电大金工实习第1讲课件

1、金工实习第1讲 教材：教材：金工实习金工实习，作者：栾振涛等，中央，作者：栾振涛等，中央电大出版社。电大出版社。 本讲内容本讲内容 第第1 1章章 机械工程材料机械工程材料 第第2 2章章 金属热处理和表面改性金属热处理和表面改性 第第3 3章章 铸造技术铸造技术 第第4 4章章 锻压技术锻压技术 第第5 5章章 焊接技术焊接技术第1章 机械工程材料 本章要点： 机械工程材料的分类和应用 常用钢铁材料的分类、特性和应用 金属材料常用的力学性能指标 1 .金属材料：包括黑色金属（钢 、铸铁）及有色金属（铜、铝等）； 2 .非金属材料：包括高分子材料（ 塑料、 合成纤维、 合成橡胶）、 陶瓷材料

2、（硅酸盐材料、工程陶瓷）； 3 .复合材料：包括纤维增强复合材料、 粒子增强复合材料、层叠复合材料。 常用机械工程材料的分类常用机械工程材料的分类 （1 1）按化学成分分：）按化学成分分： 碳素钢：碳素钢：低碳钢、中碳钢、低碳钢、中碳钢、 高碳钢高碳钢; ; 合金钢合金钢 : :低合金钢、中合金钢、高合金钢。低合金钢、中合金钢、高合金钢。 （2) 2) 按用途分：按用途分： 结构钢：结构钢：可分为工程结构钢和机器零件用钢；可分为工程结构钢和机器零件用钢； 工具钢：工具钢：用于制作各类工具，包括刃具钢、量具钢、用于制作各类工具，包括刃具钢、量具钢、模具钢；模具钢； 特殊性能钢：特殊性能钢：可分为

3、不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 （3 3）按质量分：）按质量分： 普通钢普通钢（sp0.05%)sp0.05%)、 优质钢优质钢（sp0.04%)sp0.04%)、 高级优质钢高级优质钢（sp0;03%)sp0;03%)。 钢的分类钢的分类 铸铁是含碳量大于2.11%，主要组成元素是铁、碳、硅,并含有较多的硫、磷、锰等杂质元素的铁合金。生产中常用的铸铁含碳量通常在2.54.0%。与钢相比，铸铁组织中含有高碳相，如渗碳体或石墨，这对铸铁的性能具有重要的影响。由于铸铁具有良好铸造性能、切削加工性、减震性、低的缺口敏感性，且成本较底，因此，在机械工业中得到了广泛的应用。

4、铸铁铸铁 金属材料的力学性能金属材料的力学性能 金属材料抵抗外加载荷引起的变形和断裂的能力称金属材料抵抗外加载荷引起的变形和断裂的能力称为金属材料的力学性能。材料的力学性能是设计零件及为金属材料的力学性能。材料的力学性能是设计零件及选择材料的重要依据。常用的力学性能指标有：强度、选择材料的重要依据。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧度等。塑性、硬度、冲击韧度等。 强度强度 强度是指金属材料在静载荷的作用下抵抗变形和强度是指金属材料在静载荷的作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷（应力）表示，符号为（应力）表示，符

5、号为，单位为，单位为MPa MPa 塑性塑性 塑性是指金属材料在静载荷的作用下产生塑性变塑性是指金属材料在静载荷的作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。形而不被破坏的能力。 强度和塑性可以按国家标准通过拉伸实验测定强度和塑性可以按国家标准通过拉伸实验测定. . 第2章 金属热处理和表面改性 本章要点： 退火、正火、淬火和回火工艺方法和应用 常用表面热处理方法 常用表面改性技术方法 热处理 是将金属材料在固态下通过加热、保温是将金属材料在固态下通过加热、保温和不同的冷却方式，改变其内部组织，从而获得和不同的冷却方式，改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。所需性能的一种工艺方法。主要方法

