金属加工工艺

1、金属加工工艺制作人：制作人：汽车材料的组成汽车材料的组成汽车中的金属零件汽车中的金属零件汽车汽车金属金属零件零件加工工艺加工工艺 1 1 金属铸造金属铸造 2 2 塑性塑性加工加工 3 3 切削切削加工加工 4 4 金属金属焊接焊接 5 5 热处理热处理 6 6 表面处理表面处理金属材料是金属及其合金的总祢。金属的特性是由金属结合键的性质所决定的。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，可以与其他金属或非金属元素在熔融态下形成合金，以改善金属的

2、性能。 除了贵金属之外，几乎所有金属曲化学性能都较为活泼，易于氧化而生锈。1 1金属材料的特性金属材料的特性 将熔融态金属浇入铸型后，冷却凝固成为具有一定形状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。铸造按铸型所用材料及浇注方式分为砂型铸造、铸件的工艺方法。铸造按铸型所用材料及浇注方式分为砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸熔模铸造、金属型铸造、压力铸造。造。1 1 金属铸造金属铸造汽车压铸件汽车压铸件砂型铸造的生产工序主要包括：制模、配砂、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理和检验。砂型铸造砂型铸造 熔模铸造熔模铸造是用易熔材料制成模样，然后再模样上涂耐火材料，经

3、硬化之后，再将模样熔化，排出型外，获得无分型面的铸型，浇注即可获得铸件。也称失蜡铸造，是发展较快的一种精密铸造方法。加热脱腊加热脱腊 成型浇铸成型浇铸 撒撒砂砂 制造腊模制造腊模 熔模铸造熔模铸造 金属的塑性加工主要分为两类： 体积成形：坯料一般为棒材或扁坯，坯料经受很大的塑性变形，坯料的形状或横截面以及表面积与体积之比发生显著的变化。 板料成形：坯料是各种板材或用板材预先加工成的中间坯料，板材的形状发生显著变化，但其横截面形状基本上不变。2 2 塑性塑性加工加工修 边切 断剁 切剥 皮形 弯胀 弯辊 弯 金属塑性加工分类金属塑性加工分类体积成形板料成形 轧制 挤压 拉拔 锻造剪切胀形拉深弯曲

4、正 挤反 挤复 合挤实心空心冲压冲压应用应用 使板料经分离或塑性变形而得到制件的工艺称为冲压。凡承受重载荷、工作条件恶劣的机器零件，如发电机转子、主轴、叶轮、重要齿轮、连杆等，通常均需采用锻件毛坯，再经切削加工制成。挤压挤压应用应用 坯料在压应力作用下从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减小、长度增加，成为所需制品的加工方法称为挤压。按挤压温度可分为冷挤、温挤、热挤，适用于加工有色金属和低碳钢等金属材料。冷挤压产品自由锻自由锻 只用简单的通用性工具或在锻造设备的上下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件，这种加工方法称为自由锻。自由锻自由锻模模锻锻精密锻造模精密锻造模车架液压胀

5、形机理示意图部分零件胀形应用胀形应用3 3 切削加工切削加工 制造尺寸、形状、位置精度要求较高，表面粗糙度较细的零件，通常采用切削加工方法。金属切削机床就是利用刀具对金属毛坯进行切削加工的设备，通常简称为机床。 本节主要涉及到车削，铣削，刨削，镗削，电火花切割和气割。车削加工车削加工 车床主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面、圆锥面、成型回转车床主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面、圆锥面、成型回转面等）以及回转体的端面。车床主要使用的刀具为各种车刀，也可用钻面等）以及回转体的端面。车床主要使用的刀具为各种车刀，也可用钻头、扩孔钻、绞刀进行孔加工，用丝锥、板牙加工内外螺纹表面。头、扩孔钻、绞刀

