金屬材料與金屬切削加工原理

第一章金屬材料的性能第一節(jié)金屬材料的主要性能力學(xué)性能、物理、化學(xué)性能sbbk010——1(1)δ、ψ越大，材料塑性越好(3)一般δ〉5%為塑性材料，δ〈5%為脆性材料。0。2力作為屈服極限,稱為條件屈服極限.彈性模量—在彈性范圍內(nèi),應(yīng)力與應(yīng)變的比值.其大小主要決定材料本身.相當(dāng)力相同材料的E相同,但尺寸不同,則其剛度也不同.所以考慮材料剛度時(shí)要把E\形狀\尺寸同時(shí)考慮.還要考慮受力情況.能力。按作用力性質(zhì)的不同,可分為:抗拉強(qiáng)度σ抗壓強(qiáng)度σ抗彎強(qiáng)度σ抗剪+-w常用來表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo):s0bsbsbsb金屬抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力—是材料性能的綜合物理量,表示金屬PdHB=P/F(N/mm2)單位一般不寫.F-壓痕面積.HBS—壓頭用淬火鋼球,HBW—壓頭用硬質(zhì)合金球因鋼球存在變形問題,不能測(cè)太硬的材料,適于HBS<450,如鑄2洛式硬度HR后，測(cè)其深度h，由公式求出，可在硬度計(jì)上直接讀出，無單位．不同壓頭應(yīng)用退火鋼灰鐵有色金屬成品件缺點(diǎn):壓痕小,代表性不全面需多測(cè)幾點(diǎn).V用于測(cè)定金屬組織中個(gè)別組成體,夾雜物等硬度。顯微放大測(cè)量顯微硬度k沖擊載荷的能力常用一次擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)來測(cè)定金屬材料的沖擊韌性,規(guī)范試樣一次擊斷,用試樣缺口處單位截面積上的沖擊功來表示akkkkk2A不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算:在生產(chǎn)中,工件很少因受一次大能量沖擊載荷而破壞,kk校核.3a對(duì)組織缺陷很敏感,能夠靈敏地反映出材料品質(zhì),宏觀缺陷,纖維組織方面變k化.化方法。(微裂紋——應(yīng)力集中——沖擊——裂紋擴(kuò)展)疲勞強(qiáng)度——當(dāng)金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的最金屬N〉108鋼材N>107不疲勞破壞材料有雜質(zhì),表面劃痕,能引起應(yīng)力集中,導(dǎo)致微裂紋,裂紋擴(kuò)展致使零件不能承受所加載荷突然破壞.改善結(jié)構(gòu)形狀,避免應(yīng)力集中,表面強(qiáng)化-噴丸處理,表面淬火等.算毛坯重量,選材,如航天件:輕熔點(diǎn):鑄造鍛造溫度(再結(jié)晶溫度)熱膨脹性:鐵軌模鍛的模具、量具、導(dǎo)熱性:鑄造:金屬型鍛造:加熱速度、導(dǎo)性:變壓器和電機(jī)中的硅鋼片磨床:工作臺(tái)化學(xué)性能：指金屬材料與周圍介質(zhì)掃觸時(shí)抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的性耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力?？寡趸裕褐附饘俨牧显诟邷叵?，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。金屬的化學(xué)性能,決定了不同金屬與金屬,金屬與非金屬之間形成化合物的性能,使有些合金機(jī)械性能高,有些合金抗腐蝕性好,有的金屬在高溫下組織性能如耐酸,耐堿等，如化工機(jī)械,高溫工作零件等性能材料能適應(yīng)加工工藝要求的能力.時(shí)體積收縮的能力；偏析指化學(xué)成分不均性。起，接口處能滿足使用目的的特性。第二章常用工程材料第一節(jié)合金鋼2-1概述模只標(biāo)出元素符號(hào)而不標(biāo)數(shù)字，當(dāng)其ωMe≥1.5％、≥2.5％、≥3.5％…時(shí)，則在siMn金結(jié)構(gòu)鋼。如為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號(hào)后(二)合金工具鋼c用一位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍，當(dāng)碳含量不同時(shí)，則在碳含量高的牌號(hào)前冠以“C”字母，如W6M05Cr4V2鋼和CW6M05Cr4V2鋼，前者ωc=0.8％~0.9％，后者ωc=0.95％~1.05％，其余成特殊性能鋼的牌號(hào)表示方法與合金工具鋼的基本相同，只是當(dāng)其平均ωc≤如0Crl9Ni9鋼表示平均ωc≤0.08％，ωcr≈19％，ωNi≈9％的不銹鋼。