6、退火是将工件加热到一定温度，保持一定退火是将工件加热到一定温度，保持一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。退火时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。退火的目的是：降低硬度，改善切削加工性能；细的目的是：降低硬度，改善切削加工性能；细化晶粒、改善组织，提高力学性能；消除内应化晶粒、改善组织，提高力学性能；消除内应力，并为后续热处理作好组织准备。力，并为后续热处理作好组织准备。 退火 正火是将工件加热到一定温度正火是将工件加热到一定温度(780(780920)920)，保温后在空气中冷却的热处理工艺。，保温后在空气中冷却的热处理工艺。正火的冷却速度要比退火快，所获得的组织比正火的冷却速度要比退火快

7、，所获得的组织比退火更细，因此强度和硬度有所提高。对于低退火更细，因此强度和硬度有所提高。对于低碳钢工件，正火可以提高硬度，使其具有良好碳钢工件，正火可以提高硬度，使其具有良好的切削加工性能；而对于中碳钢和高碳钢，因的切削加工性能；而对于中碳钢和高碳钢，因正火后硬度偏高，切削加工性能变差，故宜采正火后硬度偏高，切削加工性能变差，故宜采用退火工艺，但对于中碳钢小型工件用正火代用退火工艺，但对于中碳钢小型工件用正火代替退火可以节能；对于比较重要的零件，正火替退火可以节能；对于比较重要的零件，正火可以作为淬火前的预备热处理；对于性能要求可以作为淬火前的预备热处理；对于性能要求不高的碳钢工件，正火也可

8、作为最终热处理。不高的碳钢工件，正火也可作为最终热处理。 正火 淬火是将工件加热到某一温度，保温一定淬火是将工件加热到某一温度，保温一定时间，然后在水或油中快速冷却，以获得马氏时间，然后在水或油中快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。淬火的主要目的是提高体组织的热处理工艺。淬火的主要目的是提高钢的强度和硬度，增加耐磨性，并在回火后获钢的强度和硬度，增加耐磨性，并在回火后获得高硬度与一定韧性相结合的性能。得高硬度与一定韧性相结合的性能。 淬火 将淬火后的工件重新加热到某一温度，经将淬火后的工件重新加热到某一温度，经保温后在油中或空气中冷却的操作称回火。回保温后在油中或空气中冷却的操作称回火。回

9、火的目的是减少或消除工件在淬火时所形成的火的目的是减少或消除工件在淬火时所形成的内应力，降低淬火钢的脆性，调整工件的力学内应力，降低淬火钢的脆性，调整工件的力学性能，稳定工件尺寸。回火操作主要是控制回性能，稳定工件尺寸。回火操作主要是控制回火温度，回火温度越高，工件的韧性愈好，内火温度，回火温度越高，工件的韧性愈好，内应力愈小，但硬度和强度下降得愈多。应力愈小，但硬度和强度下降得愈多。 回火表面淬火 钢的表面淬火是钢的表面淬火是通过快速加热，将钢通过快速加热，将钢件表面层迅速加热到件表面层迅速加热到淬火温度，然后快速淬火温度，然后快速冷却下来的热处理工冷却下来的热处理工艺。艺。第3章 铸造技术

10、 本章要点: 铸造生产的工艺过程和特点 造型材料的基本组成 砂型铸造的基本造型方法 铸铁的熔炼 铸造是熔炼金属、制造铸型，并将熔融金铸造是熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状与性能铸件属浇入铸型，凝固后获得一定形状与性能铸件的成形方法。的成形方法。 铸造生产的工艺过程 原砂原砂 常用硅砂（石英砂），也用其他颗粒耐火常用硅砂（石英砂），也用其他颗粒耐火材料如锆材料如锆 砂，刚玉砂等。砂，刚玉砂等。 粘结剂粘结剂 粘土是最常用的粘结剂，此外生产上也采粘土是最常用的粘结剂，此外生产上也采用水玻璃，水泥等无机物及植物油，淀粉，合用水玻璃，水泥等无机物及植物油，淀粉，合成树脂等有

