聚氨酯泡沫材料及成型方法总结
聚氨酯泡沫材料
一、概况
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物统称为聚氨基甲酸酯。一般聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯(通常为甲苯二异氰酸酯，简称TDI)与多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互作用而得。由于聚氨酯的结构不同，性能也不一样。利用这种性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。近二十年来，聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快，特别是聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料发展更加迅速。
泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是具有多孔性，因而相对密度较小，质轻，隔热隔音，比强度高，减振等优异特性。根据所用原料不同和配方的变化，可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料几种。
图1 聚氨酯泡沫合成主要原料
聚氨酯泡沫形成的化学机理
多元醇与多异氰酸酯生成聚氨酯的反应，是所有聚氨酯泡沫塑料制备中都存在的反应。发泡过程中的“凝胶反应”一般即指氨基甲酸酯的形成反应。因为泡沫原料采用多官能度原料，得到的是交联网络，这使得发泡体系能够迅速凝胶。基团反应如下：
—NCO+—OH→—NHCOO—
在有水存在的发泡体系中，例如聚氨酯软泡发泡体系、水发泡聚氨酯硬泡体系，多异氰酸酯与水的反应不仅生成脲的交联（凝胶反应），而且是重要的产气发泡，
一般是指有水参加的反应。反应。所谓“发泡反应”
—NCO+HO+OCN—→—NHCONH—+CO↑22上述几个反应产生大量的热，这些热量可促使反应体系温度迅速增加，是发泡反应在短时间内完成。并且，反应热为物理发泡剂（辅助发泡剂）的气化发泡提供了能量
二、软质聚氨酯泡沫塑料
软质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯软泡）是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品。聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般具有密度低、抗氧化老化、耐油耐溶剂、弹性回复好、吸音、透气、保温性能，主要用作家具垫材、交通工具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热保温材料
发泡原理及工艺
预聚体法发泡工艺原理
预聚体法发泡工艺通常应用于聚醚型泡沫塑料。而聚酯型泡沫塑料因聚酯本身粘度较大，生成预聚体后粘度更大，在发泡时不易操作，一般都不用此法。
预聚体法发泡工艺既是将聚醚多元醇和而异氰酸酯先制成预聚体，然后在预聚体中加入水、催化剂、表面活性剂和其他添加剂，载高速搅拌下混合进行发泡。固化后在一定温度下熟化即软质泡沫塑料。其流程示意图如下
聚醚多元醇
预聚体
二异氰酸酯
水．
催化
表面活性
添加剂
图2 预聚体发泡流程示意图
预聚体工业制法及其发泡工艺
实例：在带有搅拌的干燥反应釜中加入聚酯，然后在室温下，在搅拌的同时加入异氰酸酯，由于异氰酸酯和聚酯的反应放热，因此必须根据釜的批量大小来控制异氰酸酯的加入速度，是反应温度不超过90℃，加完后继续在90℃温度下，保持反应1h左右，冷却后装入干燥容器中即为成品。在生产过程中最好能始终通入氮气，以排除系统中的水分。
发泡工艺：实验室小量发泡一般采用手工发泡，即将预聚体、水、催化剂、表面
活性剂及添加剂等一次加入，在高速搅拌2~3s后倾入模具内进行发泡。
半预聚体发泡工艺。
聚醚多元醇
预聚体
二异氰酸酯
聚醚多元醇
水发泡泡沫制品
表面活性剂
叔胺及其他催
化剂半预聚体发泡工艺流程图3 图
半预聚体法发泡工艺目前在一般软质泡沫塑料中采用较少，大部分用于制造半硬质制品。目的是为了较好的调节物料粘度和泡沫凝胶强度。
一步发泡工艺
一步发泡工艺是目前普遍采用的制造工艺，主要是将聚醚（或聚酯）多元醇、二异氰酸酯、水、催化剂、泡沫稳定剂及其他添加剂等原料一步加入，在高速搅拌下混合后进行发泡。由于使用了有机锡等催化剂，反应速度较快，放热时温度较高，不需要在发泡后在进行加热熟化，并采用了有机硅泡沫稳定剂，因而在聚醚
等物料粘度较低的情况下也能得到泡孔较为均匀的泡沫制品。加上不需要预聚体的反应装置，因而具有工艺简单、设备投资少、易于操作管理等优点。由于物料粘度较小，对制造低密度和模塑成型制品尤为有利，因而目前绝大部分生产已采用一步法发泡工艺。其流程图如下
聚醚（或聚酯）
多元醇
多异氰酸酯
泡沫水发混制泡合品
催化剂
表面活性剂
外发泡剂及其
他添加剂图4 一步发泡工艺示意图
箱式发泡工艺
这这是一种间歇式生产工艺，小规模生产块状软泡通常采用箱式发泡工艺，
种发泡方法适用于实验室手工发泡。
反应物料混匀后立即倒入一只木制或铁皮制成的箱子一样的敞口模具中发泡成型，故得名“箱式发泡”。箱式发泡的主要设备包括：①电控机械搅拌器，混合料筒；②模具（箱）；③称量工具，如天平、台秤、量杯、玻璃注射器等计量工具；④用于控制搅拌时间的秒表。生产时，需在箱内壁涂用少量脱模剂，使泡沫容易脱出。
软质聚氨酯泡沫塑料的其他品种
高回弹软质泡沫塑料
高回弹软质泡沫塑料，又称“HR”泡沫（high resiliency foam）。由于这类泡沫制品可以冷熟化，加工工艺简单，物性优良，因而引起各工业部门的重视，应用也日益广泛，它和常规热熟化泡沫塑料相比有诸多优点。
（1）优良的机械性能高回弹泡沫制品和一般制品相比，具有较高的弹性；低的滞后损失；较高的压缩复合比值；类似乳胶表面的手感和良好的透气性。（2）消耗能量低高回弹泡沫由于可以冷熟化，因而在生产中耗能低。高回弹泡沫塑料由于其特有的内在（3）具有较好的耐燃性
