金屬材料及加工工藝.doc

金屬加工工藝第一篇 變形加工 第二篇 切削加工 第三篇 磨削加工 第四篇 焊接 第五篇 熱處理 第六篇 表面處理第一篇 變形加工一、塑性成型 2、 固體成型 3、 壓力加工 4、 粉末冶金一、塑性成型加工塑性(成型) 塑性(成型)加工是指高溫加熱下利用模具使金 屬在應(yīng)力下塑性變形 。 分類： 鍛造： 鍛造： 在冷加工或者高溫作業(yè)的條件下用捶打和擠壓的 方式給金屬造型，是最簡單最古老的金屬造型工 方式給金屬造型， 藝之一。 藝之一。 扎制： 扎制： 高溫金屬坯段經(jīng)過了若干連續(xù)的圓柱型輥子， 高溫金屬坯段經(jīng)過了若干連續(xù)的圓柱型輥子，輥 子將金屬扎入型模中以獲得預(yù)設(shè)的造型。 擠壓：用于連續(xù)加工的，具有相同橫截面形 狀的實心或者空心金屬造型的工藝， 狀的實心或者空心金屬造型的工藝，既可以 高溫作業(yè)又可以進行冷加工。 沖擊擠壓：用于加工沒有煙囪錐度要求的小型到中型規(guī)格的零件的工藝。生產(chǎn)快捷，可以加工各種壁厚的零件，加工成本低。 拉制鋼絲： 拉制鋼絲：利用一系列規(guī)格逐漸變小的拉絲模將金屬條拉制成細(xì)絲狀的工藝。 二、固體成型加工固體成型加工：是指所使用的原料是一些在常溫條件下可以進行造型的金屬條、片以及其他固體形態(tài)。加工成本投入可以相對低廉一些。固體成型加工分類：旋壓：一種非常常見的用于生產(chǎn)圓形對稱部件的加工方法。加工時，將高速旋轉(zhuǎn)的金屬板推近同樣高速旋轉(zhuǎn)的，固定的車床上的模型，以獲得預(yù)先設(shè)定好的造型。 該工藝適合各種批量形式的生產(chǎn)。彎曲：一種用于加工任何形式的片狀，桿 狀以及管狀材料的經(jīng)濟型生產(chǎn)工藝。沖壓成型： 金屬片置于陽模與陰模之間經(jīng)過壓制成型，用于加工中空造型，深度可深可淺。 沖孔： 利用特殊工具在金屬片上沖剪出一定 造型的工藝，小批量生產(chǎn)都可以適用。沖切：與沖孔工藝基本類似，不同之處在于前者利用沖下部分，而后者利用沖切之后金屬片剩余部分。 切屑成型：當(dāng)對金屬進行切割的時候有切屑生產(chǎn)的切割方式統(tǒng)稱為切屑成型，包括銑磨，鉆孔，車床加工以及磨，鋸等工藝。 無切屑成型： 利用現(xiàn)有的金屬條或者金屬片等進行造型。沒有切屑產(chǎn)生。這類工藝包括化學(xué)加工，腐蝕，放電加工，噴砂加工，激光切割，噴水切割以及熱切割等。三、壓力加工利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的 塑性變形，來獲得具有一定形狀、尺 寸和機械性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，稱為壓力加工。 壓力加工的基本方式：鍛造、板料沖壓、軋制、擠壓、拉拔 。鍛造鍛造是利用鍛錘的往復(fù)沖擊力或壓力機的壓力使坯料改變成我們所需要的形狀和尺寸的一種壓力加工方法。 一般分為自由鍛和模鍛。 常用于生產(chǎn)大型材、開坯等。一、自由鍛利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個抵鐵之間產(chǎn)生變形，從而得到所需形狀及尺寸的鍛件。分手工鍛造、機械鍛造兩種。 工具簡單，通用性強，應(yīng)用廣泛。二、模鍛按設(shè)備不同分為： 按設(shè)備不同分為： 錘上模端、胎膜鍛、 壓力機上模鍛。 錘上模鍛設(shè)備有： 蒸汽空氣錘、五砧座錘、高速錘板料沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。這種方法通常是在冷態(tài)下進行的所以又叫冷沖壓。只有在板料超過8-10mm時，才采用熱沖壓。特點可以沖壓出形狀復(fù)雜的零件，廢料較少。 產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度， 互換性能較好。 能獲得質(zhì)量輕、材料消耗少、強度和剛度較高的零件。 