6、进行孔加工，用丝锥、板牙加工内外螺纹表面。铣削加工铣削加工 铣床可以加工水平面、垂直面、铣床可以加工水平面、垂直面、T T形槽、键槽、燕尾槽、螺纹、形槽、键槽、燕尾槽、螺纹、螺旋槽、分齿零件（齿轮、链轮、棘轮、花键轴）以及成形面等。螺旋槽、分齿零件（齿轮、链轮、棘轮、花键轴）以及成形面等。刨削加工刨削加工刨床的加工范围很广，主要用来加工平面、各种沟槽及成形表面等。刨床的加工范围很广，主要用来加工平面、各种沟槽及成形表面等。镗镗削加工削加工 镗床主要用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别适镗床主要用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别适用于加工分布在不同位置上，孔距精度、相互位置精度要求很用

7、于加工分布在不同位置上，孔距精度、相互位置精度要求很严格的孔系。除镗孔外，镗床还可以完成钻孔、扩孔、铰孔严格的孔系。除镗孔外，镗床还可以完成钻孔、扩孔、铰孔，汽车箱体类粗、精镗孔汽车箱体类粗、精镗孔等工作，大部分镗床还具有铣削的功能。等工作，大部分镗床还具有铣削的功能。机夹式盲口镗刀机夹式盲口镗刀 机夹式通口镗刀机夹式通口镗刀 可转位式镗刀可转位式镗刀电火花线切割加工电火花线切割加工 电火花加工是一种利用电火花放电时产生的腐蚀现象对材料进电火花加工是一种利用电火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行加工的方法。行加工的方法。 电火花线切割加工是指在工具电极电火花线切割加工是指在工具电极( (电极丝电

8、极丝) )和工件间施加脉冲电和工件间施加脉冲电压压, ,使电压击穿间隙产生火花放电的一种加工方式。使电压击穿间隙产生火花放电的一种加工方式。 气割气割焊条电弧焊焊条电弧焊激光焊激光焊点焊、气体保护焊、钎焊点焊、气体保护焊、钎焊4 4 金属金属焊接焊接 焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接过程的实质是用加热或加压力等手段，借助于金属原子过程的实质是用加热或加压力等手段，借助于金属原子的结合与扩散作用，是分离的金属材料牢固地连接起来。的结合与扩散作用，是分离的金属材料牢固地连接起来。 按焊接过程的特点分：熔化焊、压力焊、钎焊三大类按焊接过程的特点

9、分：熔化焊、压力焊、钎焊三大类 1 熔化焊熔化焊通过加热，使被焊金属自身熔化而相互连接，通过加热，使被焊金属自身熔化而相互连接，也称为自身焊也称为自身焊 2 压力焊压力焊在加热的同时加压，使被焊金属相互连接在加热的同时加压，使被焊金属相互连接 3 焊料焊焊料焊通过加热，利用焊接材料将被焊金属相互连接通过加热，利用焊接材料将被焊金属相互连接熔焊主要焊接方法压焊钎焊等离子弧焊气焊电弧焊电渣焊电子束焊激光焊硬钎焊软钎焊冷压焊超声波焊扩散焊爆炸焊摩擦焊电阻焊焊条电弧焊埋弧焊气体保护焊点焊缝焊对焊锡焊铜焊银焊自动半自动氩弧焊co2焊焊接示意图焊接示意图电弧焊电弧焊（一）焊条（二二）焊缝空间位置）焊缝空间

10、位置（三）手工电弧焊的基本工艺（三）手工电弧焊的基本工艺（四四）焊接参数）焊接参数焊缝图焊缝图坡口形式坡口形式 a a点焊点焊电阻焊电阻焊b b 对焊对焊电阻焊的电阻焊的应用范围：应用范围：气体保护气体保护焊焊a a二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊 b b. . 氩弧焊氩弧焊 氩弧焊是以氩气为保护气体的电弧焊，氩气是惰性气体，可保护电氩弧焊是以氩气为保护气体的电弧焊，氩气是惰性气体，可保护电极和熔化金属不受空气的有害作用。极和熔化金属不受空气的有害作用。2000 年美国三大汽车公司已经有50%的电阻点焊生产线被激光焊生产线所取代。2004年，大众公司共有73台激光焊接机，当年全世界使用的激

