到最大限度的利用,减少废物对环境的污染。

第二节选材的基本步骤和方法●一、材料与成形工艺选择的基本步骤

●1.基本步骤

●(1)分析零件工作条件和失效形式,按分析结果

提出零件最关键性能要求,同时考虑其它性能要求。●(2)对同类零件的用材情况和失效形式进行调查

研究,这样可从其使用性能、原材料状况和加工工艺等方面分析其选材是否合理,以便作为选材时的参考。

●(3)通过分析计算,确定零件应具有的主要力学

性能判据,在特定条件下考虑物理、化学性能判据。

●(4)在以上工作基础上,进行材料预选。不局限于选择一种材料,可提出多种用材方案,以便比较。

●(5)对预选的材料,在经过工艺性和经济性分析之后,进行综合评价。综合评价应采用定量与定性相结合的方法。由此可确定零件所用材料的牌号,并同时决定零件的热处理方法(或其它强化处理方法)。

●(6)重要的零件投产前进行有关试验(实验室试验、台架和工艺试验等),初步检验所选材料和热处理方法是否满足所设计的性能判据要求及零件加工过程有无困难。试验结果基本满意后可正式投产。

●2.基本方式

●实际工作中,往往根据具体情况,侧重于其中某个或某些步骤,因而形成了以下几种选材方式。

●(1)经验法

●套用法:根据以往选材成功经验,或有关设计手册推荐用材(总结成功经验而得出)为依据选材。在国内外已有同类产品的情况下,通过技术引进或进行材料成分与性能测试,套用同类零件所用的材料。

●(2)类比法

●参考其它种类产品功能或使用条件类似实用良好用材,合理分析对比选择与之相同或相近材料。

●(3)替代法

●生产或更新零件时,参照原材料性能判据,另选一种材料。替代材料品质和性能不低于原用的材料。

●(4)试差法

●新设计关键零件,按上述选材步骤全过程进行。试验结果未达设计性能要求,找出差距,分析原因,改进所选材料牌号或热处理方法后试验,直至结果满足要求,据此结果确定所选材料及其热处理方法。

●所选材料是否满足零件的使用和加工要求,有待于在实践中作出检验。工作不仅贯穿于产品的开发、设计、制造等各个阶段,还要在使用过程中及时发现问题(如通过零件的失效分析),加以改进。

●二、机械零件的失效及失效分析

●了解零件的失效形式是正确选材的基本前提之一。做到这一点,一个方法是通过理论分析对零件的失效形式加以预测,另一个方法就是进行零件的失效分析。失效分析不仅对零件的选材,而且对零件的设计、加工、使用以及保证零件的使用安全性都有非常重要的意义。

●1. 零件的失效:

●机械零件在使用过程中由于某种原因而不能完成其按原设计应有的效能,这一现象称为失效。

●(1)零件完全破坏而不能继续工作。如齿轮轮齿折断、螺栓断裂等。

●(2)零件严重损伤而不能继续安全使用。压力容器危险裂纹、三爪卡盘磨损而变形。

●(3)零件损伤虽安全工作,但不能完成规定功能。机床主轴变形、弹簧失去弹性、模具磨损。

●失效有早期失效、超期服役失效。

●2.失效的形式

●(1)过量变形的失效:过量弹性变形;过量塑性变形;蠕变变形

●(2)断裂失效:韧性断裂;低应力脆性断裂;疲劳断裂;蠕变断裂

●(3)表面损伤失效:表面磨损;表面腐蚀;表面疲劳

●一零件有几种失效形式,一般以一种失效形式起主导作用,很少同时以两种或两种以上形式存在。

拉伸试样的颈缩现

●3. 失效的基本因素

●影响失效的基本因素都可归结为设计制造过程因素(原始因素)和运转维修过程因素(工况使用因素)两大方面。

●(1)设计因素

●如设计有误,则机械设备或零件将不能使用或过早失效。

●(2)制造(工艺)因素

●工艺制造条件往往是达不到设计要求而导致零件失效的一个重要因素。(锻造、焊接、热处理、机械加工中的缺陷等)

●(3)装配调试因素

●在安装过程中未达到所要求的质量指标。(啮合传动件间隙

不合适、润滑与密封装置不良等)

