【精品】自考工程材料及成型工艺基础

材料在载荷作用下的行为，称之为力学行为 弹性变形当物体所受外力不大而变形处于开始阶段时除去外力物体发生的变形完全消失 的现象 静载荷加载方式不影响材料变形行为，加载速率较缓慢的载荷 动载荷突加的冲击性的及大小的方向随时间变化的载荷 弹性模量材料在弹性变形阶段，应力与应变的比值表征了材料抵抗弹性变形的能力其数值 大小反映了材料弹性变形的难易程度 刚度零件或构件抵抗弹性变形的能力，取决于弹性模量 标志着材料在断裂前所能承受的最大应力 标距的伸长与原标距的百分比 缩颈处横截面积的最大缩减量与原始截面积的百分比表征材料抵抗表面局部变形，特别是塑性变形及破坏的能力，即 屈服点在屈服阶段，材料产生屈服现象时的应力，规定残余伸长率为2时的应力为屈服 强度 抗拉强度塑性变形阶段， 断后伸长率式样拉断后， 断面收缩率式样拉断后， 硬度指材料的软硬程度， 抵抗硬物压入或划伤的能力 布氏硬度HBW球体直径试验力保持时间 洛氏硬度HR标尺 维氏硬度HV试验力保持时间各硬度值之间大致有以下关系 布氏硬度值在200-600范围内，HBWIOHRC；布氏硬度值小于450HBS, HBW〜HV 冲击韧性材料在断裂前吸收变形能量的能力 疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值 低应力脆断高强度材料的机件常常在远低于屈服点的状态下发生脆性断裂 断裂韧性材料抵抗裂纹扩展断裂的能力 应力场强度因子裂纹尖端产生应力集中形成应力场，衡量裂纹尖端附近应力场强弱程度的 力学参量 断裂韧度裂纹扩展时的临界应力场强度因子 工程材料的性能取决于两大因素一是其组成原子或分子的结构及本性；二是这些原子或 分子在空间的排列方式 离子键电负性差别较大的两种原子，通过电子的得失变成正负离子，从而靠正负离子间的 库伦力相互作用而形成的结合键 共价键得失电子能力相近的原子在相互靠近时，依靠公用电子对产生结合力在一起的结合 键 金属键金属晶体结合主要靠共有负电子云与正离子之间的库伦力作用 分子键具有稳固电子结构的原子或分子靠瞬时电偶力距的作用而产生结合力的结合键 晶体原子在三维空间按一定几何规律排列形成的有序结构 晶格用以描述晶体中原子排列规律的空间点阵格架。 晶胞能完全反映晶格特征的最小几何单元。 晶格常数描述晶胞大小的尺度 晶胞的致密度晶胞中原子所占的体积与晶胞总体积之比，它表示原子在晶胞中排列的紧密 程度 晶体材料中常见的、典型的晶体结构类型有体心立方结构、面心立方结构和密排六方结 构 合金一两种或两种以上的金属或金属与非金属组合而成并具有金属特性的物质。组元 ----组成合金的基本单元 相-合金中具有同一化学成分、同一晶体晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部 分 合金的基本相结构可分为固溶体和金属化合物两大类。 固溶体合金在固态下由组元见相互溶解而形成的相 固溶强化晶格畸变使晶体变形的抗力增大，材料的强度硬度提高 晶体相是陶瓷的主要组成相，对性能起决定性作用 所谓柔顺性，是高分子链能够改变其构象的性质。高分子的柔顺性是高分子材料的性能不 同于小分子物质的主要原因 高分子材料的老化实质是其主要成分大分子链的结构通过交联或降解发生变化 降解聚合物在长期储存或使用过程中其聚合度由于热光氧化水解生物作用力学作用 等而降低的一种化学反映 失效的概念一般说来，发生下列情况之一时，被定位为失效①完全失去原定功能；② 仍然可用，但是不再能够良好地实现其原定功能；③严重损伤，使其在继续使用的过程中 失去可靠性和安全性。 