分子结构，因而比一般泡沫塑料有较低的可燃性，不含或含少量阻燃剂的制品即可达到自息级标准。
阻燃性软质泡沫
普通聚氨酯泡沫塑料都为可燃性聚合物。特别是软质泡沫塑料，开孔率较高，这给工业及因而较其他非泡沫聚氨酯更易燃烧，对空气接触面积大，密度较小，生活使用带来了一定的局限性。一般将阻燃性软质泡沫分为两种：一种是添加型，即在泡沫制品中加入阻燃性物质，如各种含磷，氯、溴、硼等化合物，特别是几种阻燃物质的混合物，更可产生协同效应，从而提高制品的阻燃性能；另一种是结构型，它在聚醚（或聚酯）多元醇或多异氰酸酯中引入磷、氯、溴、硼、氮等元素来达到阻燃目的。
半硬质泡沫
半硬质泡沫塑料是聚氨酯塑料的一大品种。该制品的特点是具有较高的压陷硬度和较高的密度。它的交联密度远高于软质泡沫塑料而仅次于硬质制品
超柔软泡沫塑料
超柔软聚氨酯泡沫塑料的特点是密度小压缩强度低，一般都用于床垫、低负荷垫子和枕头芯等方面
高密度泡沫橡胶
高密度泡沫橡胶，又称微孔软质聚氨酯泡沫塑料，其通常密度为240-960kg/m，根据需要可制成开孔或闭孔型等各种产品。它与其他微孔橡胶3相比，其特点是具有优异的物理性能，如较高的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性能，它的避震性能也较好，承载负荷性能也优于一般通用橡胶。
亲水性软质泡沫塑料
亲水性聚氨酯软质泡沫塑料大部分应用于制造海绵、地毯或织物衬里、耐火绝缘层等，最近在农艺、花卉种植方面用于人工土壤，它对水有较大的亲和力和较大的吸水率。
材料成型工艺
材料成型工艺 （Material Molding Process） 课程代码：（07310060） 学分：6 学时：90（其中：讲课学时78：实验学时：12） 先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础 适用专业与培养计划：材料成型及控制工程专业2012年修订版培养计划 教材：《金属材料液态成型工艺》、贾志宏主编、化学工业出版社、第一版； 《金属材料焊接工艺》、雷玉成主编、化学工业出版社、第一版； 《冲压工艺与模具设计》、姜奎华主编、机械工业出版社、第一版开课学院：材料科学与工程学院 课程网站：（选填） 一、课程性质与教学目标 （一）课程性质与任务（需说明课程对人才培养方面的贡献） 《材料成型工艺》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一。该课程主要任务是学习液态成型、塑性成型及焊接成型的工艺原理、方法、特点、质量影响因素及其规律、质量控制、适用范围等。学习过程中侧重于实际经验、工程技术及其理论知识的综合应用。通过系统学习，在掌握成型工艺过程基本规律及其物理本质的基础上，学生能够根据不同的零件需求，灵活选择和全面分析成型工艺、完成合理的工艺设计；同时，针对成型过程中出现的质量问题进行科学分析，找到解决措施，消除和减少工件质量缺陷； 本课程以数学、物理、化学、物理化学、力学、金属学与热处理、材料成型原理等作为理论基础，主要应用物理冶金、化学冶金、成形力学理论，系统阐述金属材料成型工艺过程的相关现象及其影响因素、规律、形成机制；同时，还汇总了大量的工程技术经验和实用技术。 通过本课程的学习，可以为材料成型工艺课程设计、金属综合性实验、毕业设计等后续课程学习奠定必要的基础知识。 （二）课程目标（需包括知识、能力与素质方面的内容，可以分项写，也可以合并写） 1. 掌握铸造成型、冲压成型和焊接成型工艺过程所涉及的主要物理原理； 2. 掌握各种成型方法的工艺特点及应用范围，能够根据实际产品需要选择高效、优质低成本的成型工艺方法；
下料成型通用工艺规范汇总
T—0908--01 剪板下料通用工艺规范 编制/日期： 审核/日期： 批准/日期：
剪板机下料通用工艺规范 1、总则 本标准根据结构件厂现有的剪床，规定了剪板机下料应遵守的工艺规范，适用于在剪板机上下料的金属材料。剪切的材料厚度基本尺寸为0.5~13mm（不同设备剪切的板厚不同），料宽最大为2500mm。 2 引用标准 GB/T 16743-1997 冲裁间隙 JB/T 9168.1-1998 切削加工通用工艺守则下料 3 下料前的准备 3.1 熟悉图纸和有关工艺要求，充分了解所加工的零件的几何形状、尺寸要求，及材质、规格、数量等。 3.2 核对材质、规格与派工单要求是否相符。材料代用时是否有代用手续。 3.3 查看材料外观质量（疤痕、夹层、变形、锈蚀等）是否符合质量要求。 3.4 为了降低消耗，提高材料利用率，要合理套裁下料。 3.5 厚板件有材质纤维方向要求的应严格按工序卡片要求执行。 3.6 下料前要按尺寸要求调准定尺挡板，并保证工作可靠，下料时材料一定靠实挡板。 3.7 熟悉所用的设备、工具的使用性能，严格遵守安全操作规程和设备维护保养规则。 3.8 操作人员应按有关文件的规定，认真做好现场管理工作。对工件和工具应备有相应的工位器具，整齐地放置在指定地点，防止碰损、锈蚀。 3.9 操作前，操作人员应准备好作业必备的工具、量具、样板，并仔细检查、调试所用的设备、仪表、量检具、样板，使其处于良好的状态。剪板机各油孔加油。 3.10 下料好的物料应标识图号与派工单一同移工。 4 剪板下料 4.1 剪床刀片必须锋利及紧固牢靠，并按板料厚度调整刀片间隙。 4.2 钢板剪切时，剪刃间隙符合JB/T 9168.1标准要求，见表1。 表1：钢板剪切时剪刃间隙（单位：mm） 4.3 先用钢笔尺量出刀口与挡料板两断之间的距离，反复测量数次，然后先试剪一块小料核对尺寸正确与否，如尺寸公差在规定范围内，即可进行入料剪切，如不符合公差要求，应重新调整定位距离，直到符合规定要求为止。然后进行纵挡板调正，使纵与横板或刀口成90°并紧牢。 4.4 剪切最后剩下的料头必须保证剪床的压料板能压牢。 4.5 下料时应先将不规则的端头切掉，切最后剩下的料头必须保证剪床的压料板能压牢。 4.6 切口端面不得有撕裂、裂纹、棱边，去除毛刺。 4.7 剪床上的剪切