沖壓操作簡單，工藝過程便于機械化和自動 生產(chǎn)效率高，故零件成本低。板料沖壓常用金屬材料： 低碳鋼、銅合金、鋁合金、鎂 合金、及塑性高的合金鋼。 從形狀分：板料、條料、帶料。基本工序：常用設(shè)備：剪床和沖床。剪床用來把板料剪切成一定寬度的條料，以供下一步的沖壓程序用。 沖床用來實現(xiàn)沖壓工序，制成所需形狀和尺寸的成品零件。沖壓生產(chǎn)基本工序： 沖壓生產(chǎn)基本工序： 分離工序：落料、沖孔、切斷、修整等。 變形工序：拉深、彎曲、翻邊、成型等。四、粉末冶金粉末冶金一種可以加工黑色金屬元件也可以加工有色金屬元件的工藝。包括將合金粉末混合以及將混合物，壓入模具兩項基本工序。金屬顆粒經(jīng)過高溫加熱燒結(jié)成型。這種工藝不需要機器加工，原材料利用率可以達到97%。不同的金屬粉末可以用于填充模具的不同部分。第二篇 切削加工切削加工 制造尺寸、形狀、位置精度要求較高，表面粗糙度較細(xì)的零件，通常采用切削加工方法。 金屬切削機床就是利用刀具對金屬毛坯進行切削加工的設(shè)備，通常簡稱為機床。分類車床 銑床 鉆床 鏜床 電火花線切割加工車床車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外圓 柱面、圓錐面、成型 回轉(zhuǎn)面等）以及回轉(zhuǎn)體的端面。 車床主要使用的刀具為各種車刀，也可用鉆頭、擴孔鉆、絞刀 進行孔加工，用絲錐、 進行孔加工， 板牙加工內(nèi)外螺紋表面。銑銑床可以加工水平面、 垂直面、 形槽 鍵槽、T形槽、燕尾槽、螺紋、螺旋槽、分齒零件（齒輪、鏈輪、棘輪、花鍵軸）以及成形面等。此外，銑床還 可以使用鋸刀銑片進行切斷工作。 種類：臥式升降臺銑床、 立式升降臺銑床、工具銑床、龍門銑床、成形銑床等。鉆床可以用鉆頭直接加工出精度不太高的孔，也可以通過鉆擴孔鉸孔的工藝手段加工精細(xì)度要求較高的孔，利用夾具還可加工要求一定位置精度的孔系。另 外，鉆床還可進行攻 螺紋。鉆床的主要類型有：臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、銑鉆床、中心孔鉆床等。鏜床主要用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔，特別適用于加工分布在不同位置上，孔距 精度、相互位置精度要求很嚴(yán)格的孔系。除鏜孔外，鏜床還可以完成 鉆孔、擴孔、鉸孔等工 作，大部分鏜床還具有銑削的功能。 鏜床的主要類型有：立式鏜床、臥式鏜床、 坐標(biāo)鏜床、精鏜床等。電火花線切割加工電火花加工是一種利用電火花放電時產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對材料進行加 工的方法。電火花線切割加工是指在工具電極(電極絲)和工件間施加脈沖電壓, 使電壓擊穿間隙產(chǎn)生火花放電的一種加工方式。電火花線切割機床加工電火花線切割機床加工是在電火花成形加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,最初的名稱為線狀電極電火花切割機床加工， 是一種不用事先制備專用工具電極而采用通用電極的電火花加工方法。電火花線切割機機床有多種分類方法，一 般可以按機床的控制方式、 脈沖電源的形式、工件臺尺寸與行程、 走絲速度、加工精度及工作液方式進行分類。數(shù)控電火花線切割加工的用途廣泛，隨著它的發(fā)展和普及， 電火花線切割機床已經(jīng)逐漸從單 一的沖裁模具加工向各種類模具及復(fù)雜精密模具甚至零件加工方向轉(zhuǎn)移，譬如： 1. 最早的模具加工 2. 新產(chǎn)品試制的零件加工制 作 3. 難加工零件 4. 貴重金屬下料第三篇 磨削加工磨削加工是利用磨料去除材料的加工方法。 通常按工具類型進行分類， 可分為使用固定磨粒加工及使用自由磨粒加工兩大類。 通常所說磨削主要指用砂輪或砂帶進行去除材料加工的工藝方法，它是應(yīng)用廣、泛的高效精密的終加工方法。