●在初步安装调试后,未按规定进行逐级加载跑合。

●(4)材质因素

●选材不当,材料性能不能满足工作条件的要求。

●材质内部缺陷、毛坯加工(铸锻焊)工艺或冷热加工(特别

是热处理)工艺过程产生的缺陷也是导致失效的重要因素。

●(5)运转维修因素

●运转工况参数、定期维修、润滑条件、润滑装置等情况是否

正常。

●最后,在影响失效的基本因素中,特别要强调人的因素,即

注意人的素质条件的影响。

材料成型技术基础试题答案

《材料成形技术基础》考试样题答题页 (本卷共10页) 、判断题(每题分,共分,正确的画“O ”,错误的打“X ”) 、选择题(每空1分,共38分) 三、填空(每空0.5分,共26分) 1.( 化学成分) ( 浇注条件) ( 铸型性质) 2.( 浇注温度) 3.( 复杂) ( 广) 4.( 大) 5.( 补缩) ( 控制凝固顺序)6.( 球铁) ( 2 17% ) 7.( 缺口敏感性) ( 工艺)8.( 冷却速度) ( 化学成分) 9.( 低) 10.( 稀土镁合金)11.( 非加工)12.( 起模斜度) ( 没有) 13.( 非铁) ( 简单)14.( 再结晶)15.( 变形抗力) 16.( 再结晶) ( 纤维组织)17.( 敷料) ( 锻件公差) 18.( 飞边槽)19.( 工艺万能性)20.( 三) ( 二) 21.( -二二) ( 三)22.( 再结晶退火)23.( 三) 24.( -二二)25.( 拉) ( 压)26.( 化学成分) ( 脱P、S、O )27.( 作为电极) ( 填充金属)28.( 碱性) 29.( 成本) ( 清理)30.( 润湿能力)31.( 形成熔池) (达到咼塑性状态) ( 使钎料熔化)32.( 低氢型药皮) ( 直流专用)

Ct 230 图5 四、综合题(20分) 1、绘制图5的铸造工艺图(6分) ? 2J0 环O' 4 “ei吋 纯 2、绘制图6的自由锻件图,并按顺序选择自由锻基本工序(6 分)。 O O 2 令 i 1 q―1 孔U 400 圈6 3、请修改图7?图10的焊接结构,并写出修改原因。 自由锻基本工序: 拔长、局部镦粗、拔长 图7手弧焊钢板焊接结构(2 分)图8手弧焊不同厚度钢板结构(2 分) 修改原因:避免焊缝交叉修改原因:避免应力集中(平滑过 度)

按成型方法分类

按成型方法分类 (1)注射成型 是先把塑料加入到注射机的加热料筒内,塑料受热熔融,在注射机螺杆或柱塞的推动下,经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔,由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压(冷却)和塑件脱模过程所构成循环周期,,因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高,熔料对模具的磨损小,能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件;但是对于壁厚变化大的塑件,难以避免成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之一,应采用一切可能措施,尽量减小。 (2)压缩成型 俗称压制成型,是最早成型塑件的方法之一。压缩成型是将塑料直接加入到具有一定温度的敞开的模具型腔内,然后闭合模具,在热与压力作用下塑料熔融变成流动状态。由于物理及化学作用,而使塑料硬化成为具有一定形状和尺寸的常温保持不变的塑件。压缩成型主要是用于成型热固性塑料,如酚醛模塑粉、脲醛与三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等的模塑料,还可以成型加工不饱和聚酯料团(DMC)、片状模塑料(SMC)、预制整体模塑料(BMC)等。一般情况下,常常按压缩膜上、下模的配合结构,将压缩模分为溢料式、不溢料式、半溢料式三类。 (3)挤塑成型 是使处于粘流状态的塑料,在高温和一定的压力下,通过具有特定断面形状的口模,然后在较低的温度下,定型成为所需截面形状的连续型材的一种成型方法。挤塑成型的生产过程,是准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断、挤出品后处理(调质或热处理)。在挤塑成型过程中,注意调整好挤出机料筒各加热段和机头口模的温度、螺杆转数、牵引速度等工艺参数以便得到合格的挤塑型材。特别要注意调整好聚合物熔体由机头口模中挤出的速率。因为当熔融料挤出的速率较低时,挤出物具有光滑的表面、均匀的断面形状;但是当熔融物料挤出速率达到某一限度时,挤出物表面就会变得粗糙、失去光泽,出现鲨鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象。当挤出速率进一步增大时,挤出物表面出现畸变,甚至支离和断裂成熔体碎片或圆柱。因此挤出速率的控制至关重要。 (4)压注成型 亦称铸压成型。是将塑料原料加入预热的加料室内,然后把压柱放入加料室中锁紧模具,通过压柱向塑料施加压力,塑料在高温、高压下熔化为流动状态,并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成塑件。此种成型方法,也称传递模塑成型。压注成型适用于各低于固性塑料,原则上能进行压缩

材料成形工艺基础

《材料成形工艺基础》自学指导书 一、课程名称:材料成形工艺基础 二、自学学时:50课时 三、教材名称:《材料成形工艺基础》柳秉毅编 四、参考资料:材料成形技术基础陶冶主编机械工业出版社 五、课程简介:《材料成形工艺基础》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一,其任务是阐明液态成型、塑性成型和焊接形成等成型技术在内的内在基本规律和物质本质,揭示材料成型过程中影响产品性能的因素及缺陷产生的机理。 六、考核方式:闭卷考试 七、自学内容指导: 绪论第1章金属材料的力学性能 一、本章内容概述: 绪论:1.材料成形工艺的发展历史2.材料成形加工在国民经济中的地位 3.材料成形工艺基础课程的内容 4.本课程的学习要求与学习方法。 第一章:1)铸造成形基本原理;2)塑性成形基本原理; 3)焊接成形基本原理 二、自学学时安排:8学时 三、知识点: 1.合金的铸造性能 2.合金的收缩性; 3.铸件的缩孔和缩松 2合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔,获得尺;3影响合金的充型能力的因素1)合金的流动性2)浇;4合金的收缩概念液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固;5铸造内应力分热应力和机械应力;6顺序凝固,是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部;7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松,主要适用;8缩孔和缩松的防止方法:顺序凝固 四、难点:

