金屬材料加工技術(shù)與裝備

金屬材料加工技術(shù)與裝備TOC\o"1-2"\h\u18695第一章金屬材料加工基礎(chǔ)知識(shí) 199661.1金屬材料的分類(lèi) 1259691.2金屬材料的功能 216481.3金屬材料的預(yù)處理 27752第二章金屬切削加工技術(shù) 2299422.1車(chē)削加工 2108132.2銑削加工 2252462.3鉆削加工 325673第三章金屬成型加工技術(shù) 311693.1鍛造加工 37243.2沖壓加工 3158503.3擠壓加工 312666第四章金屬焊接加工技術(shù) 4217594.1電弧焊 4270714.2氣焊 4327084.3電阻焊 42651第五章金屬熱處理技術(shù) 4267105.1退火 4271555.2淬火 548645.3回火 519004第六章金屬表面處理技術(shù) 564476.1電鍍 5282416.2涂裝 623486.3氧化處理 62375第七章金屬材料加工裝備概述 6308797.1機(jī)床設(shè)備 6303477.2刀具與夾具 620817.3量具與檢測(cè)設(shè)備 79153第八章金屬材料加工的安全與環(huán)保 7185378.1加工過(guò)程中的安全措施 7311768.2環(huán)保要求與措施 7137848.3廢棄物處理與回收利用 7第一章金屬材料加工基礎(chǔ)知識(shí)1.1金屬材料的分類(lèi)金屬材料的種類(lèi)那可真是不少。從大的方面來(lái)說(shuō)，金屬材料可以分為黑色金屬和有色金屬兩大類(lèi)。黑色金屬，像鐵、錳、鉻以及它們的合金，這可是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)金屬材料。比如說(shuō)鋼鐵，那在建筑、機(jī)械制造等領(lǐng)域都是不可或缺的。有色金屬呢，包括銅、鋁、鎂、鋅等以及它們的合金。這些材料各有各的特點(diǎn)和用途。像銅，導(dǎo)電性好，常用于電氣領(lǐng)域；鋁呢，質(zhì)量輕，強(qiáng)度也還不錯(cuò)，在航空航天、汽車(chē)制造等方面都有廣泛應(yīng)用。1.2金屬材料的功能金屬材料的功能那是相當(dāng)重要的。首先是力學(xué)功能，這包括強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性等方面。強(qiáng)度就是金屬材料抵抗外力的能力，硬度則是反映材料抵抗局部變形的能力。韌性好的金屬材料，在受到?jīng)_擊時(shí)不容易斷裂，而塑性則決定了材料在受力時(shí)能夠產(chǎn)生多大的變形而不破裂。除了力學(xué)功能，金屬材料的物理功能也不能忽視。比如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性等。還有化學(xué)功能，像耐腐蝕性，這對(duì)于金屬材料在各種環(huán)境中的使用。1.3金屬材料的預(yù)處理在對(duì)金屬材料進(jìn)行加工之前，預(yù)處理是必不可少的一步。預(yù)處理包括表面清理、除銹、除油等。表面清理是為了去除金屬材料表面的雜質(zhì)和污垢，保證后續(xù)加工的質(zhì)量。除銹則是要把金屬表面的銹層去掉，防止銹層影響加工和使用功能。除油也是很重要的，金屬材料表面的油污會(huì)影響加工效果和涂層的附著力。預(yù)處理還包括對(duì)金屬材料進(jìn)行預(yù)熱處理，這可以改善材料的加工功能，減少加工過(guò)程中的變形和裂紋。第二章金屬切削加工技術(shù)2.1車(chē)削加工車(chē)削加工是利用車(chē)床對(duì)金屬材料進(jìn)行加工的一種方法。在車(chē)床上，工件旋轉(zhuǎn)，車(chē)刀沿著工件的軸線(xiàn)方向進(jìn)行移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削加工。車(chē)削可以加工出各種形狀的回轉(zhuǎn)體零件，如軸、盤(pán)、套等。車(chē)削加工的精度可以達(dá)到很高的水平，表面粗糙度也可以控制得比較好。在車(chē)削加工中，需要根據(jù)工件的材料、形狀和加工要求選擇合適的刀具和切削參數(shù)，以保證加工質(zhì)量和效率。2.2銑削加工銑削加工是通過(guò)銑床來(lái)完成的。銑床的刀具旋轉(zhuǎn)，工件則相對(duì)于刀具做直線(xiàn)或曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這樣就可以把工件加工成各種形狀的表面。銑削可以加工平面、臺(tái)階、溝槽、齒輪等多種形狀的零件。銑削加工的效率比較高，而且可以加工硬度較高的材料。