分類一般砂輪磨削根據(jù)加工對象、表面生成方法不同，可分為外圓、內(nèi)圓、平面及成型磨削方法。 對旋轉(zhuǎn)表面按工件夾緊和驅(qū)動方法，定心磨削與無心磨削。 按砂輪進給方法相對于表面加工的關(guān)系，可分為縱向進給與切入進給磨削。 按磨削行程分為通磨與定程磨。 按砂輪表面工作類型分為周邊磨削、端面磨削、以及周邊端面磨削。從磨削區(qū)的基本情況來看，大致分為兩 類： （1）恒壓力磨削 ） 所謂恒壓力磨削是指控制切入壓力為定值的磨削，即通過控制磨頭重量、杠 人力、液壓、 桿、人力、液壓、氣動及電器系統(tǒng)來控制 砂輪對工件的壓力。如砂輪架、砂輪切割 鋼錠粗磨機等均采用這種形式。 （2）定進給磨削 ） 所謂定進給磨削是指控制切入進給速度為恒值的磨削。加工時，砂輪以選定的進給率垂直于磨削表面作切入進給?，F(xiàn)在使用的磨床大多使用這種方式。第四篇 焊接焊接是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。焊接過程的實質(zhì)是用加熱或加壓力等手段，借助于金屬原子的結(jié)合與擴散作用，是分離的金屬材料牢固地連接起來。按焊接過程的特點分： 熔化焊、壓力焊、釬焊三大 類一、熔化焊通過加熱，使被焊金屬自身熔化而相互連接，也稱為自身焊 二、壓力焊在加熱的同時加壓，使被焊金屬相互連接 三、焊料焊通過加熱，利用焊接材料將被焊金屬相互連接熔化焊中的電弧焊應(yīng)用極為普遍，包括： 手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體 保護焊其他常用焊接方法：電渣焊、等離子弧焊接與切割、真空電子束焊接、激光焊、電阻焊、摩擦焊埋弧自動焊（也稱溶劑層下自 動焊）特點：生產(chǎn)率高、焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定、節(jié)省金屬材料、勞動條件改善。 但設(shè)備費用高，工藝準(zhǔn)備復(fù)雜，對接頭加工與裝配要求嚴(yán)格，僅適用于批 量生產(chǎn)長直線焊縫與圓筒形工件的縱、環(huán)焊縫。氣體保護焊一、氬弧焊 氬弧焊是以氬氣為保護氣體的電弧焊，氬氣是惰性氣體， 可保護電極和熔化金屬不受空氣的有害作用。高溫情況下， 氬氣不和金屬起化學(xué)反應(yīng)也不溶于金屬，因此氬弧焊的質(zhì)量較高。二、二氧化碳?xì)怏w保護焊 CO2保護焊是以作為保護氣體的電弧焊。它用 焊絲做電極，靠焊絲和焊件之間產(chǎn)生的電弧熔化工件金屬與焊絲，以自動或半自動方式進行焊接。優(yōu)點： 成本低，可用價廉易得的 CO2代替焊劑，焊接成本僅是埋弧 自動焊和手弧焊的40%左右。生產(chǎn) 效率高、操作性好、質(zhì)量較好。 缺點： CO2的氧化作用使溶滴飛濺 較為嚴(yán)重，因此焊縫成型不夠光滑， 另外焊接煙霧較大，弧光強烈，如 果控制或操作不當(dāng)，容易產(chǎn)生氣孔。特點 (1)焊料熔化： 焊料焊接法 焊接時只有焊料熔化，而被焊金屬處于固態(tài)， 對材料性能影響小。 (2)焊料與焊件的成分不同形成接頭 (3)金屬的連接 可以連接異質(zhì)金屬，包括金屬與非金屬的連 接。爐內(nèi)焊接法特點 (1)爐內(nèi)焊接具有真空密閉的焊接條件， 金屬不易氧化。(2)焊件整體加熱均勻，溫度控制準(zhǔn)確。 (3)主要應(yīng)用于金屬一烤瓷基底橋的焊接。激光焊接法某些物質(zhì)原子中的粒子受光或電刺激，使 低能級的原子變成高能級原子，輻射出相位、 頻率、方向完全相同的光，具有顏色單純、能 量高度集中、光束方向性好的特點。特點： (1)焊接速度快，加工時間短暫(2)準(zhǔn)確性高，被焊金屬無需包埋固定，無變形 (3)不受電磁于擾，可直接在大氣中進行焊接， 操作方便(4)熱影響區(qū)小，激光焊接加熱區(qū)域小、熱量集 中、受熱及冷卻快，對焊件影響小(5)無噪聲、污染小激 光 點 焊 機點焊法特點： (1)屬于電阻焊接法。