材料成型工艺总结
红字不要求，蓝字是补充！不排除错别字啊！ 2.1 液态金属充型过程的水力学特性及流动情况 浇注系统：浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道（各组成部份的作用）P11 浇口杯：①承载来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注； ②减轻液流对型腔的冲击； ③分离熔渣和气泡； ④增加充型压力头。 影响浇口杯内水平蜗旋的主要原因：①浇口杯内液面的深度；②浇注高度；③浇注方向； ④浇口杯的结构。 液面浅和浇注高度大时，偏离直浇道中心的水平流速较高，因而易出现水平旋涡（避免）。垂直旋涡能促使熔渣和气泡浮至液面，对挡渣和分离冲入的气泡有利。 直浇道：将来自浇口杯的液流引入横浇道、内浇道或直接进入型腔。 横浇道：连接直浇道和内浇道的中间通道，功用：①稳流②流量分配③挡渣 内浇道：浇注系统中把液体金属引入型腔。功用：①控制充型速度和方向②分配液态金属③调节铸件各部位的温度分布和凝固次序④对铸件有一定的补缩作用。 2.2 浇注系统的设计P19 按截面积分：收缩式浇注式（定义，特征），扩张式浇注系统（定义，特征）， 收缩式浇注系统 定义：直浇道、横浇道和内浇道的横截面积依次缩小的浇注系统。 特征：液态金属在这种浇注系统中流动时，由于浇道截面积越来越小，流动速度越来越大，从内浇道进入型腔的液流，流动速度很大，对型壁产生冲击，易引起喷溅和剧烈氧化。但此种浇注系统在充型的最初阶段直至整个充型过程，都保持充满状态，金属液中的熔渣易于上浮到横浇道上部，避免进入型腔。此外，这种浇注系统所占体积较小，减少了合金的消耗。这种浇注系统主要用于不易氧化的铸铁件。 扩张式浇注系统 定义：直浇道、横浇道和内浇道截面积依次扩大的浇注系统。 特征：金属液在横浇道和内浇道中流速较慢，在进入型腔时流速平稳。不足之处是横浇道在充型初期不易充满，在开始段浮渣作用较差。易氧化的铝合金和镁合金要求液流平稳，大、中型铸件一般都采用扩张式浇注系统。 液态金属导入位置：顶注式（定义，特征），底注式（定义，特征）， 顶注式 定义：以浇注位置为基准，金属液从铸件型腔顶部引入的浇注系统。 优点：①液态金属从铸型型腔顶部引入，在浇注和凝固过程中，铸件上部的温度高于下部，有利于铸件自下而上顺序凝固，能够有效地发挥顶部冒口的补缩作用。 ②液流流量大，充型时间短，充型能力强。 ③造型工艺简单，模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少，浇注系统切割清理容易。 缺点：液体金属进入型腔后，从高处落下，对铸型冲击大，容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体，形成氧化夹渣和气孔缺陷。 底注式 定义：内浇道设在铸件底部的浇注系统。 优点：①合金液从下部充填型腔，流动平稳。 ②无论浇口比多大，横浇道基本处于充满状态，有利于挡渣。型腔内的气体能
材料成型原理题库
陶瓷大学材料成型原理题库 热传导：在连续介质内部或相互接触的物体之间不发生相对位移而仅依靠分子及自由电子等微观粒子的热运动来传递热量。热对流：流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程 热辐射：是物质由于本身温度的原因激发产生电磁波而被另一低温物体吸收后,又重新全部或部分地转变为热能的过程。 均质形核：晶核在一个体系内均匀地分布 凝固：物质由液相转变为固相的过程 过冷度：所谓过冷度是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值 成分过冷：这种由固-液界面前方溶质再分配引起的过冷，称为成分过冷 偏析：合金在凝固过程中发生化学成分不均匀现象 残余应力：是消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力 定向凝固原则：定向凝固原则是采取各种措施，保证铸件结构上各部分按距离冒口的距离由远及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。 屈服准则：是塑性力学基本方程之一，是判断材料从弹性进入塑性状态的判据 简单加载;在加载过程中各个应力分量按同一比例增加，应力主轴方向固定不变 滑移线：塑性变形金属表面所呈现的由滑移所形成的条纹 本构关系;应力与应变之间的关系 弥散强化：指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段 最小阻力定律：塑性变形体内有可能沿不同方向流动的质点只选择阻力最小方向流动的规律 边界摩擦：单分子膜润滑状态下的摩擦 变质处理：在液态金属中添加少量的物质，以改善晶粒形核绿的工艺 孕育处理;抑制柱状晶生长，达到细化晶粒，改善宏观组织的工艺 真实应力：单向拉伸或压缩时作用在试样瞬时横截面上是实际应力 热塑性变形:金属再结晶温度以上的变形 塑性：指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力 塑性加工：使金属在外力作用下产生塑性变形并获得所需形状的一种加工工艺 相变应力：金属在凝固后冷却过程中产生相变而带来的0应力 变形抗力：反应材料抵抗变形的能力 超塑性: 材料在一定内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变应力，异常高的流变性能的现象
材料成型加工与工艺学-习题解答(9-10-11)备课讲稿
材料成型加工与工艺学-习题解答(9-10- 11)
