機(jī)械制造工程實(shí)訓(xùn) 課件 第2、3章 熱處理、鑄造

機(jī)械制造工程實(shí)訓(xùn)第一章機(jī)械制造實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)知識第二章熱處理第三章鑄造第四章鍛壓第五章焊接第六章車削加工第八章鉗工與裝配第十章數(shù)控加工第七章銑削、刨削、磨削加工第九章數(shù)控加工基礎(chǔ)知識第十一章特種加工第二章熱處理實(shí)訓(xùn)目的和要求1.了解熱處理的基本原理、目的、分類及使用范圍。2.了解常用的熱處理工藝。3.能正確使用熱處理加熱設(shè)備、冷卻設(shè)備、質(zhì)量檢測設(shè)備（金相顯微鏡、硬度計(jì)等）及常用工具等進(jìn)行正確的熱處理工藝操作。實(shí)訓(xùn)安全守則1.參加實(shí)訓(xùn)的人員在工作前要穿戴好規(guī)定的勞動保護(hù)用品，實(shí)訓(xùn)場地不準(zhǔn)穿高跟鞋、拖鞋，不準(zhǔn)赤膊操作。2.實(shí)訓(xùn)操作前應(yīng)了解熱處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和使用方法，并在實(shí)訓(xùn)老師的指導(dǎo)下正確使用熱處理設(shè)備。3.實(shí)訓(xùn)場地要保持通道暢通，應(yīng)配備必要的消防器材。4.熱處理實(shí)訓(xùn)操作時，工件進(jìn)出爐應(yīng)先切斷電源再送取工件，送取工件應(yīng)輕拿輕放，不要碰壞爐底和爐襯。5.經(jīng)熱處理出爐的工件要迅速放入冷卻介質(zhì)中，或置于遠(yuǎn)離易燃物的空地上，嚴(yán)禁手摸或隨意亂扔。6.嚴(yán)禁在車間內(nèi)的深井爐和水池、油池旁邊玩耍。7.學(xué)生操作時必須注意防電、防熱、防火。8.各種廢液、廢料應(yīng)分類存放統(tǒng)一回收和處理，禁止隨意倒入下水道或垃圾箱，防止環(huán)境污染。9.實(shí)訓(xùn)完畢必須把工具放回原處，不得亂丟亂放。第一節(jié)概述第二節(jié)常用熱處理設(shè)備簡介一、加熱設(shè)備1.箱式電阻爐2.井式電阻爐第二節(jié)常用熱處理設(shè)備簡介3.鹽浴爐二、溫控設(shè)備三、冷卻設(shè)備四、質(zhì)量檢測設(shè)備第三節(jié)鋼的熱處理工藝第三節(jié)鋼的熱處理工藝1.退火2.正火第三節(jié)鋼的熱處理工藝二、鋼的淬火與回火1.淬火（1）淬火加熱溫度淬火加熱溫度主要取決于鋼的化學(xué)成分，圖2-7所示為碳鋼的淬火加熱溫度范圍。（2）淬火冷卻介質(zhì)常用的有水、油、鹽水等，其冷卻能力決定了工件淬火時的冷卻速度。第三節(jié)鋼的熱處理工藝第三節(jié)鋼的熱處理工藝2.回火三、表面熱處理1.表面淬火2.化學(xué)熱處理第四節(jié)熱處理常見缺陷一、熱處理工藝對質(zhì)量的影響1.過熱和過燒2.氧化和脫碳3.硬度不足或不均4.變形和開裂二、合理的熱處理工序位置1）預(yù)備熱處理是為了調(diào)整、改善原始組織，保證工件最終熱處理質(zhì)量或切削加工質(zhì)量而預(yù)先進(jìn)行的熱處理。2）最終熱處理在于使工件獲得最終所需要的使用性能。3）補(bǔ)充熱處理一般是指在最終熱處理之后，為進(jìn)一步提高工件的組織穩(wěn)定性而進(jìn)行的熱處理。第四節(jié)熱處理常見缺陷三、正確的熱處理操作第五節(jié)熱處理訓(xùn)練訓(xùn)練項(xiàng)目一碳鋼的淬火熱處理操作訓(xùn)練一、實(shí)訓(xùn)目的1.了解碳鋼不同加熱溫度、冷卻速度對熱處理后鋼性能（硬度）的影響。2.熟悉和掌握碳鋼淬火的基本熱處理操作方法。3.