11、光焊接机700多台。CO2激光焊接机器人NdYAG激光焊接机器人激光焊接法激光焊接法激光拼焊技术激光拼焊技术 激光拼焊的目的：为了降低车身重量，根据车身不同部位激光拼焊的目的：为了降低车身重量，根据车身不同部位的性能要求，选择钢材等级和厚度不同的钢板，通过激光的性能要求，选择钢材等级和厚度不同的钢板，通过激光裁剪和拼焊技术完成车身某一部位的制造。裁剪和拼焊技术完成车身某一部位的制造。 激光拼焊的优点：减少零件和模具数量；缩短设计和开发激光拼焊的优点：减少零件和模具数量；缩短设计和开发周期；减少材料浪费；最合理使用不同级别、厚度和性能周期；减少材料浪费；最合理使用不同级别、厚度和性能的钢板，减少

12、车身重量；降低制造成本；提高尺寸精度；的钢板，减少车身重量；降低制造成本；提高尺寸精度；提高车身结构刚度和安全性。提高车身结构刚度和安全性。激光拼焊激光拼焊应用应用（1 1）车身顶盖与侧围激光钎焊）车身顶盖与侧围激光钎焊激光钎焊：车顶、头部、尾部激光钎焊：车顶、头部、尾部（2 2）激光拼焊钢板）激光拼焊钢板 可将可将不同厚度不同厚度和具有和具有不同表面涂镀层不同表面涂镀层的金属板焊在一的金属板焊在一起，然后起，然后再进行冲压再进行冲压，这样制成的面板结构能达到最合理，这样制成的面板结构能达到最合理的金属组合。的金属组合。 汽车底盘（汽车底盘（19851985年年AUDIAUDI）、车门）、车门

13、(1986(1986年丰田年丰田) )！ 车车身侧框架、车门内板、挡风玻璃窗框、轮罩板、底板、中身侧框架、车门内板、挡风玻璃窗框、轮罩板、底板、中间支柱等。间支柱等。（3 3）汽车零部件焊接）汽车零部件焊接 变速箱的齿轮焊接，激光焊接后的齿轮几乎没有焊接变速箱的齿轮焊接，激光焊接后的齿轮几乎没有焊接变形，不需要焊后热处理，而且焊接速度大大提高。变形，不需要焊后热处理，而且焊接速度大大提高。 尾气排放系统（歧管、排气管、消声器等）、变速箱尾气排放系统（歧管、排气管、消声器等）、变速箱双联齿轮、减振器储油缸筒体、滤清器、车门铰链等。双联齿轮、减振器储油缸筒体、滤清器、车门铰链等。迈腾车身激光拼接技

14、术迈腾车身激光拼接技术 5 5 热处理热处理 热处理是在一定的条件下，给金属一定的加热与冷却，热处理是在一定的条件下，给金属一定的加热与冷却，使金属获得一定的机械性能或化学性能的工艺方法。使金属获得一定的机械性能或化学性能的工艺方法。主要主要分为普通热处理和化学热处理两大类。分为普通热处理和化学热处理两大类。 金属零件进行热处理的主要目的是：金属零件进行热处理的主要目的是： a.提高硬度、强度及增加耐磨性提高硬度、强度及增加耐磨性 b.降低硬度，便于机械加工降低硬度，便于机械加工 c.消除加工过程中所引起的内应力消除加工过程中所引起的内应力 d.提高表面耐磨、耐蚀性能提高表面耐磨、耐蚀性能普通

15、热处理主要包括普通热处理主要包括： a 退火退火 b 正火正火 c 淬火淬火 d 回火回火普通热处理普通热处理b b、退火、退火 把工件加热到一定温度（稍高于临界温度），经过一把工件加热到一定温度（稍高于临界温度），经过一定时间保温后，缓慢冷却下来（一般随炉冷却定时间保温后，缓慢冷却下来（一般随炉冷却) )的过程的过程叫退火。叫退火。 由于加热温度和冷却速度不同，退火处理对改变金属由于加热温度和冷却速度不同，退火处理对改变金属组织和性能的作用也不同。组织和性能的作用也不同。a a、淬火、淬火 把工件加热到一定温度（临界温度以上），经过一定时把工件加热到一定温度（临界温度以上），经过一定时间保温