第八章注射成型 2.塑料挤出机螺杆与移动螺杆式注射机的螺杆在结构特点和各自的成型作用上有何异同? (p278)注射螺杆与挤出螺杆在结构上有何区别: (a)注射螺杆长径比较小，约在10~15之间。 (b)注射螺杆压缩比较小，约在2~5之间。 (c) 注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产率。为了提高塑化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。 (d)注射螺杆的头部呈尖头形，与喷嘴能有很好的吻合，以防止物料残存在料筒端部而引起降解。 (p221)挤出机螺杆成型作用是对物料的输送、传热塑化塑料及混合均化物料。 移动螺杆式注射机的螺杆成型作用是对塑料输送、压实、塑化及传递注射压力。是间歇式操作过程，它对塑料的塑化能力、操作时的压力稳定以及操作连续性等要求没有挤出螺杆严格。 3.请从加热效率出发，分析柱塞是注射机上必须使用分流梭的原因? (p278)分流梭的作用是将料筒内流经该处的物料成为薄层，使塑料流体产生分流和收敛流动，以缩短传热导程。既加快了热传导，也有利于减少或避免塑料过热而引起热分解现象。同时塑料熔体分流后，在分流梭与料筒间隙中流速增加，剪切速度增大，从而产生较大的摩擦热，料温升高，黏度下降，使塑料进一步的混合塑化，有效提高柱塞式注射机的生产量及制品质量。
6.试分析注射成型中物料温度和注射压力之间的关系，并绘制成型区域示意图。 (p298) 料温高时注射压力减小；反之，所需的注射压力加大。 8.试述晶态聚合物注射成型时温度(包括料温和模温)对其结晶性能和力学性能的影响。 (p297)结晶性塑料注射入模具后，将发生向转变，冷却速率将影响塑料的结晶速率。缓冷，即模温高，结晶速率大，有利结晶，能提高制品的密度和结晶度，制品成型收缩性较大，刚度大，大多数力学性能较高，但伸长率和充及强度下降。反过来，骤冷所得制品的结晶度下降，韧性较好。但在骤冷的时不利大分子的松弛过程，分子取向作用和内应力较大。中速冷塑料的结晶和曲性较适中，是用得最多的条件。实际生产中用何种冷却速度，还应按具体的塑料性质和制品的使用性能要求来决定。例如对于结晶速率较小的PET塑料，要求提高其结晶度就应选用较高的模温。
材料成形工艺期末复习总结
7.简述铸造成型的实质及优缺点。 答：铸造成型的实质是：利用金属的流动性，逐步冷却凝固成型的工艺过程。优点：1.工艺灵活生大，2.成本较低，3.可以铸出外形复杂的毛坯 缺点：1.组织性能差，2机械性能较低，3.难以精确控制，铸件质量不够稳定4.劳动条件太差，劳动强度太大。 8.合金流动性取决于哪些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：合金流动性取决于 1.合金的化学成分 2.浇注温度 3.浇注压力 4.铸型的导热能力5.铸型的阻力 合金流动性不好：产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔缺陷的间接原因。 9.何谓合金的收缩，影响合金收缩的因素有哪些？ 答：合金的收缩：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或缩减的现象 影响因素：1.化学成分 2 浇注温度 3.铸件的结构与铸型条件 11.怎样区别铸件裂纹的性质？用什么措施防止裂纹？ 答：裂纹可以分为热裂纹和冷裂纹。 热裂纹的特征是：裂纹短、缝隙宽，形状曲折，裂纹内呈氧化色。 防止方法：选择凝固温度范围小，热裂纹倾向小的合金和改善铸件结构，提高型砂的退让。 冷裂纹的特征是：裂纹细小，呈现连续直线状，裂缝内有金属光泽或轻微氧化色。 防止方法:减少铸件内应力和降低合金脆性，设置防裂肋 13.灰铸铁最适合铸造什么样的铸件？举出十种你所知道的铸铁名称及它们为什么不用别的材料的原因。 答：发动机缸体，缸盖，刹车盘，机床支架，阀门，法兰，飞轮，机床，机座，主轴箱 原因是灰铸铁的性能：[组织]：可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。 [力学性能]：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 [其他性能]：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性 14.可锻铸铁是如何获得的？为什么它只适宜制作薄壁小铸件？ 答：制造可锻铸铁必须采用碳、硅含量很低的铁液，以获得完全的白口组织。 可锻铸铁件的壁厚不得太厚，否则铸件冷却速度缓慢，不能得到完全的白口组织。 17. 压力铸造工艺有何缺点？它熔模铸造工艺的适用范围有何显著不同？ 答：压力铸造的优点： 1.生产率高 2.铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低，并可直接铸出极薄件或带有小孔、 螺纹的铸件 3.铸件冷却快，又是在压力下结晶，故晶粒细小，表层紧实，铸件的强 度、硬度高 4.便于采用嵌铸法 压力铸造的缺点： 1.压铸机费用高，压铸型成本极高，工艺准备时间长，不适宜单件、不批生产。 2.由于压铸型寿命原因，目前压铸尚不适于铸钢、铸造铁等高熔点合金的铸造。
材料成型原理-7 凝固金属的组织结构
液态金属成型原理
0、概论 1、液态金属的结构和性质 2、凝固的热力学基础 3、界面 4、凝固的结晶学基础 5、凝固的传热基础 6、凝固过程的流体流动 7、凝固金属的组织结构 8、凝固过程的缺陷和对策
第七章 凝固金属的组织结构
第七章 凝固金属的组织结构
? 第一节 凝固金属的组织结构 第二节 偏析（Segregation） 第三节 金属凝固组织形态控制
第七章 凝固金属的组织结构
2
一、凝固铸态组织的含义
z 铸态组织，即铸件的晶粒组 织，包括晶粒的形状、尺寸 和取向。广义讲，还包括合 金元素的分布（偏析）和凝 固过程形成的缺陷。
第七章 凝固金属的组织结构
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二、晶粒组织（Grain Structure）
? 典型铸态组织：表面细晶粒、柱状晶粒、等轴晶粒
z激冷晶区的晶粒细小;
内部等轴晶区 表层急冷晶区
z柱状晶区的晶粒垂直 于型壁排列，且平行 于热流方向.
