《金屬制品的加工》課件

金屬制品的加工本課程將深入探討金屬制品的加工過(guò)程，從金屬材料的特性到各種加工方法，以及表面處理技術(shù)，幫助你全面了解金屬制品是如何制造出來(lái)的。課程導(dǎo)學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解金屬材料的基本性質(zhì)和特性，掌握金屬加工的主要工藝和技術(shù)，并能運(yùn)用相關(guān)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題。課程內(nèi)容涵蓋金屬材料、熱處理、切削加工、焊接、沖壓、切割和表面處理等內(nèi)容。金屬基本性質(zhì)介紹1金屬鍵金屬原子之間以金屬鍵結(jié)合，形成金屬晶格，使金屬具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。2自由電子金屬內(nèi)部存在大量的自由電子，使其具有良好的延展性、可塑性和導(dǎo)電性。3晶體結(jié)構(gòu)金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)決定其物理、機(jī)械和化學(xué)性質(zhì)，例如強(qiáng)度、硬度、延展性等。金屬的化學(xué)性質(zhì)易氧化性大多數(shù)金屬容易與氧氣反應(yīng)，形成氧化物，例如鐵生銹。與酸反應(yīng)金屬與酸反應(yīng)生成鹽和氫氣，例如鋅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣。與堿反應(yīng)某些金屬與堿反應(yīng)生成鹽和氫氣，例如鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣。金屬的物理性質(zhì)密度金屬的密度一般較高，如鐵的密度為7.85g/cm3。熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)較高，如鎢的熔點(diǎn)為3410℃。沸點(diǎn)金屬的沸點(diǎn)一般也較高，如鐵的沸點(diǎn)為2750℃。顏色大多數(shù)金屬呈銀白色，但也有金、銅等特殊顏色的金屬。金屬的機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)度金屬抵抗外力破壞的能力，分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等。硬度金屬抵抗外力壓入的能力，常用布氏硬度、洛氏硬度等表示。延展性金屬在受拉伸或壓縮時(shí)，能承受較大變形而不破壞的能力。韌性金屬抵抗沖擊載荷的能力，指金屬斷裂前吸收能量的能力。金屬材料的種類1鋼鐵類以鐵為主要成分，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、汽車等領(lǐng)域。2有色金屬除鐵以外的其他金屬材料，包括銅、鋁、鋅、錫等，應(yīng)用于電子、航空航天等領(lǐng)域。3合金兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬經(jīng)熔煉或其他方法組合而成的物質(zhì)，如黃銅、青銅等。鋼鐵類金屬材料碳鋼主要成分是鐵和碳，分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械等領(lǐng)域。合金鋼在碳鋼中加入其他合金元素，如鉻、錳、鎳等，可提高強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性能等。特殊鋼具有特殊性能的鋼，如高速鋼、不銹鋼、工具鋼等，用于制造刀具、醫(yī)療器械等。有色金屬材料銅導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性優(yōu)異，用于電線、電纜、管道等。鋁密度小、耐腐蝕，廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、包裝等領(lǐng)域。鋅用于制造合金、電池、涂料等。錫具有良好的耐腐蝕性，用于制造焊料、馬口鐵等。合金材料黃銅銅鋅合金，具有良好的機(jī)械性能和耐腐蝕性，用于制造水龍頭、鎖具等。1青銅銅錫合金，具有良好的抗磨損性，用于制造軸承、齒輪等。2鋁合金在鋁中加入其他合金元素，如鎂、硅等，可提高強(qiáng)度、耐腐蝕性等。3不銹鋼鐵鉻合金，具有良好的抗腐蝕性，用于制造廚房用具、建筑材料等。