现代材料加工方法答案

《现代材料加工方法》复习要点 第1章 概述

1．掌握材料的各种分类方法

① 按化学组成和显微结构分：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料。 ② 按性能特征分：结构材料、功能材料。

③ 按用途分：建筑材料、航空材料、电子材料、半导体材料、能源材料、生物材料。 ④ 按状态分：固体材料、液体材料、粉末材料。 2．掌握金属材料成形方法

① 液态金属铸造材料成形：a.重力下铸造：砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失

模铸造。b.外力下铸造：压力铸造、离心力铸造、挤压铸造、反重力铸造。 ② 固态金属塑性成形：a.体积金属成形：自由锻、胎模锻、模锻（开式、闭式、特种）。

b.板料金属成型：冲裁、弯曲、拉深、特种成形。

③ 金属材料焊接成形：a.熔焊（电弧焊）b.压焊（电阻焊，摩擦焊）c.钎焊，粘接焊 3．21世纪材料成形加工技术的发展趋势有哪些？

发展趋势：1.精度成形。2.材料制备与成形一体化。3.复合成形。4.数字化成形。5.材料成形自动化。6.绿色清洁生产。

4．与机械切削加工比较，材料成形加工有哪些特点？

特点：1.通常，材料在热态下通过模具或模型而成形。2.材料利用率高。3.劳动生产率高，可实现机械化，自动化生产。4.产品尺寸规格的一致性好。5.产品性能好。6.但尺寸精度比切削加工低，表面粗糙度比切削加工好。

第2章 液态金属铸造成形

1．液态金属铸造原理、特点及分类

金属液态成形通常指铸造成型。2.应用广泛，可获得形状复杂、外形尺寸不等的铸件；铸件和零件尺寸接近，少无切削加工；成本低，投资少。3.砂型铸造、特种铸造、消失模铸造。

2．消失模铸造的原理、特点及应用

1.将涂有耐火材料的模样四周用干砂充填、紧实，浇注时高温的金属液使其热解消失，并占据泡沫模所退出的空间而获得铸件。2.铸件精密度高，无取模无分型面；设计灵活；无传统制造砂芯；生产清洁；降低投资和成本。3、铸铁、铸钢、铸铝件。 3．熔模铸造的原理、特点及应用

1.在可熔性模的表面涂上数层耐火材料，将其中的蜡模熔去而制成壳，在经过焙烧，

然后进行浇注的铸造方法。2、铸件尺寸精度高，表面粗糙度小；适用于铸造某些结构形状复杂铸件，如叶轮；材料批量均不受限制。3、尺寸要求高的铸件；各种碳钢、合金钢及铜铝等各种有色金属，难切削加工合金的铸件。 4．压力铸造的原理、分类、特点及应用？

压力铸造的原理、分类、特点及应用：1.在高压作用下将液态或半液态金属（合金）快速压入金属型铸模型腔内，并使金属在压力下凝固形成铸件的铸造方法。2、热室压铸；冷室压铸（卧式，立式）。3、生产效率高；铸件精度高，表面粗糙度低；压力下铸造成形，铸件冷却速度快，故晶粒细小，表面紧实，铸件强度硬度高；压力机费用高，压铸型制造成本高；不适合高熔点金属，工艺准备时间长，不宜单件小批量生产；压铸件内部常存在气孔、缩孔和缩松等缺陷，不宜进行热处理或在高温下工作。4、Al,Mg合金，摩托车壳体，手机外壳，齿轮箱壳体，方向盘等。

5．热压机和冷压机比较及应用范围？

冷室压铸机的压室和保温坩埚炉是分开的，用于铝合金；热室机压室与坩埚是一体的，它生产效率高，热量损失少，金属氧化少，铸件夹杂少但寿命低，用于低熔点合金Al,Zn。冷室压铸压力大，铸件组织细密。

7．压力铸造的发展？（充氧铸造、真空铸造、局部加压压铸等原理）

1.充氧铸造：将干燥的氧气充入压室和压铸模型腔，以取代其中空气和其他气体。2、真空铸造：压铸前对铸型抽真空，以免产生气孔、疏松。3、局部加压压铸：在型腔壁厚处或横浇道部位加压，以解决其疏松缩孔问题。 8．反重力铸造原理及分类？