z内部等轴晶区的晶粒 较为粗大;
中间柱状晶区
第七章 凝固金属的组织结构
4
几种不同类型的铸件宏观组织示意图
（a）只有柱状晶;（b）表面细等轴晶加柱状晶;（c）三个晶区都有;（d）只有等轴晶
第七章 凝固金属的组织结构
5
三、铸态组织形成原因
? 1. 表面细晶粒
z 型壁激冷，大量生核； z 三维散热，生长迅速，
相互抑制； z 生长无方向性。
第七章 凝固金属的组织结构
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(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
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。
材料成型知识点归纳总结
一、焊接部分 1.焊接是通过局部加热或同时加压，并且利用或不用填充材料，使两个分离的焊件达到牢固结合的一种连接方法。实质——金属原子间的结合。 2.应用：制造金属结构件；2、生产机械零件；3、焊补和堆焊。 3.特点：与铆接相比1 . 节省金属；2 . 密封性好；3 . 施工简便，生产率高。与铸造相比 1 . 工序简单，生产周期短；2 . 节省金属； 3 . 较易保证质量 4.焊条电弧焊：焊条电弧焊（手工电弧焊）是用电弧作为热源，利用手工操作焊条进行焊接的熔焊方法，简称手弧焊，是应用最为广泛的焊接方法。 5.焊接电弧：焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间稳定放电现象，即局部气体有大量电子流通过的导电现象。电极可以是焊条、钨极和碳棒。用直流电焊机时有正接法和反接法. 6.引弧方式接触短路引弧高频高压引弧 7.常见接头形式：对接搭接角接T型接头 8.保护焊缝质量的措施：1、对熔池进行有效的保护，限制空气进入焊接区（药皮、焊剂和气体等）。2、渗加有用合金元素，调整焊缝的化学成分（锰铁、硅铁等）。3、进行脱氧和脱磷。 9.牌号J×××J-结构钢焊条××-熔敷金属抗拉强度最低值×-药皮类型及焊接电源种类 10.焊缝由熔池金属结晶而成。冷却凝固后形成由铁素体和少量珠光体组成的柱状晶铸态组织。 11.热影响区的组织过热区正火区部分相变区熔合区 12.影响焊缝质量的因素影响焊缝金属组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接操作方法、焊接接头形式、坡口和焊后热处理等。 13.改善焊接热影响区性能方法：1.用手工电弧焊或埋弧焊焊一般低碳钢结构时，热影响区较窄，焊后不处理即可保证使用。2.重要的钢结构或用电渣焊焊接构件，要用焊后热处理方法消除热影响区。3.碳素钢、低合金结构钢构件，用焊后正火消除。4.焊后不能接受热处理的金属材料或构件，要正确选择焊接方法与焊接工艺。 14.常见的焊接缺陷裂纹夹渣未焊透未熔合焊瘤气孔咬边 15.焊接应力的产生及变形的基本形式收缩变形弯曲变形波浪变形扭曲变形角变形 16.焊接应力与变形产生的原因焊接过程中，对焊件进行了局部不均匀的加热是产生焊接应力与变形。 17.防止和减少焊接变形的措施：可以从设计和工艺两方面综合考虑来降低焊接应力。在设计焊接结构时，应采用刚性较小的接头形式，尽量减少焊缝数量和截面尺寸，避免焊缝集中等。 18.矫正焊接变形的方法机械矫正法火焰加热矫正法 19.坡口：焊件较薄时，在焊件接头处只需留出一定的间隙，用单面焊或双面焊，就可以保证焊透。焊件较厚时，为保证焊透，需预先将接头处加工成一定几何形状的坡口。 20.焊缝位置：熔焊时，焊缝所处的空间位置称为焊接位置。它有平焊、立焊、横焊和仰焊等四种。 21.埋弧自动焊的焊接电弧是在熔剂下燃烧，其引弧，维持一定弧长和向前移动电弧等主要焊接动作都由机械设备自动完成，故称为埋弧自动焊。 22.埋弧自动焊特点：1.生产率高2.焊缝质量好3.节省焊接材料和电能4.改善了劳动条件5.焊件变形小6.设备费用一次性投资较大。但由于埋弧焊是利用焊剂堆积进行焊接的，故只适用于平焊和直焊缝,不能焊空间位置焊缝及不规则焊缝。 23.自动焊工艺：仔细下料、清洁表面、准备坡口和装配点固。 24.气体保护焊：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。按照保护气体的不同，气体保护焊分为两类：使用惰性气体作为保护的称惰性气体保护焊，包括氩弧焊、氦弧焊、混合气体保护焊等；使用CO2气体作为保护的气体保护焊，简称CO2焊。特点：保护气体廉价，成本低；热量集中，焊速快，不用清渣，生产率高；明弧操作，焊接方便；热影响区小，质量好，尤其适合焊接薄板。主要用于30mm 以下厚度的低碳钢和部分合金结构钢。缺点是熔滴飞溅较为严重，焊缝不光滑，弧光强烈操作不当，易产生气孔。焊接工艺规范：采用直流反接，低电压（小于36V）和大电流密度。
材料成型原理复习题
综合测试题一 模具寿命与材料成形加工及材料学 一、填空题（每小题2分，共20分） 1. 目前铸造成形技术的方法种类繁多按生产方法分类，可分为砂型铸造和特种铸造。 2. 在铸造生产中，细化铸件晶粒可采用的途径有增加过冷度、采用孕育处理和附加振动。 3. 铸铁按碳存在形式分灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。 4. 合金在铸造时的难易程度的衡量指标合金的流动性和收缩。 5. 合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。 6. 压力加工的加工方法主要有：冲压、锻造、轧制、拉拔和 挤压等。 7. 合金的流动性常采用浇注螺旋型标准试样的方法来衡量， 8. 流动性不好的合金容易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。 9. 液态金属的充型能力主要取决于金属的流动性，还受外部条件如浇注温度、充型压力、铸型结构和铸型材料等因素的影响,是各种因素的综合反映。 10.金属由浇注温度冷却到室温经历了液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个相互关联的收缩阶段。 11.液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是内应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。 12.铸造中常产生的铸造缺陷有缩孔、缩松、浇不足、裂纹、内应力、夹渣和夹砂等
