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绪论1

0.1　金属材料成形的基本概念及特点1

0.2　材料成形技术的发展3

0.3　本课程的内容及要求5

第一篇　金属液态成形工艺及控制7

第1章　造型材料及砂型（芯）制作9

1.1　概述10

1.2　湿型砂11

1.2.1　湿型砂用原材料及质量要求11

1.2.2　湿型砂性能要求及检测原理19

1.2.3　湿型砂制备及质量控制24

1.3　水玻璃砂型（芯）26

1.3.1　钠水玻璃的质量要求及其硬化机理26

1.3.2　CO2-钠水玻璃砂型（芯）的制造工艺29

1.3.3 自硬钠水玻璃砂31

1.4　有机化学粘结剂砂型（芯）32

1.4.1　壳芯（型）32

1.4.2 自硬冷芯盒法砂型（芯）35

1.4.3　气硬冷芯盒法砂型（芯）37

1.5　铸造用涂料及分型剂40

1.5.1　铸造用涂料40

1.5.2　分型（脱模）剂43

小结44

习题45

第2章　金属-铸型的界面作用及铸件缺陷控制46

2.1　铸型中的传热与传质现象47

2.1.1　砂型的结构特点47

2.1.2　砂型的传热及其热物理性能48

2.1.3　砂型的受热过程49

2.1.4　传质现象和砂型表层的水分迁移50

2.2　膨胀缺陷53

2.2.1　夹砂结疤和鼠尾53

2.2.2　毛刺56

2.3　粘砂现象57

2.3.1　机械粘砂（渗透粘砂）57

2.3.2　化学粘砂（烧结粘砂）59

2.4　气体和侵入性气孔62

2.4.1　铸型中的气体62

2.4.2　侵入性气孔的形成62

2.4.3　防止侵入性气孔的措施63

2.5　砂眼及型壁移动64

2.5.1　砂眼的形成及防止措施64

2.5.2　型壁移动的形成及防止措施64

2.6　铸件表面合金化65

2.6.1　铸件表面合金化的获取方法65

2.6.2　铸件表面合金化工艺66

小结66

习题67

第3章　铸造工艺设计68

3.1　概述69

3.1.1　铸造工艺设计概念69

3.1.2　设计依据69

3.1.3　设计内容和程序70

3.2　铸造工艺方案设计70

3.2.1　零件结构的铸造工艺性分析70

3.2.2　铸件浇注位置的确定75

3.2.3　铸件分型面的选择76

3.2.4　砂芯设计79

3.3　浇注系统设计81

3.3.1　浇注系统的基本类型及选择82

3.3.2　浇注系统各组元中金属液的流动特性及组元设计86

3.3.3　浇注系统的设计与计算89

3.4　冒口设计91

3.4.1　冒口的作用、种类和位置91

3.4.2　冒口的补缩原理95

3.4.3　铸钢件冒口设计与计算97

3.4.4　铸铁件实用冒口的设计102

3.4.5　提高通用冒口补缩效率的措施和特种冒口106

3.5　铸造工艺图绘制108

3.5.1　铸造工艺图绘制的一般程序108

3.5.2　铸造工艺符号及其表示方法109

3.5.3　设计说明书及铸造工艺卡112

3.6　CAD/CAE/CAM技术在液态成形工艺中的应用112

3.6.1　液态成形工艺CAD113

3.6.2　液态成形CAE114

3.6.3　液态成形CAM115

小结116

习题116

第4章　特种铸造工艺117

4.1　金属型铸造119

4.1.1　金属型铸造的特点119

4.1.2　金属型铸造工艺119

4.1.3　金属型的材料及结构120

4.2　压力铸造121

4.2.1　压铸机工作原理121

4.2.2　压力铸造的特点及应用122

4.3　离心铸造123

4.3.1　离心铸造的基本类型123

4.3.2　离心铸造的特点及适用范围124

4.4　熔模铸造124

4.4.1　熔模铸造的基本工艺过程124

4.4.2　熔模铸造的特点和适用范围126

4.5　消失模铸造126

4.5.1　消失模铸造的主要工艺过程127

4.5.2　消失模铸造分类127

4.5.3　消失模铸造特点及适用范围127

小结128

习题128

第二篇　金属连接成形工艺及控制129

第5章　焊接电弧131

5.1　焊接电弧的导电机理132

5.1.1　焊接电弧的导电特点132

5.1.2　焊接电弧的构成及其导电特性136

5.1.3　焊接电弧的静特性139

5.1.4　交流电弧的特点140

5.2　焊接电弧的产热141

5.2.1　焊接电弧的产热机理141

5.2.2　电弧的能量密度和温度分布142

5.3　电弧力及影响因素144

5.3.1　电弧的主要作用力144

5.3.2　电弧力的影响因素145

5.3.3　磁场对电弧的作用146

小结150

习题151

第6章　熔滴过渡及焊缝成形152

6.1　焊丝的熔化及熔滴过渡153

6.1.1　焊丝的加热和熔化特性153

6.1.2　熔滴上的作用力156

6.1.3　熔滴过渡的主要形式157

6.1.4　熔滴过渡的控制162

6.2　母材熔化及焊缝成形166

6.2.1　熔池和焊缝的形状尺寸166

6.2.2　焊接条件对焊缝成形的影响167