11、机物作为粘结剂。成树脂等有机物作为粘结剂。 附加物附加物 为满足某些性能要求，型（芯）砂中加入为满足某些性能要求，型（芯）砂中加入其他附加物，如粘土砂中为改善铸件表面质量其他附加物，如粘土砂中为改善铸件表面质量而添加煤粉等。而添加煤粉等。 型（芯）砂的组成 利用模样和砂箱等工艺装备将型砂制成铸利用模样和砂箱等工艺装备将型砂制成铸型的方法统称为造型。按造型方法不同分为手型的方法统称为造型。按造型方法不同分为手工造型和机器造型。手工造型装备简单，但对工造型和机器造型。手工造型装备简单，但对工人技术水平要求高。机器造型生产率高，质工人技术水平要求高。机器造型生产率高，质量较好。量较好。 常用造型方法

12、手工造型的主要方法 整模造型整模造型 分模造型分模造型 挖砂造型挖砂造型 成型底板和假箱造型成型底板和假箱造型 活块造型活块造型 刮板造型刮板造型 三箱造型三箱造型 手工造型的基本过程 造下型造下型 造上型造上型 起模起模 修型修型 下芯下芯 合型合型 用整体模样造型的方法称为整模造型。其用整体模样造型的方法称为整模造型。其特点是模样的最大截面为模样的一个端面，型特点是模样的最大截面为模样的一个端面，型腔在同一半砂箱内。腔在同一半砂箱内。 整模造型 将模样在某一方向上沿最大截面分开，并在上将模样在某一方向上沿最大截面分开，并在上下砂箱造出型腔的造型方法称为分模造型下砂箱造出型腔的造型方法称为分

13、模造型 分模造型 熔炼必须满足的要求：熔炼必须满足的要求：（1 1）铁液温度足够高（）铁液温度足够高（13801380）。）。（2 2）铁液的化学成分稳定且合乎要求）铁液的化学成分稳定且合乎要求（3 3）高的熔化率，低的能耗。）高的熔化率，低的能耗。 浇注浇注 将金属液注入铸型的过程即为浇注。浇注是铸将金属液注入铸型的过程即为浇注。浇注是铸造生产中的重要工序，若操作不当将会造成铁造生产中的重要工序，若操作不当将会造成铁豆、冷隔、气孔、缩孔、夹渣和浇不足等缺陷。豆、冷隔、气孔、缩孔、夹渣和浇不足等缺陷。 铸铁的熔炼及浇注工艺第4章 锻压技术 本章要点 碳钢的加热和冷却过程 自由锻 模锻 冲压 目

14、的目的 加热的目的就是提高坯料的塑性，加热的目的就是提高坯料的塑性，降低其变形抗力，使之易于流动成形并降低其变形抗力，使之易于流动成形并获得良好的锻后组织。获得良好的锻后组织。 锻造温度范围锻造温度范围 即以开始锻造温度（简即以开始锻造温度（简称始锻温度）到结束锻造温度（简称终称始锻温度）到结束锻造温度（简称终锻温度）之间的一段温度区间。一般碳锻温度）之间的一段温度区间。一般碳钢的始锻温度应低于铁碳相图固相线温钢的始锻温度应低于铁碳相图固相线温度以下度以下150150250250摄氏度，终锻温度不能摄氏度，终锻温度不能低于铁碳相图低于铁碳相图A1A1线（线（800800左右）。左右）。 坯料的

15、加热 常用的冷却方法有三种：常用的冷却方法有三种： （1 1）空冷。在无风的空气中，锻件单个或）空冷。在无风的空气中，锻件单个或成堆直接放在干燥的地面上冷却。空冷多用于成堆直接放在干燥的地面上冷却。空冷多用于碳素结构钢和低合金钢的中小型锻件的冷却。碳素结构钢和低合金钢的中小型锻件的冷却。 （2 2）坑冷。锻件放到地坑或铁箱中封闭冷）坑冷。锻件放到地坑或铁箱中封闭冷却或埋入坑内砂子、石灰或炉渣中冷却。对于却或埋入坑内砂子、石灰或炉渣中冷却。对于要求冷却速度较慢的中小型锻件可采用坑冷。要求冷却速度较慢的中小型锻件可采用坑冷。 （3 3）炉冷。锻件直接装入）炉冷。锻件直接装入500500700700

