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1、了解金属材料的力学性能、物理、化学及工艺性能，熟悉各种成形方法，熟悉金属成形的原理及各种方法、主要工艺特点。二、实验要求通过课内及课外视频了解材料成型的各种方法，熟悉金属成形的原理及各种方法、主要工艺特点。了解常用成形方法的选择思路及在进行成形方法选择时具备必要的质量、成本、环保等意识。三、实验内容1、根据课内播放视频内容写出相关金属材料成形的原理及各种方法、主要工艺特点；2、比较它们的不同点（列表）；3、写出热处理过程（温度）（一）金属的特性它取决于金属的成分、结构和组织。主要有力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能等。a 力学性能：力学性能在力作用下涉及应力与应变关系的性能。根据材料的力学
2、行为，表征材料的力学性能指标可分为弹性、塑性、强度、硬度及韧性等。金属的力学性能是评定金属质t、选材和构件设计计算的重要依据，用相应的力学试验测定。b 物理性能：熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等。物理性能在力、热、光、电等物理作用下所反映的特性。c 化学性能：化学性能抵抗腐蚀性介质化学侵蚀作用的能力。金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。d 工艺性能：工艺性能制造金属制件时的冷热加工性能。主要有铸造性、可锻性、焊接性、切削加工性和热处理工艺性能等。铸造性表征金属铸造成型的难易程度。通常用流动性、收缩性、偏析程度和热裂倾向等性能表示。可锻性材料在锻造过程中承受塑性变形的能力。材料的可锻
3、性与化学成分、加热温度、组织状态及冷却规范等有关。（二）金属材料成形的各种方法及原理、主要工艺特点（1）材料成形工艺的生产效率较高。常用的成形工艺有铸造、锻造、粉末冶金、挤压、轧制、拉拔方法等。1） 铸造铸造是将液态金属浇注到与零件的形状尺寸相适应的铸型型腔中去，冷却凝固后获得毛坯或零件的工艺方法。基本工艺过程为造型、熔炼、浇注、清理等。由于合金铸造时的充型能力、收缩及其它因素影响，铸件可能会存在组织不均匀、缩孔、热应力、变形等缺陷，使铸件的精度、表面质量、力学性能不高。尽管如此，由于适应性强，生产成本低，铸造加工依然得到十分广泛的应用。形状复杂，尤其有复杂内腔零件的毛坯常采用铸造。目前生产中
4、常用的铸造方法有普通砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造等。其中，普通砂型铸造应用最广。2） 锻压锻造与板料冲压统称为锻压。锻造是利用锻造设备对加热后的金属施加外力进行塑性变形，形成具有一定形状、尺寸和组织性能的零件毛坯。经过锻造的毛坯其内部组织致密均匀。金属流线分布合理，提高了零件强度。因此，锻造常用于制造综合力学性能要求高的零件的毛坯。锻造可分为自由锻造、模型锻造和胎模锻造。自由锻造是将金属置于上下抵铁之间进行金属塑性变形，利用自由流动的规律成形。成形效率低，精度低。一般用于生产批量较小，形状简单的锻件。模型锻造是将金属置于锻模的模膛中变形，金属的塑性流动受到模膛的
5、限制，成形效率高，精度高，金属流线分布更加合理。但由于模具制造费用很高，通常用于大批量生产。与自由锻造相比，模型锻造时需要的锻造力大，不能用于大型锻件的锻造。胎模锻造是在自由锻造的设备上利用胎模对金属进行锻造。胎模制造简单， 成本低，成形方便，但成形精度不高，常用来生产精度要求不高的小锻件。板料冲压是在压力机上利用冲模将板料冲压成各种形状和尺寸的制件。冲压加工具有极高的生产率和较高的加工精度，其加工形式有冲裁、弯曲、拉深、成形等。冲裁是将板料冲压成各种平面制件。弯曲、拉深等成形工序将板料冲压成各种立体制件。板料冲压在电气产品、轻工产品、汽车制造中有着十分广泛的应用。3） 粉末冶金粉末冶金是以金
6、属粉末或金属与非金属粉末的混合物作为原料，经模具压制、烧结等工序，制造某些金属制品或金属材料的工艺方法。它既可以生产特种金属材料，又可以生产少无切削加工的金属零件。粉末冶金制品的材料利用率能达到95 ， 可大量减少切削加工的投入，降低生产成本，因此在机械制造中获得日益广泛的应用。由于粉末冶金所用蹬粉末原料价格高，成形时粉末的流动性差，零件形状的和大小受到一定的限制。粉末冶金制件内部存在一定量的微小孔隙，其强度比铸件或锻件约低20 30 ，且塑性、韧性也较差。粉末冶金生产的工艺流程包括粉末制备、混配料、压制成形、烧结、整形等。其中粉末的制备与混配料工序通常由提供粉末的厂商完成。4）挤压将金属从挤
