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材料成形原理课件
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目录
01
材料成形基础
02
塑性成形技术
03
铸造技术原理
04
焊接技术原理
05
粉末冶金技术
06
材料成形新技术
材料成形基础
章节副标题
01
成形原理概述
塑性变形是材料成形的基础，通过外力作用使材料发生永久形变，如金属的锻造和轧制。
材料的塑性变形
热处理可以改变材料的微观结构，从而影响其成形性能，如提高金属的塑性和韧性。
热处理对成形的影响
在成形过程中，材料内部会产生应力和应变，理解这些力学行为对于控制成形质量至关重要。
成形过程中的应力应变
01
02
03
材料分类与性质
金属材料具有良好的导电性和导热性，如铜和铝广泛用于电线电缆和散热器。
金属材料的特性
陶瓷材料能承受极高的温度而不变形，例如氧化铝陶瓷用于航天器的热防护系统。
陶瓷材料的耐高温性
聚合物如塑料和橡胶易于成型，广泛应用于日常用品和汽车部件的制造。
聚合物材料的可塑性
复合材料结合了不同材料的优点，如碳纤维增强塑料（CFRP）用于制造高性能运动器材。
复合材料的强度与轻质性
成形工艺分类
铸造是将熔融金属倒入模具中冷却凝固，形成所需形状的工艺，如汽车发动机缸体的制造。
铸造工艺
塑性成形利用金属的塑性，通过外力作用改变其形状和尺寸，如轧制、锻造和挤压等。
塑性成形工艺
焊接是将两个或多个金属部件通过加热或加压连接在一起，广泛应用于建筑和制造业。
焊接工艺
粉末冶金是将金属粉末在高温下烧结成形，常用于生产硬质合金和特种陶瓷。
粉末冶金工艺
塑性成形技术
章节副标题
02
塑性变形理论
塑性变形中，材料的应力与应变呈非线性关系，通常通过应力-应变曲线来描述。
应力-应变关系
01
02
屈服准则定义了材料开始发生塑性变形的临界条件，如冯·米塞斯准则和特雷斯卡准则。
屈服准则
03
塑性变形过程中，材料的硬度会随着变形量的增加而提高，这一现象称为加工硬化。
硬化行为
常见塑性成形方法
锻造是通过锤击或压力使金属材料塑性变形，以获得所需形状和性能的工艺，如汽车零件的锻造。
锻造
01
冲压是利用模具对金属板料施加压力，使其产生塑性变形，形成特定形状的零件，例如金属罐头的生产。
冲压
02
挤压是将金属材料放入挤压筒中，通过挤压杆施加压力，使材料从模具孔中挤出，形成特定截面的长条形零件。
挤压
03
塑性成形设备介绍
压力机是塑性成形中常用的设备，通过施加压力使金属材料在模具中成形，如冲压成型。
压力机
轧机通过一系列轧辊对金属材料施加压力，使其变薄或改变形状，广泛应用于板材和带材生产。
轧机
挤压机用于挤压成形，将金属材料通过模具挤出，形成所需截面的长条形零件，如铝型材生产。
挤压机
铸造技术原理
章节副标题
03
铸造过程原理
在铸造过程中，首先需要将金属材料加热至熔融状态，以便于后续的浇注成形。
熔炼金属
根据设计图纸，制备出适合的铸型，这包括砂型、金属型或陶瓷型等多种类型。
制备铸型
将熔融金属倒入铸型中，随后金属在铸型内冷却凝固，形成所需的零件或产品。
浇注与冷却
铸造完成后，需要将铸件从铸型中取出，并去除表面的毛刺、飞边等，以达到设计要求。
脱模与清理
铸造材料特性
热稳定性
流动性
03
铸造材料应具有足够的热稳定性，以承受从液态到固态转变过程中的温度变化。
凝固收缩性
01
铸造材料必须具备良好的流动性，以便在模具中均匀填充，形成精确的铸件形状。
02
铸造材料在冷却凝固过程中会发生体积收缩，设计时需考虑收缩率以避免铸件缺陷。
机械性能
04
铸造材料的机械性能决定了铸件的强度、硬度和韧性，对最终产品的质量至关重要。
铸造缺陷分析
气孔缺陷
气孔是铸造中最常见的缺陷之一，通常是由于金属液在凝固过程中溶解的气体未能及时排出所致。
01
02
缩孔和缩松缺陷
缩孔和缩松是由于铸件冷却时体积收缩，未能得到及时补充而形成的空洞或疏松区域。
03
夹杂缺陷
夹杂缺陷指的是铸造过程中，外来物质如砂粒、氧化皮等混入金属液中，凝固后形成夹杂物。
04
热裂缺陷
热裂是铸件在凝固过程中，由于冷却速度不均或合金收缩率大，导致铸件表面或内部产生裂纹。
焊接技术原理
章节副标题
04
焊接方法分类
01
熔化焊接
熔化焊接包括电弧焊、气焊等，通过局部加热使材料熔化并结合，广泛应用于金属结构的连接。
02
压力焊接
压力焊接如电阻点焊、摩擦焊，通过施加压力和热量使材料表面达到塑性状态后结合，常用于汽车制造。
03
固相焊接
固相焊接技术如扩散焊、超声波焊，不涉及材料熔化，通过原子扩散实现材料的结合，适用于特殊材料连接。
焊接过程原理
通过热源使接触的金属表面熔化，形成熔池，冷却后实现金属的连接。
熔化焊原理
01
在不熔化金属的情况下，通过压力和/或热量使金属原子间产生扩散，形成焊接接头。
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