4金屬的熱處理1退火通過(guò)加熱和緩慢冷卻，降低硬度，提高延展性。2正火加熱到一定溫度后，在空氣中冷卻，獲得較好的綜合機(jī)械性能。3淬火加熱到一定溫度后，在水中或油中快速冷卻，提高硬度和強(qiáng)度。4回火將淬火后的金屬再次加熱到低于淬火溫度，再緩慢冷卻，降低脆性。熱處理工藝概述1目的改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改變其機(jī)械性能，滿足使用要求。2過(guò)程一般包括加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段。3影響因素加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度等因素都會(huì)影響熱處理的效果。退火工藝正火工藝正火將金屬加熱到奧氏體化溫度后，在空氣中冷卻，獲得較好的綜合機(jī)械性能。淬火工藝淬火原理將金屬加熱到奧氏體化溫度，然后快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而提高硬度和強(qiáng)度。淬火介質(zhì)常用的淬火介質(zhì)包括水、油、鹽水等，不同介質(zhì)的冷卻速度不同，影響淬火效果?；鼗鸸に?回火目的降低淬火后的金屬的脆性，提高其韌性，改善加工性能。2回火溫度根據(jù)金屬材料的種類和要求選擇不同的回火溫度，一般在150-650℃之間。3回火時(shí)間回火時(shí)間取決于金屬材料的尺寸和回火溫度，一般在數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)之間。金屬切削加工概述1定義利用刀具切削金屬材料，去除多余材料，獲得所需形狀和尺寸的工件的加工方法。2特點(diǎn)精度高、效率高、應(yīng)用廣泛。3分類根據(jù)刀具的運(yùn)動(dòng)方式和加工部位，可以分為銑削、車削、鉆削、鏜削等。銑削加工銑削原理用多刃銑刀旋轉(zhuǎn)切割工件，加工平面、溝槽、輪廓等。銑刀有多種形狀和尺寸，根據(jù)加工要求選擇合適的銑刀。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、模具加工等領(lǐng)域。車削加工車削原理用車刀旋轉(zhuǎn)切割工件，加工軸類、盤(pán)類、圓柱形等零件。1車床用于車削加工的機(jī)器，分為普通車床、數(shù)控車床等。2車刀根據(jù)加工要求選擇不同的車刀，如外圓車刀、內(nèi)圓車刀等。3鉆削加工鉆削原理用鉆頭旋轉(zhuǎn)切割工件，在工件上加工圓孔。鉆頭有多種類型和尺寸，根據(jù)孔徑和材料選擇合適的鉆頭。鉆床用于鉆削加工的機(jī)器，分為臺(tái)式鉆床、立式鉆床等。鏜削加工鏜削原理用鏜刀旋轉(zhuǎn)切割工件，擴(kuò)大孔徑，加工孔的精度和表面光潔度。鏜刀有多種類型，根據(jù)加工要求選擇合適的鏜刀。鏜床用于鏜削加工的機(jī)器，分為臥式鏜床、立式鏜床等。磨削加工1磨削原理利用砂輪旋轉(zhuǎn)磨削工件，加工各種復(fù)雜形狀和尺寸的零件，提高表面光潔度和精度。2砂輪根據(jù)加工要求選擇合適的砂輪，如陶瓷砂輪、金剛石砂輪等。3磨床用于磨削加工的機(jī)器，分為外圓磨床、內(nèi)圓磨床等。金屬焊接概述焊接定義利用熱量或壓力，使金屬材料熔化，并結(jié)合在一起的加工方法。焊接特點(diǎn)效率高、成本低、應(yīng)用廣泛。焊接分類按加熱方式可分為熔焊、壓焊、釬焊等。焊接原理熔合區(qū)焊接熱量使母材熔化，形成的熔池，冷卻凝固后形成焊接接頭。熱影響區(qū)焊接熱量影響的區(qū)域，其金屬組織和機(jī)械性能發(fā)生變化。焊縫熔化金屬冷卻后形成的連接部分。電弧焊電弧焊原理利用電極與工件之間產(chǎn)生的電弧熱量進(jìn)行焊接。電極常用的電極包括碳電極、鎢電極等。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械制造、橋梁建設(shè)等領(lǐng)域。氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊原理利用惰性氣體或活性氣體保護(hù)焊接區(qū)域，防止空氣中的氧氣或氮?dú)馇秩?。保護(hù)氣體常用的保護(hù)氣體包括氬氣、二氧化碳、混合氣體等。應(yīng)用適用于各種金屬的焊接，特別是薄板和高精度焊接。焊接工藝參數(shù)1焊接電流影響熔池的溫度和深度，過(guò)大易燒穿，過(guò)小易熔合不良。