【大學】金屬材料加工基礎

第二章

金屬材料加工基礎編輯ppt本章主要內(nèi)容：2.1鑄造2.2金屬壓力加工重點：砂型鑄造、鍛造、難點：無編輯ppt2.1鑄造一、鑄造生產(chǎn)概述1、定義：鑄造是液態(tài)金屬成形的方法，鑄造過程是熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬在重力、壓力、離心力、電磁力等外力場的作用下充滿鑄型，凝固后獲得一定形狀與性能鑄件的生產(chǎn)過程，是生產(chǎn)金屬零件和毛坯的主要形式之一。2、鑄造的基本過程：液態(tài)金屬充型鑄件凝固收縮編輯ppt3、特點：

液態(tài)成型，可鑄造任何形狀的鑄件；鑄件的形狀、尺寸與零件接近，可節(jié)省金屬材料和減少切削加工工作量；適應性廣，絕大多數(shù)金屬都可用鑄造方法生產(chǎn)鑄件；設備投資少，鑄件成本相對較低；工序較多，易產(chǎn)生內(nèi)部缺陷，鑄件精度質(zhì)量不高。編輯ppt4、鑄造類型砂型鑄造特種鑄造特種鑄造金屬型鑄造熔模鑄造消失模鑄造連續(xù)鑄造離心鑄造低壓鑄造壓力鑄造七種常見的特種鑄造方法最主要的鑄造方法，占鑄件總產(chǎn)量的80%以上。工序較多，鑄造缺陷，廢品率高編輯ppt二、砂型鑄造1、定義用型砂制成鑄型(砂型)，然后注滿液體金屬并冷卻成形的方法。2、基本生產(chǎn)過程編輯ppt編輯ppt編輯ppt（1）生產(chǎn)準備模樣和芯盒的設計模樣：為獲得與鑄件形狀和尺寸相適應的鑄型空腔而設計的與鑄件形狀和尺寸相適應的模子。芯盒：用于制造型芯的工藝裝備。型芯：用來形成有孔或中空鑄件的內(nèi)腔。注意：考慮收縮量的問題編輯ppt型（芯）砂的制備技術(shù)要求：應具有一定的強度、透氣性、退讓性、潰散性、耐火度等。成分配比：型砂稀釋劑原砂粘結(jié)劑鉻鐵礦砂水溶劑粘土水玻璃樹脂石英砂鋯英砂編輯ppt（2）工藝過程造型分類：手工造型和機械造型工序：填砂、緊實、起模、合箱造芯合箱：把砂型和砂芯按要求組合在一起。澆注落砂和清理編輯ppt視頻1：手工造型方法上一張編輯ppt編輯ppt視頻2：震壓式造型編輯ppt編輯ppt編輯ppt（3）技術(shù)準備確定澆注位置和分型面澆注位置的選擇質(zhì)量要求較高或重要的加工表面，澆注時盡量放在下面；鑄件的大平面盡可能朝下；鑄件的薄壁部分放在下部或側(cè)面；澆注位置應有利于所確定的凝固順序。編輯ppt分型面的選擇盡可能將鑄件的全部或大部分放在同一砂箱內(nèi)；盡量減少分型面的數(shù)目，用平直分型面代替特殊形狀的分型面；分型面總是放在鑄件的最大截面處，以便于起模。編輯ppt確定主要工藝參數(shù)機械加工余量鑄造收縮率拔模斜度鑄造圓角拔模斜度編輯ppt澆注系統(tǒng)設計定義：澆注系統(tǒng)是指金屬液填充型腔而開設于鑄型中的一系列通道。組成部分：澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道設計原則：確保液態(tài)金屬能夠平穩(wěn)而合理地充滿型腔。編輯ppt補縮系統(tǒng)設計：為消除由于金屬的收縮而產(chǎn)生的縮孔和疏松，鑄造工藝上常采用設置冒口、冷鐵等工藝措施。冒口定義：金屬液最后凝固的地方極易形成縮孔，為防止產(chǎn)生縮孔，通常在這些部位上方型腔中預制出與這些部位相通的較大的儲液空腔，該空腔稱為冒口。作用：補縮、排氣、集渣、觀察金屬液等。編輯ppt設計原則：冒口的凝固時間必須大于或等于鑄件被補縮部分的凝固時間；冒口應具有足夠大的體積，以保證有足夠的金屬液補充鑄件內(nèi)部的體收縮。在鑄件凝固時，冒口與被補縮部位之間應有通暢的補縮通道。編輯ppt冷鐵作用：是為了加速鑄件厚壁部分的冷卻，使其與鄰近部位同時凝固，避免出現(xiàn)縮孔、縮松等缺陷。分類：內(nèi)冷鐵和外冷鐵內(nèi)冷鐵是采用與鑄件材質(zhì)相同或相近的材料直接插入需要激冷處的型腔內(nèi)，隨后與澆注金屬熔接在一起，成為鑄件的一部分。外冷鐵只與鑄件上被激冷部位表面相接觸而不熔接，故可重復使用。編輯ppt編輯ppt3、砂型鑄造的特點不受鑄件材質(zhì)、尺寸、質(zhì)量和生產(chǎn)批量的限制；屬于一次性鑄造成形，造型工作量大；鑄件精度和表面質(zhì)量差；砂型鑄造缺陷多，廢品率高，機械性能較差；設備簡單、投資少，價格低廉，應用廣泛。編輯ppt三、特種鑄造1、金屬型鑄造定義：金屬型鑄造是指利用金屬材料制成鑄型，在重力作用下將熔融金屬澆注到鑄型中制造鑄件的一種鑄造方法，也稱永久型鑄造。