1)强度、刚度、弹性及塑性 2)硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳。 五、课后思考题与习题:P40 1.1 区分以下名词的含义: 逐层凝固与顺序凝固糊状凝固与同时凝固 液态收缩与凝固收缩缩孔与缩松 答:逐层凝固:纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的,铸件凝固时其凝固区宽度接近于零,随着温度的下降,液相区不断减小,固相区不断增大而向中心推进,直至到达铸件中心。顺序凝固:是指在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度,从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固,即远离冒口的部位先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。 糊状凝固:如果合金的结晶温度范围很宽,或者铸件断面上温度梯度较小,则在凝固的某段时间内,其固相和液相并存的凝固区会贯穿铸件的整个断面。 同时凝固:是指采取一定的工艺措施,尽量减小铸件各部分之间的温度差,使铸件的各部分几乎同时进行凝固。 液态收缩:从浇注温度冷却至凝固开始温度(液相线温度)期间发生的收缩。凝固收缩:从凝固开始温度到凝固终了温度(固相线温度)期间发生的收缩。 铸件在凝固过程中,由于合金的液态收缩和凝固收缩所造成的体积缩减,如果未能获得补充(称为补缩),则会在铸件最后凝固的部位形成孔洞。大而集中的孔洞称为缩孔,细小而分散的孔洞称为缩松。 1.3拟生产一批小型铸铁件,力学性能要求不高,但壁厚较薄,试分析如何提高合金液的充型能力。 答:1)尽可量提高浇注温度。由于壁厚较薄,铸铁可取1450左右2)增大充型压力(即增大推动力)。3)选用蓄热能力强的材料作铸型。4)提高铸型温度。5)选用发气量小而排气能力强的铸型。 1.4冒口补缩的原理是什么? 冷铁是否可以补缩? 冷铁的作用与冒口有何不同? 答:在铸件厚壁处和热节部位(即铸件上热量集中,内接圆直径较大的部位)设置冒

材料成形技术基础(问答题答案整理)

第二章铸造成形 问答题: 合金的流动性(充型能力)取决于哪些因素?提高液态金属充型能力一般采用哪些方法?答:因素及提高的方法: (1)金属的流动性:尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金,提高金属液的品质; (2)铸型性质:较小铸型与金属液的温差; (3)浇注条件:合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头,合理设置浇注系统; (4)铸件结构:改进不合理的浇注结构。 影响合金收缩的因素有哪些? 答:金属自身的化学成分,结晶温度,金属相变,外界阻力(铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力) 分别说出铸造应力有哪几类? 答:(1)热应力(由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同) (2)相变应力(固态相变、比容变化) (3)机械阻碍应力 铸件成分偏析分为几类?产生的原因是什么? 答:铸件成分偏析的分类:(1)微观偏析 晶内偏析:产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。(因为不平衡结晶) 晶界偏析:(原因:(两个晶粒相对生长,相互接近、相遇;(晶界位置与晶粒生长方向平行。)(2)宏观偏析 正偏析(因为铸型强烈地定向散热,在进行凝固的合金内形成一个温度梯度) 逆偏析 产生偏析的原因:结晶速度大于溶质扩散的速度 铸件气孔有哪几种? 答:侵入气孔、析出气孔、反应气孔 如何区分铸件裂纹的性质(热裂纹和冷裂纹)? 答:热裂纹:裂缝短,缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化颜色 冷裂纹:裂纹细小,呈连续直线状,缝内有金属光泽或轻微氧化色。 七:什么是封闭式浇注系统?什么是开放式浇注系统?他们各组元横截面尺寸的关系如何?答:封闭式浇注系统:从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小,阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF内<ΣF横ΣF横>F直下端>F直上端) 浇注位置和分型面选择的基本原则有哪些? 答:浇注位置选择:(1)逐渐的重要表面朝下或处于侧面;(原因:以避免气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷) (2)铸件的宽大平面朝下或倾斜浇注; (3)铸件的薄壁部分朝下;(原因:可保证铸件易于充型,防止产生浇不足、冷隔缺陷)(4)铸件的厚大部分朝上。(原因:便于补缩)容易形成缩孔的铸件,厚大部分朝上。(原因:便于安置冒口实现自上而下的定向凝固,防止产生缩孔) 分型面的选择:(1)应尽可能使全部或大部分构件,或者加工基准面与重要的加工面处于同

塑胶材料的选用原则

迄今为止,已见报道的树脂种类达到上万种,实现工业化生产的也不下千余种。塑料材料的选用就是在众多的树脂品种中,选择一个合适的品种。初看起来,可供我们选择的塑料品种太多,有眼花缭乱的感觉。但实际上并不是所有的树脂品种都获得了具体应用。我们所指的塑料材料的选用,并不是漫无边际的选择,而是在常用的树脂品种中选用。 塑料材料的选用原则: 一.塑胶材料的适应性; 1.各种材料的性能比较; 2.不宜选用塑料的条件; 3.选用塑料的适宜条件。 二.塑料制品的使用性能 1.塑料制品的使用条件 a.塑料制品的受力情况; b.塑料制品的电性能; c.塑料制品的尺寸精度要求; d.塑料制品的渗透性要求; e.塑料制品的透明性要求; f.塑料制品的外观要求。 2.塑料制品的使用环境 a.环境温度; b.环境湿度; c.接触介质; d.环境的光、氧及辐射. 三.塑料的加工性能 1.塑料的可加工性; 2.塑料的加工成本; 3.塑料加工的废料处理.

