第五章 第一节 金属材料及其工艺表现

1、第五章第五章 展示材料与工艺技术展示材料与工艺技术 第一节第一节 金属材料及其工艺表现金属材料及其工艺表现 第二节第二节 木材及其工艺表现木材及其工艺表现 第三节第三节 塑料及其工艺表现塑料及其工艺表现 第四节第四节 玻璃及其工艺表现玻璃及其工艺表现 第五节第五节 纤维材料及其工艺表现纤维材料及其工艺表现 补充补充 其它材料及其工艺表现其它材料及其工艺表现 第一节第一节 金属材料及其工艺表现金属材料及其工艺表现 一、金属材料的固有属性一、金属材料的固有属性 二、加工工艺特征二、加工工艺特征 三、展示设计中常用金属材料三、展示设计中常用金属材料 一、金属材料的固有属性一、金属材料的固有属性 在钢

2、、铁和合金为代表的现代工业社会，金属材料以其优良的 力学性能、加工性能和独特的表面特性，成为现代产品设计中的一 大主流材质。 一、金属材料的固有属性一、金属材料的固有属性 金属材料是金属及其合金的总称，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。 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展延性。 金属可以制成金属间化合物，可以与其他金属或氢、硼、碳、氮、 氧、磷、硫等非金属元素在熔融态下形成合金，以改善金属的性能。 除了贵金属之外，几乎所有金属的化学性能部较为活泼，易于氧 化而生锈，产生腐蚀差 二、加工工艺特性二、加工工艺

3、特性 金属是现代工业的支柱，金属材料的工艺性能优良，金属材料 能够依照设计者的构思实现产品的多种造型，广泛应用于工业产品 造型设计中。因此了解金属材料的工艺特性是设计师快速并可靠地 实现设计构思的一个重要途径。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （一）金属材料的塑性加工（一）金属材料的塑性加工 金属材料的塑性加工又称为金属材料的压力，在外力作用下金 属材料发生塑性变形，从而获得一定的形状、尺寸和力学性能的毛 坯或零件的加工方法。 这种加工工艺方法最大的特点是在成型的同时能够改善材料的 组织结构和性能，最终成型产品可直接制取，便于加工、无切削， 且金属损耗少。 金属材料的塑性加工一般可以分为锻造

4、、轧制、挤压、拔制、 冲压等加工方法。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （一）金属材料的塑性加工（一）金属材料的塑性加工 1 1、锻造、锻造 锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加热的金属配料 进行施加压力，使金属在压力的条件下塑性变形，以获得形状、尺 寸和性能符合要求的零件。 通常锻造是在金属热态下进行的，因此锻造也称为热锻。 金属按照成型是否使用模具通常可以分为自由锻和模锻两种方 式，按照加工方法可分为手工锻造和机械锻造。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （一）金属材料的塑性加工（一）金属材料的塑性加工 1 1、轧制、轧制 轧制是利用两个旋转压辊的

5、压力使金属配料通过一个特定的空 间产生塑性变形，以获得所要求的形状并同时改变其组织性能。 通过轧制可将钢坯加工成不同截面形状的原材料，如圆钢、方 钢、角钢、T字钢、工字钢、槽钢、z字钢、钢轨等。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。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （一）金属材料的塑性加工（一）金属材料的塑性加工 1 1、轧制、轧制 热轧 将材料加热到再结晶温度以上进行轧制，热轧变形抗力小，变 形量大，生产效率高，适合轧制较大断面尺寸，塑性较差或变形量 较大的材料。 冷轧 在室温下对材料进行轧制。与热轧相比，冷轧产品尺寸精确， 表面光洁，机械强度高。冷轧变形抗力大，变形

6、量小，适于轧制塑 性好尺寸小的线材，薄板材等。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 热轧 冷轧 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （一）金属材料的塑性加工（一）金属材料的塑性加工 2 2、挤压、挤压 将金属放入挤压筒内，用强大的压力使配料从模孔中挤出，从 而获得符合模孔截面的坯料或零件的加工方法。 适合于挤压加工的材料主要有低碳钢、有色金属及其合金。通 过挤压可以得到多种截面形状的型材或零件。 常用的挤压方法有：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 挤压成型 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （

7、一）金属材料的塑性加工（一）金属材料的塑性加工 3 3、拔制、拔制 拔制是使用拉力使大截面的金属配料强行过一定形状的模孔， 以获得所需断面形状和尺寸的小截面毛坯或零件的加工工艺过程。 拉拔生产主要用来制造各种细线材、薄壁管及各种特殊几何形 态的型材。 拔制产品尺寸精确，表面光洁并具有一定机械性能。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （一）金属材料的塑性加工（一）金属材料的塑性加工 4 4、冲压、冲压 冲压又称板料冲压，是配料在压力作用下利用模具使金属板料 分离或生产塑性变形，以获得所需工件的工艺方法。 按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压，前者适合变形抗力高， 塑

8、性较差的板材加工，后者则在室温下进行，是薄板常用的冲压方 法。 冲压加工生产效率高，产品尺寸均匀致，表面光洁，可实现机 械化、自动化，适合大批量生产，成本低，广泛应用于航空、汽车、 仪器仪表、电器等工业部门和生活日用品的生产。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 汽车冲压配件 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 汽车生产中的冲压工艺 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 汽车生产中的冲压工艺 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （二）金属切削工艺（二）金属切削工艺 金属切削工艺又称为冷加工，利用切削刀具在切削机床上将金 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 加工工艺。 按加工方式分

