《金屬加工》課件

《金屬加工》課程介紹本課程將全面介紹金屬加工的基本知識，涵蓋金屬材料、切削加工、焊接加工、沖壓成形、熱處理等重要內容。課程目標知識目標掌握金屬加工的基本理論和知識，了解各種金屬材料的性能和應用，熟悉各種金屬加工工藝的原理和方法。技能目標培養(yǎng)學生的金屬加工實踐能力，能夠獨立完成簡單的金屬加工任務，并能運用所學知識解決實際問題。金屬材料基礎知識1金屬材料具有強度高、韌性好、塑性好、導電導熱性好等特點，廣泛應用于各個領域。2金屬材料的性質受其化學成分、組織結構、加工工藝等因素的影響。3了解金屬材料的基本知識是進行金屬加工的基礎，也是保證金屬加工質量的關鍵。金屬材料的分類和性能類型主要特點典型應用黑色金屬含鐵量高，強度高，價格低廉建筑、機械、汽車、鐵路等有色金屬含鐵量低，密度小，具有特殊性能電子、航空、航天、化工等貴金屬化學性質穩(wěn)定，耐腐蝕性強，價格昂貴裝飾、電子、醫(yī)療等金屬材料的結構及組織晶體結構金屬材料的原子排列呈周期性排列，形成晶體結構，常見的晶體結構有體心立方、面心立方、密排六方等。組織結構金屬材料的組織結構是指其內部各部分的排列方式和相互關系，常見的組織結構有單相組織、多相組織、共晶組織等。金屬材料的熱處理退火降低金屬材料的硬度和強度，提高其塑性和韌性。正火細化晶粒，提高金屬材料的強度和韌性。淬火提高金屬材料的硬度和強度，但會降低其韌性?；鼗鸾档痛慊鸷蟮挠捕群蛷姸?，提高其韌性。金屬材料的工藝性是指金屬材料在加工過程中抵抗變形的能力，包括切削性能、塑性成形性能、焊接性能等。是指金屬材料在焊接過程中熔化、凝固、形成焊縫的能力，與材料的熔點、沸點、熱導率、表面張力等因素有關。是指金屬材料在受力變形后不發(fā)生斷裂的能力，與材料的晶體結構、組織結構、化學成分等因素有關。鐵素體不銹鋼的性能與應用性能特點鐵素體不銹鋼具有較高的強度、韌性、耐腐蝕性，且價格較低。應用領域廣泛應用于化工設備、食品機械、建筑材料、汽車制造等領域。奧氏體不銹鋼的性能與應用1高強度奧氏體不銹鋼具有較高的強度和韌性，在高溫下仍能保持良好的力學性能。2耐腐蝕性其耐腐蝕性優(yōu)異，在多種介質中能夠保持良好的耐腐蝕性能。3加工性能奧氏體不銹鋼的加工性能優(yōu)良，可進行冷彎、沖壓、焊接等加工。4應用領域應用于航空航天、醫(yī)療器械、食品加工、石油化工等領域。銅及其合金的性能與應用導電性銅具有良好的導電性，廣泛用于電線、電纜、電子元件等。導熱性銅具有良好的導熱性，用于制造散熱器、熱交換器等。耐腐蝕性銅具有良好的耐腐蝕性，用于制造水管、管道、閥門等。裝飾性銅具有良好的裝飾性，用于制造裝飾品、藝術品等。鋁及其合金的性能與應用輕量化鋁及其合金具有密度小、強度高的特點，廣泛用于航空航天、汽車制造等需要輕量化的領域。耐腐蝕性鋁具有良好的耐腐蝕性，用于制造各種容器、管道、建筑材料等。加工性能鋁及其合金的加工性能優(yōu)良，可進行擠壓、鑄造、鍛造等加工。環(huán)保性鋁可以回收利用，是環(huán)保的金屬材料。鈦及其合金的性能與應用高強度鈦及其合金具有高強度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能。1生物相容性鈦及其合金具有良好的生物相容性，廣泛用于人工關節(jié)、骨骼修復等醫(yī)療領域。2應用領域航空航天、醫(yī)療器械、化工設備、體育用品等。3金屬切削基礎知識切削原理切削加工是指用刀具切除金屬材料，改變其形狀和尺寸的加工方法。切削過程切削過程主要包括切削力、切削熱、切削溫度等。切削參數(shù)切削參數(shù)是指在切削加工過程中影響切削質量和效率的關鍵參數(shù)，包括切削速度、進給量、背吃刀量等。切削工具材料高速鋼硬度高、耐磨性好，用于高速切削加工。硬質合金硬度更高、耐磨性更強，用于重切削加工。陶瓷刀具耐高溫、耐磨性極佳，用于超精加工。金剛石刀具硬度最高，用于超硬材料的加工。