四.塑料制品的成本 1.塑料原料的价格; 2.塑料制品的使用寿命; 3.塑料制品的维护费用. 五.塑料原料的来源。 在实际选用过程中,有些树脂在性能上十分接近,难分伯仲。究竟选择哪一种更为合适?需要多方考虑、反复权衡,才可以确定下来。因此说塑胶材料的选用是一项十分复杂的工作,可遵循的规律并不十分明显。有一点需提醒大家特别注意,从各种书刊上引用的塑料材料性能数据,都是在特定条件下测定的,这些条件可能与实际工作状态差别较大。如不吻合则要将所引数据转换成实际使用条件下的性能或按实际条件重新测定。 面对一个要开发制品的设计图纸,选材应遵循如下步骤。 首先要确定这个产品是否可选用塑料材料制造;其次,如果确定可用塑料材料来制造,究竟选用那种塑料材料是进一步需要考虑的因素。 根据产品精度选择塑料材料: 不同塑料材料对应的产品精度 精度等级可用塑料材料品种 1级无 2级无 3级 PS、ABS、PMMA 、PC、PSF、PPO、PF、AF、EP、UP、 F4 UHMW、30%GF增强塑料等,其中以30%GF增强塑料的精度最高. 4级 PA类、氯化聚醚 HPVC等 5级 POM 、PP、HDPE等 6级 SPVC、LDPE、LLDPE等 衡量塑料制品耐热性能好坏的指标有热变形温度、维卡软化点和马丁耐热温度三种,其中以热变形温度最为常用. 从下表中可以看出,塑料的最高使用温度一般不超过400°C,而且大多数塑料的使用温度都在100到260°C范围内;只有不熔聚酰亚胺、液晶聚合物、聚苯酯(AP)、聚苯并咪唑(PBI)、聚硼二苯基硅氧烷(PBP)的热变形温度可大于300°C。因此,如果使用环境的温度长时间超过400°C,几乎没有塑料材料可供选用;如果使用环境的温度短期超过400°C,甚至达到500°C以上,并且无较大的负荷,有些耐高温塑料可短时使用。不过以碳纤维、石墨或玻璃纤维增强的酚醛等热固性塑料很特别,虽然其长期耐热温度不到200°C,但其瞬时可耐上千度高温,可用作耐烧蚀材料,用于导弹外壳及宇宙飞船面层材料。

高分子材料成型加工(塑料成型工艺学)考试复习题

1.以硬质PVC为例说明管材挤出成型加工工艺及其特点以及影响因素(10分) 答:挤出工艺:物料经挤出机塑化、机头口模成型后,经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割,得到管材制品。(3分) 特点:①口模横截面积不能大于挤出机料筒横截面积的40%。②挤出机头有直通式和偏移式两类,后者只用于内径尺寸要求精确的产品,很少采用。③定径套内径略大于管材外径;机头上调节螺钉可调节管材同心度;牵引速度可调节管材尺寸;(4分)④PVC,粘度大,流动性差,热稳定性差;生成热多,结合缝不易愈合,管材易定型。(3分)。 影响因素:温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气 2.简述挤出成型原理并讨论提高加料段固体输送速率的措施。 原理:粉(粒)料,加入挤出机经①加热、塑化成熔体,再经机头口模②流动成型成连续体,最后经冷却装置③冷却定型成制品。(4分)。措施:提高螺杆转速,提高料筒内表面摩擦系数fb,降低螺杆外表面摩擦系数fs(4分)。 3.简述管材挤出的工艺过程及管材挤出的定径方法。 答:管材挤出的基本工艺是:物料经挤出机塑化、机头口模成型后,经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割,得到管材制品。(3分)(4分) 管材的内外径应分别等于管芯的外径和口模的内径。管材挤出的定径方法分为定内径和定外径两种。(2分) 外径定型是使挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的,为此,可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。(2分) 内径定型法是将定径套装于挤出的塑料管内,即使挤出管子的内壁与定径套的外壁相接触, 在定径套内通以冷水对管子冷却定径。(2分) 4.挤出时,渐变螺杆和突变螺杆具有不同的加工特点。已知:PVC软化点75~165℃;尼龙的熔融温度范 围则较窄,约10℃,它们应分别选用何种螺杆进行加工?简要说明理由。(12分) 答: PVC应选用渐变螺杆而尼龙应选择突变螺杆进行加工。(4分)因为PVC是无定形塑料,无固定的熔点,软化温度范围较宽,其熔融过程是逐渐进行的,所以选择熔融段较长的渐变螺杆;PA是结晶性塑料,有固定的熔点,熔融温度范围较窄,温度达到熔点后,熔融较快,应选择熔化区较短的突变螺杆。(3分) 5.根据挤出理论和实践,物料在挤出过程中热量的来源主要有两个,一是物料与物料之间,物料与螺杆、 机筒之间的剪切、摩擦产生的热量,另一个是料筒提供的热量。 6.根据最简流动方程,熔体在螺杆计量段的流动有正流、逆流、横流和漏流四种 7.试分析螺杆挤出机生产中产生物料架桥现象的原因。 答:(1)原料配方中有黏度较大的助剂造成物料结块导致无法下料。 (2)下料段设定的温度过高,引起物料熔化,螺杆无法推进物料,造成物料架桥。 (3)喂料系统发生故障,无法正常工作,造成物料架桥。 8.请问为什么挤出机要在料斗座处加冷却装置? 答:为避免加料斗出现“架桥”现象而影响加料及固体输送效率。 9.机筒加热和冷却的目的是什么? 答:加热促进物料塑化;冷却为防物料过热。 10.什么叫螺杆的长径比?螺杆长径比的增加对物料的加工有何好处? 答:螺杆有效工作长度与直径之比。n一定时,L/D增加,物料在螺杆中运行时间延长,有利于物料塑化与混合,使升温过程变缓;可使均化段长度增加,可减少逆流和漏流,有利提高生产能力。 11.挤出成型是在什么温度之间进行的?物料在什么温度范围容易挤出?挤出温度由什么决定? 答:在黏流温度Tf与分解Td之间挤出成型;范围越宽越易挤出成型。具体温度应根据原料的配方、挤出机头结构、螺杆转速来定。