2焊接電壓影響電弧的長(zhǎng)度和穩(wěn)定性，過(guò)高易產(chǎn)生飛濺，過(guò)低易造成電弧熄滅。3焊接速度影響熔池的冷卻速度，過(guò)快易造成未熔合，過(guò)慢易造成燒穿。焊接缺陷及預(yù)防氣孔焊接過(guò)程中氣體被困在焊縫中，造成孔洞。未熔合焊縫未完全熔化母材，造成連接不牢固。裂紋焊縫或熱影響區(qū)出現(xiàn)裂縫，造成焊接接頭強(qiáng)度下降。金屬?zèng)_壓加工概述沖壓定義利用沖壓模具對(duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀的零件的加工方法。沖壓特點(diǎn)生產(chǎn)效率高、成本低、適合批量生產(chǎn)。沖壓分類按加工方法可分為沖裁、彎曲、拉伸等。沖壓工藝及設(shè)備沖壓模具用于沖壓加工的工具，根據(jù)加工要求設(shè)計(jì)和制造。沖壓機(jī)提供沖壓力的機(jī)器，分為機(jī)械沖壓機(jī)、液壓沖壓機(jī)等。沖壓工藝包括模具設(shè)計(jì)、模具制造、沖壓操作等。沖裁工藝沖裁原理利用沖頭和模具對(duì)金屬板料進(jìn)行剪切，使金屬板料分離，獲得所需的形狀和尺寸。沖裁模具包括沖頭、模具、墊板等。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于制造各種形狀的零件，如孔、槽、凸起等。彎曲工藝1彎曲原理利用彎曲模具對(duì)金屬板料進(jìn)行塑性變形，使其形成所需的彎曲形狀。2彎曲模具根據(jù)彎曲角度和形狀設(shè)計(jì)和制造。3應(yīng)用廣泛應(yīng)用于制造各種彎曲形狀的零件，如箱體、支架、彎管等。拉伸工藝?yán)煸砝美炷＞邔?duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，使其厚度變薄，并獲得所需的形狀。拉伸模具根據(jù)拉伸形狀和深度設(shè)計(jì)和制造。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于制造各種形狀的容器，如罐體、杯子、水桶等。深拉伸工藝深拉伸原理利用深拉伸模具對(duì)金屬板料進(jìn)行多次拉伸，使其產(chǎn)生較大的塑性變形，形成深度的形狀。1深拉伸模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要保證其精度和強(qiáng)度。2應(yīng)用用于制造復(fù)雜的深腔零件，如油箱、鍋體等。3金屬切割加工概述1剪切加工利用剪切機(jī)對(duì)金屬板料進(jìn)行切割，獲得所需的形狀和尺寸。2火焰切割利用火焰高溫熔化金屬，進(jìn)行切割。3等離子切割利用等離子弧的高溫等離子體，進(jìn)行切割。4激光切割利用高能激光束，進(jìn)行切割，精度高，速度快。剪切加工1剪切原理利用剪切機(jī)上的刀片，對(duì)金屬板料進(jìn)行剪切，使其分離。2剪切模具根據(jù)切割形狀和尺寸設(shè)計(jì)和制造。3應(yīng)用適用于切割薄板，如金屬板、鋼板等。等離子弧切割速度快精度高切削面光潔度好適用范圍廣激光切割激光切割利用高能激光束照射金屬材料，使金屬材料熔化或氣化，從而實(shí)現(xiàn)切割?；鹧媲懈罨鹧媲懈钤砝醚鯕夂鸵胰不旌先紵a(chǎn)生的高溫火焰，熔化金屬材料，然后用氧氣吹除熔化的金屬，實(shí)現(xiàn)切割?；鹧媲懈钐攸c(diǎn)成本低，但切割精度較低，適用于切割較厚的金屬板。金屬表面處理概述1目的改善金屬表面的性能，如耐腐蝕性、耐磨性、裝飾性等。2分類根據(jù)處理方法可分為機(jī)械表面處理、電化學(xué)表面處理、化學(xué)表面處理、熱處理表面處理等。3應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種金屬制品，如汽車、家電、航空航天等領(lǐng)域。機(jī)械表面處理1拋光利用拋光工具，去除金屬表面的粗糙層，提高光潔度。2噴砂利用壓縮空氣噴射砂粒，去除金屬表面的氧化層，提高表面粗糙度。3滾光利用滾筒的滾動(dòng)作用，對(duì)金屬零件進(jìn)行表面處理，提高表面光潔度。電化學(xué)表面處理電鍍利用電解原理，在金屬表面鍍上其他金屬或合金，提高耐腐蝕性或裝飾性。電拋光利用電解作用，去除金屬表面的微觀凸起，提高光潔度。陽(yáng)極氧化利用鋁等金屬的陽(yáng)極氧化反應(yīng)，在金屬表面形成致密的氧化膜，提高耐腐蝕性。化學(xué)表面處理酸洗利用酸性溶液，去除金屬表面的氧化層和污垢，提高表面清潔度。