9、为车削、铣削、刨削、磨削、钻削、镗削及钳工 等，是最常见的金属加工方法。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （三）焊接工艺（三）焊接工艺 焊接加工是充分利用金属材料在高温下易熔化的特性，使金属 发生相互连接的一种工艺，是金属加工的辅助手段。 常用焊接的方法有熔焊（气焊、电弧焊、电渣焊、等离子焊、 电子束焊、激光焊）、压焊（电阻焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊、 超声波焊、扩散焊）、钎焊（软钎焊、硬钎焊）。 金属焊接的性能是指金属能否适应焊接加工而形成完整的具有 一定实用功能的焊接接头的特性。 二、加

10、工工艺特性二、加工工艺特性 （四）金属表现处理技术（四）金属表现处理技术 金属材料的表面通常会因为受到外在条件的影响而产生不同的 肌理效果。如大气中水分、光照、盐雾霉菌以及其他具有腐蚀性的 介质的浸蚀作用，会引起金属材料表面的失去光泽、变色、裂开等， 从而遭到破坏。金属材料的表面处理技术一方面可以起到保护作用， 另方面可以起到装饰作用。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （四）金属表现处理技术（四）金属表现处理技术 1 1、金属材料的表面前处理技术、金属材料的表面前处理技术 在对金属材料或制品进行表面处理之前，应有前处理或预处理 工序，以使金属材料或制品的表面达到可以进行表面处理的状态。 金属

11、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 2、金属材料的表面装饰技术、金属材料的表面装饰技术 对金属材料表面的加工和处理技术主要是为了保护和美化材料 的外观，主要可以分为表面着色工艺和表面肌理工艺。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 化学着色阳极氧化染色 镀覆着色珐琅着色 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 表面抛光表面蚀刻 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 （五）金属材料的成型加工（五）金属材料的成型加工铸造铸造 铸造是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。现代工业生产中，铸造是生产金属零件毛坯的主 要工艺方法

12、之一，与其他工艺方法相比，铸造成型生产成本低，工 艺灵活性大，适应性强，适合生产不同材料、形状和重量的铸件， 并适合于批量生产。但它的缺点是公差较大，容易产生内部缺陷。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 锡青铜 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 永乐大钟永乐大钟 （中国传统铸造方法之一） 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 补充：压力铸造补充：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压 室内的金属液压射到模腔中，并在压力作用下使金属液迅速凝固成 铸件的铸造方法。属于精密铸造方法。铸件尺寸精确，表面光洁， 组织致密，生产效率高。适合生产小型、薄壁的复杂铸件，并能使 铸件表面获

13、得清晰的花纹、图案及文字等。主要用于锌、铝、镁、 铜及其合金等铸件的生产。 二、加工工艺特性二、加工工艺特性 压力铸造 汽车配件 三、展示设计中常用金属材料三、展示设计中常用金属材料 金属材料种类繁多，按照不同的要求又有许多分类方法： 按金属材料构成元素分为黑色金属材料和有色金属材料。 黑色金属材料包括铁和以铁为基体的合金。如纯铁、碳钢、合 金钢、铸铁、铁合金等，简称钢铁材料。 有色金属包括铁以外的金属及其合金。如金、银、铝及铝合金、 铜及铜合金、钛及钛合金等。 按金属材料主要性能和用途分为金属结构材料和金属功能材料。 按金属材料加工工艺分为铸造金属材料、变形金属材料和粉末冶 金材料。 按金属

14、材料密度分为轻金属(密度4.5gcm3。)。 三、展示设计中常用金属材料三、展示设计中常用金属材料 （一）铁材料（一）铁材料 其熔点低，具有良好的性能、切削性及耐磨性和减震性，生产 工艺简单，成本低，可用于制造各种具有复杂结构的形状的零件。 其在展示设计中常用的有板材、型材、管材、线材。 三、展示设计中常用金属材料三、展示设计中常用金属材料 板材 三、展示设计中常用金属材料三、展示设计中常用金属材料 型材 管材 三、展示设计中常用金属材料三、展示设计中常用金属材料 （二）不锈钢材料（二）不锈钢材料 不锈钢的主要特点是不生锈、韧性大、强度大，但相对价格高。 展示用不锈钢主要有板材和管材，不锈钢板材主要有白板、钛 金版、拉丝板、镜面板、哑光板等，规格多种多样；不锈钢线材主 要有圆管、方管等。一般都用作装饰，价格较高。 三、展示设计中常用金属材料三、展示设计中常用金属材料 三、展示设计中常用金属材料三、展示设计中常用金属材料 （三）铝材（三）铝材 铝及铝合金是工业用量最大的有色金属。 铝在价格上比钢便宜，具有质轻的特点。在展示设计中很少用 铝合金板材，因为其强度低，且容易氧化变黑。 铝合金型材的生产方法可分为挤压和轧制造两种，具有质轻、 高强、耐蚀、耐磨等特点，经过氧化着色处理可以得到各种艳丽色