工藝過程與砂型鑄造類似。工藝過程：編輯ppt視頻3：金屬型鑄造編輯ppt特點和應用：可重復使用，生產(chǎn)效率高，勞動條件好，但成本高；鑄件精度高，表面粗糙度較低；金屬散熱性能好，晶粒細化，機械性能好；不透氣且無退讓性，易造成鑄件澆不足或開裂。適于生產(chǎn)大批量有色金屬鑄件。編輯ppt2、熔模鑄造定義：是指利用易熔材料（例如蠟）制成模型，并在模型表面粘結(jié)一定厚度的耐火材料，然后將模型熔失而使金屬液充滿型腔的一種鑄造方法。工藝過程：蠟模制造制殼脫蠟焙燒和澆注編輯ppt編輯ppt編輯ppt視頻4：熔模鑄造編輯ppt特點和應用：鑄件尺寸精度高，表面光潔；可鑄造形狀復雜零件；工藝過程復雜，生產(chǎn)周期長，成本高；適于鑄造小尺寸的各類合金鑄件，特別是少切削或無切削精密鑄件。編輯ppt3、壓力鑄造定義：壓力鑄造簡稱壓鑄，是指將液態(tài)或半液態(tài)合金澆入壓鑄機的壓室內(nèi)，使之在高壓和高速下充填型腔，并在高壓下成形和結(jié)晶而獲得鑄件的一種鑄造方法。工藝過程：編輯ppt視頻5：壓力鑄造編輯ppt特點和應用：澆注時間短，易于機械化、自動化作業(yè)；鑄型散熱快，晶粒細化，耐磨、耐蝕性好；鑄件尺寸精度高，表面光潔；凝固速度快，排氣困難，易形成疏松和縮孔；模具成本高，鑄件尺寸受限；適于有色金屬薄壁復雜鑄件的大批量生產(chǎn)。編輯ppt4、低壓鑄造定義：是指液態(tài)金屬在低的氣體壓力作用下從坩堝中自下而上地充填型腔并凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。工藝過程：編輯ppt低壓鑄造火車車輪示意圖編輯ppt視頻6：低壓鑄造編輯ppt特點和應用：充型壓力和充型速度易于控制，氣孔、夾渣較少；鑄型散熱快，組織致密，機械性能好；無需冒口設置，金屬利用率高；鑄件尺寸精度高，表面光潔；適于生產(chǎn)質(zhì)量要求高的鋁鎂等有色金屬鑄件。編輯ppt5、離心鑄造定義：將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬在離心力的作用下填充鑄型并凝固成形的鑄造方法。工藝過程：編輯ppt視頻7：離心鑄造編輯ppt特點和應用：離心力改善了補縮條件，縮孔等缺陷減少；改善金屬的流動性，提高了充型能力；簡化了中空圓柱形鑄件的生產(chǎn)過程；成分偏析嚴重，尺寸難以控制；特別適于橫截面呈圓柱的鑄件生產(chǎn)。編輯ppt6、連續(xù)鑄造：定義：是指將熔融金屬連續(xù)不斷地澆注到被稱為結(jié)晶器的特殊容器中，凝固的鑄件不斷從結(jié)晶器的另一端被引出，從而獲得任意長度的等橫截面鑄件的鑄造方法。工藝過程：連續(xù)鑄造工藝過程示意圖編輯ppt特點和應用：冷卻速度快，組織致密，機械性能好；工藝簡單，生產(chǎn)效率高；適于橫截面一定的鋼材、鋁材和鑄鐵管等鑄件的生產(chǎn)。編輯ppt7、消失模鑄造定義：是指用泡沫塑料聚苯乙烯制成帶有澆冒系統(tǒng)的模型，覆上涂料，用干砂造型，不需取模，直接澆注的鑄造生產(chǎn)方法。工藝過程：編輯ppt特點和應用：不分型，不起模，工藝簡化，精度提高；能制造形狀復雜的鑄件和工藝品；冒口設置可自由設置，不易產(chǎn)生縮孔、疏松等；易產(chǎn)生有害氣體，鑄件易滲碳，降低鑄件表面質(zhì)量；適于生產(chǎn)起模困難，形狀復雜的鑄件。編輯ppt2.2金屬壓力加工一、概述1、定義：壓力加工是指在不破壞金屬自身完整性的條件下，利用外力作用使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和機械性能的毛坯或零件的加工方法，也稱為塑性成形或塑性加工。2、特點：減少金屬量的消耗，提高生產(chǎn)率；消除材料內(nèi)部的某些缺陷，改善材料組織及性能；不適于制造形狀復雜的零件及低塑性材料。編輯ppt3、分類：原材料的成型加工：軋制、擠壓、拉拔毛坯或零件的成型加工：鍛造、板料沖壓編輯ppt二、軋制1、定義：軋制是金屬坯料在旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙中靠摩擦力的作用連續(xù)進入軋輥而產(chǎn)生塑性變形的一種壓力加工方法。平板軋制薄板平板大鍋爐支撐反應容器坦克裝甲波音747蒙皮飲料罐香煙鋁箔300mm150mm100～125mm1.8mm0.1mm0.008mm<6mm6mm編輯ppt編輯ppt2、主要工藝類型

