本书为普通高等教育“十三五”规划教材、普通高等院校机电工程类规划教材,主要内容包括: 材料成型专业概况和涉及的技术领域、金属液态成形、金属塑性成形、金属焊接成形、非金属材料成型和3D打印成形等。通过本书的学习可以使读者全面了解材料成形技术的概貌,为专业课程学习和专业实践打下良好基础。
本书可以作为材料成型及控制工程专业和机械类相关专业的教材或参考用书,也可供从事材料成形领域工作的工程技术人员参考。

第1章概述
任何材料,一般只有将其加工成一定形状和尺寸后,才具有特定的使用功能。顾名思义,材料成型即是将原材料加工成特定形状与尺寸零件(或毛坯)的方法。
1.1材料成型专业涉及的技术领域
材料成型及控制工程(material molding and control engineering)专业是1998年**教育部进行专业调整时新设立的专业,涵盖原金属材料与热处理(部分)、热加工工艺及设备、铸造(部分)、塑性成形工艺及设备、焊接工艺及设备(部分)等多个专业内容。新专业调整强调“厚基础、宽口径”,通过老专业合并来加强学科基础,拓宽专业面,从而改变老专业口径过窄、适应性不强的状况,培养出适合经济快速发展需要的人才,即由“专才”培养向“通才”培养模式转变。2012年,教育部对1998年印发的普通高等学校本科专业目录进行了修订,材料成型及控制工程专业代码由080302调整为080203。
材料成型及控制工程专业是一个具有机械学科典型特征和浓厚材料学科色彩的宽口径专业,主要研究各种材料成形的工艺方法、质量控制以及材料成形的机械化和自动化,是集材料制备与成形及过程自动化为一体的综合性学科。本书中常用到“成型”(molding)和“成形”(forming)两个词。作者认为,“成型”一词强调的是被加工零件形状与模具(或工具)型腔一致,即模具型腔对产品(制品)*终形状的作用; 而“成形”���侧重毛坯变形成所需形状和尺寸产品(或制品)的过程及原理(机理)。一般情况下,本书使用“成形”一词。
材料成型是研究材料成形的机理、成形工艺、成形设备及相关过程控制的一门综合性应用技术,通过改变材料的微观结构、宏观性能和外部形状,满足各类产品的结构、性能、精度及特殊要求。按材料种类及形态不同,材料成型涉及如下内容。
1. 金属材料的塑性成形
金属塑性成形(plastic forming)方法是对坯料施加外力,使其产生塑性变形,改变尺寸、形状及性能,从而获得机械零件、工件或毛坯的成形方法。根据坯料的几何特点,金属塑性成形方法一般分为体积成形(如锻造、挤压)和板料成形(如冲压)两大类。锻造与冲压统称为锻压,是塑性成形的主要方法。锻造通常在坯料加热后进行,属于热加工。金属经锻造后能使晶粒细化、成分均匀、组织致密、保持流线、提高强度,承受重载及冲击载荷的重要零件多以锻件为毛坯。冲压一般不需加热,以薄板金属为原材,故又称为冷冲压或板料冲压。冲压件具有强度高、刚性好、结构轻等优点。
2. 金属材料的液态成形
金属的液态成形常称铸造(casting),是指将熔炼成液态的金属浇入事先制造好的铸型,凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。它能*经济地制造出外形和内腔很复杂的零件(如各种箱体、机架、机床床身、发动机机体和缸盖等),而且液态成形件的形状、尺寸比较接近零件,节省金属材料和加工工时。生产中常用于各种尺寸、形状、重量毛坯的制造。
3. 金属材料的连接成形
金属的连接成形(jointing),一般指焊接(welding),是通过加热、加压或加热加压,并且用或不用填充材料,使焊件达到原子结合的一种加工方法,所用能源可以是电能、机械能、化学能、声能或光能等。按焊接过程的特点,可将焊接分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。金属的连接成形广泛应用于航空航天、船舶重工、桥梁建造、汽车制造等行业。
4. 金属粉末成形
粉末成形属于粉末冶金范畴,它以金属粉末(或非金属粉末混合物)为原料,经成形和烧结操作可制造各种金属材料、复合材料及其零部件。常用的粉末成形方法有模压、轧制、挤压、温压、注射成形及粉浆浇注等。粉末成形在无机非金属材料加工领域应用也极为广泛。
5. 非金属材料成型
非金属材料是指除金属以外的其他一切材料,如塑料、合成橡胶、合成纤维、胶黏剂、陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等,它们在各工业领域中有广泛应用。

