加工工藝-金屬材料的成型加工（無損檢測課件）

第1節(jié)金屬材料的成型加工5粉末冶金

粉末冶金是以金屬粉末或金屬化合物粉末為原料，經混合、成形和燒結，獲得所需形狀和性能的材料或制品的工藝方法，其主要工序為：①粉末原料的制取和準備，②將粉末加工成所需形狀的坯料：③將坯料在低于主要組元熔點的溫度下進行燒結，使之獲得最終的性能。

5粉末冶金常用的金屬粉末有鐵、銅、鎳、鉑、鎢、鋁、鉻和鈦等粉末；合金粉末有鎳青銅、鋁合金、鈦合金、高溫合金、低合金鋼和不銹鋼等。粉末冶金法能生產用傳統的熔煉或加工方法所不能或難以制得的制品，特別適合生產特殊性能或高性能的特殊材料，如高熔點金屬、高純度金屬、硬質合金、不互熔金屬、多孔性金屬等，是一種“節(jié)能、省材和高效生產”的新技術，是現代冶金工業(yè)的重要生產方法。第1節(jié)金屬材料的成型加工

4焊接加工

焊接加工是充分利用金屬材料在高溫作用下易熔化的特性，使金屬與金屬發(fā)生相互連接的一種工藝，是金屬加工的一種輔助手段。常用的焊接方法有熔焊、壓焊和釬焊。

錫焊銅焊銀焊電阻對焊閃光對焊熔焊\壓焊\釬焊

熔焊:將工件焊接處局部加熱到熔化狀態(tài),形成熔池(通常還要加入填充金屬),冷卻結晶后形成焊縫,被焊工件結合為不可分割的整體.

壓焊:在焊接過程中無論加熱與否,都需要對工件施加壓力,使工件在固態(tài)或半固態(tài)的狀態(tài)下實現連接.釬焊:采用熔點低于被焊金屬的釬料(填充金屬)熔化以后,填充接頭間隙,并與被焊金屬相互擴散實現連接.釬焊過程中被焊工件不熔化,并且一般沒有塑性變形.焊接工藝的特點１\節(jié)省金屬材料,結構重量輕;２\能以小拼大,化大為小,制造重型復雜的機器零件,簡化鑄造及鍛造和切削加工工藝,獲得最佳經濟效果;３\焊接接頭不僅具有良好的力學性能,還具有良好的密封性;４\能夠制造雙金屬結構,使材料性能得到充分利用.第1節(jié)金屬材料的成型加工2金屬塑性加工

又稱金屬壓力加工。在外力作用下，金屬坯料發(fā)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和機械性能的毛坯或零件的加工方法，其特點是：在成型的同時，能改善材料的組織結構和性能，產品可直接制取或便于加工，無切削，金屬損耗小。金屬塑性變形過程中遵循最小阻力定律\加工硬化定律和體積不變規(guī)律.

金屬塑性加工按加工方式分為鍛造、軋制、擠壓、拔制和沖壓加工。

(1)鍛造

鍛造是利用手錘、鍛錘或壓力設備上的模具對加熱的金屬坯料施力，使金屬材料在不分離條件下產生塑性變形，以獲得形狀、尺寸和性能符合要求的零件。為了使金屬材料在高塑性下成型，通常鍛造是在熱態(tài)下進行，因此鍛造也稱為熱鍛。鍛造按成型是否用模具通常分為自由鍛和模鍛，按加工方式分為手工鍛造和機械鍛造。

自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬坯料在上、下砥鐵(砧)之間,產生塑性變形而獲得所需形狀,尺寸和內部質量鍛件的加工方法，如圖6-5所示。

模鍛是使金屬坯料在具有一定形狀的鍛模模膛內受壓變形，獲得所需形狀,尺寸和內部質量鍛件的加工法方法.由于模膛限制了金屬胚料的流動,使得模鍛件與模膛形狀一致.如圖6-6所示。(2)軋制

利用兩個旋轉軋輥的壓力使金屬坯料通過一個特定空間產生塑性變形，以獲得所要求的截面形狀并同時改變其組織性能。

按軋制溫度分為熱軋（斷面尺寸大）和冷軋（線材、薄板，光潔度好）(3)擠壓

將金屬放入擠壓筒內，用強大的壓力使坯料從模孔中擠出，從而獲得符合模孔截面的坯料或零件的加工方法，如圖6—9所示。常用的擠壓方法有：正擠壓、反擠壓、復合擠壓、徑向擠壓。適合于擠壓加工的材料主要有低碳鋼、有色金屬及其合金。通過擠壓可以得到多種截面形狀的型材或零件。(4)拔制用拉力使大截面的金屬坯料強行穿過一定形狀的模孔，以獲得所需斷面形狀和尺寸的小截面毛坯或制品的工藝過程。（低碳鋼、有色金屬、合金，管材、棒材、線材、異形材）