能按照所給材料及要求通過查閱資料確定材料的熱處理工藝參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料1.箱式電阻爐及控溫儀表。2.洛氏硬度計(jì)。3.淬火冷卻介質(zhì)：冷水、油、空氣。4.實(shí)驗(yàn)用材料：45鋼，T8鋼。三、實(shí)訓(xùn)步驟第五節(jié)熱處理訓(xùn)練（1）實(shí)驗(yàn)分為兩個方向的內(nèi)容，同學(xué)們根據(jù)以下內(nèi)容以及表2-2中常用鋼的臨界點(diǎn)溫度先確定熱處理相關(guān)工藝參數(shù)，填入表2-3中。1）淬火溫度對鋼硬度的影響。2）淬火冷卻介質(zhì)對鋼硬度的影響。第五節(jié)熱處理訓(xùn)練（2）每個同學(xué)根據(jù)安排領(lǐng)取一個試樣，根據(jù)試樣尺寸確定保溫時間填入表2-3，按表2-3中確定的加熱溫度、保溫時間和冷卻介質(zhì)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻。（3）熱處理后的試樣在測硬度前應(yīng)用砂紙磨去氧化皮。（4）測出硬度值，并將測試硬度值填入表2-3中。（5）各組的數(shù)據(jù)供全班共享，一起填入表2-3中。訓(xùn)練項(xiàng)目二碳鋼的回火及調(diào)質(zhì)熱處理操作訓(xùn)練一、實(shí)訓(xùn)目的1.了解碳鋼不同回火溫度對熱處理后鋼性能（硬度）的影響。2.熟悉和掌握碳鋼回火、調(diào)質(zhì)的基本熱處理操作方法。3.能按照所給材料及要求通過查閱資料確定材料的熱處理工藝參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料第五節(jié)熱處理訓(xùn)練1.箱式電阻爐及控溫儀表。2.洛氏硬度計(jì)。3.冷卻介質(zhì)：冷水。4.實(shí)驗(yàn)用材料：45鋼、T12鋼。三、實(shí)訓(xùn)步驟（1）同學(xué)們根據(jù)以下內(nèi)容以及表2-2中常用鋼的臨界點(diǎn)先確定熱處理相關(guān)工藝參數(shù)，填入表2-4中。第五節(jié)熱處理訓(xùn)練（2）每個同學(xué)根據(jù)安排領(lǐng)取一個試樣，根據(jù)試樣尺寸確定保溫時間填入表2-4，按表2-4中確定的加熱溫度、保溫時間和冷卻介質(zhì)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻完成淬火操作，并在硬度計(jì)上測量淬火后的硬度。（3）淬火硬度合格的試樣按照回火工藝進(jìn)行回火熱處理操作。（4）測出硬度值，并將測試硬度值填入表2-4中。（5）各組的數(shù)據(jù)供全班共享，一起填入表2-4中。第三章鑄造實(shí)訓(xùn)目的和要求1.了解鑄造生產(chǎn)過程、特點(diǎn)及應(yīng)用。2.了解砂型鑄造工藝的主要內(nèi)容，了解型砂、芯砂應(yīng)具備的性能、組成及制備。3.了解鑄型結(jié)構(gòu)，了解模樣、鑄件和零件間的關(guān)系和差異。4.了解型芯的作用、結(jié)構(gòu)及制造方法。5.熟悉鑄型分型面的選擇；掌握手工兩箱造型（整模、分模、挖砂等）的特點(diǎn)及應(yīng)用；了解三箱、刮板等造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用；了解機(jī)器造型的特點(diǎn)；能獨(dú)立完成簡單鑄件的兩箱造型。6.了解澆注系統(tǒng)的作用和組成。7.了解熔煉設(shè)備及澆注工藝，鑄鐵和有色金屬的熔化過程及澆注的基本方法。8.能識別常見的鑄造缺陷、分析其產(chǎn)生原因及防治方法。9.