1.低压铸造：以较低压力将金属液自下而上压入铸型，并使铸件在一定压力下结晶凝固的特殊铸造方法。2.差压铸造：充型是低压铸造和压力下结晶两种工艺的复合。 9．压力铸造和低压铸造同样都是在压力下进行铸造，它们的工艺及应用范围有何不同？

压力铸造和低压铸造的工艺及应用范围的不同：1.工艺：压力铸造是高压下高速填充，压力一般为30—70Mpa，充型速度可达5—100m/s；低压铸造金属上升速度慢，仅为0.05—0.2m/s,流动平稳。铸型种类多，要求低；铸件可以热处理；厚薄件均可；铸件气孔少，力学性能好，尺寸精度低，表面粗糙度稍高，合金种类多，铸件质量范围大；设备结构简单，成本较低。2.压力铸造应用与小型、薄壁复杂铸件的大批量生产；低压铸造则可应用于厚壁件多用于铝合金。 10．压力铸造与砂型铸造的比较。

压力铸造和砂型铸造的比较：同2.4压力铸造特点 11．陶瓷型铸造原理、特点及应用？

1、利用质地较纯、热稳定性较高的耐火材料作造型材料，用硅酸乙酯水解液作粘结剂，在催化剂的作用下，经灌浆、结胶、起模、焙烧等工序而制成的。2、铸件的表面光洁度高；铸件的尺寸精度高；可以铸出大型精密铸件，最大可达十几吨；投资少，投产快，生产准备周期短。缺点是原材料价格昂贵，由于有灌浆工序，不适于浇注批量大，重量轻，形状较复杂的铸件，且生产工艺过程难于实现机械化和自动化。3、厚大

的精密铸件，广泛用于生产冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸型和模板等，也可用于生产中型铸钢件等。

12．石膏型铸造原理、特点及应用？

1、用石膏型代替熔模多层陶瓷壳体精密铸造来获得铸件。2、铸件整体，无分型面，尺寸精度高，不会产生合箱错位，不会产生分型痕迹线；工艺复杂，设备多，时间长，成本高。3、贵重金属，无余量铸件或加工余量少的铸件

第3章 固态金属成形技术

1．固态金属成形技术分类。

固态金属成形分为体积成形和板料成形

体积成形：自由锻，胎膜锻，模锻 板料成形：冲裁，拉深，弯曲，特种成形

2．精密冲裁原理及分类

精密冲裁的原理：采用不同的冲裁方法，直接用板料冲制出尺寸和形位精度高，冲切面平整，光洁的精密冲裁件。 分类：普通精冲（整形），强力压板精冲，对向凹模（凸模）精冲，同步剪挤精冲，往复冲裁，聚氨脂精冲

3．精密冲裁与普通冲裁相比有哪些特点？

特点：三向压力，上出件，有压边齿圈，顶出件，断面质量好，光亮带大，垂直、冲裁间隙小。

4．常规锻造方法及应用？

常规锻造方法：⑴自由锻：包括锻粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转、切割。应用于单件，小批量生产，或维修工作。⑵模锻：应用于中小型锻件的大批量生产。

5．各种精密模锻方法的原理及特点、应用？

（包括开式模锻、闭式模锻、挤压、体积精压、闭塞式模锻、多向模锻、径向模锻、 摆动碾压、等温模锻和超塑性模锻）

⑴开式模锻：分模面与模具运动方向垂直，在第二阶段形成飞边，依靠飞进阻力使金属充满型腔。 ⑵闭式模锻：无飞边模锻，凹凸模的间隙方向与模具运动方向平行。优点：有利于金属充满型腔，减少了飞边磨损，并节省切飞边设备，三向压力下成形。

应用：对应力较敏感的材料，各向异性对力学性能影响较大的材料，如Al合金、高强度钢、低塑性金属。

⑶ 挤压：金属下三个方向的不均匀压应力作用下，一模孔中挤出或流入模膛内以获得所需尺寸、形状的制品或零件的塑性成形工序。 特点及应用：提高金属塑性，生产复杂截面形状的制品，提高锻件的精度，改善模具内部组织和力学性能，提高生产率和节约金属材料。 ⑷ 体积精压：体积变化很小，用于锻件精整。

