材料成形技術基礎

本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。在編寫過程中認真總結了材料成形技術課程建設與教學改革的經驗，在精選傳統材料成形技術內容的基礎上，增加了在現代工業製造工程中應用的新材料、新技術和新工藝，介紹了當前材料成形技術的新進展及發展趨勢。全書共分7 章，內容包括：液態金屬鑄造成形、固態金屬塑性成形、金屬材料焊接成形、粉末冶金成形、非金屬材料與複合材料的成形、快速原型製造技術、選擇材料成形方法時要考慮的問題。每節后附有適量的思考練習題。

本書是高等工科院校機械類專業本科學生的通用教材，也可供工科近機類專業學生選用，同時可作為相關科研及工程技術人員的參考書。

1.1 液態金屬成形理論基礎6

1.1.1 液態金屬的流動性和充型能力7

1.1.2 鑄件的凝固與收縮10

1.1.3 鑄造內應力、變形和裂紋15

思考練習題19

1.2 砂型鑄造20

1.2.1 概述21

1.2.2 造型材料及工藝裝備22

1.2.3 造型與造芯方法25

1.2.4 砂型(芯)的烘乾、合型、澆注及清理30

1.2.5 鑄造工藝方案的選擇33

1.2.6 鑄造工藝參數的選擇36

1.2.7 鑄造成形工藝設計實例39

思考練習題43

1.3 特種鑄造46

1.3.1 熔模鑄造46

1.3.2 金屬型鑄造48

1.3.3 壓力鑄造50

1.3.4 低壓鑄造51

1.3.5 離心鑄造52

1.3.6 陶瓷型鑄造54

1.3.7 實型鑄造55

1.3.8 磁型鑄造55

思考練習題56

1.4 常用合金鑄件的生產56

1.4.1 鑄鐵件生產57

1.4.2 鑄鋼件生產70

1.4.3 非鐵合金鑄件生產72

1.4.4 常用鑄造方法的比較76

思考練習題77

1.5 鑄件結構設計78

1.5.1 鑄造工藝對鑄件結構設計的要求78

1.5.2 鑄造性能對鑄件結構設計的要求80

思考練習題84

1.6 液態金屬成形新工藝、新技術85

1.6.1 懸浮鑄造85

1.6.2 半固態金屬鑄造86

1.6.3 近終形狀鑄造87

1.6.4 計算機數值模擬技術87

思考練習題89

2.1 金屬塑性成形理論基礎91

2.1.1 金屬塑性變形的實質91

2.1.2 金屬的冷變形強化與再結晶94

2.1.3 金屬的冷、熱塑性變形對組織結構和性能的影響96

2.1.4 金屬的鍛造性能及影響鍛造性能的因素98

思考練習題101

2.2 自由鍛造101

2.2.1 自由鍛造的基本工序102

2.2.2 自由鍛造工藝規程的制定103

2.2.3 自由鍛造鍛件的結構工藝性107

2.2.4 毛坯加熱方法 109

2.2.5 鍛件冷卻112

思考練習題113

2.3 模型鍛造113

2.3.1 錘上模鍛114

2.3.2 壓力機上模鍛117

2.3.3 胎模鍛120

2.3.4 模鍛件的結構工藝性121

2.3.5 鍛模結構設計122

2.3.6 切邊與沖連皮模的設計125

思考練習題126

2.4 板料衝壓127

2.4.1 衝壓基本工序127

2.4.2 冷衝壓模具135

2.4.3 衝壓件的結構工藝性141

思考練習題143

2.5 其他塑性成形方法144

2.5.1 精密模鍛144

2.5.2 精密沖裁145

2.5.3 擠壓成形146

2.5.4 軋製成形148

2.5.5 塑性成形新工藝、新技術149

思考練習題154

3.1 金屬材料焊接成形理論基礎156

3.1.1 焊接基礎知識156

3.1.2 焊接電弧158

3.1.3 熔化焊化學冶金過程159

3.1.4 焊接接頭161

3.1.5 焊接應力與變形163

思考練習題166

3.2 常用電弧焊方法167

