金属工艺学思维导图

这是一篇关于金属工艺学思维导图，包含铸造、 塑性加工、焊接 、 切削加工等内容。有需要的朋友赶紧收藏吧！

金属工艺学

铸造

基础知识

充型能力

不好 浇不足和冷隔缺陷

充型能力的概念

影响因素

合金流动性（螺旋形试样）

灰铸铁硅黄铜最好，铸铁最差

纯金属和共晶最好

原因：逐层（阻力小） 树枝状晶体（粗糙） 其他因素：熔点高，结晶温度区间大，高熔点杂质元素多，流动性越差

浇注条件

浇注温度

温高，黏性下降，充型强 过高会缩孔等缺陷

充型压力

铸型填充条件

材料（导热系数）

温度（预热）

结构（壁厚）

过厚产生缩孔缩松 过薄散热快，冷却快

气体（开设出气口）

凝固与收缩

三个区域与三种凝固方式

球墨多糊状，缺陷多

三种收缩

温度越高，液态收缩越大

缩孔与缩松的区别与防止

逐层凝固易缩孔 糊状缩松

顺序凝固（冒口和冷铁）

松转孔：凝固区窄，增加凝固温度梯度 热节处（厚大部位易形成缩孔）放冒口 下方放冷铁，希望远离冒口处先凝固 缺点 扩大温差，易变形和裂纹，耗费金属

内应力（导致变形和裂纹）

热应力

心部 厚壁受拉，表层 薄壁受压

冷热不均使得收缩不一致引起

预防途径（同时凝固原则）

减少温差，同时凝固原则（薄壁开浇道，厚壁放冷铁 缺 缩松缩孔（所以适应于收缩小的金属 本身产生缩孔缩松小）

机械应力

固态收缩受机械阻碍

裂纹与防止

热裂 宽 曲折 结晶温度范围大，收缩大，铸型退让性差，热裂多 冷裂 细 直线 应力集中处

变形与防止：（自发）受拉出会压缩，向内凹。受压处拉伸，向外凸。 防止：厚壁均匀 结构对称 同时凝固原则 反变形工艺 时效处理

砂型铸造（机械造型可大批生产但不能三箱）

重要加工面和大平面朝下或侧面，厚壁放上面（书本75页）

上面容易气孔砂眼 冷隔浇不足 厚的放上面可方便安置冒口以实现顺序凝固

分型面的选择

分型面平直数量少，最大截面处

弯曲：挖沙，假箱

少活块和型芯

铸件大部在下箱（精确）

工艺参数

加工余量，大孔和不加工孔铸出

起模斜度（注意倾斜方向）

书上80页题目和81页第5题第6题

铸件结构设计（书上85页）

避免起模方向有侧凹

分型面为平面（去掉外圆角）

凸凹台延伸，筋条角度便于起模

结构斜度

少用型芯，型芯撑改工艺孔（固定，清理）

壁厚

厚壁改用加强筋

薄壁会浇不足和冷隔

内壁要比外壁薄

壁厚要均匀

壁的连接

直角改圆角（直角处柱状晶易裂纹，应力集中，缩孔缩松）

锐角改直角接头再转角，厚度逐步过渡

接头处分散，交错接头

奇数轮辐，弯曲轮辐（微量变形缓解内应力）

对称截面（热应力互相抵消）

平板类设加强筋（提刚度）

塑性加工

塑性变形（概念和实质）

冷变形强化概念

回复和再结晶（以K为单位计算）

冷变形和热变形

热变形的缺点是产生氧化皮，表面粗糙。优点是有再结晶组织，塑性好

纤维组织概念和方向性(纤维组织尽量不被切断)

金属的可锻性（塑性和变形抗力衡量 ）

金属本质

纯金属可锻性好，碳含量越低，可锻性越好。 铸态柱状组织和粗晶粒结构可锻性差

温度（碳钢始锻温度在固相线（1500）200摄氏度以下，终锻温度为800摄氏度）

温度升高容易进行滑移，塑性提高，变形抗力下降，可锻性明显改善，但温度过高会有过热等缺陷

应变速率（冷变形强化和热效应）

压应力数目越多，可锻性越好

锻造成形

分类

自由锻（镦粗 拔长 冲孔

模锻（大批生产）

锻造工艺（130页第6题）

余块（少用），加工余量，分模面（对称），连皮

模锻件要有模锻斜度，模锻圆角， 避免薄壁深孔

自由锻不能有锥体和斜面结构， 相贯线改为直线，

复杂构件分开锻制

板料冲压成型

分离

冲裁变形过程

弹性变形，塑性变形，断裂分离 冲裁件的结构尺寸，要考虑板料的厚度 冲裁件上交接处要用圆弧

凹凸模间隙

间隙小模具质量好，间隙大模具寿命。 间隙小摩擦严重。

设计落料模（落下的是要的），取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模尺寸。 设计冲孔模（落下的是不要的），按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模为设计基准件，再根据间隙确定按凹模。

