材料成型技术基础复习课件PPT文件格式下载.ppt
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表面形变、淬火强化、化学强化、表面镀层、气相沉积镀膜;
4.4.热处理加工:
退、正、淬、回火;
热处理加工:
二二二二.材料基本加工要素及流程材料基本加工要素及流程材料基本加工要素及流程材料基本加工要素及流程原材料(锭料、轧材)凝固成形塑性成形焊接成形毛坯切削加工零件机器装配切削加工凝固成形塑性成形焊接成形热处理热处理热处理热处理切削加工表面加工三个基本要素:
材料、能量、信息三个基本要素:
材料、能量、信息三大流程:
三大流程:
1.1.材料流程材料流程材料流程材料流程表征加工过程特点的类型;
表征加工过程特点的类型;
要改变形状尺寸和性能的材料状态;
能够用来实现这种形状尺寸和性能变化的基本过程;
类型:
直通流程、发散流程、汇合流程;
如下图所示类型:
如下图所示材料加工过程输入材料(I)输入能量(I)输入信息(I)输出信息(O)(形状、性能)输出能量(O)(损失)输出材料(O)(产品+废料)下表列出一部分常见的材料加工过程,用材料流程(包括流程类型、材下表列出一部分常见的材料加工过程,用材料流程(包括流程类型、材下表列出一部分常见的材料加工过程,用材料流程(包括流程类型、材下表列出一部分常见的材料加工过程,用材料流程(包括流程类型、材料状态、基本过程)表示其特征。
料状态、基本过程)表示其特征。
2.2.能量流程能量流程能量流程能量流程基本过程为机械过程的能量流程。
实现此类基本过程的能量可以基本过程为机械过程的能量流程。
实现此类基本过程的能量可以通过下列三种方法来提供:
通过下列三种方法来提供:
(11)、传递介质和加工材料间相对运动;
)、传递介质和加工材料间相对运动;
模锻成形模锻成形模锻成形模锻成形(22)、作用在加工材料上的压力差;
)、作用在加工材料上的压力差;
由压力差产生的机械基本过程由压力差产生的机械基本过程由压力差产生的机械基本过程由压力差产生的机械基本过程(33)、产生于加工材料中的质量力;
)、产生于加工材料中的质量力;
由质量力产生的机械基本过程由质量力产生的机械基本过程由质量力产生的机械基本过程由质量力产生的机械基本过程(aa)浇注成形()浇注成形()浇注成形()浇注成形(bb)磁力成)磁力成)磁力成)磁力成形形形形热过程能量提供:
电能、化学能、机械能热过程能量提供:
电能、化学能、机械能感应电加热原理感应电加热原理感应电加热原理感应电加热原理1-1-感应器;
感应器;
2-2-坯料;
坯料;
3-3-电源电源电源电源3.3.信息流程信息流程信息流程信息流程形状信息、性能信息形状信息、性能信息形状信息、性能信息形状信息、性能信息第二节材料成形的一些基本问题和发展概况第二节材料成形的一些基本问题和发展概况第二节材料成形的一些基本问题和发展概况第二节材料成形的一些基本问题和发展概况1.1.凝固成形凝固成形凝固成形凝固成形基本问题:
基本问题:
凝固组织的形成和控制;
铸造缺陷的防止和控制;
铸件尺寸精度与表面粗糙度控制等;
发展概况:
凝固理论的发展;
凝固技术的发展;
计算机的应用及发展,包括:
凝固过程数值模拟技术;
快速样件制造技术;
过程和设备运行的计算机控制等。
2.2.塑性成形塑性成形塑性成形塑性成形基本问题:
材料的塑性;
塑性成形力的评价;
加工材料内部市场变量的确定;
形状信息的准确输入等;
板料成形方面板料成形方面大批量生产中着重向高速化、自动化发展;
大批量生产中着重向高速化、自动化发展;
小批量生产中朝简易化、通用化、万能化发展;
体积成形方面体积成形方面自由锻自由锻模锻模锻特种成形技术特种成形技术3.3.焊接成形焊接成形焊接成形焊接成形基本问题:
能量的输入;
清除表面污染;
组织性能不均匀;
残余应力及残余变形;
焊缺陷及检测;
焊接结构的制造问题等;
焊接结构的发展;
焊接材料的发展;
自动化焊接的发展;
4.4.表面成形表面成形表面成形表面成形基本问题:
表面涂层:
涂层与基体的结合、涂层的材料及结构等;
表面改性:
针对材料的服役条件及损伤机理并结合基体材料,设计合理的表面表面改性:
针对材料的服役条件及损伤机理并结合基体材料,设计合理的表面组织结构;
组织结构;
针对希望的表面组织及结构,研究活动这一表面材料的针对希望的表面组织及结构,研究活动这一表面材料的方法;
方法;