失效分析的目的和作用找出失效原因，提出防止或推迟失效的措施，防止类似事件再次发 生，提高产品质量。 零件失效的原因 1设计因素最常见的情况是零件尺寸和几何结构不正确 2. 加工工艺因素对于很多零件而言，尽管原始设计时正确的，但是如果加工工艺条件不满 足设计要求，仍任会导致零件失效 3. 材料因素材料造成的失效可能是由于选材不当，也可能是由于冷、热工艺加工工艺过程 中形成的缺陷4.安装使用因素 过量变形失效1过量弹性变形2过量塑性变形断裂失效1韧性断裂2脆性断裂3低应力断 裂4疲劳断裂5蠕变断裂6应力腐蚀断裂 表面损伤失效1磨损2接触疲劳3腐蚀 挤出成型利用挤出机把热塑性塑料连续加工成各种端面形状制品的方法 挤出工艺主要包括1原料干燥2.工艺调整3制品的定型与冷却4牵引（拉伸）和后处理 注塑加工具有生产周期短、生产率高、易于实现自动化生产和适应性强的特点 注塑工艺过程包括成型前的准备、注射过程、制品的后处理等 与挤塑和注塑相比，压塑设备、模具和生产过程较为简单，并易于生产大型制品;石生产周期 长、效率低，较难实现自动化，工人劳动强度大，难于厚壁制品及形状复杂制品的成型 浇铸成型是将处于流动状态的高分子材料或能生成高分子成型物的液态单体注入特定的 模具中，在一定的条件下使之反应固化，从而得到与模具型腔相一致的制品的工艺方法 静态浇铸成型嵌铸成型工艺离心浇铸成型 吹塑也称中空成型,属于塑料的二次加工，是制造空心塑料制品的方法。吹塑过程是先用挤 塑、注塑等方法制成管状形坯，然后把保持适当温度的形坯置于对开的阴模模堂中，将压缩空 气通入其中将其吹胀，紧紧贴于阴模内壁，两半阴模构成的空间形状即制品形状. 影响塑料制品尺寸精度的因素主要有以下五个方面 1）模具成型部件的制造误差;2）模具成型部件的表面磨损;3）由塑料收缩率波动引起的塑料 制品的尺寸误差;4）模具活动成型部件的配合间隙变化引起的误差;5）模具成型部件的安 装误差. 压出成型的特点 压出成型是橡胶加工中的一项基础工艺其基本作业是在压出机中对橡胶加热与塑化，通过 螺杆的旋转,使塑料在螺杆和机筒筒壁之间受到强大的挤压力，不断的向前移送，并借助口型 压出各种端面的半成品，以达到初步造型的目的 金属嵌件设计的基本原则 1）嵌件应尽可能采用圆形或对称形状;2）嵌件周围的壁厚应足够大;3）金属嵌件嵌入部分的 周边应有倒角，以减少周围塑料冷却时产生的应力集中;4）嵌件必须可靠定位;5）嵌件自由 伸出的长度不宜超过其定位部分直径的二倍. 分型面位置的选择原则 1）分型面应设在制品最大截面处;2）分型面应避免在光滑的外表面或带圆弧的转角处;3）分型 面应尽量选在能使制品留在动模内的地方;4）对于同轴度要求较高的制品，在选择分型面时, 可把要求同轴的部分放在分型面的同一侧. 为什么要采用圆角过度 为了避免应力集中,提高塑料制品的强度，改善融体的流动情况和便于脱模，在制品内外各表 面的连接处，均应采用圆弧过渡 制品壁厚 制品各部分壁厚应均匀，避免因收缩不均匀而造成制品变形、缩孔、凹陷等缺陷如果结 构上要求具有不同的壁厚时，不同壁厚的比例不应超过13,且应采用缓慢过渡.对热塑性制品 的壁厚，一般在l4mm,壁厚过大，易产生气泡和凹陷，同时也不易冷却对热固性制品的壁厚, 一般在l6mm,壁厚过大，既要增加塑压时间，制品内部又不易压实;壁厚过小，刚度差,易变形 焊接是利用局部加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使分离的两部分