16、加热加热炉中，随炉缓慢冷却。它适用于大型、复杂及炉中，随炉缓慢冷却。它适用于大型、复杂及高合金钢锻件。高合金钢锻件。 锻件的冷却 自由锻 自由锻是利用锻压设自由锻是利用锻压设备上、下抵铁和一些备上、下抵铁和一些简单，通用工具，使简单，通用工具，使坯料在压力作用下产坯料在压力作用下产生塑性变形，从而获生塑性变形，从而获得锻件的方法。得锻件的方法。 自由锻设备自由锻设备 主要有主要有空气锤、蒸汽空气锤、蒸汽空气空气锤及水压机等。锤及水压机等。 自由锻工序自由锻工序 自由锻的工序可以分自由锻的工序可以分为基本工序、辅助工为基本工序、辅助工序和修整工序三类。序和修整工序三类。 基本工序，基本工序， 包

17、括镦粗、拔长、芯包括镦粗、拔长、芯轴拔长、冲孔、弯曲、轴拔长、冲孔、弯曲、切割、扭曲等切割、扭曲等 镦粗镦粗 镦粗是使坯料高度减镦粗是使坯料高度减少而横截面积增大的少而横截面积增大的锻造工序锻造工序 (a）完全镦粗）完全镦粗 ( b）局部镦粗）局部镦粗 拔长拔长 拔长是使坯料横截面拔长是使坯料横截面减少而长度增加的锻减少而长度增加的锻造工序。拔长主要用造工序。拔长主要用于轴杆类和长筒类锻于轴杆类和长筒类锻件的成型，还常用来件的成型，还常用来改善锻件的内部质量。改善锻件的内部质量。 冲孔冲孔 冲孔是在坯料上锻出冲孔是在坯料上锻出通孔或不通孔的锻造通孔或不通孔的锻造工序。常用的冲孔方工序。常用的冲

18、孔方法有双面冲孔和单面法有双面冲孔和单面冲孔等冲孔等 模锻 模锻是在锻压设备模锻是在锻压设备动力作用下使坯料在锻动力作用下使坯料在锻模膛中塑性流动从而获模膛中塑性流动从而获得锻件的锻造方法。它得锻件的锻造方法。它具有生产率高、适用形具有生产率高、适用形状复杂锻件、尺寸精度状复杂锻件、尺寸精度高、机加工余量小、材高、机加工余量小、材料利用率高、操作简便、料利用率高、操作简便、劳动强度比自由锻小等劳动强度比自由锻小等优点，但模锻生产设备优点，但模锻生产设备投资大，生产准备周期投资大，生产准备周期长，锻模成本高，寿命长，锻模成本高，寿命低，工艺灵活性不如自低，工艺灵活性不如自由锻。由锻。锤锻模结构锤

19、锻模结构 胎模锻 胎模锻是在自由锻胎模锻是在自由锻设备上用简单的模具设备上用简单的模具（即胎模）生产锻件的（即胎模）生产锻件的一种锻造方法。通常胎一种锻造方法。通常胎模不固定在锤头或砧座模不固定在锤头或砧座上，使用时放在砧座上上，使用时放在砧座上进行锻造，胎模锻时多进行锻造，胎模锻时多先用自由锻的方法使坯先用自由锻的方法使坯料初步成型，然后将坏料初步成型，然后将坏料放在胎模中终锻成型料放在胎模中终锻成型a a）扣模）扣模 b b）套筒模）套筒模 c c）合模）合模 板料冲压 冲压加工是利用安装在压力机上的模具对冲压加工是利用安装在压力机上的模具对金属板材加压，使其产生塑性变形或分离，从金属板材