切削刀具的幾何參數(shù)參數(shù)名稱定義影響刃傾角刀刃與工件表面之間的角度切削力、切削熱、表面粗糙度前角刀刃與切削方向之間的角度切削力、切削熱、切削溫度后角刀刃與切削方向之間的角度刀具磨損、切削溫度切削加工的基本工藝利用車刀在旋轉的工件上切削，形成圓柱形、圓錐形等形狀。利用銑刀在工件上切削，形成平面、溝槽、輪廓等形狀。利用鉆頭在工件上切削，形成圓形孔。利用砂輪對工件進行精加工，提高表面精度和光潔度。車削工藝及其應用1工藝原理車削加工利用車刀在旋轉的工件上切削，形成圓柱形、圓錐形、螺紋等形狀。2應用領域車削加工廣泛應用于機械制造、汽車制造、航空航天等領域。3加工特點加工效率高、精度較高、適應性強，可加工各種金屬材料。銑削工藝及其應用工藝原理銑削加工利用銑刀在工件上切削，形成平面、溝槽、輪廓等形狀。應用領域銑削加工廣泛應用于機械制造、模具制造、航空航天等領域。加工特點加工效率高、精度較高、可加工復雜形狀，適用于各種金屬材料。鉆削工藝及其應用工藝原理鉆削加工利用鉆頭在工件上切削，形成圓形孔。應用領域鉆削加工廣泛應用于機械制造、模具制造、電子制造等領域。加工特點加工效率高、精度較高，適用于各種金屬材料。拋光工藝及其應用工藝原理拋光加工利用拋光工具對工件表面進行研磨，提高表面光潔度和精度。1應用領域拋光加工廣泛應用于機械制造、模具制造、電子制造、裝飾等領域。2加工特點可提高工件表面的光潔度和精度，提高工件的耐腐蝕性。3磨削工藝及其應用工藝原理磨削加工利用砂輪對工件進行精加工，提高表面精度和光潔度。應用領域磨削加工廣泛應用于機械制造、模具制造、航空航天等領域。加工特點加工效率高、精度高、表面光潔度高，適用于各種金屬材料。其他金屬切削加工工藝攻絲利用絲錐在工件上切削形成螺紋孔。滾絲利用滾絲機在工件上滾壓形成螺紋。拉削利用拉刀在工件上拉削形成直線或曲線形狀。插齒利用插齒刀在工件上插齒，形成齒輪。金屬焊接基礎知識1金屬焊接是指利用熱能或壓力將兩個或多個金屬工件熔化或壓接在一起，形成牢固的連接。2焊接是金屬加工中不可或缺的工藝，廣泛應用于各種金屬結構的制造和修復。3焊接質量直接影響著金屬結構的強度、可靠性和使用壽命，因此焊接工藝的設計和控制至關重要。常見焊接方法及特點利用電弧產生的高溫熔化金屬，形成焊接接頭。利用乙炔和氧氣燃燒產生的高溫火焰熔化金屬。利用激光束產生的高溫熔化金屬。利用電流通過焊件接觸面產生的熱量熔化金屬。焊接工藝參數(shù)的選擇1焊接電流焊接電流的大小決定著焊接熱量，影響熔池的深度和寬度。2焊接電壓焊接電壓影響電弧的長度和穩(wěn)定性，影響熔池的形狀和尺寸。3焊接速度焊接速度影響熔池的冷卻速度，影響焊縫的形狀和尺寸。4焊接材料焊接材料的種類和厚度決定著焊接參數(shù)的選擇。焊接缺陷及其防治氣孔焊接過程中氣體進入熔池，冷卻后形成氣孔，影響焊縫強度。裂紋焊接過程中金屬冷卻過快，或焊縫受力過大，易產生裂紋，影響焊縫強度。未熔合焊接時母材未完全熔化，導致焊縫與母材之間沒有形成牢固的結合，影響焊縫強度。未焊透焊接時焊縫未完全焊透，導致焊縫與母材之間沒有形成牢固的結合，影響焊縫強度。金屬焊接質量檢測外觀檢查觀察焊縫的外觀，檢查焊縫是否完整、光滑、均勻，是否存在氣孔、裂紋等缺陷。無損檢測利用超聲波、射線等方法檢測焊縫內部是否存在缺陷，如氣孔、裂紋、未熔合等。力學性能測試測試焊縫的抗拉強度、抗剪強度、沖擊韌性等指標，評估焊縫的強度和可靠性。金屬激光切割工藝工藝原理利用高能量密度的激光束照射工件表面，使金屬材料熔化并汽化，形成切割縫。1應用領域激光切割工藝應用于機械制造、模具制造、航空航天、電子制造等領域。2加工特點切割精度高、切口光滑、熱影響區(qū)小、無機械變形，可加工各種金屬材料。3金屬沖壓加工基礎工藝原理沖壓加工是指利用沖壓模具在沖床或壓力機上對金屬板材進行沖壓，形成所需的形狀。工藝特點沖壓加工效率高、生產成本低、精度較高，適用于批量生產。應用領域廣泛應用于汽車制造、家電制造、電子制造、包裝等領域。