電大金工實習第1講課件

1、金工實習第1講 教材：教材：金工實習金工實習，作者：欒振濤等，中央，作者：欒振濤等，中央電大出版社。電大出版社。 本講內(nèi)容本講內(nèi)容 第第1 1章章 機械工程材料機械工程材料 第第2 2章章 金屬熱處理和表面改性金屬熱處理和表面改性 第第3 3章章 鑄造技術鑄造技術 第第4 4章章 鍛壓技術鍛壓技術 第第5 5章章 焊接技術焊接技術第1章 機械工程材料 本章要點： 機械工程材料的分類和應用 常用鋼鐵材料的分類、特性和應用 金屬材料常用的力學性能指標 1 .金屬材料：包括黑色金屬（鋼 、鑄鐵）及有色金屬（銅、鋁等）； 2 .非金屬材料：包括高分子材料（ 塑料、 合成纖維、 合成橡膠）、 陶瓷材料

2、（硅酸鹽材料、工程陶瓷）； 3 .復合材料：包括纖維增強復合材料、 粒子增強復合材料、層疊復合材料。 常用機械工程材料的分類常用機械工程材料的分類 （1 1）按化學成分分：）按化學成分分： 碳素鋼：碳素鋼：低碳鋼、中碳鋼、低碳鋼、中碳鋼、 高碳鋼高碳鋼; ; 合金鋼合金鋼 : :低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼。低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼。 （2) 2) 按用途分：按用途分： 結構鋼：結構鋼：可分為工程結構鋼和機器零件用鋼；可分為工程結構鋼和機器零件用鋼； 工具鋼：工具鋼：用于制作各類工具，包括刃具鋼、量具鋼、用于制作各類工具，包括刃具鋼、量具鋼、模具鋼；模具鋼； 特殊性能鋼：特殊性能鋼：可分為

3、不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。可分為不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。 （3 3）按質量分：）按質量分： 普通鋼普通鋼（sp0.05%)sp0.05%)、 優(yōu)質鋼優(yōu)質鋼（sp0.04%)sp0.04%)、 高級優(yōu)質鋼高級優(yōu)質鋼（sp0;03%)sp0;03%)。 鋼的分類鋼的分類 鑄鐵是含碳量大于2.11%，主要組成元素是鐵、碳、硅,并含有較多的硫、磷、錳等雜質元素的鐵合金。生產(chǎn)中常用的鑄鐵含碳量通常在2.54.0%。與鋼相比，鑄鐵組織中含有高碳相，如滲碳體或石墨，這對鑄鐵的性能具有重要的影響。由于鑄鐵具有良好鑄造性能、切削加工性、減震性、低的缺口敏感性，且成本較底，因此，在機械工業(yè)中得到了廣泛的應用。

4、鑄鐵鑄鐵 金屬材料的力學性能金屬材料的力學性能 金屬材料抵抗外加載荷引起的變形和斷裂的能力稱金屬材料抵抗外加載荷引起的變形和斷裂的能力稱為金屬材料的力學性能。材料的力學性能是設計零件及為金屬材料的力學性能。材料的力學性能是設計零件及選擇材料的重要依據(jù)。常用的力學性能指標有：強度、選擇材料的重要依據(jù)。常用的力學性能指標有：強度、塑性、硬度、沖擊韌度等。塑性、硬度、沖擊韌度等。 強度強度 強度是指金屬材料在靜載荷的作用下抵抗變形和強度是指金屬材料在靜載荷的作用下抵抗變形和斷裂的能力。強度指標一般用單位面積所承受的載荷斷裂的能力。強度指標一般用單位面積所承受的載荷（應力）表示，符號為（應力）表示，符

5、號為，單位為，單位為MPa MPa 塑性塑性 塑性是指金屬材料在靜載荷的作用下產(chǎn)生塑性變塑性是指金屬材料在靜載荷的作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。形而不被破壞的能力。 強度和塑性可以按國家標準通過拉伸實驗測定強度和塑性可以按國家標準通過拉伸實驗測定. . 第2章 金屬熱處理和表面改性 本章要點： 退火、正火、淬火和回火工藝方法和應用 常用表面熱處理方法 常用表面改性技術方法 熱處理 是將金屬材料在固態(tài)下通過加熱、保溫是將金屬材料在固態(tài)下通過加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變其內(nèi)部組織，從而獲得和不同的冷卻方式，改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法。所需性能的一種工藝方法。主要方法