3.2.1 焊條電弧焊167

3.2.2 埋弧自動焊170

3.2.3 氣體保護電弧焊174

3.2.4 等離子弧焊接與切割177

思考練習題179

3.3 其他焊接方法179

3.3.1 熔焊179

3.3.2 壓焊186

3.3.3 釺焊189

3.3.4 焊接新技術、新工藝191

思考練習題194

3.4 常用金屬材料的焊接194

3.4.1 金屬材料的焊接性194

3.4.2 碳素鋼和低合金結構鋼的焊接196

3.4.3 不鏽鋼、耐熱鋼的焊接197

3.4.4 鑄鐵的焊補200

3.4.5 非鐵金屬及其合金的焊接201

思考練習題202

3.5 焊接件的結構工藝性203

3.5.1 焊接結構件材料的選擇203

3.5.2 焊接方法的選擇204

3.5.3 焊接接頭設計206

3.5.4 焊接結構工藝設計208

3.5.5 焊接結構圖的繪製211

3.5.6 焊接檢驗214

思考練習題216

4.1 粉末冶金成形工藝218

4.1.1 粉末的製取218

4.1.2 粉末製品的成形220

4.1.3 燒結222

4.1.4 后處理224

4.1.5 粉末冶金成形新技術、新工藝224

思考練習題227

4.2 粉末冶金製品的結構工藝性228

4.2.1 粉末冶金製品的結構工藝要求228

4.2.2 粉末冶金製品中的常見缺陷231

思考練習題234

5.1 工程塑料及其成形235

5.1.1 工程塑料的組成及分類235

5.1.2 工程塑料的成形性能238

5.1.3 工程塑料的成形方法及模具240

5.1.4 塑料製品的結構工藝性250

思考練習題257

5.2 橡膠及其成形257

5.2.1 工業橡膠的組成及特點257

5.2.2 橡膠製品成形技術259

思考練習題262

5.3 膠粘劑及黏結成形262

5.3.1 膠接的特點及應用263

5.3.2 常用膠粘劑263

5.3.3 膠接工藝265

思考練習題267

5.4 工業陶瓷及其成形267

5.4.1 陶瓷的組織結構及性能267

5.4.2 常用陶瓷材料269

5.4.3 陶瓷製品成形技術270

思考練習題276

5.5 複合材料及其成形276

5.5.1 複合材料的性能特點276

5.5.2 複合材料的分類277

5.5.3 複合材料的成形方法278

思考練習題281

6.1 快速原型製造技術的基本原理及應用特點282

6.1.1 快速原型製造技術的基本原理282

6.1.2 快速原型製造技術的應用特點284

思考練習題285

6.2 快速原型製造技術的典型工藝方法286

6.2.1 立體光固化成形法286

6.2.2 層合實體製造法287

6.2.3 選擇性激光燒結法288

6.2.4 熔絲沉積制模法290

6.2.5 三維噴塗黏結成形法290

6.2.6 快速原型系統的主要技術指標291

思考練習題291

6.3 快速原型製造技術的應用及展望292

6.3.1 採用逆向工程構造三維模型292

6.3.2 快速原型製造技術的應用294

6.3.3 快速原型製造技術展望297

思考練習題298

7.1 材料成形方法的選擇299

7.1.1 零件的失效分析299

7.1.2 材料成形方法選擇的基本原則301

思考練習題305

7.2 零件毛坯的主要種類及成形特點305

7.2.1 金屬的鑄造成形特點305

7.2.2 金屬的塑性成形特點306

7.2.3 金屬的焊接成形特點307

7.2.4 塑料件的成形特點310

7.2.5 粉末冶金件、陶瓷及複合材料件等的成形特點311

思考練習題316

7.3 常用零件毛坯的成形方法316

7.3.1 常用零件毛坯的特點316

7.3.2 毛坯成形方法選擇實例319

思考練習題321