(2)利用電流通過焊件時產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，加熱熔化焊件(不加焊 料)進行焊接。第五篇 熱處理熱處理是在一定的條件下，給金屬一定的加熱與冷卻，使金屬獲得一定的機械性能或化學(xué)性能的工藝方法。 金屬零件進行熱處理的主要目的是： 提高硬度、強度及增加耐磨性 降低硬度，便于機械加工 消除加工過程中所引起的內(nèi)應(yīng)力 提高表面耐磨、 提高表面耐磨、耐蝕性能普通熱處理分類： 分類： 一、退火 二、正火 三、淬火 四、回火一、退火把工件加熱到一定溫度（稍高于臨界溫 ），經(jīng)過一定時間保溫后緩慢冷卻下來（一般隨爐冷卻)的過程叫退火。由于加熱溫度和冷卻速度不同， 由于加熱溫度和冷卻速度不同，退火處理對改變金屬組織和性能的作用也不同。常用退火方法一、完全退火，主要是細(xì)化顆粒、消除或減少組織的不均勻性、降低溫度、改善切削加 工性、提高韌性和塑性、消除內(nèi)應(yīng)力。二、球化退火，主要用于刀具和冷卻模具的 鍛造毛坯，效果同上，為淬火處理作組織準(zhǔn) 備。三、消除加工硬化的退火，主要用于消除工件經(jīng)冷拔、冷彎燈產(chǎn)生的硬化現(xiàn)象。 四、去應(yīng)力退火，主要用于消除鑄件、焊接 件在加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以及精密零件表面加工時留下的加工應(yīng)力。二、正火正火是退火的一種變態(tài)，正火與完全退火的 區(qū)別是：正火是使工件在空氣中冷卻，完全退火是工件隨爐冷卻。 退火是工件隨爐冷卻。 正火的目的主要是細(xì)化晶粒、改善切削加 工性、提高韌性和強度、為最后的熱處理做好準(zhǔn)備。 對于不重要或不適于淬火處理的零件， 后可不必做其他處理。三、淬火把工件加熱到一定溫度（臨界溫度以上），經(jīng)過一定時間保溫后，在水、油或鹽水中急 速冷卻的操作過程叫淬火。按加熱程度不同分為： 整體淬火和表面淬火。整體淬火按照冷卻方法不同分為：單液淬火 雙液淬火 分級淬火 等溫淬火表面淬火表面淬火時把工件表面加熱到淬火溫度后，隨即用水或其他冷卻劑進行急速冷卻，以此時工件的表面得到很高的硬度，內(nèi)部卻保持 原來的韌性按加熱方法不同分為： 浸液淬火 乙炔氧氣或煤氣 氧氣或煤氣氧氣 火焰淬火 乙炔 氧氣或煤氣 氧氣 高頻淬火 高頻感應(yīng)電流四、回火把淬火的零件加熱到723攝氏度以下某一溫度，經(jīng)過一定時間保溫后，在油、水或空 氣中冷卻的操作過程叫回火。 氣中冷卻的操作過程叫回火。 回火的目的是：消除或減少淬火零件的內(nèi) 應(yīng)力、降低脆性、硬度、增加韌性、穩(wěn)定 淬火后的工件尺寸、防止使用中變形。 分類一、低溫回火 150-150攝氏度 攝氏度 可用于各種工具、滾動軸承及滲碳零件的處理 二、中溫回火 350-500攝氏度 攝氏度 用于對彈簧、鍛模和沖擊工具的處理 三、高溫回火 500-650攝氏度 用于各種齒輪、軸、連桿等零件的處理?；瘜W(xué)熱處理一、滲碳 1、固體滲碳法 、 2、液體滲碳法 、 3、氣體滲碳法 、 二、氮化 三、氰化二、氮化處理氮化是把放在含氮原子的介質(zhì)中，加熱到 500-600攝氏度，使工件表面增氮的一種化學(xué)熱處理。目的在于： 提高硬度和耐磨性 分為：液體氮化、氣體氮化、離子氮化三、氰化又叫碳氮共滲。 特點：時間短、效率高、但是所用氰鹽（氰 化鉀、氰化鈉有劇毒）成本高。分為氣體和液體兩種：、有可按溫度分為： 高溫氰化 900-940攝氏度 深度氰化 攝氏度 中溫氰化 820-880攝氏度 攝氏度 低溫氰化 520-580攝氏度 攝氏度第六篇 表面加工表面處理一、黑色金屬的氧化處理 將工件放入含苛性鈉、硝酸鈉溶液中，使工件表面生成一層很薄的黑色氧化膜的過程， 簡稱發(fā)黑。二、黑色金屬的磷化處理 將工件浸如磷酸鹽溶液中，使表面生成一層 磷酸鹽薄膜的過程，叫磷化處理。一般不改、變金屬的機械性能、磁性和零件外形尺寸。分為：冷磷化、高溫磷化、中溫磷化。碳鋼表面