材料成型工艺基础部分复习题答案

材料成型工艺基础(第三版)部分课后习题答案 第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响? 答:①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷,也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮?影响合金收縮的因素有哪些? 答:①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象,称为收縮。 ②影响合金收縮的因素:化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝则和定向凝则? 答:①同时凝则:将浇道开在薄壁处,在远离浇道的厚壁处出放置冷铁,薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢,厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快,从而达到同时凝固。 ②定向凝则:在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口,使铸件远离冒口的部位最先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答:石墨在灰铸铁中以片状形式存在,易引起应力集中。石墨数量越多,形态愈粗大、分布愈不均匀,对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差,但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性,且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白口,铸铁硬、脆,难以切削加工;石墨化过分,则形成粗大的石墨,铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么?相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同? 答:①主要因素:化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同,其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢,铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片,力学性能较差;而在薄壁处,冷却速度较快,铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁?它与普通灰铸铁有何区别?如何获得孕育铸铁? 答:①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高,冷却速度对其组织和性能的影响小,因此铸件上厚大截面的性能较均匀;但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理:先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液,然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂,孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心,使石墨化骤然增强,从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果没球墨铸铁好?普通灰铸铁常用热处理方法有哪些?目的是什 么? 答:①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进;而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体,以获得所需的组织和性能,故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法:时效处理,目的是消除应力,防止加工后变形;软化退火,目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。 第三章 ⑴.为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形,而较少采用蜡液浇铸成形?为什么脱蜡时水温不应达到沸点? 答:蜡模材料可用石蜡、硬脂酸等配成,在常用的蜡料中,石蜡和硬脂酸各占50%,其熔点为50℃~60℃,高熔点蜡料可加入塑料,制模时,将蜡料熔为糊状,目的除了使温度均匀外,对含填充料的蜡料还有防止沉淀的作用。

几种常见快速成型工艺的比较

几种快速成型方式的比较 几种常见快速成型工艺的比较 在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括:FDM, SLA, SLS, LOM等工艺,而这几种工艺又各有千秋,下面我们在主 要看一下这几种工艺的优缺点比较: FDM(fused deposition Modeling)丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材(如工程塑料、聚碳酸酯)加热熔化进而堆积成型方法,简称丝状材料选择性熔覆. 原理如下:加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作平面运动,热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,并在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层画出截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料可供选用,如工程塑料;聚碳酸酯、工程塑料PPSF: 以及ABS 与PC的混合料等。这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,并可安全地用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。专门开发的针对医用的材料ABS-i: 因为其具有良好的化学稳定性,可采用伽码射线及其他医用方式消毒,特别适合于医用。 FDM快速原型技术的优点是: 制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的污染;1次成型、易于操作且不产生垃圾;独有的水溶性支撑技术,使得去除支撑结构简单易行,可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件; 原材料以材料卷的形式提供,易于搬运和快速更换。 可选用多种材料,如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等 快速原型技术的缺点是:成型精度相对国外先进的SLA工艺较低,最高精度、成型表面光洁度不如国外 SLA:成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺的简称,是最早出现的一种快速成型技术。在树脂槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后,工作台下降一层

(完整word版)材料成型工艺基础习题及答案

1.铸件在冷却过程中,若其固态收缩受到阻碍,铸件内部即将产生内应力。按内应力的产生原因,可分为应力和应力两种。 2.常用的特种铸造方法 有:、、、、和 等。 3.压力加工是使金属在外力作用下产生而获得毛 坯或零件的方法。 4.常用的焊接方法有、和 三大类。 5.影响充型能力的重要因素有、和 等。 6.压力加工的基本生产方式 有、、、、和等。 7.热应力的分布规律是:厚壁受应力,薄壁受 应力。 8.提高金属变形的温度,是改善金属可锻性的有效措施。但温度过高,必将产生、、和严重氧化等缺陷。所以应该严格 控制锻造温度。 9.板料分离工序中,使坯料按封闭的轮廓分离的工序称为; 使板料沿不封闭的轮廓分离的工序称为。 10.拉深件常见的缺陷是和。 11.板料冲压的基本工序分为和。前者指冲裁工序,后者包括、、和。 12.为防止弯裂,弯曲时应尽可能使弯曲造成的拉应力与坯料的纤维 方向。 13.拉深系数越,表明拉深时材料的变形程度越大。 14.将平板毛坯变成开口空心零件的工序称为。 15.熔焊时,焊接接头是由、、和 组成。其中和是焊接接头中最薄弱区域。 16.常用的塑性成形方法 有:、、、、 等。 16.电阻焊是利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热,将焊件局 部加热到塑性或融化状态,然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为焊、焊和焊三种型式。