6.2.3　焊缝成形的控制171

小结173

习题174

第7章　埋弧焊及电弧控制系统175

7.1　埋弧焊177

7.1.1　埋弧焊的特点177

7.1.2　埋弧焊的冶金特点178

7.1.3　埋弧焊设备181

7.1.4　埋弧焊工艺185

7.2　熔化极电弧焊自动调节系统189

7.2.1　电弧焊自动调节基本原理189

7.2.2　电弧焊自身调节系统190

7.2.3　电弧电压反馈调节系统192

7.2.4　电弧焊的程序自动控制195

小结196

习题197

第8章　气体保护电弧焊198

8.1　钨极氩弧焊199

8.1.1　钨极氩弧焊的特点199

8.1.2　钨极氩弧焊焊枪及电极200

8.1.3　电流的种类和极性202

8.1.4　钨极氩弧焊工艺206

8.1.5　脉冲钨极氩弧焊207

8.2　熔化极氩弧焊209

8.2.1　熔化极氩弧焊的特点209

8.2.2　亚射流过渡和电弧固有自调节作用210

8.2.3　熔化极脉冲氩弧焊211

8.2.4　混合气体的应用213

8.2.5　熔化极氩弧焊设备214

8.2.6　熔化极氩弧焊工艺217

8.3　CO2气体保护焊218

8.3.1　CO2气体保护焊的特点218

8.3.2　CO2气体219

8.3.3　CO2气体保护焊的冶金特性220

8.3.4　CO2气体保护焊规范参数选择222

8.3.5　减少金属飞溅的措施224

8.3.6　CO2气体保护焊焊接设备226

8.4　等离子弧焊228

8.4.1　等离子弧的形成228

8.4.2　等离子弧的特性228

8.4.3　双弧现象及其防止229

8.4.4　等离子弧焊接230

8.4.5　等离子弧焊接设备232

小结233

习题234

第三篇　金属塑性成形工艺及控制235

第9章　轧制理论与工艺237

9.1　轧制基本理论238

9.1.1　轧制过程基本概念238

9.1.2　轧制过程中金属的变形规律241

9.1.3　轧制压力的计算247

9.1.4　轧制力矩的计算254

9.1.5　轧机的弹跳方程与板带的厚度控制255

9.1.6　板型控制技术261

9.2　型材及线材生产工艺265

9.2.1　型材生产265

9.2.2　线材生产268

9.3　板带材生产270

9.3.1　热轧板带生产技术270

9.3.2　冷轧板带钢生产275

9.4　管材生产工艺278

9.4.1　热轧无缝管材生产278

9.4.2　焊管生产工艺283

小结284

习题285

第10章　挤压与拉拔工艺287

10.1　金属挤压基本概念及理论288

10.1.1　挤压的基本方法288

10.1.2　挤压工艺的特点296

10.1.3　挤压时金属的流动296

10.1.4　挤压制品的组织与性能特征300

10.1.5　挤压力的计算与测定302

10.2　挤压设备及工具303

10.2.1　挤压设备303

10.2.2　挤压工具304

10.3　金属挤压工艺308

10.3.1　管棒型材挤压工艺概述308

10.3.2　锭坯尺寸的选择308

10.3.3　挤压温度与速度的选择309

10.3.4　挤压润滑311

10.4　拉拔理论及工艺312

10.4.1　拉拔的基本理论312

10.4.2　拉拔力的影响因素317

10.4.3　拉拔工艺318

小结321

习题322

第11章　锻造工艺323

11.1　锻造的加热规范324

11.1.1　锻前加热324

11.1.2　加热时的缺陷325

11.1.3　锻造温度范围的确定326

11.1.4　金属坯料的加热规范327

11.2　自由锻工艺328

11.2.1　自由锻工艺特点及工序328

11.2.2　镦粗工序329

11.2.3　拔长工序332

11.2.4　自由锻其他工序336

11.2.5　大型锻件自由锻及胎模锻造339

11.3　模锻工艺340

11.3.1　模锻工艺概述340

11.3.2　开式模锻342

11.3.3　闭式模锻345

11.4　其他锻造技术346

11.4.1　精密模锻346

11.4.2　冷锻技术348

11.4.3　特种锻造技术349

小结353

习题354

第12章　冲压工艺355

12.1　冲裁工艺356

12.1.1　冲裁的概念及变形过程356

12.1.2　冲裁模的间隙359

12.1.3　冲裁力361

12.2　弯曲工艺361

12.2.1　弯曲的概念及板料弯曲过程361

12.2.2　弯曲回弹363

12.3　拉深工艺366

12.3.1　拉深的概念及板料拉深变形过程366

12.3.2　圆筒形拉深的工艺性设计369

12.4　其他冲压成形工艺371

12.4.1　胀形371

12.4.2　翻边372

12.4.3　缩口373

12.4.4　旋压374

12.5　板料冲压成形性能参数及试验方法375

12.5.1　板料冲压性能指标375

12.5.2　板料成形性能模拟试验377

小结380

习题381

参考文献383