《金屬加工工藝基本概念》課件

《金屬加工工藝基本概念》本課程將深入探討金屬加工工藝的基本概念，從金屬的性質(zhì)到常見的加工工藝，并涵蓋金屬切削加工、熱處理工藝、表面處理工藝等重要內(nèi)容，為學(xué)生奠定扎實(shí)的金屬加工理論基礎(chǔ)。課程目標(biāo)11.掌握金屬加工的基本知識(shí)了解金屬材料的性質(zhì)、加工工藝分類、常見加工方法等。22.熟悉金屬切削加工的基本原理掌握切削參數(shù)、刀具選擇、切削液使用等知識(shí)。33.了解金屬加工質(zhì)量控制的方法掌握表面粗糙度、硬度、內(nèi)應(yīng)力等檢測(cè)方法。44.掌握常見的金屬加工工藝包括金屬切削加工、焊接加工、熱處理工藝等。金屬加工概述定義金屬加工是指將金屬材料通過各種加工手段，使其形狀、尺寸、性能發(fā)生改變，以滿足使用需求的過程。重要性金屬加工是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、電子產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)備等領(lǐng)域。金屬的性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)金屬易與酸反應(yīng)，生成鹽類和氫氣，但也存在一些惰性金屬，例如金、鉑等。物理性質(zhì)金屬具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性，一般為固體，密度較大，并具有金屬光澤。金屬的化學(xué)性質(zhì)氧化金屬與氧氣反應(yīng)，生成氧化物。例如鐵生銹。腐蝕金屬在環(huán)境中受到化學(xué)或電化學(xué)作用而逐漸損壞的過程。電化學(xué)腐蝕金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而腐蝕，如鋼鐵在海水中腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕金屬與環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕，如金屬在酸、堿中腐蝕。金屬的物理性質(zhì)導(dǎo)電性金屬可以導(dǎo)電，不同的金屬導(dǎo)電性不同，如銀的導(dǎo)電性最好。導(dǎo)熱性金屬可以導(dǎo)熱，不同的金屬導(dǎo)熱性不同，如銅的導(dǎo)熱性最好。延展性金屬可以被拉成細(xì)絲或壓成薄片，如金的延展性最好。密度金屬的密度一般較大，如鉛的密度最大。金屬的力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度金屬抵抗外力破壞的能力，包括抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等。硬度金屬抵抗表面壓痕的能力，常用布氏硬度、洛氏硬度等來衡量。塑性金屬在外力作用下發(fā)生永久變形的能力，例如彎曲、拉伸等。韌性金屬抵抗沖擊和斷裂的能力，例如抗沖擊強(qiáng)度。金屬加工工藝分類1主要加工工藝2鑄造工藝3鍛造工藝4焊接工藝5切削加工工藝鑄造工藝11.制模根據(jù)鑄件形狀制作模具，常用砂型、金屬型等。22.熔煉將金屬材料熔化成液態(tài)金屬，并進(jìn)行必要的化學(xué)處理。33.澆注將熔融金屬注入模具，使金屬液充滿模腔。44.冷卻凝固金屬液在模具中冷卻凝固，形成鑄件。55.清理將鑄件從模具中取出，清理表面，并進(jìn)行必要的機(jī)械加工。鍛造工藝自由鍛用鍛錘或壓力機(jī)直接對(duì)金屬坯料進(jìn)行鍛造，適合形狀簡(jiǎn)單的零件。模鍛使用模具對(duì)金屬坯料進(jìn)行鍛造，可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件。冷鍛在常溫下進(jìn)行鍛造，可提高零件強(qiáng)度和精度。熱鍛在高溫下進(jìn)行鍛造，可提高金屬的塑性，易于成形。焊接工藝1熔焊利用高溫將焊件熔化，并與焊料混合在一起，形成牢固的連接。2壓焊利用壓力將焊件緊密接觸，并通過熱量或電阻加熱使焊件連接。3釬焊利用熔點(diǎn)低于母材的焊料，在高溫下將焊件連接。切削加工工藝定義利用刀具對(duì)金屬材料進(jìn)行切削，改變其形狀、尺寸和表面質(zhì)量。特點(diǎn)加工精度高，表面質(zhì)量好，適用范圍廣。磨削工藝1磨削利用磨具對(duì)金屬材料進(jìn)行磨削，去除材料，獲得光滑表面和高精度尺寸。2特點(diǎn)加工精度高，表面光潔度好，可用于加工各種形狀的零件。3應(yīng)用用于加工各種金屬材料，包括鋼、鑄鐵、鋁、銅等。熱處理工藝1退火將金屬加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻，以消除內(nèi)應(yīng)力，改善金屬的可加工性。2正火將金屬加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后在空氣中冷卻，以細(xì)化晶粒，提高金屬的強(qiáng)度和硬度。