6、退火是將工件加熱到一定溫度，保持一定退火是將工件加熱到一定溫度，保持一定時間，然后隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。退火時間，然后隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。退火的目的是：降低硬度，改善切削加工性能；細的目的是：降低硬度，改善切削加工性能；細化晶粒、改善組織，提高力學性能；消除內(nèi)應化晶粒、改善組織，提高力學性能；消除內(nèi)應力，并為后續(xù)熱處理作好組織準備。力，并為后續(xù)熱處理作好組織準備。 退火 正火是將工件加熱到一定溫度正火是將工件加熱到一定溫度(780(780920)920)，保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。，保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火的冷卻速度要比退火快，所獲得的組織比正火的冷卻速度要比退火快

7、，所獲得的組織比退火更細，因此強度和硬度有所提高。對于低退火更細，因此強度和硬度有所提高。對于低碳鋼工件，正火可以提高硬度，使其具有良好碳鋼工件，正火可以提高硬度，使其具有良好的切削加工性能；而對于中碳鋼和高碳鋼，因的切削加工性能；而對于中碳鋼和高碳鋼，因正火后硬度偏高，切削加工性能變差，故宜采正火后硬度偏高，切削加工性能變差，故宜采用退火工藝，但對于中碳鋼小型工件用正火代用退火工藝，但對于中碳鋼小型工件用正火代替退火可以節(jié)能；對于比較重要的零件，正火替退火可以節(jié)能；對于比較重要的零件，正火可以作為淬火前的預備熱處理；對于性能要求可以作為淬火前的預備熱處理；對于性能要求不高的碳鋼工件，正火也可

8、作為最終熱處理。不高的碳鋼工件，正火也可作為最終熱處理。 正火 淬火是將工件加熱到某一溫度，保溫一定淬火是將工件加熱到某一溫度，保溫一定時間，然后在水或油中快速冷卻，以獲得馬氏時間，然后在水或油中快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。淬火的主要目的是提高體組織的熱處理工藝。淬火的主要目的是提高鋼的強度和硬度，增加耐磨性，并在回火后獲鋼的強度和硬度，增加耐磨性，并在回火后獲得高硬度與一定韌性相結合的性能。得高硬度與一定韌性相結合的性能。 淬火 將淬火后的工件重新加熱到某一溫度，經(jīng)將淬火后的工件重新加熱到某一溫度，經(jīng)保溫后在油中或空氣中冷卻的操作稱回火?；乇睾笤谟椭谢蚩諝庵欣鋮s的操作稱回火?；?/p>

9、火的目的是減少或消除工件在淬火時所形成的火的目的是減少或消除工件在淬火時所形成的內(nèi)應力，降低淬火鋼的脆性，調整工件的力學內(nèi)應力，降低淬火鋼的脆性，調整工件的力學性能，穩(wěn)定工件尺寸?；鼗鸩僮髦饕强刂苹匦阅?，穩(wěn)定工件尺寸?；鼗鸩僮髦饕强刂苹鼗饻囟?，回火溫度越高，工件的韌性愈好，內(nèi)火溫度，回火溫度越高，工件的韌性愈好，內(nèi)應力愈小，但硬度和強度下降得愈多。應力愈小，但硬度和強度下降得愈多。 回火表面淬火 鋼的表面淬火是鋼的表面淬火是通過快速加熱，將鋼通過快速加熱，將鋼件表面層迅速加熱到件表面層迅速加熱到淬火溫度，然后快速淬火溫度，然后快速冷卻下來的熱處理工冷卻下來的熱處理工藝。藝。第3章 鑄造技術

10、 本章要點: 鑄造生產(chǎn)的工藝過程和特點 造型材料的基本組成 砂型鑄造的基本造型方法 鑄鐵的熔煉 鑄造是熔煉金屬、制造鑄型，并將熔融金鑄造是熔煉金屬、制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀與性能鑄件屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀與性能鑄件的成形方法。的成形方法。 鑄造生產(chǎn)的工藝過程 原砂原砂 常用硅砂（石英砂），也用其他顆粒耐火常用硅砂（石英砂），也用其他顆粒耐火材料如鋯材料如鋯 砂，剛玉砂等。砂，剛玉砂等。 粘結劑粘結劑 粘土是最常用的粘結劑，此外生產(chǎn)上也采粘土是最常用的粘結劑，此外生產(chǎn)上也采用水玻璃，水泥等無機物及植物油，淀粉，合用水玻璃，水泥等無機物及植物油，淀粉，合成樹脂等有