了解常用特種鑄造方法的特點(diǎn)及應(yīng)用。10.了解鑄造生產(chǎn)安全技術(shù)，能夠不斷提高自己的實(shí)踐能力。實(shí)訓(xùn)安全守則1.實(shí)訓(xùn)時要穿戴好工作服、手套等防護(hù)用品。2.造型實(shí)訓(xùn)時不得用嘴吹砂，以防砂進(jìn)入眼中。3.舂砂時不得將手放在砂箱上。4.在造型現(xiàn)場要小心行走，以免損壞砂型。5.實(shí)訓(xùn)澆注時，不進(jìn)行澆注操作的同學(xué)應(yīng)遠(yuǎn)離澆包。6.不得用手觸摸尚未冷涼的鑄件或鐵塊，以防燙傷。7.清理鑄件時，不得對著人，以免傷人。第一節(jié)概述1）適應(yīng)性強(qiáng)，能鑄造形狀復(fù)雜，特別是有復(fù)雜內(nèi)腔的鑄件。2）鑄件的尺寸和重量不受限制，鑄件大到十幾米、數(shù)百噸，小到幾毫米、幾克。3）鑄件形狀與零件接近，節(jié)省了大量的金屬材料和加工工時。4）鑄造生產(chǎn)既能適應(yīng)單件小批量生產(chǎn)，也能適應(yīng)成批大量生產(chǎn)。第二節(jié)砂型鑄造一、砂型鑄造簡介1.砂型鑄造的工藝過程第二節(jié)砂型鑄造2.砂型的組成第二節(jié)砂型鑄造3.模樣、芯盒與砂箱（1）分型面的選擇兩相鄰的鑄型之間的接觸面稱為分型面，對于兩箱造型，是指上下砂型間的分界面。（2）加工余量加工余量是指鑄件上預(yù)先增加而在機(jī)械加工時要切去的金屬層厚度。第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造（3）起模斜度起模斜度是指平行于起模方向的模樣壁的斜度。（4）鑄件收縮率鑄件收縮率是指鑄件自高溫冷卻至室溫的尺寸收縮率，以尺寸的縮小值與鑄件名義尺寸的百分比表示。（5）芯頭和芯座鑄件上直徑大于25mm的孔需用型芯鑄出。（6）不鑄出的孔和槽過小的孔、槽由于鑄造困難，一般不子鑄出，其尺寸與合金種類、生產(chǎn)條件有關(guān)。（7）鑄造圓角為了便于造型以及避免鑄件在冷縮時尖角處產(chǎn)生裂紋和粘砂等缺陷，模型兩壁相交處內(nèi)角制成圓角。二、型砂和芯砂1.型（芯）砂的性能要求（1）強(qiáng)度型（芯）砂抵抗外力破壞的能力稱為強(qiáng)度。第二節(jié)砂型鑄造（2）透氣性型（芯）砂通過氣體的能力稱為透氣性。（3）耐火度型（芯）砂在高溫液體金屬作用下不熔融、不燒結(jié)的性能稱為耐火度。（4）退讓性鑄件冷凝收縮時，型（芯）砂的體積能被壓縮而不阻礙鑄件收縮的性能稱次退讓性。（5）流動性在外力或本身重量的作用下，型砂砂粒間相對移動的能力稱流動性。（6）可塑性型（芯）砂在外力的作用下變形后，當(dāng)去除外力時，保持變形的能力稱為可塑性。（7）潰散性是指型砂澆注后容易潰散的性能。2.型（芯）砂的組成第二節(jié)砂型鑄造（1）原砂原砂是型砂的主體，常用二氧化硅含量較高的硅砂或海（河）砂作為原砂。（2）黏結(jié)劑黏結(jié)劑的作用是使砂粒黏結(jié)成具有一定可塑性及強(qiáng)度的型砂。（3）附加物為了改善型（芯）砂的性能而加入的其他物質(zhì)稱附加物。（4）水水能使原砂與黏土混成一體，并保持一定的強(qiáng)度和透氣性。（5）涂料為提高鑄件表面質(zhì)量，可在砂型或型芯表面上涂料。3.型（芯）砂的配制第二節(jié)砂型鑄造三、手工造型第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造1.整模造型第二節(jié)砂型鑄造2.分模造型第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造3.挖砂造型第二節(jié)砂型鑄造4.假箱造型第二節(jié)砂型鑄造5.