3淬火將金屬加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻，以提高金屬的硬度和強(qiáng)度。4回火將淬火后的金屬再加熱到低于淬火溫度的溫度，保溫一段時(shí)間，然后冷卻，以降低金屬的硬度和脆性，提高其韌性。表面處理工藝電鍍?cè)诮饘俦砻骐婂兩弦粚悠渌饘?，以提高其耐腐蝕性、美觀性、導(dǎo)電性等。拋光利用磨料或拋光劑對(duì)金屬表面進(jìn)行拋光，以獲得光滑、明亮的表面。涂層在金屬表面涂覆一層保護(hù)性涂層，以提高其耐腐蝕性、耐磨性、耐熱性等。金屬切削機(jī)床車床結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)車床主要由床身、主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成。工作原理利用刀具旋轉(zhuǎn)，工件作直線運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)工件的切削加工。銑床結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)銑床主要由床身、主軸箱、工作臺(tái)、刀具、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成。工作原理利用旋轉(zhuǎn)的銑刀對(duì)工件進(jìn)行切削，完成平面、溝槽等形狀的加工。鉆床結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)鉆床主要由床身、主軸箱、工作臺(tái)、鉆頭、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成。工作原理利用旋轉(zhuǎn)的鉆頭對(duì)工件進(jìn)行鉆孔，完成孔加工。磨床結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)磨床主要由床身、主軸箱、工作臺(tái)、砂輪、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成。工作原理利用旋轉(zhuǎn)的砂輪對(duì)工件進(jìn)行磨削，完成精加工和表面處理。切削參數(shù)切削速度刀具的切削速度，影響切削效率和刀具壽命。切削深度刀具在每層切削中切除的材料厚度，影響切削效率和表面質(zhì)量。進(jìn)給量刀具在每分鐘內(nèi)移動(dòng)的距離，影響切削效率和加工精度。切削刀具車刀用于車床進(jìn)行外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋等加工。銑刀用于銑床加工平面、溝槽、輪廓等形狀。鉆頭用于鉆床加工孔。切削液的作用冷卻降低切削溫度，防止工件和刀具過熱。潤(rùn)滑減少刀具與工件之間的摩擦，降低切削阻力。排屑幫助切屑從刀具和工件之間排出，防止切屑堆積影響加工。金屬切削加工質(zhì)量控制尺寸精度通過測(cè)量?jī)x器測(cè)量零件的尺寸，保證零件符合圖紙要求。表面粗糙度通過表面粗糙度儀測(cè)量零件表面粗糙度，保證零件表面質(zhì)量。金屬表面粗糙度Ra算術(shù)平均偏差最常用的粗糙度參數(shù)，代表表面輪廓的平均偏差。Rz輪廓最大高度表示表面輪廓最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的距離。Rmax輪廓最大峰谷高度表示表面輪廓最高峰與最低谷之間的距離。金屬表面硬度測(cè)試布氏硬度用一定直徑的鋼球，在一定負(fù)荷下壓入金屬表面，測(cè)量壓痕直徑，計(jì)算硬度值。洛氏硬度用金剛石圓錐體或鋼球，在一定負(fù)荷下壓入金屬表面，測(cè)量壓痕深度，計(jì)算硬度值。金屬內(nèi)應(yīng)力測(cè)試殘余應(yīng)力金屬在加工或熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)影響零件的強(qiáng)度、韌性、疲勞壽命等。測(cè)試方法常用X射線衍射法、電阻應(yīng)變法、超聲波法等檢測(cè)金屬內(nèi)應(yīng)力。金屬組織分析顯微鏡觀察通過顯微鏡觀察金屬的顯微組織，判斷金屬的組織結(jié)構(gòu)和性能。X射線衍射通過X射線衍射分析金屬的晶體結(jié)構(gòu)，了解金屬的晶體結(jié)構(gòu)、晶粒大小等信息。常見金屬切割工藝機(jī)械切割利用機(jī)械刀具對(duì)金屬進(jìn)行切割，如剪切、鋸切、沖壓等。火焰切割利用火焰高溫融化金屬，并用壓縮氣體吹走熔化的金屬，進(jìn)行切割。激光切割利用激光束高溫融化金屬，進(jìn)行切割，切割精度高，切口光滑。等離子切割利用等離子弧高溫融化金屬，進(jìn)行切割，切割厚度較大，切口較粗糙。金屬焊接工藝手工電弧焊利用電弧高溫熔化焊件和焊條，進(jìn)行焊接，操作簡(jiǎn)便，成本低。氣體保護(hù)焊利用惰性氣體保護(hù)焊弧，防止空氣中的氧氣和氮?dú)鈱?duì)焊縫的氧化和氮化。激光焊接利用激光束高溫熔化焊件，進(jìn)行焊接，焊接速度快，焊縫質(zhì)量高。金屬焊接質(zhì)量控制焊縫外觀檢查焊縫的