11、機物作為粘結劑。成樹脂等有機物作為粘結劑。 附加物附加物 為滿足某些性能要求，型（芯）砂中加入為滿足某些性能要求，型（芯）砂中加入其他附加物，如粘土砂中為改善鑄件表面質量其他附加物，如粘土砂中為改善鑄件表面質量而添加煤粉等。而添加煤粉等。 型（芯）砂的組成 利用模樣和砂箱等工藝裝備將型砂制成鑄利用模樣和砂箱等工藝裝備將型砂制成鑄型的方法統(tǒng)稱為造型。按造型方法不同分為手型的方法統(tǒng)稱為造型。按造型方法不同分為手工造型和機器造型。手工造型裝備簡單，但對工造型和機器造型。手工造型裝備簡單，但對工人技術水平要求高。機器造型生產(chǎn)率高，質工人技術水平要求高。機器造型生產(chǎn)率高，質量較好。量較好。 常用造型方法

12、手工造型的主要方法 整模造型整模造型 分模造型分模造型 挖砂造型挖砂造型 成型底板和假箱造型成型底板和假箱造型 活塊造型活塊造型 刮板造型刮板造型 三箱造型三箱造型 手工造型的基本過程 造下型造下型 造上型造上型 起模起模 修型修型 下芯下芯 合型合型 用整體模樣造型的方法稱為整模造型。其用整體模樣造型的方法稱為整模造型。其特點是模樣的最大截面為模樣的一個端面，型特點是模樣的最大截面為模樣的一個端面，型腔在同一半砂箱內(nèi)。腔在同一半砂箱內(nèi)。 整模造型 將模樣在某一方向上沿最大截面分開，并在上將模樣在某一方向上沿最大截面分開，并在上下砂箱造出型腔的造型方法稱為分模造型下砂箱造出型腔的造型方法稱為分

13、模造型 分模造型 熔煉必須滿足的要求：熔煉必須滿足的要求：（1 1）鐵液溫度足夠高（）鐵液溫度足夠高（13801380）。）。（2 2）鐵液的化學成分穩(wěn)定且合乎要求）鐵液的化學成分穩(wěn)定且合乎要求（3 3）高的熔化率，低的能耗。）高的熔化率，低的能耗。 澆注澆注 將金屬液注入鑄型的過程即為澆注。澆注是鑄將金屬液注入鑄型的過程即為澆注。澆注是鑄造生產(chǎn)中的重要工序，若操作不當將會造成鐵造生產(chǎn)中的重要工序，若操作不當將會造成鐵豆、冷隔、氣孔、縮孔、夾渣和澆不足等缺陷。豆、冷隔、氣孔、縮孔、夾渣和澆不足等缺陷。 鑄鐵的熔煉及澆注工藝第4章 鍛壓技術 本章要點 碳鋼的加熱和冷卻過程 自由鍛 模鍛 沖壓 目

14、的目的 加熱的目的就是提高坯料的塑性，加熱的目的就是提高坯料的塑性，降低其變形抗力，使之易于流動成形并降低其變形抗力，使之易于流動成形并獲得良好的鍛后組織。獲得良好的鍛后組織。 鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍 即以開始鍛造溫度（簡即以開始鍛造溫度（簡稱始鍛溫度）到結束鍛造溫度（簡稱終稱始鍛溫度）到結束鍛造溫度（簡稱終鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間。一般碳鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間。一般碳鋼的始鍛溫度應低于鐵碳相圖固相線溫鋼的始鍛溫度應低于鐵碳相圖固相線溫度以下度以下150150250250攝氏度，終鍛溫度不能攝氏度，終鍛溫度不能低于鐵碳相圖低于鐵碳相圖A1A1線（線（800800左右）。左右）。 坯料的

15、加熱 常用的冷卻方法有三種：常用的冷卻方法有三種： （1 1）空冷。在無風的空氣中，鍛件單個或）空冷。在無風的空氣中，鍛件單個或成堆直接放在干燥的地面上冷卻?？绽涠嘤糜诔啥阎苯臃旁诟稍锏牡孛嫔侠鋮s?？绽涠嘤糜谔妓亟Y構鋼和低合金鋼的中小型鍛件的冷卻。碳素結構鋼和低合金鋼的中小型鍛件的冷卻。 （2 2）坑冷。鍛件放到地坑或鐵箱中封閉冷）坑冷。鍛件放到地坑或鐵箱中封閉冷卻或埋入坑內(nèi)砂子、石灰或爐渣中冷卻。對于卻或埋入坑內(nèi)砂子、石灰或爐渣中冷卻。對于要求冷卻速度較慢的中小型鍛件可采用坑冷。要求冷卻速度較慢的中小型鍛件可采用坑冷。 （3 3）爐冷。鍛件直接裝入）爐冷。鍛件直接裝入500500700700