(四)滾動(dòng)軸承鋼高碳高鉻軸承鋼屬于專用鋼，為了表示其用途，在牌號(hào)前加以“G”(“滾”字它合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼同。例如GCrl5SiMn鋼，表示平均ωc=2-2合金元素在鋼中的作用化物阻礙奧氏體晶粒長大強(qiáng)碳化物形成元素釩、鈮、鋯、鈦等容易形成特殊碳化物，鋁在鋼中常以AIN、淬火鋼的回火穩(wěn)定性高的回火穩(wěn)定性使鋼在較高溫度下仍能保持高的硬度和耐磨性。鋼在高溫(>550℃)下保持高硬度(≥60HRC)的能力叫熱硬性。這種性能對(duì)工具鋼具有重要的意義。2-3合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點(diǎn)是低碳(ωc<0.20％)、低合金元素(一般合金元素總量常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、性能及用途可查表獲得。其中16Mn(Q345)是我國滲碳鋼可分為碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼。碳素滲碳鋼(ωc=0.10％~0.20%)由；3、具有良好的熱處理工藝性能，在高的滲碳溫度(900~950℃)下奧氏體晶粒不溫回火。面硬度一般為58~64HRC。心部組織與鋼的淬透性及工件截面尺寸有關(guān)，完全淬透時(shí)為低碳回火馬氏體，硬度為40~48HRC；多數(shù)情況下，是由托氏體+回火馬氏體+少量鐵素體組成，硬度為25~40HRC。20CrMnTi是應(yīng)用最廣泛的合金滲碳鋼，可用來制造汽車、拖拉機(jī)的變速齒質(zhì)鋼比，高的疲勞強(qiáng)度以及足夠的塑性和韌性。合金彈簧鋼的平均ωc在0.45％~當(dāng)彈簧絲直徑或鋼板厚度大于10~15mm時(shí)，一般采用熱成形。其熱處理是消除磨削產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。GCrl5、GCrl5SiMn鋼是應(yīng)用最多的2-4合金工具鋼低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素的鋼。其ωc=0.75％~1.5％的范圍內(nèi)，以保證鋼的淬硬性和形成合金碳化物的需要。由于合織為細(xì)回火馬氏體、粒狀合金碳化物及少量的殘余奧氏體，一般硬度可達(dá)60—高速鋼的含碳量較高，ω在0.75％~1.60％的范圍內(nèi)，高的碳含量是為了在淬c極大(可達(dá)83~85HRC)，從而提高鋼的硬度和耐磨性。高速鋼鑄態(tài)組織中含有大量的魚骨狀碳化物(見圖6-4)，分布很不均勻，切削加工和淬火作準(zhǔn)備，高速鋼在鍛后必須及時(shí)進(jìn)行球化退火。退火溫度為Ac+30~50℃，退火后的組織為索氏體和粒狀合金碳化物，硬度07~255HBW。l物盡可能多地溶人奧氏體，從而提高淬透性、回火穩(wěn)定性和熱硬性。由于高速鋼的導(dǎo)熱性較差，故淬火加熱時(shí)必須進(jìn)行一至二次預(yù)熱。(3)回火。高速鋼淬火后應(yīng)立即回火，一般在550~570℃回火三次?？棡榛鼗瘃R氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體，硬度可達(dá)63~66HRC。WCrVWMCrVWMCrV三種。W6M05Cr4V2鋼是用鉬代替一部分鎢而發(fā)展起來的，其特點(diǎn)是具有良好的熱塑W9M03Cr4V鋼是近幾年發(fā)展起來的通用型高速鋼，具有上述兩種鋼的共同優(yōu)和熱作模具鋼。高的硬度(58~62HRC)和耐磨性，足夠的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)要求熱處理變形小。1、低溫淬火和低溫回火法(一次硬化法)這種方法可使模具獲得高硬度和高耐具采用此法處理。2、高溫淬火和高溫(510~520℃)多次回火法(二次硬化法)這種方法能使模具獲得高的熱硬性和耐磨性，但韌性較差。一般承受強(qiáng)烈摩擦，在400~450℃條r高韌性、較高的硬度(35~52HRC)和較高的熱疲勞強(qiáng)度。熱鍛模具鋼的最終熱處熱壓模具鋼的熱處理是淬火后在略高于二次硬化峰值的溫度(600℃左右)性。制作熱鍛模的典型鋼種有5CrMnMo和5CrNiMo鋼。制作熱壓模的常用鋼為3Cr2W8V鋼。具鋼量具在使用過程中經(jīng)常受到磨損和碰撞。因此，要求量具鋼必須具備高硬度造，并經(jīng)滲碳淬火處理；或用中碳鋼(50、60鋼等)制造，并經(jīng)高頻表面淬火高硬度和高耐磨性。在低溫回火后還應(yīng)進(jìn)行一次穩(wěn)定化處理(100~150℃、24~36h)，以進(jìn)一步穩(wěn)定組織和尺寸，并消除淬火內(nèi)應(yīng)力。