16、后，在水、油或盐水中急速冷却的操作过程叫淬间保温后，在水、油或盐水中急速冷却的操作过程叫淬火。火。以此以此使使工件的表面得到很高的硬度，内部却保持原工件的表面得到很高的硬度，内部却保持原来的韧性。来的韧性。常用退火方法常用退火方法 完全退火完全退火 主要是细化颗粒、消除或减少组织的不均匀性、降低温度、主要是细化颗粒、消除或减少组织的不均匀性、降低温度、 改善切削改善切削加工性、提高韧性和塑性、消除内应力。加工性、提高韧性和塑性、消除内应力。 球化退火球化退火 主要用于刀具和冷却模具的锻造毛坯，效果同上，为淬火处理作组织主要用于刀具和冷却模具的锻造毛坯，效果同上，为淬火处理作组织准备。准备。 消

17、除加工硬化的退火消除加工硬化的退火 主要用于消除工件经冷拔、冷弯灯产生的硬化现象。主要用于消除工件经冷拔、冷弯灯产生的硬化现象。 去应力退火去应力退火 主要用于消除铸件、焊接件在加工过程中产生的内应力，以及精密零主要用于消除铸件、焊接件在加工过程中产生的内应力，以及精密零件表面加工时留下的加工应力。件表面加工时留下的加工应力。c c、正火、正火 正火是退火的一种变态，正火与完全退火的区别是：正火正火是退火的一种变态，正火与完全退火的区别是：正火是使工件在空气中冷却，完全退火是工件随炉冷却。是使工件在空气中冷却，完全退火是工件随炉冷却。 正火的目的主要是细化晶粒、改善切削加工性、提高韧性正火的目

18、的主要是细化晶粒、改善切削加工性、提高韧性和强度、为最后的热处理做好准备和强度、为最后的热处理做好准备。d d、回火、回火 把淬火的零件加热到把淬火的零件加热到723723摄氏度以下某一温度，经过一定摄氏度以下某一温度，经过一定时间保温后，在油、水或空气中冷却的操作过程叫回火。时间保温后，在油、水或空气中冷却的操作过程叫回火。 回火的目的是：消除或减少淬火零件的内应力、降低脆性、回火的目的是：消除或减少淬火零件的内应力、降低脆性、硬度、增加韧性、稳定淬火后的工件尺寸、防止使用中变硬度、增加韧性、稳定淬火后的工件尺寸、防止使用中变形。形。a、渗碳 钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获

19、得一定钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。目的的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。目的是为了是为了提高表面硬度、提高表面硬度、耐磨性及提高接触疲劳强度和抗疲劳强度。耐磨性及提高接触疲劳强度和抗疲劳强度。c、氰化、氰化 氰化氰化又叫碳氮共渗。时间短、效率高、但是所用氰盐（氰化钾、又叫碳氮共渗。时间短、效率高、但是所用氰盐（氰化钾、氰化钠有剧毒）成本高。氰化钠有剧毒）成本高。b、氮化、氮化 氮化是把放在含氮原子的介质中，加热到氮化是把放在含氮原子的介质中，加热到500-600500-600，使工件表，使工件表面增氮的一种化学热处理。目的：提高硬度和耐磨性面增氮的一种化学热处理。目的：提高硬度和耐磨性，提高疲劳强度提高疲劳强度，提高抗腐蚀能力提高抗腐蚀能力。化学热处理化学热处理6 6 表面加工表面加工 随着汽车工业的迅速发展，人们对汽车抵御外界环境作用能力和汽车长期运行的可靠性、稳定性、耐腐蚀性以及汽车的外观提出了越来越高的要求。汽车损坏主要有事故损坏、磨损损坏、腐蚀损坏等三种形式，汽车上所使用的材料主要以金属材料为主，金属材料普遍存在着腐蚀问题。腐蚀不仅破坏汽车的外观，还直接影响汽车的使用寿命，事故的发生以及材料和能源