设计材料及加工工艺第六章金属材料及加工工艺.ppt
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1、第六章 金属材料及加工工艺,6.1 金属材料的固有特性6.2 金属材料的工艺特性 6.2.1 金属材料的成型加工 6.2.2 金属材料的热处理 6.2.3 金属材料的表面处理技术6.3 常用的金属材料 6.3.1 钢铁材料 6.3.2 有色金属材料 6.3.3 其他合金金属6.4 金属材料在设计中的应用,返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.1 金属材料的固有特性金属的特性表现在以下几个方面:金属材料几乎都是具有晶格结构的固体,由金属键结合而成。金属材料是电与热的良导体。金属材料表面具有金属所特有的色彩与光泽。金属材料具有良好的延展性。金属可以制成金属间化合物。除了贵金属之外,几乎所有金属的化
2、学性能都较为活泼,易于氧化而生锈,产生腐蚀。,返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性6.2.1 金属材料的成型加工1.铸造 将熔融态金属浇入铸型后,冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。砂型铸造(图6-1为砂型铸造的基本工艺过程)俗称翻砂,用砂粒制造铸型进行铸造的方法。熔模铸造(图6-2为熔模制造工艺过程)又称失蜡铸造,为精密铸造方法之一,是常用的铸造方法。金属型铸造 用金属材料制作铸型进行铸造的方法,又称永久型铸造或硬型铸造。,下一页 返回,返回,返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性压力铸造 简称压铸。在压铸机上,用压射活塞以较高的压力和速度将
3、压室内的金属液压射到模腔中,并在压力作用下是金属液迅速凝固成铸件的铸造方法。离心铸造 将液态金属浇入沿垂直轴或水平轴旋转的铸型中,在离心力作用下金属液附着于铸型内壁,经冷却凝固成为铸件的铸造方法。2.金属塑性加工(金属压力加工)在外力作用下,金属坯料发生塑性变形,从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。,上一页 下一页,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性 金属塑性加工的特点是:在成型的同时,能改善材料的组织结构和性能,产品可直接制取或便于加工,无切削,金属损耗小。锻造(热锻)锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加热的金属坯料施力,使金属材料在不分离条
4、件下产生塑性变形,以获得形状、尺寸和性能符合要求的零件。锻造按成型是否用模具通常分为自由锻和模锻,按加工方法分为手工锻造和机械锻造。常用的锻造方法是手工锻造。手工锻造是一种古老的金属加工工艺。手工锻造有两种形式:一、手工自由锻,一般用于小型金属工艺品的制作;二、手工模锻,一般用于大中型金属工艺品的制作。,上一页 下一页,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性轧制 利用两个旋转轧辊的压力使金属坯料通过一个特定空间产生塑性变形,以获得所要求的截面形状并同时改变其组织性能。按轧制方式分为横轧、纵轧和斜轧;按轧制温度分为热轧和冷轧。挤压 将金属放入挤压桶内,用强大的压力使坯料从模孔中挤
5、出,从而获得符合模孔截面的坯料或零件的加工方法。常用的挤压方法有:正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压。(如图6-3),上一页 下一页,返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性拔制(图6-4)用拉力使大截面的金属坯料强行穿过一定形状的膜孔,以获得所需断面形状和尺寸的小截面毛坯或制品的工艺过程。冲压(又称板料冲压)(图6-5)在压力作用下利用模具使金属板料分离或产生塑性变形,以获得所需工件的工艺方法。3.切削加工(冷加工)(图6-6为铣削,图6-7为车削示意图)利用切削工具在切削机床上(或用手工)将金属工件的多余加工量切去,以达到规定的形状、尺寸和表面质量的工艺过程。按加工方式
6、分为车削、铣削、刨削、钻削、镗削及钳工等,是最常见的金属加工方法。,上一页 下一页,返回,返回,返回,返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性4.焊接加工(图6-8为常用的焊接方法)焊接加工是充分利用金属材料在高温作用下易熔化的特性,使金属与金属发生相互连接的一种工艺,是金属加工的一种辅助手段。5.粉末冶金 粉末冶金是以金属粉末或金属化合物粉末为原料,经混合、成形和烧结,获得所需形状和性能的材料或制品的工艺方法。粉末冶金法能生产用传统的熔炼或加工方法所不能或难以制得的制品,特别适合生产特殊性能或高性能的特殊材料,是现代冶金工业的重要生产方法。,上一页 返回,返回,第六章 金
7、属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性6.2.2 金属材料的热处理1.普通热处理 普通热处理包括退火、正火、淬火和回火处理。(图6-9位普通热处理过程示意图)2.表面热处理 表面热处理包括表面淬火和化学热处理。表面淬火是通过快速加热金属表面层至所要求的温度,然后进行淬火,以提高金属表面的硬度和耐磨性。,下一页 返回,返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性化学热处理是将金属工件置于一定活性介质中加热保温,使介质元素 渗入工件表面,改变其表面的化学成分和组织结构,使表面达到预期 要求的性能。3.特殊热处理,上一页 返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺
8、特性6.2.3 金属材料的表面处理技术1.金属材料的表面前处理 金属制品表面的前处理工艺和方法很多,其中主要包括有金属表面的机械处理、化学处理和电化学处理等。2.金属材料的表面装饰技术 金属表面着色工艺 金属表面着色工艺是采用化学、电解、物理、机械、热处理等方法,使金属表面形成各种色泽的膜层、镀层或涂层。,下一页 返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.2 金属材料的工艺特性 金属表面肌理工艺 金属表面肌理工艺是通过锻打、刻划、大漠、腐蚀等工艺在金属表面制作出肌理效果。,上一页 返回,第六章 金属材料及加工工艺,6.3 常用的金属材料按金属材料构成元素分为黑色金属材料和有色金属材料。黑色金属材料
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