⑸闭塞式模锻：先将可分凹模闭合，并对闭合的凹模施以足够的和模力，然后用一个冲头或多个冲头，以一个方向或多个方向对模膛内的胚料进行挤压成形。 特点：生产率搞，一次便可成形形状复杂的精锻件；胚料强制受三向压应力状态，适于成形低塑性材料；锻件流线沿锻件外形连续分布，力学性能好。

⑹多向模锻：在几个方向同时对胚料进行锻造的一种新工艺。 特点：可锻出形状复杂、尺寸精

确的无飞边、无模锻斜度的中空锻件，只需胚料一次加热和压机一次行程便可成形，材料利用率高，生产率高，锻件力学性能高，尤其是抗应力腐蚀性能，胚料在强压应力下成形可使金属塑性提高，但是需专用设备，对胚料要求也高。 应用：生产外形复杂的中空锻件。

（7）径向模锻；原理—利用分布于坯料横截面周围的两个或两个以上的锤头，对坯料进行高频率同步的锻打。特点—可以有效地限制金属的横向流动，提高轴向延伸效率，锻打变形量小，工作精确度高，故锻件尺寸精度高，表面粗糙度较低，加工范围较大，需要专用设备。应用—截面为圆形，方形或多边形的等截面或变截面实心轴，内孔形状复杂或内孔细长的空心轴。低塑性材料：Ti合金,Al，Mo，Nb，锆。

（8）摆动辗压，原理—圆锥形的摆头上模产生圆摆运动，在工件上局部地，按次序地施加压力，以达到整形的目的，是一种连续局部加载的成形方法。特点：省力，辗压力小可用较小的设备成形较大的锻件，产品质量高，高精密成形，机器振动及噪音小，工作条件较好，应用—盘类，饼类，和带法兰的轴类件，特别是较薄工件，如法兰盘，铣刀环，汽车后半轴，端面齿轮，链轮，销轴。

（9）等温模锻。原理—坯料在几乎恒温的温度下模锻成形。特点—模具和坯料都保持在相同的恒温条件下，变形速度低。应用—航空航天工业中的钛合金，铝合金，镁合金。生产薄腹板的肋类，盘类，梁类锻件肋的max=23/T，C超塑性模锻，也是恒温条件下的成形，设备行程速度更慢。

6．闭式模锻与开式模锻相比有哪些特点？

答①开式的有飞边，闭式的无飞边②开式的金属流线在飞边附近聚集，切除飞边后流线末端外露会影响锻件的力学性能③开式的模壁对变形金属的侧向压力较小。 7．闭式模锻与闭塞式模锻区别？

8．液态模锻原理、分类及应用？

答：液态模锻原理—液态金属直接浇注到金属模内，在一定时间里，以一定的压力作用于液态或半液态金属上，使之成形，并在此压力下结晶和塑性流动。分类：凸模加压凝固法，直接液态凝固法，间接凝固法。应用：各类金属合金，Pb合金，Zn,Cu合金,铸铁，铸钢，不锈钢，厚壁件t>1mm。形状复杂，无法用普锻成形，但性能要求比铸造高的锻件。

9．液态模锻与压力铸造区别？

答：区别①压力大小：压铸大速度快，液锻组织细密②工件性能：液锻好，无气孔③模具结构：液锻简单，无需流道，费用低，寿命长④压铸对型芯有冲击作用，且需要专用设备。

10．液态模锻与固态模锻区别？

答:液锻与固锻①液锻在压力下结晶，组织细密，均匀②液锻的压力小，相当于固锻的1/5—1/4③液锻一次成形，固锻需预锻和终锻④液锻的工件外形精确，表面粗糙度小室温锻件必须模锻，特别是在动载荷下的。

第4章 金属粉末成形技术

1．金属粉末成形工艺过程？ 粉末制备、成形、烧结。

2．金属粉末材料的制备方法？