不過(guò)，銑削加工的精度相對(duì)車(chē)削來(lái)說(shuō)可能會(huì)稍低一些，但是在很多情況下也是完全能夠滿(mǎn)足要求的。2.3鉆削加工鉆削加工主要是用來(lái)在工件上加工孔的。使用鉆床和鉆頭，通過(guò)鉆頭的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在工件上鉆出所需的孔。鉆削加工可以加工出各種直徑和深度的孔，但是孔的精度和表面粗糙度相對(duì)來(lái)說(shuō)可能不是很高。為了提高孔的加工質(zhì)量，有時(shí)候還需要進(jìn)行擴(kuò)孔、鉸孔等后續(xù)加工。在鉆削加工中，要注意選擇合適的鉆頭和切削參數(shù)，以避免鉆頭折斷等問(wèn)題。第三章金屬成型加工技術(shù)3.1鍛造加工鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械功能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。通過(guò)鍛造，能消除金屬在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)。鍛造分為自由鍛和模鍛兩大類(lèi)。自由鍛是將金屬坯料放在上、下砧之間，施加沖擊力或壓力，使其產(chǎn)生塑性變形。模鍛則是將金屬坯料放在具有一定形狀的鍛模模膛內(nèi)，使坯料受壓變形，從而獲得所需形狀的鍛件。3.2沖壓加工沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的加工方法。沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。沖壓可以加工出各種形狀的零件，如容器、蓋板、墊圈等。沖壓加工還可以分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)。分離工序是使坯料沿一定的輪廓線(xiàn)分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓件；成形工序則是使坯料在不破裂的條件下發(fā)生塑性變形，獲得所需形狀和尺寸的沖壓件。3.3擠壓加工擠壓加工是對(duì)放在容器（擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加外力，使之從特定的?？字辛鞒觯@得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。擠壓可以生產(chǎn)出各種形狀的型材、管材和零件。擠壓加工的優(yōu)點(diǎn)是可以提高金屬的塑性，改善金屬的組織和功能，而且可以加工形狀復(fù)雜、尺寸精度高的零件。擠壓加工分為熱擠壓、冷擠壓和溫?cái)D壓三種。熱擠壓是在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的擠壓；冷擠壓是在室溫下進(jìn)行的擠壓；溫?cái)D壓則是在金屬再結(jié)晶溫度以下、室溫以上進(jìn)行的擠壓。第四章金屬焊接加工技術(shù)4.1電弧焊電弧焊是利用電弧作為熱源的焊接方法。在焊接過(guò)程中，電弧在焊條與焊件之間燃燒，產(chǎn)生高溫，使焊條和焊件局部熔化，形成焊縫。電弧焊的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，可用于焊接各種金屬材料和不同厚度的焊件。根據(jù)焊條的不同，電弧焊可以分為手工電弧焊、埋弧焊和氣體保護(hù)電弧焊等。手工電弧焊是最常用的一種電弧焊方法，它操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。埋弧焊則是在焊劑層下進(jìn)行焊接的一種方法，它的焊接質(zhì)量高，生產(chǎn)效率高，但只適用于平焊位置的焊接。氣體保護(hù)電弧焊是利用氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種電弧焊方法，它可以有效地防止空氣中的氧、氮等對(duì)焊縫金屬的有害作用，提高焊縫質(zhì)量。4.2氣焊氣焊是利用可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合燃燒產(chǎn)生的火焰作為熱源的焊接方法。常用的可燃?xì)怏w是乙炔，助燃?xì)怏w是氧氣。氣焊的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，適用于焊接薄鋼板、有色金屬、鑄鐵等材料。但氣焊的火焰溫度較低，焊接速度慢，熱影響區(qū)大，焊縫質(zhì)量不如電弧焊。在氣焊過(guò)程中，需要根據(jù)焊件的材料和厚度選擇合適的焊絲和火焰類(lèi)型，以保證焊接質(zhì)量。4.3電阻焊電阻焊是利用電流通過(guò)焊件及接觸處產(chǎn)生的電阻熱作為熱源的焊接方法。