第1章概述

1.1材料成型专业涉及的技术领域

1.2材料成形在国民经济中的作用

1.3材料成形工艺的分类与特点

1.4材料成型专业人才培养模式与教学质量标准

1.4.1材料成型专业人才培养模式

1.4.2机械类教学质量**标准

1.5材料成形技术的发展趋势

习题与思考题

第2章金属液态成形

2.1金属液态成形基础

2.1.1液态金属的充型能力

2.1.2液态金属的凝固与收缩

2.1.3合金的吸气性及气孔

2.2铸造合金及熔炼

2.2.1常用铸造合金

2.2.2铸铁及其熔炼

2.2.3铸钢及其熔炼

2.2.4铸造非铁合金及其熔炼

2.3砂型铸造

2.3.1砂型铸造的工艺流程

2.3.2型砂、芯砂

2.3.3型(芯)砂的配制

2.3.4砂型制造

2.3.5砂芯制造

2.3.6造型生产线

2.4特种铸造

2.4.1熔模精密铸造

2.4.2金属型铸造

2.4.3压力铸造

2.4.4低压铸造

2.4.5离心铸造

2.5近代液态成形技术

2.5.1半固态成形技术

2.5.2电磁铸造

2.5.3喷射铸造

2.5.4计算机技术在金属液态成形中的应用

习题与思考题

第3章金属塑性成形

3.1金属塑性成形基础

3.1.1金属的塑性成形性能

3.1.2金属的塑性变形规律

3.1.3塑性变形对金属组织与性能的影响

3.2冲压成形

3.2.1概述

3.2.2冲裁工艺

3.2.3弯曲工艺

3.2.4拉伸工艺

3.2.5成形工艺

3.3锻造成形

3.3.1锻造成形工艺的分类

3.3.2自由锻

3.3.3模锻

3.3.4锻模

3.4其他塑性成形技术

3.4.1挤压成形

3.4.2超塑性成形

3.4.3精密冲裁

3.4.4无模多点成形

3.4.5轧制成形

3.4.6旋压

3.4.7摆动辗压

3.4.8粉末成形

3.4.9高速高能成形

3.5塑性成形设备

3.5.1机械压力机

3.5.2液压机

3.5.3螺旋压力机

习题与思考题

第4章金属焊接成形

4.1焊接原理与工艺方法

4.2熔焊的工艺特点及应用

4.2.1电弧焊

4.2.2电渣焊

4.2.3激光焊接与切割

4.2.4气焊与气割

4.2.5电子束焊

4.2.6热剂焊

4.3压焊的工艺特点及应用

4.3.1电阻焊

4.3.2摩擦焊

4.3.3扩散焊

4.3.4爆炸焊

4.3.5超声波焊

4.4钎焊的工艺特点及应用

4.4.1概述

4.4.2浸渍钎焊

4.4.3电阻钎焊

4.4.4感应钎焊

4.4.5炉中钎焊

4.4.6其他钎焊方法

4.5焊接成形件的检验

4.5.1常见的焊接缺陷

4.5.2焊接检验方法

习题与思考题

第5章非金属材料成型

5.1塑料成型

5.1.1塑料

5.1.2塑料成型工艺

5.1.3塑料成型模具

5.1.4塑料成型设备

5.2橡胶成型

5.2.1橡胶材料的组成

5.2.2橡胶的性能与用途

5.2.3橡胶制品的成型

5.3陶瓷成型

5.3.1陶瓷材料的组成与制备

5.3.2陶瓷的分类及性能

5.3.3陶瓷材料成型

习题与思考题

第6章3D打印成形

6.13D打印成形的原理

6.23D打印成形工艺

6.2.1立体光固化成形工艺

6.2.2分层实体制造工艺

6.2.3选域激光烧结工艺

6.2.4熔融沉积工艺

6.2.5三维印刷工艺

6.2.6喷射成形工艺

6.33D打印成形技术的应用

6.3.1原型制造

6.3.2模具制造

6.3.3模型制造

6.3.4零部件及工具制造

6.43D打印成形技术的发展趋势

习题与思考题

参考文献