7、压模孔中挤出成形的方法，常用于生产各种形状复杂、深孔、薄壁、异型断面的零件。 5）轧制是使金属坯料通过一对回转轧辊的空隙而受压产生塑性变形获得所需产品的加工方法。主要用于各种金属型材、板材和管材以及其他如连杆、齿轮、轴类等各种零件的生产。 6）拉拔是利用金属坯料通过拉拔模的模孔产生塑性变形而获得产品的加工方法。生产中主要用于各种细线材、薄壁管及各种特殊几何形状的型材的制造。（2）材料成形技术在21世纪发展过程中，逐步形成“精密”、“优质”、“快速”、“复合”、“绿色”和“信息化”的特色。发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建
8、立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。清洁(绿色)铸造技术日趋严格的环境与资源的约束，清洁铸造已成为21世纪铸造生产的重要特征。清洁铸造技术的主要内容有：1）采用洁净的能源2）采用无砂和少砂的特种铸造工艺3）研究并推广使用清洁无毒的工艺材料4）采用高溃散性型砂工艺5）研究开发多种废弃物的再生和综合利用技术6）研制开发铸造机器人或机械手，以代替工人在恶劣条件下工作。（3）所有的零件加工工艺在成形学上按对材料的操作方式可归结为三类，即受迫成形、去除成形和堆积成形。金属材料成形的方法（按对材料的操作方式可归结为三类）受迫成形 原理 工艺特点利用材料的流动性和塑
9、性在特定外力或边界的约束下成形的方法铸造、锻压以及注塑成形工艺都属于受迫成形。在这种成形方式中，能量的使用体现在使零件发生形态变化或塑性形状变化上。受迫成形特点：零件的制造信息（几何信息、工艺信息和控制信息等）经预处理后以形状信息的形式物化于工具之中，如模具、型腔等。这种信息处理过程与物理制造过程的结合形式，具有较好的刚性，即制造零件时重复性好，但其柔性较差。零件信息的任何改变都将导致工具的重新制造，因而较适用于定型产品的大批量生产方式或毛坯制造。去除成形原理工艺特点运用材料的可分离性，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体分离出去而成形的方法。传统的车、铣、刨、磨等机加工工艺和激光、电火花加工
10、工艺均属于去除成形。在这种成形方式中，零件制造信息体现在去除材料的顺序和每一步材料的去除量上，即信息通过控制刀具（激光、电火花等也可看作去除刀具）与待加工工件的相对运动，实现材料的有序去除。去除成形特点：零件制造信息体现在去除材料的顺序和每一步材料的去除量上，即信息通过控制刀具（激光、电火花等也可看作去除刀具）与待加工工件的相对运动，实现材料的有序去除。与受迫成形相比，这种信息过程与物理过程的结合方式具有较大的柔性，实际上，可以把刀具与工件的相对运动看作是一种易于修改、易于编程和易于控制的“动态模具”。但这种零件加工方式由于受到刀具与工件相对运动的条件限制，难以加工形状极为复杂的零件。堆积成形
11、原理工艺特点利用材料的可连接性，将材料有序地合并堆积起来而成形的方法。快速成形是堆积成形的典型方法，其次，一些焊接和喷镀也可视为堆积成形。堆积成形特点：快速成形的特点是从无到有，从小到大有序进行，零件的制造信息体现在材料结合的顺序以及每一次材料转变量与深度的控制上，即信息通过控制每个单元的制造和各个单元的结合而实现对整个成形过程的控制。在堆积成形过程中，信息过程与物理过程的结合达到比较高级的阶段，没有“模具”、“卡具”和“切削加工”的概念，成形零件不受复杂程度的限制，它提供了一种直接地并完全自动地把三维CAD模型转换为三维物理模型或零件的制造方法。四、实验总结通过本次实验了解到了金属材料的力学性能、物理、化学及工艺性能，熟悉各种成形方法，熟悉金属成形的原理及各种方法、主要工艺特点。常用的成形工艺有铸造、锻造、粉末冶金、挤压、轧制、拉拔方法等，而所有的零件加工工艺在成形学上按对材料的操作方式可归结为三类，即受迫成形、去除成形和堆积成形。分别了解到他们各自的有点和不同点。通过学习对金属材料的形成让我受益匪浅。