根據(jù)軋輥軸線與坯料軸線方向的不同，軋制可分為縱軋、橫軋、斜軋和楔橫軋。編輯ppt縱軋：軋輥軸線與坯料軸線方向垂直。固定芯桿移動芯桿無芯桿芯桿＋凹軋輥幾種常見的管材軋制工藝編輯ppt橫軋：軋輥軸線與坯料軸線方向平行，坯料在轉(zhuǎn)向相同的兩軋輥間轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生變形。編輯ppt斜軋：軋輥軸線與坯料軸線方向互成一定的角度。

編輯ppt楔橫軋：利用兩個外表鑲有凸塊并作同向旋轉(zhuǎn)的平行軋輥對沿軋輥軸向送進的坯料進行軋制的方法。主要用于加工階梯軸、錐形軸等各種對稱的零件或毛坯。金屬變形過程軋制時坯料徑向尺寸減小，長度增加編輯ppt編輯ppt視頻8：軋制編輯ppt三、鍛造定義：鍛造是將固態(tài)金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形，把坯料的某一部分體積轉(zhuǎn)移到另一部分，從而獲得一定形狀、尺寸和內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的工藝方法。分類：自由鍛造、模型鍛造鍛造錐齒輪軸的步驟編輯ppt自由鍛造定義：是指借助鍛壓設備上下砧塊的壓力使經(jīng)過加熱的坯料成形的壓力加工方法，在鍛造過程中，金屬沿垂直于作用力的方向上自由變形?；竟に囘^程：編輯ppt自由鍛工序：基本工序：指為達到工件要求的尺寸和形狀而必須進行的塑性變形的工藝過程，墩粗、拔長、沖孔、擴孔、錯移、扭轉(zhuǎn)等。輔助工序：指為基本工序操作方便而對坯料進行的預先變形。修整工序：指變形之后用以減少鍛件表面缺陷的工序，如滾圓、平整等。編輯ppt視頻9：自由鍛工序編輯ppt

基本工序：鐓粗編輯ppt鐓粗應用范圍：

只適用于高度較小的盤類零件的毛坯鍛造。即Ｈ0/D0≤2.5。若長或高（Ｈ0）徑（D0）比太大，鐓粗易彎曲或形成雙鼓形。編輯ppt視頻10：鐓粗編輯ppt視頻11：拔長編輯ppt視頻12：彎曲編輯ppt錯移：是將坯料的一部分相對于另一部分錯開，但仍保持兩部分軸線平行。沖孔：是利用沖頭在坯料上沖出透孔或不透孔的鍛造方法。擴孔：是減小空心坯料壁厚而增加其內(nèi)、外徑的鍛造工序。沖頭擴孔、芯軸擴孔、輾壓擴孔編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt示例：1、實心圓截面光軸