其中适合于无气密性要求的焊件;适合于焊接有气密性要求的焊件;只适合于搭接接头;只适合于对接接头。 1.灰口铸铁的流动性好于铸钢。() 2.为了实现顺序凝固,可在铸件上某些厚大部位增设冷铁,对铸件进行补缩。() 3. 热应力使铸件的厚壁受拉伸,薄壁受压缩。() 4.缩孔是液态合金在冷凝过程中,其收缩所缩减的容积得不到补足,在铸件内部形成的孔洞。() 5.熔模铸造时,由于铸型没有分型面,故可生产出形状复杂的铸件。() 6.为便于造型时起出模型,铸件上应设计有结构斜度即拔模斜度。() 7.合金的液态收缩是铸件产生裂纹、变形的主要原因。() 8.在板料多次拉深时,拉深系数的取值应一次比一次小,即 m1>m2>m3…>mn。() 9.金属冷变形后,其强度、硬度、塑性、韧性均比变形前大为提高。() 10.提高金属变形时的温度,是改善金属可锻性的有效措施。因此,在保证金属不熔化的前提下,金属的始锻温度越高越好。()11.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能。 () 12.由于低合金结构钢的合金含量不高,均具有较好的可焊性,故焊前无需预热。() 13.钢中的碳是对可焊性影响最大的因素,随着含碳量的增加,可焊性变好。() 14.用交流弧焊机焊接时,焊件接正极,焊条接负极的正接法常用于

快速成型方法比较

第四次作业 姓名:张雅倩学号:U201311053班级:材卓1301班 一、增材制造(3D 打印)技术中的SLA(或者SL)、SLS、SLM、FDM、3DP、LOM 各是什么含 意?各是什么成形方法?各有什么特点?都用的什么共性技术? 解: 名称含意成形方法 SLA/SL 立体光刻成形(光固化成形)利用光能的化学和热作用使液态树脂材料产生变化的原理,对液态树脂进行有选择的固化,在不接触的情况下逐层制造出所需的三维实体原型。 SLS 选择性激光烧结激光束在计算机的控制下,按照截面轮廓的信息,对制件的实心部分所在粉末进行扫描,使粉末升温,粉末颗粒交界处熔化相互粘结,逐步得到各层轮廓。一层成形后工作台下降一截面层高度,进行下一层的铺料和烧结。循环最终形成三维工件。 SLM 选择性激光熔化在高激光能量密度作用下,金属粉末完全熔化,经散后冷却后凝固,层层累积成型出三维实体原型。 FDM 熔丝沉积制造丝状热塑性塑料由供丝机构送至喷头,并在喷头中加热至熔融态,然后被有选择性地涂敷在工作台上,快速冷却后形成加工工件截面轮廓。一层成形后工作台下降一截面层高度,喷头再进行下一层涂覆,循环最终形成三维产品。 3DP 三维印刷上一层粘结完毕后,成型缸下降一个距离,供粉缸上升一高度,推出若干粉末,并被铺粉辊推到成型缸,铺平并被压实。喷头在计算机控制下,按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂,最终完成一个三维粉体的粘结。 LOM 分层实体制造(纸叠层成形)将单面涂有热熔胶的纸通过加热辊加压粘结在一起,此时位于其上方的激光器按照分层CAD模型所获得的数据,将一层纸切割成所制零件的内外轮廓,然后新的一层再叠加在上面,通过热压装置将下面的已切割层粘合在一起,激光束再次进行切割。切割时工作台连续下降。切割掉的纸片仍留在原处,起支撑和固定作用。纸片的一般厚度为0.07~0.1mm。 共性技术增材制造、快速成型、逐层或逐点堆积出制件

材料成型技术基础知识点总结

第一章铸造 1.铸造:将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中,待其凝固冷却后,获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 2.充型:溶化合金填充铸型的过程。 3.充型能力:液态合金充满型腔,形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4.充型能力的影响因素: 金属液本身的流动能力(合金流动性) 浇注条件:浇注温度、充型压力 铸型条件:铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力,是液态金属固有的属性。 5.影响合金流动性的因素: (1)合金种类:与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 (2)化学成份:纯金属和共晶成分的合金流动性最好; (3)杂质与含气量:杂质增加粘度,流动性下降;含气量少,流动性好。 6.金属的凝固方式: ①逐层凝固方式 ②体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 ③中间凝固方式 7.收缩:液态合金在凝固和冷却过程中,体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。 收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8.合金的收缩可分为三个阶段:液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩,通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩,通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。 9.影响收缩的因素 (1)化学成分:碳素钢随含碳量增加,凝固收缩增加,而固态收缩略减。 (2)浇注温度:浇注温度愈高,过热度愈大,合金的液态收缩增加。 (3)铸件结构:铸型中的铸件冷却时,因形状和尺寸不同,各部分的冷却速度不同,结果对铸件收缩产生阻碍。 (4)铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10.缩孔及缩松:铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞,按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔,细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成:主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶,铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩松的形成:主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中,是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大,浇注温度越高,铸件的壁越厚,缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。