電阻焊的優(yōu)點(diǎn)是焊接速度快，生產(chǎn)效率高，焊縫質(zhì)量好，而且不需要填充金屬。電阻焊適用于焊接薄板和小型焊件，如汽車(chē)車(chē)身、電子元件等。電阻焊的方法有很多種，如點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊等。點(diǎn)焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的焊接方法?？p焊是將焊件裝配成搭接或?qū)咏宇^，并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)或斷續(xù)送電，形成一條連續(xù)焊縫的焊接方法。對(duì)焊是將焊件端部加熱到一定溫度，然后施加壓力，使焊件端部在壓力下產(chǎn)生塑性變形而實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。第五章金屬熱處理技術(shù)5.1退火退火是將金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的一種熱處理工藝。退火的目的是降低硬度，改善切削加工功能；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸；細(xì)化晶粒，改善組織，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。根據(jù)退火的目的和工藝特點(diǎn)，退火可以分為完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火等。完全退火是將亞共析鋼加熱到Ac3以上30～50℃，保溫一定時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻到500℃以下，再在空氣中冷卻。等溫退火是將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上，保溫一定時(shí)間后，快速冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的某一溫度，并保持等溫，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后在空氣中冷卻。球化退火是使鋼中碳化物球化而進(jìn)行的退火工藝，主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼。去應(yīng)力退火是為了消除鑄件、鍛件、焊接件等的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火工藝。5.2淬火淬火是將金屬材料加熱到相變溫度以上，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。淬火的目的是提高鋼的硬度和耐磨性。淬火時(shí)，鋼的加熱溫度應(yīng)根據(jù)鋼的化學(xué)成分和工件的技術(shù)要求來(lái)確定。淬火介質(zhì)有水、油、鹽水等。不同的淬火介質(zhì)具有不同的冷卻能力，會(huì)影響淬火后的組織和功能。淬火后的鋼件一般需要進(jìn)行回火處理，以降低脆性，提高韌性和塑性。5.3回火回火是將淬火后的鋼件加熱到低于A(yíng)c1的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。回火的目的是消除淬火應(yīng)力，提高韌性和塑性，調(diào)整硬度。根據(jù)回火溫度的不同，回火可以分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。低溫回火的回火溫度為150～250℃，回火后的組織為回火馬氏體，主要用于高碳鋼和高碳合金鋼制造的工具、模具、滾動(dòng)軸承等零件，以提高其硬度和耐磨性。中溫回火的回火溫度為350～500℃，回火后的組織為回火托氏體，主要用于彈簧等零件，以獲得較高的彈性極限和屈服強(qiáng)度。高溫回火的回火溫度為500～650℃，回火后的組織為回火索氏體，主要用于軸、連桿、齒輪等重要的結(jié)構(gòu)零件，以獲得良好的綜合力學(xué)功能。第六章金屬表面處理技術(shù)6.1電鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過(guò)程。電鍍的目的是提高金屬的耐腐蝕性、耐磨性、導(dǎo)電性、反光性等功能，或者賦予金屬表面以各種顏色。電鍍時(shí)，將待鍍的金屬制品作為陰極，鍍層金屬作為陽(yáng)極，含有鍍層金屬離子的溶液作為電鍍液。在直流電的作用下，陽(yáng)極的金屬溶解成金屬離子進(jìn)入電鍍液，而陰極的金屬離子則在陰極上被還原成金屬原子并沉積在陰極表面上，形成鍍層。