(5)沖壓

又稱板料沖壓，是在壓力作用下利用模具使金屬板料分離或產生塑性變形，以獲得所需工件的工藝方法。分為熱沖壓和冷沖壓（薄板加工）。按沖壓加工功能分為沖裁加工和成型加工。第1節(jié)金屬材料的成型加工3．切削加工

又稱為冷加工。利用切削刀具在切削機床上(或用手工)將金屬工件的多余加工量切去，以達到規(guī)定的形狀、尺寸和表面質量的工藝過程。按加工方式分為車削、銑削、刨削、磨削、鉆削、鏜削及鉗工等，是最常見的金屬加工方法。

第1節(jié)金屬材料的成型加工金屬材料的成型加工金屬的成型方法可區(qū)分為鑄造、塑性加工、切削加工、焊接與粉末冶金五類。

1．鑄造

將熔融態(tài)金屬澆入鑄型后，冷卻凝固成為具有一定形狀鑄件的工藝方法。鑄造按鑄型所用材料及澆注方式分為砂型鑄造和特種鑄造(包括：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造和離心鑄造）等。

常用的鑄造材料有鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、鑄銅等，通常根據不同的使用目的、使用壽命和成本等方面來選用鑄件材料。(1)砂型鑄造俗稱翻砂，用砂粒制造鑄型進行鑄造的方法。

主要工序有：制造鑄模，制造砂鑄型(即砂型)，澆注金屬液，落砂，清理等。

砂型鑄造適應性強，幾乎不受鑄件形狀、尺寸、重量及所用金屬種類的限制，工藝設備簡單，成本低，為鑄造業(yè)廣泛使用。(2)特種鑄造之一——熔模鑄造

又稱失蠟鑄造，為精密鑄造方法之一，是常用的鑄造方法。

①制作母模：母模是鑄件的基本模樣，用于制造壓型。可根據設計方案用適當的材料制作母模。②制作壓型：壓型是制造蠟模的特殊鑄型；壓型常用鋼或鋁合金加工而成，小批量時可采用易熔合金、石膏或硅橡膠制作。用硅橡膠制作壓型時，將母模均勻的刷上一層硅橡膠，然后貼一層紗布，如此反復五六次，視鑄件的大小決定。外層用石膏固定，待硅橡膠模固化后，取出母模，即翻制得硅橡膠模壓型。③制作蠟模：制造蠟模的材料有石蠟、蜂蠟、硬脂酸和松香等，常用50％石蠟和50%硬脂酸的混合料。將熔化好的45-48度的蠟料倒入壓型內，同時不斷的翻轉壓型，使蠟料均勻形成蠟模，待蠟料冷卻后便可從壓型中取出，修毛刺后即得蠟模。批量生產時則將多個蠟模組裝成蠟模組。使用蠟棒粘接蠟模制作澆注流道，澆注流道要有澆注口和出口。(3)特種鑄造之二-----金屬型鑄造

將液體金屬在重力作用下澆入金屬鑄型獲得鑄件的方法，又稱永久型鑄造或硬型鑄造。鑄型常用鑄鐵、鑄鋼等材料制成，可反復使用，直至損耗。金屬型鑄造所得鑄件的表面光潔度和尺寸精度均優(yōu)于砂型鑄件，且鑄件的組織結構致密，力學性能較高。適用于中小型有色金屬(如鋁、銅、鎂及其合金等)鑄件和鑄鐵鑄件的生產。

金屬性鑄造的特點是有較高的尺寸精度和較小的表面粗糙度（12.5—6.3微米),冷卻速度快,鑄件力學性能好,可以一型多鑄生產率較高,缺點是不適宜生產大型的形狀復雜的薄壁鑄件且不適合生產高熔點合金鑄件.

適用場合是用于銅合金\鋁合金等非鐵金屬鑄件的大批量生產,如活塞,連桿,氣缸蓋等.(4)特種鑄造之三------壓力鑄造

簡稱壓鑄。在壓鑄機上，用壓射活塞以較高的壓力和速度將壓室內的金屬液壓射到模腔中，并在壓力作用下使金屬液迅速凝固成鑄件的鑄造方法。屬于精密鑄造方法。鑄件尺寸精確，表面光潔(便面粗糙度達到6.3-1.6微米)，組織致密，生產效率高。適合生產小型、薄壁(0.8毫米,孔徑可達0.8毫米,螺距可達0.75毫米)的復雜鑄件，鑄件抗拉強度壁砂型鑄造高25%-40%.并能使鑄件表面獲得清晰的花紋、圖案及文字等。主要用于鋅、鋁、鎂、銅及其合金等鑄件的生產。

(5)特種鑄造之四-----離心鑄造