13. 特种铸造相对于砂型铸造的两类特点：型模的革新和充型方式的变更。 14.常用特种铸造方法金属型铸造、压力铸造、离心铸造、消失模铸造和熔模铸造、壳型铸造等。 15.衡量金属锻造性能的两个指标塑性和变形抗力。 16.自由锻造常用设备空气锤和水压机。 17.自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转和错移等。 18.镦粗的变形特点横截面积变大，长度变短普通拔长的变形特点横截面积变小，长度变长芯轴拔长的变形特点内孔直径不变，长度变长，壁厚变薄。 19.锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之差。后者过低易产生加工硬化现象。 20. 锤上模锻的实质金属在模膛内成形和变形阻力大，变形不均匀。 21. 模膛的分类制坯模膛和模锻模膛。 22. 板料冲压中分离工序有冲孔、落料、剪切和修整等。变形工序有拉深、弯曲、翻边和成形等。 23. 电弧燃烧实质是指电弧的产生、运动和消失的动态平衡。 24. 电弧分为阴极区、阳极区和弧柱区三个区。 25. 直流电焊机正接极是指焊件接正极，焊条接负极。 26. 焊接冶金过程的特点反应温度高、接触面积大、冷却速度快。 27. 焊接接头是指焊缝和热影响区。焊接热影响区包括熔合区、过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。 28. 焊接应力和变形产生的原因对焊缝区不均匀的加热和冷却。
材料成型加工与工艺学 习题解答7
第六章压制成型 2. 简述热固性塑料模压成型的工艺步骤。 将热固性模塑料在以加热到指定温度的模具中加压，使物料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下经过一定的时间，使其发生化学反应而变成具有三维体形结构的热固性塑料制品。 (1)计量 (2)预压 (3)预热 (4)嵌件安放 (5)加料 (6)闭模 (7)排气 (8)保压固化 (9)脱模冷却 (10)制品后处理 4. 在热固性塑料模压成型中，提高模温应相应地降低还是提高模压压力才对模压成型工艺有利？为什么？ 在一理论的操作温度下，模温提高时，物料的黏度下降、流动性增加，可以相对应的降低模压；但若继续升高模温会使塑料交联反应速度增快、固化速率升高此时便需要提高模压。一般而言提高温度应提高模压压力。 8. 试述天然橡胶硫化后的物理性能的变化，并解释之。 橡胶在硫化的过程中，交联密度发生了显着的变化。随着交联密度的增加，橡胶的密度增加，气体、液体等小分子就难以在橡胶内运动，宏观表现为透气性、透水性减少，而且交联后的相对分子质量增大，溶剂分子难以在橡胶分子之间存在，宏观表现为能使生胶溶解的溶剂只能使硫化胶溶胀，而且交联度越大，溶胀越少。硫化也提高了橡胶的热稳定性和使用温度范围。 天然橡胶在硫化过程中，随着线型大分子逐渐变为网状结构，可塑性减小，拉伸强度、定伸强度、硬度、弹性增加，而伸长率、永久变形、疲劳生热等相应减小，但若硫化时间再延长，则出现拉伸强度、弹性逐渐下降，伸长率、永久变形反而会上升的现象。 10. 橡胶的硫化历程分为几个阶段？各阶段的实质和意义是什么？ (1) 焦烧阶段又称硫化诱导期，是指橡胶开始前的延迟作用时间，在此阶段胶料尚未开始交联，胶料在模型内有良好的流动性。对于模型硫化制品，胶 料的流动、充模必须在此阶段完成，否则就会发生焦烧，出现制品花纹不清、缺胶等缺陷。焦烧阶段的长短决定了胶料的焦烧性能和操作安全性。
冲压工艺与模具设计知识点总结
1，P1，冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。冲压工艺可以分成分离工序和成形工序两大类。（判断：表1和表2） 2，P18，硬化定义：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。N称为材料的硬化指数，是表明材料冷变形硬化性能的重要参数。硬化指数n大时，表现在冷变形过程中材料的变形抗力随变形的增加而迅速增大，材料的塑性变形稳定性较好，不易出现局部的集中变形和破坏，有利于提高伸长类变形的成形极限。P30，成形破裂：胀形（a破裂）和扩孔翻边破裂（B破裂）。3，P32（了解）硬化指数n值：材料在塑性变形时的硬化强度。N大，说明该材料的拉伸失稳点到来较晚。塑性应变比r值：r值反映了板材在板平面方向和板厚方向由于各向异性而引起应变能力不一致的情况，它反映了板材在板平面内承受拉力或压力时抵抗变薄或变厚的能力。 4，P45，冲裁过程的三个阶段：弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。 5，P48，断面的4个特征区：圆角带，光亮带，断裂带，毛刺。（简答）影响断面质量的因素：1，材料力学性能的影响。材料塑性好，材料被剪切的深度较大，所得断面光亮带所占的比例就大，圆角也大；反之则反。2，模具间隙的影