材料成型工艺基础部分(中英文词汇对照)

材料成型工艺基础部分0 绪论 金属材料:metal material (MR) 高分子材料:high-molecular material 陶瓷材料:ceramic material 复合材料:composition material 成形工艺:formation technology 1 铸造 铸造工艺:casting technique 铸件:foundry goods (casting) 机器零件:machine part 毛坯:blank 力学性能:mechanical property 砂型铸造:sand casting process 型砂:foundry sand 1.1 铸件成形理论基础 合金:alloy 铸造性能:casting property 工艺性能:processing property 收缩性:constringency 偏析性:aliquation 氧化性:oxidizability

吸气性:inspiratory 铸件结构:casting structure 使用性能:service performance 浇不足:misrun 冷隔:cold shut 夹渣:cinder inclusion 粘砂:sand fusion 缺陷:flaw, defect, falling 流动性:flowing power 铸型:cast (foundry mold) 蓄热系数:thermal storage capacity 浇注:pouring 凝固:freezing 收缩性:constringency 逐层凝固:layer-by-layer freezing 糊状凝固:mushy freezing 结晶:crystal 缩孔:shrinkage void 缩松:shrinkage porosity 顺序凝固:progressive solidification 冷铁:iron chill 补缩:feeding

材料成形工艺基础复习题

1.三种凝固方式(逐层、糊状、中间)及其影响因素(结晶温度范围、温度梯度) 2.合金的流动性及其影响因素(合金成分) a)为什么共晶合金的流动性好? 3.合金的充型能力对铸件质量的影响(浇不足、冷隔) 4.影响充型能力的主要因素(合金的流动性、浇注条件、铸型条件) 5.合金收缩的三个阶段(液态、凝固、固态) 6.缩孔、缩松产生的原因、规律(逐层:缩孔;糊状:缩松;位置:最后凝固部位) 7.缩孔与缩松防止(定向凝固原则;措施:加冒口、冷铁) 8.铸造应力产生的原因和种类(热应力、机械应力或收缩应力) 9.热应力的分布规律(厚:拉;薄:压)及防止(同时凝固原则) 10.铸造残余应力产生的原因(热应力)及消除措施(时效处理) 11.铸件变形与裂纹产生的原因(故态收缩,残余应力) 12.变形防止办法(同时凝固;反变形;去应力退火) 13.热裂纹与冷裂纹的特征 第二节液态成形方法 1.常用手工造型方法(五种最基本的方法:整模、分模、活块、挖砂、三箱)的特点和应 用(重在应用) 2.机器造型:实现造型机械化的两个主要方面(紧砂、起模) 3.熔模铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 a)为什么熔模铸件精度高,表面光洁? b)为什么熔模铸造适合于形状复杂的铸件? c)为什么熔模铸造适合于难于加工的合金铸件? 4.金属型铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 a)为什么金属型铸件精度高,表面光洁? b)为什么金属型铸造更适合于非铁合金铸件的生产? 5.压力铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 6.低压铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 7.离心铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 第三节液态成形件的工艺设计 1.浇注位置的概念及其选择原则(重在理解和应用)

几种常见快速成型工艺的比较

几种快速成型方式的比较

几种常见快速成型工艺的比较 在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括:FDM, SLA, SLS, LOM等工艺,而这几种工艺又各有千秋,下面我们在主 要看一下这几种工艺的优缺点比较: FDM(fused deposition Modeling)丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材(如工程塑料、聚碳酸酯)加热熔化进而堆积成型方法,简称丝状材料选择性熔覆. 原理如下:加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作平面运动,热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,并在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层画出截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料可供选用,如工程塑料;聚碳酸酯、工程塑料PPSF: 以及ABS 与PC的混合料等。这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,并可安全地用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。专门开发的针对医用的材料ABS-i: 因为其具有良好的化学稳定性,可采用伽码射线及其他医用方式消毒,特别适合于医用。 FDM快速原型技术的优点是: 制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的污染;1次成型、易于操作且不产生垃圾;独有的水溶性支撑技术,使得去除支撑结构简单易行,可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件; 原材料以材料卷的形式提供,易于搬运和快速更换。 可选用多种材料,如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等 快速原型技术的缺点是:成型精度相对国外先进的SLA工艺较低,最高精度、成型表面光洁度不如国外 SLA:成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺的简称,是最早出现的一种快速成型技术。在树脂槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后,工作台下降一层薄片的高度,以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖,以便进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢粘结在前一层上,如此重复不已,直到整个产品成型完毕。最后升

材料成型工艺基础习题答案

材料成型工艺基础(第三版)部分课后习题答案第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响? 答:①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷,也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮?影响合金收縮的因素有哪些? 答:①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象,称为收縮。 ②影响合金收縮的因素:化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则?试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁,使其实现定向凝固。 答:①同时凝固原则:将内浇道开在薄壁处,在远离浇道的厚壁处出放置冷铁,薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢,厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快,从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则:在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口,使铸件远离冒口的部位最先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答:石墨在灰铸铁中以片状形式存在,易引起应力集中。石墨数量越多,形态愈粗大、分布愈不均匀,对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差,但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性,且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白