20、加压，使其产生塑性变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的毛坯或零而获得具有一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的加工方法。冲压通常是在常温下进行的，件的加工方法。冲压通常是在常温下进行的，因此又称冷冲压（冲压）。只有当板料厚度超因此又称冷冲压（冲压）。只有当板料厚度超过过8 810mm10mm时，才采用热冲压。时，才采用热冲压。 利用冲压方法生产的零件种类繁多，其成利用冲压方法生产的零件种类繁多，其成型方法也多种多样，但概括起来可以分为分离型方法也多种多样，但概括起来可以分为分离工序和变形工序两大类。工序和变形工序两大类。 分离工序分离工序 分离工序是将坯料的分离工序是将坯料的一部分与另一

21、部分相一部分与另一部分相互分离的工序，如剪互分离的工序，如剪切、落料、冲孔、修切、落料、冲孔、修整等。整等。 变形工序变形工序 变形工序是在板料不变形工序是在板料不被破坏的条件下使其被破坏的条件下使其发生塑性变形，从而发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸获得所需形状和尺寸制件的冲压工序，如制件的冲压工序，如弯曲、拉深、翻边、弯曲、拉深、翻边、翻孔等翻孔等第5章 焊接技术 本章要点 焊接方法的特点、分类和应用 焊条电弧焊的工艺方法、焊条 氧-乙炔焰气焊、气割的工艺方法 其它焊接方法的工艺原理 焊接技术 焊接是现代工程中用来制造各种金属结构和机焊接是现代工程中用来制造各种金属结构和机械零件的主要工

22、艺方法之一。它是通过加热或械零件的主要工艺方法之一。它是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。与铆使焊件达到原子间结合的一种加工方法。与铆接相比，焊接具有节省金属材料、接头密封性接相比，焊接具有节省金属材料、接头密封性好、设计施工较为容易、生产率较高和劳动条好、设计施工较为容易、生产率较高和劳动条件较好等优点件较好等优点 按焊接过程特点不同，可分熔焊、压焊、钎焊按焊接过程特点不同，可分熔焊、压焊、钎焊三大类。三大类。 焊条电弧焊 焊条电弧焊是焊条电弧焊是用电弧热来熔化金用电弧热来熔化金属进行焊接的，整属进行

23、焊接的，整个过程都是手工操个过程都是手工操作。焊接电弧是焊作。焊接电弧是焊件和电极（焊条）件和电极（焊条）间的一种强烈而持间的一种强烈而持久的放电现象。久的放电现象。 焊条电弧焊设备焊条电弧焊设备 焊条电弧焊焊机简称焊条电弧焊焊机简称弧焊机，按供应的电弧焊机，按供应的电流性质可分为弧焊变流性质可分为弧焊变压器（交流弧焊机）、压器（交流弧焊机）、弧焊整流器（直流弧弧焊整流器（直流弧焊机）和逆变焊接电焊机）和逆变焊接电源。源。 电焊条电焊条 焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊条由焊芯和药皮两部分组成。 焊条的型号和牌号焊条的型号和牌号 焊条电弧焊工艺焊条电弧焊工艺 焊条电弧焊工艺包括接头型式和坡口形状

24、、焊焊条电弧焊工艺包括接头型式和坡口形状、焊接位置、焊接规范等。接位置、焊接规范等。 接头型式和坡口形状接头型式和坡口形状 接头型式根据板厚和结接头型式根据板厚和结构要求确定。常用的焊接接头型式有对接、搭构要求确定。常用的焊接接头型式有对接、搭接、角接和接、角接和T T形接头等形接头等 焊接位置焊接位置 焊接时焊缝所处的空间位置称为焊焊接时焊缝所处的空间位置称为焊接位置，可分为平焊、立焊、横焊和仰焊等。接位置，可分为平焊、立焊、横焊和仰焊等。 气焊与气割 气焊是利用可燃气火焰来熔化母材和填充气焊是利用可燃气火焰来熔化母材和填充金属的一种熔焊方法，常用的气体火焰是由乙金属的一种熔焊方法，常用的气体火焰是由乙炔气（炔气（C C2 2H H2