响。间隙过小时，最初形成的滞留裂纹，在凸模继续下压时，产生二次剪切，会在光亮带中部形成高而薄的毛刺；间隙过大时，使光亮带所占比列减小，材料发生较大的塌角，第二次拉裂使得断面的垂直度差，毛刺大而厚，难以去除，使冲裁件断面质量下降。3，模具刃口状态的影响。刃口越锋利，拉力越集中，毛刺越小；刃口磨损后，压缩力增大，毛刺增大。4，断面质量还与模具结构、冲裁件轮廓形状、刃口的摩擦条件等有关。 6，P50，降低冲裁力的方法：阶梯凸模冲裁（缺点：长凸模插入凹模较深，容易磨损，修磨刃口夜间麻烦），斜刃口冲裁，加热冲裁。 7，P52，F卸：从凸模上将零件或废料卸下来所需要得力。 F推：顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力。 F顶：逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔顶出的力。 设h为凹模孔口直臂的高度，t为材料厚度，则工件数：n=h|t。刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模总压力：F总=F冲+F推 弹性和下出料方式的总冲压力：F总=F冲+F卸+F推 弹性和上出料方式的总冲压力：F总=F冲+F卸+F顶（选择）8，P53，冲裁间隙：冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。分双边（C）和单边（Z）两种。 间隙的影响：（1）对冲裁件质量的影响。间隙较大时，材料所受的拉伸作用增大，冲裁完毕后材料弹性恢复，冲裁件尺寸向实体
材料成型原理
21.铸件宏观组织的控制途径与措施 1.铸件结晶组织对铸件质量和性能的影响 表面细晶粒区薄，对铸件的质量和性能影响不大。 铸件的质量与性能主要取决于柱状晶区与等轴晶区的比例以及晶粒的大小。 （1）柱状晶： 生长过程中凝固区域窄，横向生长受到相邻晶体的阻碍，枝晶不能充分发展，分枝少，结晶后显微缩松等晶间杂质少，组织致密。 但柱状晶比较粗大，晶界面积小，排列位向一致，其性能具有明显的方向性：纵向好、横向差。凝固界面前方常汇集有较多的第二相杂质气体，将导致铸件热裂。 （2）等轴晶： 晶界面积大，杂质和缺陷分布比较分散，且各晶粒之间位向也各不相同，故性能均匀而稳定，没有方向性。 枝晶比较发达，显微缩松较多，凝固后组织不够致密。 细化能使杂质和缺陷分布更加分散，从而在一定程度上提高各项性能。晶粒越细综合性能越好。 对塑性较好的有色金属或奥氏体不锈钢锭，希望得到较多的柱状晶，增加其致密度； 对一般钢铁材料和塑性较差的有色金属铸锭，希望获得较多的甚至是全部细小的等轴晶组织；对于高温下工作的零件，通过单向结晶消除横向晶界，防止晶界降低蠕变抗力。 2.铸件宏观组织的控制途径和措施 等轴晶组织的获得和细化 强化非均匀形核促进晶粒游离抑制柱状晶区 1）加入强生核剂——孕育处理 孕育——向液态金属中添加少量物质以达到增加晶核数、细化晶粒、改善组织之目的的一种方法。 变质——加入少量物质通过元素的选择性分布而改变晶体的生长形貌，如球化或细化。 A.形核剂： a）直接作为外加晶核 b）通过与液态金属的相互作用而产生非均匀晶核 能与液相中某些元素组成较稳定的化合物 通过在液相中造成大的微区富集而使结晶相提前弥散析出 B.强成分过冷元素： 通过在生长界面前沿的富集而使晶粒根部和树枝晶分枝根部产生细弱缩颈，从而促进晶粒的游离。 强化熔体内部的非均匀形核孕育剂富集抑制晶体生长
材料成形工艺知识点
一．铸造成型 1.1收缩：铸造合金在液态、凝固态和固态的冷却过程中，由于温度降低而引起的体积减小的现象，称为收缩。 缩松缩孔：铸件在冷却和凝固过程中，由于合金的液态和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部分出现空洞。容积大而集中孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 影响缩孔和缩松的因素及防止措施： 因素：浇筑温度，合金的结晶范围，铸型的冷却能力越大 防止措施：用顺序凝固方法 1.1.5铸造应力怎么产生的： 铸件凝固后在冷却过程中，由于温度下降将继续收缩。有些合金还会发生固态相变而引起收缩或膨胀，这导致铸件的体积和长度发生变化，若这种变化受到阻碍，就会在铸件内产生应力，称为铸造应力。 1.2砂型铸造 剖面示意图：上型下型，明冒口，出气冒口，浇口杯，型砂，砂箱，直浇道，横浇道，暗冒口，内浇口，型腔，型芯，分型面。 工艺流程！ 1.3金属型铸造 金属型铸造又称硬模铸造，它是将金属液浇入金属型中，以获得金属铸件的一种工艺方法。（永久型铸造） 1.4熔模铸造：熔模铸造又称失蜡铸造，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法。熔模铸造工艺（重点） 1.5压力铸造：在高压作用下，使得液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔，并在压力下成形和凝固。 1.6铸造工艺设计 1.6.2铸件结构的工艺性。 1.铸造结构形式：结构外形应方便起模，尽可能减少和简化分型面，铸件的内腔应尽量不用或少用型芯。 2.合理的铸件壁厚：铸件壁厚过小，易产生浇不到、冷隔等缺陷；壁厚过大，易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。壁厚应均匀。 3.铸件壁的链接：连接处或者转角处应有结构圆角。，厚壁与薄壁间的链接要逐步过渡。 4.铸件应尽量避免有过大的平面 1.6.4型芯设计的作用是形成铸件的内腔、孔洞、形状复杂阻碍取模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。 1.6.5浇注系统设计：浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道。 金属型的浇筑位置一般分为三种：顶注式、底注式和侧注式。 基本要求： 1.防止浇不足缺陷 2．液态金属平稳地流入型腔 3.能把混入合金液中的熔渣挡在浇筑系统中 4能够合理地控制和调节铸件各部分的温度分布，减少或消除缩松缩孔 5.结构简单，体积小