16、加熱加熱爐中，隨爐緩慢冷卻。它適用于大型、復雜及爐中，隨爐緩慢冷卻。它適用于大型、復雜及高合金鋼鍛件。高合金鋼鍛件。 鍛件的冷卻 自由鍛 自由鍛是利用鍛壓設自由鍛是利用鍛壓設備上、下抵鐵和一些備上、下抵鐵和一些簡單，通用工具，使簡單，通用工具，使坯料在壓力作用下產(chǎn)坯料在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形，從而獲生塑性變形，從而獲得鍛件的方法。得鍛件的方法。 自由鍛設備自由鍛設備 主要有主要有空氣錘、蒸汽空氣錘、蒸汽空氣空氣錘及水壓機等。錘及水壓機等。 自由鍛工序自由鍛工序 自由鍛的工序可以分自由鍛的工序可以分為基本工序、輔助工為基本工序、輔助工序和修整工序三類。序和修整工序三類。 基本工序，基本工序， 包

17、括鐓粗、拔長、芯包括鐓粗、拔長、芯軸拔長、沖孔、彎曲、軸拔長、沖孔、彎曲、切割、扭曲等切割、扭曲等 鐓粗鐓粗 鐓粗是使坯料高度減鐓粗是使坯料高度減少而橫截面積增大的少而橫截面積增大的鍛造工序鍛造工序 (a）完全鐓粗）完全鐓粗 ( b）局部鐓粗）局部鐓粗 拔長拔長 拔長是使坯料橫截面拔長是使坯料橫截面減少而長度增加的鍛減少而長度增加的鍛造工序。拔長主要用造工序。拔長主要用于軸桿類和長筒類鍛于軸桿類和長筒類鍛件的成型，還常用來件的成型，還常用來改善鍛件的內(nèi)部質量。改善鍛件的內(nèi)部質量。 沖孔沖孔 沖孔是在坯料上鍛出沖孔是在坯料上鍛出通孔或不通孔的鍛造通孔或不通孔的鍛造工序。常用的沖孔方工序。常用的沖

18、孔方法有雙面沖孔和單面法有雙面沖孔和單面沖孔等沖孔等 模鍛 模鍛是在鍛壓設備模鍛是在鍛壓設備動力作用下使坯料在鍛動力作用下使坯料在鍛模膛中塑性流動從而獲模膛中塑性流動從而獲得鍛件的鍛造方法。它得鍛件的鍛造方法。它具有生產(chǎn)率高、適用形具有生產(chǎn)率高、適用形狀復雜鍛件、尺寸精度狀復雜鍛件、尺寸精度高、機加工余量小、材高、機加工余量小、材料利用率高、操作簡便、料利用率高、操作簡便、勞動強度比自由鍛小等勞動強度比自由鍛小等優(yōu)點，但模鍛生產(chǎn)設備優(yōu)點，但模鍛生產(chǎn)設備投資大，生產(chǎn)準備周期投資大，生產(chǎn)準備周期長，鍛模成本高，壽命長，鍛模成本高，壽命低，工藝靈活性不如自低，工藝靈活性不如自由鍛。由鍛。錘鍛模結構錘

19、鍛模結構 胎模鍛 胎模鍛是在自由鍛胎模鍛是在自由鍛設備上用簡單的模具設備上用簡單的模具（即胎模）生產(chǎn)鍛件的（即胎模）生產(chǎn)鍛件的一種鍛造方法。通常胎一種鍛造方法。通常胎模不固定在錘頭或砧座模不固定在錘頭或砧座上，使用時放在砧座上上，使用時放在砧座上進行鍛造，胎模鍛時多進行鍛造，胎模鍛時多先用自由鍛的方法使坯先用自由鍛的方法使坯料初步成型，然后將壞料初步成型，然后將壞料放在胎模中終鍛成型料放在胎模中終鍛成型a a）扣模）扣模 b b）套筒模）套筒模 c c）合模）合模 板料沖壓 沖壓加工是利用安裝在壓力機上的模具對沖壓加工是利用安裝在壓力機上的模具對金屬板材加壓，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從金屬板材