及階梯軸拔長（鐓粗及拔長）鍛臺階切割2、實心方截面光桿及階梯桿拔長（鐓粗及拔長）鍛臺階切割沖孔編輯ppt3、單拐及多拐曲軸拔長（鐓粗及拔長）鍛臺階錯移切割扭轉(zhuǎn)4、空心光環(huán)及階梯環(huán)拔長（鐓粗及拔長）擴孔沖孔編輯ppt5、空心筒拔長（鐓粗及拔長）在心軸上拔長6、彎曲件拔長彎曲編輯ppt特點和應用：鍛件的質(zhì)量范圍寬，操作工具簡單；生產(chǎn)效率低，勞動強度大，金屬損耗大；鍛件尺寸精度低，形狀不太復雜；適于單件小批量生產(chǎn)和鍛造大型零件毛坯。編輯ppt視頻13：自由鍛編輯ppt模型鍛造定義：把金屬坯料放在鍛模的模膛內(nèi)，在模鍛錘或壓力機上利用沖擊力或壓力使坯料在模膛內(nèi)產(chǎn)生變形，從而獲得形狀與模膛內(nèi)輪廓相一致的鍛件的加工方法。編輯ppt編輯ppt工藝過程：確定變形工步

常見鍛件的變形工步如下：編輯ppt1、盤狀鍛件鐓粗終鍛（預鍛）2、直軸類鍛件拔長終鍛滾壓（預鍛）編輯ppt3、彎軸類鍛件拔長終鍛滾壓（預鍛）彎曲4、叉類鍛件拔長終鍛滾壓預鍛編輯ppt5、枝芽類鍛件拔長終鍛滾壓（預鍛）成形編輯ppt設計鍛模及模膛模膛可分為：制坯模膛和模鍛模膛（1）模鍛模膛終鍛模膛：其作用是使坯料最后變形到鍛件所要求的外形和尺寸。預鍛模膛：其作用是使坯料預變形到接近鍛件的外形和尺寸。編輯ppt（2）制坯模膛延伸模膛：用來減少坯料某部分的模截面積以增加其長度。滾壓模膛：用來減少坯料局部橫截面積，增大另一部分的模截面積，使金屬能按鍛件的形狀來分配。彎曲模膛：用于使毛坯彎曲。切斷模膛：內(nèi)上下模的角上組成的一對刀口，用于切斷金屬。編輯ppt編輯ppt鍛?？煞譃椋簡文Ｌ佩懩：投嗄Ｌ佩懩ｅ懞笮拚庉媝pt特點和應用：1、生產(chǎn)效率高；2、鍛件尺寸精確，表面光潔、加工余量小，節(jié)約材料；3、成型依靠模膛控制，可鍛造復雜形狀的零件；4、適于中小型復雜鍛件的大批量生產(chǎn)。編輯ppt視頻14：錘上模鍛編輯ppt四、板料沖壓定義：板料沖壓是利用裝在沖床上的設備(沖模)使板料產(chǎn)生分離或變形的一種塑性成形方法。它主要用于加工板料(10mm以下，包括金屬及非金屬板料)類零件，故稱為板料沖壓。基本工序：分離工序：是將沖壓件或毛坯沿一定的輪廓相互分離。編輯ppt剪切剪切剪刀沖模

落料落料編輯ppt沖孔編輯ppt切口：在坯料上沿不封閉輪廓沖出缺口，切口部分發(fā)生彎曲，如通風板。切邊編輯ppt剖切：把半成品切成兩個或多個制件，常用于成雙沖壓。編輯ppt編輯ppt變形工序：是在材料不產(chǎn)生破壞的前提下使毛坯發(fā)生塑性變形，形成所需形狀及尺寸的工件。彎曲：使用模具或其它工具，將坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定的角度或弧度的沖壓過程。自由彎曲模彎編輯ppt雙模卷繞單模卷繞四模彎曲編輯ppt拉深

拉深是在壓力機上，利用模具使金屬板料產(chǎn)生塑性變形，使之成為開口空心零件的一種沖壓工藝，也稱拉延。編輯ppt視頻15：拉深編輯ppt是利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序。成形：模壓成形編輯ppt橡膠脹形編輯ppt液體脹形編輯ppt15432旋壓成形編輯ppt爆炸成形編輯ppt電磁成形編輯ppt編輯ppt翻邊：是將工件外緣或內(nèi)孔翻起一定高度。編輯ppt編輯ppt視頻16：翻邊編輯ppt視頻17：漲型編輯ppt視頻18：收口編輯ppt五、擠壓