活塊造型第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造四、機(jī)器造型1.震壓造型2.微震壓實(shí)造型第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造3.射壓造型第二節(jié)砂型鑄造4.拋砂造型五、造芯1.造芯工藝（1）安放芯骨增強(qiáng)型芯的強(qiáng)度和剛度，在型芯中要安置與型芯形狀相適宜的芯骨。第二節(jié)砂型鑄造（2）開通氣孔順利排出型芯中的氣體，要開出通氣道。（3）刷涂料刷涂料的作用是防止鑄件粘砂，改善鑄件內(nèi)腔表面的粗糙度。（4）烘干烘干的目的是提高其強(qiáng)度和透氣性。第二節(jié)砂型鑄造2.造芯方法第二節(jié)砂型鑄造第二節(jié)砂型鑄造六、澆冒口系統(tǒng)1.澆注系統(tǒng)的作用1）使金屬液能連續(xù)、平穩(wěn)、均勻地進(jìn)入型腔，以獲得輪廓完整清晰的鑄件。2）擋渣，防止熔渣、砂?；蚱渌s質(zhì)進(jìn)入型腔。3）控制金屬液流入型腔的速度和方向。4）調(diào)節(jié)鑄件各部分的凝固順序和補(bǔ)給鑄件在冷凝收縮時所需的金屬液。5）有利于排氣。第二節(jié)砂型鑄造2.澆注系統(tǒng)的組成（1）外澆口通常做成漏斗形或盆形，用以減少澆注時金屬液對砂型的沖擊和使熔渣浮于表面，并引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)流入直澆道。（2）直澆道一般做成錐形，以便造型。（3）橫澆道截面多為梯形，位于直澆道之下，內(nèi)澆道之上，其作用是阻止熔渣流入型腔內(nèi)，并分配金屬液流入內(nèi)澆道。（4）內(nèi)澆道截面形狀多為扁梯形，一般開在下砂箱分型面上。1）封閉式澆注系統(tǒng)。2）開放式澆注系統(tǒng)。3）半封閉式澆注系統(tǒng)。第二節(jié)砂型鑄造3.冒口1）冒口的凝固時間應(yīng)大于或等于鑄件被補(bǔ)縮部分的凝固時間，應(yīng)盡量放在鑄件被補(bǔ)縮部位的上部或是最后凝固的地方。2）冒口內(nèi)應(yīng)有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件的收縮，應(yīng)盡量放在鑄件最高而又較厚的部位，以便利用金屬液的自重來進(jìn)行補(bǔ)縮。3）冒口應(yīng)與鑄件上被補(bǔ)縮的部位之間存在補(bǔ)縮通道，盡可能不阻礙鑄件的收縮。4）冒口最好布置在鑄件需要機(jī)械加工的表面上，以減少鑄件精整時的工時。第三節(jié)金屬的熔煉與澆注一、常用的鑄造合金1.鑄鐵2.鑄鋼3.鑄造鋁合金4.鑄造銅合金5.鑄造鎂合金6.鑄造鋅合金二、鑄鐵的熔煉第三節(jié)金屬的熔煉與澆注三、鑄鋼的熔煉第三節(jié)金屬的熔煉與澆注第三節(jié)金屬的熔煉與澆注四、鋁合金的熔煉五、合型及澆注1.合型1）檢驗(yàn)型腔、澆注系統(tǒng)及表面有無浮砂，排氣道是否通暢。2）型芯安放位置要適當(dāng)、穩(wěn)固，并注意型芯的排氣孔位置是否妥當(dāng)。3）上、下鑄型要對齊，以免造成錯型，致使鑄件形狀尺寸不合格。4）上、下鑄型要緊固，以免澆注時由于鐵液浮力將上型抬起，造成跑火。第三節(jié)金屬的熔煉與澆注2.澆注1）嚴(yán)格控制澆注溫度。2）掌握好澆注速度。3）掌握好澆注技術(shù)。第四節(jié)鑄件的落砂、清理和缺陷分析一、鑄件的落砂、清理1）去除澆冒口。2）去除型芯。3）去除粘砂。4）鑄件的修整。二、鑄件缺陷分析第四節(jié)鑄件的落砂、清理和缺陷分析第五節(jié)特種鑄造一、熔模鑄造1）制造的鑄件精度高，表面光潔。2）能夠鑄造各種合金鑄件。3）鑄件形狀可以比較復(fù)雜。4）鑄件質(zhì)量不宜太大。