表面工程学表面工程学PACVDPACVD、LCVDLCVD本课程任务本课程任务本课程任务本课程任务材料成形材料成形所涉及的所涉及的基本理论基本理论材料成形热过程金属的凝固理论塑性成形的物理和力学基础表面成形、粉末冶金、塑料成形理论工艺方法技术要点相关工艺装备及模具凝固成形塑性成形表面成形及强化陶瓷成形及粉末冶金技术塑料成形第二章材料凝固理论第二章材料凝固理论主要内容:
主要内容:
材料凝固概述材料凝固概述凝固的热力学基础凝固的热力学基础形核形核生长生长溶质再分配溶质再分配共晶合金的凝固共晶合金的凝固金属及合金的凝固方式金属及合金的凝固方式凝固成形的应用凝固成形的应用材料成形技基术础第一节材料凝固概第一节材料凝固概述述一、凝固成形的基本问题和发展概况1、基本问题:
凝固组织的形成与控制铸造缺陷的防止与控制铸件尺寸精度与表面粗糙度控制控制铸件的凝固组织是凝固成形中的一个基本问题。
目前已建立了许多控制组织的方法,如孕育、动态结晶、定向凝固等。
第一节材料凝固概第一节材料凝固概述述一、凝固成形的基本问题和发展概况1、基本问题:
凝固组织的形成与控制铸造缺陷的防止与控制铸件尺寸精度与表面粗糙度控制缩孔、缩松;
偏析缺陷;
裂纹。
还有许多缺陷,如夹杂物、气孔、冷隔等,出现在填充过程中,它们不仅与合金种类有关,而且,还与具体成形工艺有关。
凝固组织的形成与控制铸造缺陷的防止与控制铸件尺寸精度与表面粗糙度控制铸件尺寸精度和表面粗糙度由于受到诸多因素(如铸型尺寸精度及型腔表面粗糙度、液体金属与铸型表面的反应、凝固热应力、凝固收缩等)的影响和制约,控制难度很大。
2、发展概况:
金属凝固理论的发展凝固技术的发展计算机的应用近四十年来,从传热、传质和固液界面三个方面进行研究,使金属凝固理论有了很大的发展,例如:
建立了铸件冷却速度和晶粒度以及晶粒度与力学性能之间的一些函数关系,为控制铸造工艺参数和铸件力学性能创造了条件。
金属凝固理论的发展凝固技术的发展计算机的应用典型代表就是定向凝固技术、快速凝固技术和复合材料的获得。
此外,还有半固态金属铸造成形技术等。
金属凝固理论的发展凝固技术的发展计算机的应用凝固过程数值模拟技术;
过程和设备运行的计算机控制。
二、凝固过程中材料的物理性质与晶体结构的变化体积改变外形改变熵值改变产生凝固潜热晶体结构改变发生溶质再分配大多数材料在经历液固转变时,其体积将缩小35,原子的平均间距减小11.7,导致缺陷形成的主要原因之一。
二、凝固过程中材料的物理性质与晶体结构的变化体积改变外形改变熵值改变产生凝固潜热晶体结构改变发生溶质再分配材料发生液固转变后,其外形将保持容器的形状,这就是铸造古老而又年轻的工艺手段。
二、凝固过程中材料的物理性质与晶体结构的变化体积改变外形改变熵值改变产生凝固潜热晶体结构改变发生溶质再分配表示一个体系的紊乱程度,熵值越大,体系越紊乱。
当材料发生液固转变时,熵值将减小,说明固体比液体的结构更“整齐”。
二、凝固过程中材料的物理性质与晶体结构的变化体积改变外形改变熵值改变产生凝固潜热晶体结构改变发生溶质再分配亚共晶灰铸铁冷却曲线二、凝固过程中材料的物理性质与晶体结构的变化体积改变外形改变熵值改变产生凝固潜热晶体结构改变发生溶质再分配1200时液态金属原子的状态1500时液态金属原子的状态二、凝固过程中材料的物理性质与晶体结构的变化体积改变外形改变熵值改变产生凝固潜热晶体结构改变发生溶质再分配凝固过程的溶质再分配第二节凝固的热力学基础第二节凝固的热力学基础一、状态函数的概念一、状态函数的概念1、热力学函数与状态函数状态函数状态函数关关只与体系所处的状态有只与体系所处的状态有无关无关与过程经历的“历程”与过程经历的“历程”有关有关与过程经历的“历程”与过程经历的“历程”热力学函数热力学函数,21)(VVdVVpW第二节凝固的热力学基础第二节凝固的热力学基础一、状态函数的概念一、状态函数的概念热力学函数与状态函数状态函数状态函数关关只与体系所处的状态有只与体系所处的状态有无关无关与过程经历的“历程”与过程经历的“历程”有关有关与过程经历的“历程”与过程经历的“历程”热力学函数热力学函数,21)(VVdVVpW体系的吉布斯(Gibbs)自由能热焓,体系等压过程中热量的变化热量和温度的熵值,反映体系紊乱程度体系的体积体系的温度体系的压力等压热容二、状态函数间的关系pp)TH(CTdSdHdGVdpTdSdHSdTVdpdGTPCPVSHG三三、自发过程、自发过程判据一、判据一、Helmholtz自由能最低原理:
自由能最低原理:
等温等容条件下体系的自由能永不增大;
自发过程的方向力图减
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- 材料 成型 技术 基础 复习 课件