沖壓工藝及其應用1落料將金屬板材裁剪成所需的形狀。2沖孔在金屬板材上沖出孔洞。3彎曲將金屬板材彎曲成所需的形狀。4拉伸將金屬板材拉伸成所需的形狀。金屬彎曲成形工藝工藝原理金屬彎曲成形是指利用彎曲模具對金屬板材進行彎曲，使其改變形狀。工藝特點彎曲成形效率高、生產成本低、精度較高，適用于批量生產。應用領域廣泛應用于汽車制造、家電制造、航空航天、建筑等領域。金屬擠壓工藝及其應用工藝原理擠壓加工是指利用擠壓機將金屬坯料通過模具擠壓成所需的形狀。工藝特點擠壓加工可生產形狀復雜的零件，材料利用率高，尺寸精度高，可生產各種金屬材料。應用領域廣泛應用于航空航天、汽車制造、電子制造、建筑等領域。金屬熱成形工藝工藝原理熱成形工藝是指將金屬板材加熱到一定的溫度，使其處于塑性狀態(tài)，然后利用模具將其塑造成所需的形狀。1工藝特點熱成形工藝可生產形狀復雜的零件，材料利用率高，尺寸精度高，可生產各種金屬材料。2應用領域廣泛應用于汽車制造、航空航天、家電制造、建筑等領域。3非傳統(tǒng)金屬加工工藝電火花加工利用電火花放電產生的高溫將金屬材料熔化、汽化，形成加工的形狀。激光加工利用激光束的能量對金屬材料進行切割、焊接、表面處理等。超聲波加工利用超聲波振動產生的能量對金屬材料進行切割、焊接、表面處理等。金屬零件表面處理噴丸強化利用高速噴射的金屬丸沖擊工件表面，使表面產生壓應力，提高工件的疲勞強度和耐腐蝕性。電鍍利用電解原理在工件表面沉積一層金屬鍍層，提高工件的耐腐蝕性、耐磨性、裝飾性?；瘜W鍍利用化學反應在工件表面沉積一層金屬鍍層，提高工件的耐腐蝕性、耐磨性。熱噴涂利用熱能將金屬粉末或陶瓷粉末噴射到工件表面，形成涂層，提高工件的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性。金屬零件的熱處理工藝將金屬零件加熱到一定溫度后，迅速冷卻，提高其硬度和強度。將淬火后的金屬零件加熱到一定溫度后，緩慢冷卻，降低其硬度，提高其韌性。將金屬零件加熱到一定溫度后，在空氣中冷卻，細化晶粒，提高其強度和韌性。將金屬零件加熱到一定溫度后，緩慢冷卻，降低其硬度和強度，提高其塑性和韌性。金屬零件的回火處理1回火目的降低淬火后的硬度和強度，提高其韌性，防止脆裂。2回火溫度回火溫度根據(jù)金屬材料的類型和性能要求而定，通常在150-650℃之間。3回火時間回火時間根據(jù)金屬材料的類型和尺寸而定，一般在幾分鐘到幾小時之間。4回火介質回火介質通常為空氣、油或水，根據(jù)具體要求選擇合適的回火介質。金屬零件的滲碳工藝滲碳原理將金屬零件在一定溫度下，置于含碳的氣氛中，使碳原子滲入金屬表層，提高表面硬度和耐磨性。滲碳溫度滲碳溫度通常在900-1000℃之間，根據(jù)金屬材料的類型和要求選擇合適的溫度。滲碳時間滲碳時間根據(jù)滲碳深度要求而定，通常在幾個小時到幾十個小時之間。滲碳氣氛滲碳氣氛通常是氣體，可以是甲烷、乙炔、天然氣等。金屬零件的表面涂層處理涂層目的提高工件的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性、裝飾性等。涂層種類常見的涂層種類包括金屬涂層、陶瓷涂層、有機涂層等。涂層工藝常見的涂層工藝包括電鍍、化學鍍、熱噴涂、真空鍍膜等。金屬表面防護與裝飾防護目的防止金屬表面腐蝕、氧化、磨損等，延長使用壽命。1裝飾目的提高金屬表面的美觀度，增強其裝飾效果。2防護方法常見的防護方法包括涂層、電鍍、化學處理等。3裝飾方法常見的裝飾方法包括電鍍、噴涂、雕刻、拋光等。4金屬加工工藝設計方法工藝分析分析零件的結構、尺寸、精度要求、材料等，確定加工工藝路線。工藝選擇根據(jù)零件的結構、尺寸、精度要求、材料等選擇合適的加工工藝。工藝參數(shù)確定根據(jù)所選擇的加工工藝確定合適的加工參數(shù)，如切削速度、進給量、背吃刀量等。工藝檢驗對加工后的零件進行檢驗，確保其符合設計要