第五節(jié)特種鑄造二、金屬型鑄造第五節(jié)特種鑄造三、壓力鑄造第五節(jié)特種鑄造四、低壓鑄造第五節(jié)特種鑄造五、離心鑄造第六節(jié)鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢一、鑄造合金材料、成形及智能化1）以強(qiáng)韌化、輕量化、精密化、高效化目標(biāo)，開發(fā)鑄鐵新材料；采用鐵液脫硫、過濾技術(shù)來提高鐵液質(zhì)量；開發(fā)薄壁高強(qiáng)度灰鑄鐵件制造技術(shù)、鑄鐵復(fù)合材料制造技術(shù)（如原位增強(qiáng)顆粒鐵基復(fù)合材料制備技術(shù)等）、鑄鐵件表面或局部強(qiáng)化技術(shù)（如表面激光強(qiáng)化技術(shù)等）。2）研制耐磨、耐蝕、耐熱特種合金新材料；開發(fā)鑄造合金鋼新品種（如含氮不銹鋼等性能價格比高的鑄鋼材料），在海工裝備用耐海水腐蝕雙相鑄造不銹鋼材料、核電設(shè)備用大型不銹鋼鑄件和新型火電設(shè)備用耐高溫鑄件、大型復(fù)雜曲面異性工件電渣熔鑄技術(shù)及工程應(yīng)用、航發(fā)單晶葉片鑄造技術(shù)等方面進(jìn)行拓展，提高材質(zhì)性能、利用率，降低成本，縮短生產(chǎn)周期。3）開發(fā)優(yōu)質(zhì)鋁合金材料，特別是鋁基復(fù)合材料。4）研究耐熱性能更好的以鈦鋁化合物為基的高溫鈦合金；研究高強(qiáng)度耐熱鑄造鎂合金鑄件凝固理論及成形工藝等。5）開發(fā)鑄造復(fù)合新材料，如金屬基復(fù)合材料、母材基體材料和增強(qiáng)強(qiáng)化組分材料；加強(qiáng)顆粒、短第六節(jié)鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢纖維、晶須非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、原位鑄造金屬基復(fù)合材料研究；開發(fā)金屬基復(fù)合材料后續(xù)加工技術(shù)；開發(fā)降低生產(chǎn)成本、材料再利用和減少環(huán)境污染的技術(shù)；拓展鑄造鈦合金應(yīng)用領(lǐng)域，降低鑄件成本。6）開展鑄造合金成分的計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)模擬設(shè)計(jì)性能優(yōu)異的鑄造合金，實(shí)現(xiàn)成分、組織與性能的最佳匹配。7）開發(fā)精確成形技術(shù)和近精確成形技術(shù)，大力發(fā)展可視化鑄造技術(shù)，推動鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)CAE向集成、虛擬、智能、實(shí)用化發(fā)展；基于特征化造型的鑄造CAD系統(tǒng)將是鑄造企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提，新一代鑄造CAD系統(tǒng)應(yīng)是一個集模擬分析、專家系統(tǒng)、人工智能于一體的集成化系統(tǒng)。二、鑄造原輔材料、裝備及檢測技術(shù)1）建立新的與高密度黏土型砂相適應(yīng)的原輔材料體系，根據(jù)不同合金、鑄件特點(diǎn)、生產(chǎn)環(huán)境，開發(fā)不同品種的原砂、少無污染的優(yōu)質(zhì)殼芯砂，抓緊我國原砂資源的調(diào)研與開發(fā)，開展取代特種砂的研第六節(jié)鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢究和開發(fā)人造鑄造用砂；將濕型砂黏結(jié)劑發(fā)展重點(diǎn)放在新型煤粉及取代煤粉的附加物開發(fā)上