口,铸铁硬、脆,难以切削加工;石墨化过分,则形成粗大的石墨,铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么?相同化学成分的铸铁件的力学性能是否 相同? 答:①主要因素:化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同,其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢,铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片,力学性能较差;而在薄壁处,冷却速度较快,铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁?它与普通灰铸铁有何区别?如何获得孕育铸铁? 答:①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高,冷却速度对其组织和性能的影响小,因此铸件上厚大截面的性能较均匀;但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理:先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液,然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂,孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心,使石墨化骤然增强,从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好?普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些?其目的是什么? 答:①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进;而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体,以获得所需的组织和性能,故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法:时效处理,目的是消除内应力,防止加工后变形;软化退火,目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。

材料选用原则设计

5.3.3 材料统计规定 a)工艺安装专业材料统计内容包括管道材料、涂漆材料、绝热材料、管道支架材料;b)材料统计范围以装置边界线为准; 5.3.4 管道组件 管子 a) 输送流体用无缝钢管执行GB/T 8163-1999,无缝钢管尺寸、外形、重量级允许 偏差执行GB/T17395-1998 中系列2(小外径)尺寸。除与设备连接外,管子公称直径应按以 下系列优先选用: 15、20、25、40、50、80、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000mm, 公称直径大于1000mm 时,宜按200mm 递增。 b) 除仪表连接管、蒸汽伴热管和特殊要求者外,管子最小公称直径应为15mm,且管子 内径不应小于6mm。 c) 最小选用壁厚应符合下表5.1 规定。 度参数较高或承受机械振动、压力脉冲及温度剧烈变化的管道,应选用无缝钢管。碳钢、低合金钢无缝钢管应符合《输送流体用无缝钢管》(GB/T8163 -1999)、《高压锅炉用无缝钢管》(GB5310-95)、《化肥设备用高压无缝钢管》(GB6479-86),不锈钢无缝钢管应符合现行《输送流体用不锈钢无缝钢管》(GB/T14976-94)的规定。 e) 常用钢种的无缝钢管使用温度,不宜超过下列范围: 10#、20# -20~450℃ 16Mn -40~450℃ 09Mn2V -70~100℃ 12CrMo ≤525℃ 15CrMo ≤550℃ 1Cr5Mo ≤600℃ 奥氏体不锈钢-196~700℃ 阀门 a) 除设计另有规定外,工艺物料及有毒、可燃介质如油品、油气、液化石油气、氢气、添加剂和化学药剂等介质管道用闸阀、截止阀、球阀和止回阀,应选用严密性好、安全可靠的石油化工专用阀门。阀门的基本要求应符合国标阀门的标准(GB12232、GB1223、GB12234、GB12235、GB12236、GB12237、GB12238、GB12239、GB12240、GB12241、GB12242、GB12243、GB12244、GB12246 和ZBJ16006 )规定。 b) 管道阀门全部选用钢阀,不能选用铸铁阀。 c) 用于切断管内流体的阀门宜选用闸阀、球阀、旋塞阀;用于调节流量的阀门宜选用截止阀、节流阀。 d) 用于工艺物料及剧毒、可燃介质管道的球阀、旋塞阀及其他通用结构的特种阀门,宜有防火防静电结构。 e) 具有软质密封的阀门,其密封的压力温度参数应满足设计条件的要求。

机械零件材料的选用原则

机械零件材料的选用原则 及典型零件的选材与热处理 一、机械零件选材原则 ①使用性能原则 ②工艺性能原则 a.铸造性能 b.压力加工性能 c.焊接性能 d.切削加工性能 ③经济性原则 二、典型零件的选材及热处理 1、齿轮 齿轮的选材及工艺分析: ①机床齿轮 材料:调质钢如45、40Cr、40MnB等,合金钢的淬透性更好。 工艺路线:备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→齿部高频表面淬火+低温回火→精磨该工艺路线中热处理工序的作用是: 正火:可消除锻造应力,使同批毛坯具有相同的硬度(便于切削加工),并使组织细化、均匀; 调质:提高齿轮心部的综合力学性能,以承受交变弯曲应力和冲击载荷,还可减少高频淬火变形; 齿部高频表面淬火:提高齿面硬度、耐磨性和抗疲劳点蚀的能力; 低温回火:消除淬火应力,提高抗冲击能力,并可防止产生磨削裂纹。 ②汽车、拖拉机齿轮 材料:一般用合金渗碳钢,如20Cr、20CrMnTi、20MnVB等。 工艺路线:下料→锻造→正火→机械粗加工→渗碳+淬火+低温回火→磨削加工 该工艺路线中热处理工序的作用是: 正火:细化均匀组织,消除锻造应力,改善切削加工性; 渗碳:提高齿轮表面含碳量(0.8%~1.05%); 淬火:获得一定深度的淬硬层(0.8~1.3mm),提高齿面耐磨性和接触疲劳强度; 低温回火:消除淬火应力,防止磨削裂纹,提高冲击抗力。 2、轴类零件 ①机床主轴 材料:载荷和转速不高时选45钢;承受较大载荷的车床主轴选40Cr;等。 工艺路线:备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→轴颈部位表面淬火+低温回火→磨削该工艺路线中热处理工序的作用是: 正火:消除锻造应力,调整硬度便于切削加工,改善锻造组织,为调质做准备。 调质:获得高的综合力学性能,提高疲劳强度和抗冲击能力。 轴颈部位表面淬火+低温回火:使轴颈部位获得高硬度和高耐磨性。

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