有時(shí)在磨削加工后，還要在120~150℃保2-5特殊性能鋼調(diào)質(zhì)處理，如1Crl3、2Crl3；用這類鋼由于碳含量降低，鉻含量又較高，使鋼從室溫加熱到高溫(960~1100℃)，其組織始終是單相鐵素體，故其耐腐蝕性(對(duì)硝酸、氨水等)和抗氧的鋼稱為耐熱鋼。照性能，耐熱鋼可分為：它介質(zhì)腐蝕的性能；。珠光體耐熱鋼是低合金耐熱鋼，鋼中含的合金元素總量不超過3％~5％。故耐磨鋼是指在強(qiáng)大沖擊和擠壓條件下才能硬化的高錳鋼，其典型鋼種是ZGMn13型。它的主要成分為ωc=0.9％~1.45％，ωMn=11％~14％。這種鋼即將鋼加熱到1050~1100℃保溫，使碳化物全部溶人奧氏體，然后在水中快冷。第3章金屬切削加工原理1金屬切削加工3.1.1切削運(yùn)動(dòng)與工件上形成的表面動(dòng)力的工作運(yùn)動(dòng)。余材料不斷被去除的工作運(yùn)動(dòng)。注釋:2、主運(yùn)動(dòng)可以是工件來實(shí)現(xiàn)(車外圓),主運(yùn)動(dòng)也可以是刀具來實(shí)現(xiàn)(切斷、指在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移待加工表面到已加工表面間的垂直距離(3)良好的耐熱性(熱硬性)。指刀具材料在高溫下保持高的硬度、好的耐磨性度愈高。CrWMn金工具提高，淬火硬度達(dá)62~65HRC，熱硬性達(dá)550~600℃，被廣泛用于制造較復(fù)雜的采用粉末冶金的方法制成的。有很高的硬度(87~92HRA)和熱硬性(900~1000C)。但它的抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，生產(chǎn)中常將硬質(zhì)合金刀片用焊接或機(jī)械夾固的方法固定在刀體上使用。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類 (5)其它刀具材料。陶瓷、人造金剛石和立方氮化硼也可作為刀具材料，它們刀面：刀具上與加工表面相對(duì)的表面具上與已加工表面相對(duì)的表面削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線具上前刀面與副后刀面的交線刃的交點(diǎn)2．車刀切削角度的坐標(biāo)平面4．刀具結(jié)構(gòu)3.2.1切屑的形成過程及切屑種類節(jié)切屑背面呈較大的鋸齒狀，底面有不貫穿的裂紋呈連綿不斷的帶狀或螺旋狀,與刀具接觸的底層光滑，背面呈毛絨在狀在節(jié)狀切屑的整個(gè)剪切面上，切應(yīng)力超過了材料的破裂強(qiáng)度時(shí)，整個(gè)單元被切成粒狀切屑切削層金屬發(fā)生彈性變形后，一般不經(jīng)過塑性變形就突然崩裂而形成形狀不規(guī)屑較低，切削深度和進(jìn)給量較大時(shí)產(chǎn)生的前角或負(fù)前角的刀具并以極低的切削速度、大的切削深度和進(jìn)給量進(jìn)行切削時(shí)形成的(1)積屑瘤的形成粘附在切削刃附近形成積屑瘤.可代替切削刃進(jìn)行切少刀具的磨損可減小切削變形和切削力，使切削輕快積屑瘤破裂后會(huì)劃傷表面，加快刀具磨損會(huì)形成硬點(diǎn)和毛刺，使工件表面粗造度值增大件表面(2)積屑瘤的控制的因素要避免在中溫、中速加工塑性材料3.2.2刀具的磨損及刀具的耐用度1．刀具的磨損形式2、經(jīng)濟(jì)耐用度，它根據(jù)成本最低的原則確定耐用度。一般情況下都采用經(jīng)提高生產(chǎn)效率的途徑3.3.1金屬材料的切削加工性切削加工性(cuttingbehavior)是指材料加工的難易程度。它主要取決于材料切削液(1)種類①水基切削液②油基切削液(2)作用潤滑(3)使用方法.3.4切削用量的合理選擇盡可能大的進(jìn)給量f盡可能大的進(jìn)給量fc3-4金屬切削機(jī)床的基本知識(shí)、對(duì)金屬切削機(jī)床的基本要求(1)工藝范圍(2)加工精度機(jī)床的加工精度是指該機(jī)床加工零件表面的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符(3)生產(chǎn)效率及自動(dòng)化程度。(4)人機(jī)適應(yīng)性使用廠的經(jīng)濟(jì)效益床的分類(1)按機(jī)床的加工性能分類ZX床T(2)按機(jī)床的通用性分類1)通用機(jī)床2)專門化機(jī)床3)專用機(jī)床(3)按機(jī)床的自動(dòng)化程度分類1)手動(dòng)機(jī)床2)機(jī)動(dòng)機(jī)床3)半自動(dòng)機(jī)床4)全自動(dòng)機(jī)床(4)按機(jī)床的工作精度分類1)普通精度機(jī)床2)精密機(jī)床