塑料成型工艺与模具设计试题及答案总结(doc 25页)
浙江省2010年4月自考塑料成型工艺与模具设计试题 课程代码：02220 一、填空题(本大题共5小题，每空1分，共10分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.按塑料中合成树脂的分子结构及热性能分为______________和______________。 2.注射模塑工艺过程的确定是注射工艺规程制定的中心环节，它包括成型前的______________、注射______________、制品的后处理。 3.侧向分型和抽芯机构按其动力来源可分为______________、______________、气动和液压三大类。 4.排气是制品______________的需要，而引气则是制品______________的需要。 5.塑料的使用性能包括：物理性能、______________、______________、热性能、电性能等。 二、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 判断下列各题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”。 1.加强筋的筋与筋之间的间隔距离应小于塑件壁厚。( ) 2.一副塑料模可能有一个或两个分型面，分型面可能是垂直、倾斜或平行于合模方向。 ( ) 3.溢式压缩模适用于压制扁平及对强度和尺寸无严格要求的塑件。( ) 4.用固定式压缩模压制塑件时，其推出一般由压机顶出机构来完成，压机顶出机构通过尾轴或中间接头和拉杆等零件与模具推出机构相连。( ) 5.填充剂是塑料中必不可少的成分。( ) 6.冷却水道与型腔表壁的距离越近冷却效率越高。( ) 7.为了减少分流道对熔体流动的阻力，分流道表面必须修的光滑。( ) 8.浇口的主要作用之一是防止熔体倒流，便于凝料和塑件分离。( ) 9.大多数情况下利用分型面或模具零件配合间隙自然排气。当需开设排气槽时，通常开设在分型面的凹槽一侧。( ) 10.推件板推出时，由于推件板与型芯接触的部位，需要有一定的硬度和表面粗糙度要求，为防止整体淬火引起的变形，常用局部镶嵌的组合结构。( ) 三、名词解释(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 1.热固性塑料 2.流动性
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 2 3 7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。 11?缩孔、缩松的防止方法： 课件版本： 冒口、冷铁和补贴的综合运用是消除缩孔、缩松的有效措施。 （1） 使缩松转化为缩孔的方法 ： ① 尽量选择凝固区域较窄的合金，使合金倾向于逐层凝固； ② 对凝固区域较宽的合金，可采用增大凝固的温度梯度办法。 逐层凝固方式 体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 中间凝固方式 :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。
材料成型工艺
问答题 1、吊车大钩可用铸造、锻造、切割加工等方法制造，哪一种方法制得的吊钩承载能力大？为什么？ 2、什么是合金的流动性及充形能力，决定充形能力的主要因数是什么？ 3、铸造应力产生的主要原因是什么？有何危害？消除铸造应力的方法有哪些？ 4．试讨论什么是合金的流动性及充形能力？ 5. 分别写出砂形铸造,熔模铸造的工艺流程图并分析各自的应用范围. 6.液态金属的凝固特点有那些，其和铸件的结构之间有何相联关系？ 7.什么是合金的流动性及充形能力，提高充形能力的因素有那些？ 8.熔模铸造、压力铸造与砂形铸造比较各有何特点？他们各有何应用局限性？ 9.金属材料固态塑性成形和金属材料液态成形方法相比有何特点，二者各有何适用范围？ 10. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？ 11. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？ 12. 手工造型、机器造型各有哪些优缺点？适用条件是什么？ 13.从铁-渗碳体相图分析，什么合金成分具有较好的流动性?为什么? 14. 铸件的缩孔和缩松是怎么形成的？可采用什么措施防止? 15. 什么是顺序凝固方式和同时凝固方式?各适用于什么金属？其铸件结构有何特点? 16. 何谓冒口，其主要作用是什么？何谓激冷物，其主要作用是什么？ 17. 何谓铸造？它有何特点？ 18. 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？ 19．金属材料的固态塑性成形为何不象液态成形那样有广泛的适应性？ 20..冷变形和热变形各有何特点？它们的应用范围如何？ 21. 提高金属材料可锻性最常用且行之有效的办法是什么？为何选择？ 22. 金属板料塑性成形过程中是否会出现加工硬化现象？为什么？ 23. 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？ 24．许多重要的工件为什么要在锻造过程中安排有镦粗工序？ 25. 模锻时，如何合理确定分模面的位置？ 26. 模锻与自由锻有何区别？