電鍍的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻等。6.2涂裝涂裝是將涂料涂覆在金屬表面上，形成一層保護(hù)膜的工藝。涂裝可以起到防腐、裝飾、標(biāo)志等作用。涂裝的工藝流程包括表面預(yù)處理、涂底漆、涂中間漆、涂面漆等環(huán)節(jié)。表面預(yù)處理是涂裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響到涂層的附著力和耐久性。表面預(yù)處理包括除油、除銹、磷化、鈍化等工序。涂底漆的目的是為了提高涂層的附著力和防銹能力，涂中間漆的目的是為了增加涂層的厚度和豐滿(mǎn)度，涂面漆的目的是為了提供裝飾性和保護(hù)性。6.3氧化處理氧化處理是將金屬制品放入特定的溶液中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在金屬表面形成一層氧化膜的工藝。氧化膜可以提高金屬的耐腐蝕性和耐磨性，同時(shí)還可以增加金屬表面的美觀(guān)度。氧化處理的方法有化學(xué)氧化和陽(yáng)極氧化兩種。化學(xué)氧化是將金屬制品放入化學(xué)溶液中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在金屬表面形成一層氧化膜。陽(yáng)極氧化是將金屬制品作為陽(yáng)極，放入電解質(zhì)溶液中，通過(guò)電解作用在金屬表面形成一層氧化膜。陽(yáng)極氧化的氧化膜比化學(xué)氧化的氧化膜更厚、更堅(jiān)硬，耐腐蝕性和耐磨性更好。第七章金屬材料加工裝備概述7.1機(jī)床設(shè)備機(jī)床設(shè)備是金屬材料加工的主要設(shè)備之一。常見(jiàn)的機(jī)床設(shè)備有車(chē)床、銑床、鉆床、磨床、鏜床等。車(chē)床主要用于加工回轉(zhuǎn)體零件，如軸、盤(pán)、套等。銑床可以加工平面、臺(tái)階、溝槽、齒輪等零件。鉆床則用于鉆孔。磨床用于對(duì)零件進(jìn)行磨削加工，提高零件的表面精度和光潔度。鏜床主要用于加工大型箱體類(lèi)零件上的孔系。這些機(jī)床設(shè)備都有各自的特點(diǎn)和適用范圍，在金屬材料加工中發(fā)揮著重要的作用。7.2刀具與夾具刀具和夾具是金屬材料加工中不可或缺的工具。刀具的質(zhì)量和功能直接影響到加工的效率和質(zhì)量。根據(jù)加工材料和加工工藝的不同，需要選擇不同類(lèi)型的刀具。例如，車(chē)削加工需要使用車(chē)刀，銑削加工需要使用銑刀，鉆削加工需要使用鉆頭等。夾具則是用于固定工件，保證加工精度的裝置。夾具的設(shè)計(jì)和使用要根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工要求來(lái)進(jìn)行，以保證工件在加工過(guò)程中不會(huì)發(fā)生位移和變形。7.3量具與檢測(cè)設(shè)備量具和檢測(cè)設(shè)備是用于檢測(cè)金屬材料加工零件的尺寸、形狀和位置精度的工具。常見(jiàn)的量具有卡尺、千分尺、百分表等。這些量具可以直接測(cè)量零件的尺寸和形狀精度。檢測(cè)設(shè)備則包括三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、投影儀、粗糙度儀等。這些設(shè)備可以對(duì)零件的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度進(jìn)行更精確的檢測(cè)和分析，為保證加工質(zhì)量提供了重要的依據(jù)。第八章金屬材料加工的安全與環(huán)保8.1加工過(guò)程中的安全措施在金屬材料加工過(guò)程中，安全是的。操作人員必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，熟悉設(shè)備的操作方法和安全注意事項(xiàng)。在操作設(shè)備時(shí)，要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，不得擅自離崗或違規(guī)操作。要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)于存在安全隱患的設(shè)備，要及時(shí)進(jìn)行維修或更換。還要配備必要的安全防護(hù)用品，如安全帽、防護(hù)眼鏡、手套等，以保護(hù)操作人員的人身安全。8.2環(huán)保要求與措施金屬材料加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些廢棄物和污染物，如廢水、廢氣、廢渣等。為了保護(hù)環(huán)境，必須采取有效