20、加壓，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的毛坯或零而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的毛坯或零件的加工方法。沖壓通常是在常溫下進行的，件的加工方法。沖壓通常是在常溫下進行的，因此又稱冷沖壓（沖壓）。只有當板料厚度超因此又稱冷沖壓（沖壓）。只有當板料厚度超過過8 810mm10mm時，才采用熱沖壓。時，才采用熱沖壓。 利用沖壓方法生產(chǎn)的零件種類繁多，其成利用沖壓方法生產(chǎn)的零件種類繁多，其成型方法也多種多樣，但概括起來可以分為分離型方法也多種多樣，但概括起來可以分為分離工序和變形工序兩大類。工序和變形工序兩大類。 分離工序分離工序 分離工序是將坯料的分離工序是將坯料的一部分與另一

21、部分相一部分與另一部分相互分離的工序，如剪互分離的工序，如剪切、落料、沖孔、修切、落料、沖孔、修整等。整等。 變形工序變形工序 變形工序是在板料不變形工序是在板料不被破壞的條件下使其被破壞的條件下使其發(fā)生塑性變形，從而發(fā)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸獲得所需形狀和尺寸制件的沖壓工序，如制件的沖壓工序，如彎曲、拉深、翻邊、彎曲、拉深、翻邊、翻孔等翻孔等第5章 焊接技術 本章要點 焊接方法的特點、分類和應用 焊條電弧焊的工藝方法、焊條 氧-乙炔焰氣焊、氣割的工藝方法 其它焊接方法的工藝原理 焊接技術 焊接是現(xiàn)代工程中用來制造各種金屬結構和機焊接是現(xiàn)代工程中用來制造各種金屬結構和機械零件的主要工

22、藝方法之一。它是通過加熱或械零件的主要工藝方法之一。它是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達到原子間結合的一種加工方法。與鉚使焊件達到原子間結合的一種加工方法。與鉚接相比，焊接具有節(jié)省金屬材料、接頭密封性接相比，焊接具有節(jié)省金屬材料、接頭密封性好、設計施工較為容易、生產(chǎn)率較高和勞動條好、設計施工較為容易、生產(chǎn)率較高和勞動條件較好等優(yōu)點件較好等優(yōu)點 按焊接過程特點不同，可分熔焊、壓焊、釬焊按焊接過程特點不同，可分熔焊、壓焊、釬焊三大類。三大類。 焊條電弧焊 焊條電弧焊是焊條電弧焊是用電弧熱來熔化金用電弧熱來熔化金屬進行焊接的，整屬進行

23、焊接的，整個過程都是手工操個過程都是手工操作。焊接電弧是焊作。焊接電弧是焊件和電極（焊條）件和電極（焊條）間的一種強烈而持間的一種強烈而持久的放電現(xiàn)象。久的放電現(xiàn)象。 焊條電弧焊設備焊條電弧焊設備 焊條電弧焊焊機簡稱焊條電弧焊焊機簡稱弧焊機，按供應的電弧焊機，按供應的電流性質可分為弧焊變流性質可分為弧焊變壓器（交流弧焊機）、壓器（交流弧焊機）、弧焊整流器（直流弧弧焊整流器（直流弧焊機）和逆變焊接電焊機）和逆變焊接電源。源。 電焊條電焊條 焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。 焊條的型號和牌號焊條的型號和牌號 焊條電弧焊工藝焊條電弧焊工藝 焊條電弧焊工藝包括接頭型式和坡口形狀

24、、焊焊條電弧焊工藝包括接頭型式和坡口形狀、焊接位置、焊接規(guī)范等。接位置、焊接規(guī)范等。 接頭型式和坡口形狀接頭型式和坡口形狀 接頭型式根據(jù)板厚和結接頭型式根據(jù)板厚和結構要求確定。常用的焊接接頭型式有對接、搭構要求確定。常用的焊接接頭型式有對接、搭接、角接和接、角接和T T形接頭等形接頭等 焊接位置焊接位置 焊接時焊縫所處的空間位置稱為焊焊接時焊縫所處的空間位置稱為焊接位置，可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊等。接位置，可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊等。 氣焊與氣割 氣焊是利用可燃氣火焰來熔化母材和填充氣焊是利用可燃氣火焰來熔化母材和填充金屬的一種熔焊方法，常用的氣體火焰是由乙金屬的一種熔焊方法，常用的氣體火焰是由乙炔氣（炔氣（C C2 2H H2