凹模比凸模的尺寸要大一个公差等级

冲裁件的排样（有搭边和无搭边 ）

有搭边的质量好但耗材多

变形

拉深

使板料成型为空心件，而厚度基本不变的加工方法 深度不宜大 最小圆角半径

拉深系数（小径比大径）不小于0.5到0.8。 多次拉深工艺，因为冷变形强化，所以一两次拉深后要退火处理。

凸凹模的圆角半径

间隙过小易拉穿工件。间隙过大易使拉伸件起皱（法兰易起皱，需压边圈

弯曲（弯曲线 尽量与板料纤维垂直

弯曲件要对称，弯曲半径不能过小 弯曲边不能过短 弯曲带孔件要避免孔的变形

焊接

永久性连接金属材料的工艺方法 焊缝金属性能可能不低于母材金属性能

电弧焊

正接反接

焊接热影响区（焊缝两侧金属因焊接热作用（未熔化）发生的组织性能变化的区域）： 熔合区（铸态组织，过热粗晶 过热区（晶粒粗大）正火区（重结晶，细小） 部分想变区（大小不均）

低碳刚焊后不进行热处理 低合金钢和电渣焊 焊后要进行热处理，一般是正火。 不能进行热处理的材料，要通过正确的焊接方式，焊接工艺来减少影响区范围

焊接应力与变形（热胀冷缩 塑性变形产生）

中间拉应力 ，两边压应力 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪变形

防止消除焊接应力：选塑性好材料，正确的焊接次序（T型焊封，先焊小后焊大，交叉焊），焊前预热，焊中小能力焊接或锤击焊缝，焊后去应力退火。

防止消除变形：应力措施，焊前反变形措施，焊后机械矫正或火焰加热矫正，小电流，多层焊

焊条电弧焊（焊芯和药皮）

焊芯可导电，填充焊缝金属 药皮保证焊接顺利进行，并使焊缝有一定的化学成分，防止空气中氧和氮侵入，保护熔化金属按按熔渣性质分酸性焊条和碱性焊条 碱性焊条用直流电流，焊缝强度高，抗冲击能力强，但操作性差，电弧不够稳定，成本高。 酸性相反➕适用表面油污锈 低碳钢低合金钢等强度原则 铸钢件碱性焊条 特殊性能钢要求化学成分相近的焊条

埋弧焊（焊丝和焊剂）

引弧板和引出板 焊剂板和垫板

电焊（分流现象） 缝焊 对焊 摩擦焊 钎焊特点

钎料熔点低 加热温度低，组织和性能变化小 可焊接异种金属，范围广 可同时钎焊多条接缝 设备简单投资少 但是焊前清整要求严且钎料贵

金属材料的焊接（裂纹气孔淬硬性）

焊缝应分散，对称布置，且便于焊接操作。需避开应力集中位置（急剧变化和棱角）和最大应力断面（梁中间），避开机械加工表面，

切削加工

切削知识

主运动与进给运动

轨迹法成形法相切法（铣刀）范成法（齿轮

三个切削用量

切削速度Vc 工件主运动方向 进给量f 进给运动方向的位移 背吃刀量ap 垂直进给运动方向的位移

刀具材料（硬度强度耐磨耐热）

碳素工具钢，合金工具钢 低速时用 高速钢，硬质合金

三面两刀一尖（9页）

前面 主后面 副后面 主切削刃 副切削刃 刀尖

四面五角概念，画图，影响 以及刀具的工作角度 （11页）

基面 切削平面 正交平面 假定工作平面 主偏角 越小，切屑宽且薄，散热好，过小会增大背吃刀量，产生振动 副偏角 前角 大则锋利适用刀具强度好的，可精加工。小则坚固散热好 后角 大则切削弱，摩擦小，散热差。小则相反适用粗加工和硬材料 刃倾角 负增强刀头但排屑向以加工表面（不好）适应粗加工

带状（断屑）节状 崩碎切削

增大前角 减小背刀 提高切削速度可改节为带，使加工表面光洁

积屑瘤的概念形成原因优缺点和控制

刀具在靠近切削刃的部位粘附小且硬的金属即积屑瘤 是切屑与前刀面剧烈摩擦冷焊形成的 优点 保护切削刃 增大前角切削更快 适用粗加工 缺点 影响精度 表面粗糙 控制 避免中温中速的塑性材料 加切削液润滑 增大前角

切削力和切削功率

切削力 进给力 背向力 前角越大 切屑变形小 切削合力小 背向力方向无速度

切削塑形材料，前刀靠近刀尖处温度最高。脆性材料后刀

切削用量的原则（三要素尽量大）

先背吃刀量大 过大则变形大，振动，降低精度加大粗糙度，影响加工质量 进给量 同上 切削速度 大则切削力小，避免积屑瘤 耐用度影响程度：速大 背吃小。耐用度低增加辅助时间降低生产率

机床的传动链，几级转速和最大传动比（37页题目）