产品造型材料与工艺——第三讲ppt课件

1、产品外型资料与工艺第三讲.第二章 金属资料及其加工技术第一节 常用金属资料及其特性第二节 金属资料成型与工艺性第三节 金属外表处置与装饰技术.第一节 常用金属资料及其特性2.1.1 金属资料的特性及分类2.1.2 钢铁资料2.1.3 有色金属及其合金2.1.4 外型设计中金属资料的选用.2.1.1 金属资料的特性及分类金属的微观特性结合键：晶体的结合力。固体形状下，原子离子或分子聚为晶体，原子之间产生较强的相互作用力金属晶体中，价电子弥散在整个体积内，一切金属离子皆处于一样的环境之中结合键没有饱和性、方向性和选择性.金属的宏观特性良好的导电性和导热性；正的电阻温度系数；且绝大多数金属具有超导性

2、；良好的反射才干、不透明性及金属光泽；良好的塑性变形才干延展性反映出金属的本质：有特殊光泽优良的导电性和导热性是良好的塑性变形固体物质2.1.1 金属资料的特性及分类.金属资料的性能运用性能 运用过程中表现出来的性能机械(力学)性能：强度、塑性、弹性 、刚度等 物理性能：导热性、导电性、热膨胀性、磁性等 化学性能：抗蚀性、抗氧化等工艺性能 制造和加工过程中表现出来的性能如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处置性能等 2.1.1 金属资料的特性及分类.常用金属资料的分类2.1.1 金属资料的特性及分类.第一节 常用金属资料及其特性2.1.1 金属资料的特性及分类2.1.2 钢铁资料2

3、.1.3 有色金属及其合金2.1.4 外型设计中金属资料的选用.2.1.2 钢铁资料钢铁资料可分为三大类：纯铁 (c=0.02%) 塑性好、强度低，主要用于制造磁铁钢 (0.02%=c=2.11%).2.1.2 钢铁资料钢 (0.02%=c2.11%)碳钢按含碳量：低碳钢、中碳钢、钢碳钢按质量：普通碳素钢、优质碳素钢按用途：碳素构造钢、碳素工具钢合金钢合金构造钢：合金弹簧钢、合金轴承钢等合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢.铸铁 (0.02%=c2.11%)按碳存在的不同方式灰口铸铁：碳以石墨方式存在，断口呈灰色白口铸铁：碳以渗碳体方式存在，断口白色麻口铸铁：按

4、用途：碳素构造钢、碳素工具钢按石墨的形状：灰口铸铁：钢基+片状石墨，强度、塑性、韧性不如钢，减震性好、缺口敏感性低，适于制各种接受压力和要求消震的床身、机架、箱体、缸体、壳体可锻铸铁：铸态白口铸铁热处置成，高强度、塑性、冲击韧性，制汽车后桥外壳、管接头、低压阀门球墨铸铁：铁水+球化剂，铸造性优良，取代了可锻铸铁，制造受力复杂、负荷大、耐磨的铸件，如曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗轮蜗杆、活塞、任务缸等.第一节 常用金属资料及其特性2.1.1 金属资料的特性及分类2.1.2 钢铁资料2.1.3 有色金属及其合金2.1.4 外型设计中金属资料的选用.2.1.3 有色金属及其合金铝及铝合金铜及铜合金.铝及铝合

5、金纯铝：纯度98%99.996%，密度小、导电、导热性优良；主要用于科研及制造电容器铝合金：纯铝强度低，参与合金以提高强度变形铝合金1.防锈铝合金：含锰、镁等，不可热处置强化，耐蚀性好，用于制造高耐蚀性薄板容器2.硬铝：含铜、镁等，强度、硬度高与高强钢相近，塑性低、韧性差，用于制造飞机大梁、螺旋桨、铆钉等3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，用于航空等外形复杂、要求强度较高的锻件铸造铝合金：要求有良好的铸造性能，分为铝硅、铝铜、铝镁、铝锌四系。.铜及铜合金1.纯铜紫铜：纯度99.5%99.95%, 极好的塑性, 抗蚀、导电、导热性、

6、抗磁性极好，用于电工导体和防磁器械2.黄铜：含锌50%普通黄铜：含锌32%：热加工黄铜(含锌40%), 强度较高，含铜量少，价钱低、用于制造电器上的导电、耐蚀及有一定强度的构造件特殊黄铜：参与锡、铅、铝等元素3.青铜锡青铜：普通含锡3%14%, 强度、塑性添加特殊青铜：指不含锡的青铜，如铝青铜、铍青铜等，比锡青铜具有更高的力学性能、耐磨性与耐蚀性。.第一节 常用金属资料及其特性2.1.1 金属资料的特性及分类2.1.2 钢铁资料2.1.3 有色金属及其合金2.1.4 外型设计中金属资料的选用.金属资料设计是外型设计的重要组成部分，它包括：资料的选用资料加工工艺的制定外型设计中，金属资料的选用是

7、一个复杂的决策问题，它需求：首先要掌握金属资料实际及其运用知识明确目的及限制条件进展必要的实验和选材方案对比2.1.4 外型设计中金属资料的选用.如何进展金属资料的选材？先掌握几个根本的选材原那么.根据运用性能选材变形失效：弹性变形和塑性变形影响外形、尺寸精度重要螺栓、弹簧、精细丝杠等，应选高弹性模量资料断裂失效：塑性断裂：明显塑性变形后断裂，应选高强度资料低应力脆性断裂：无宏观塑性变形下断裂，如高强度的锤杆，应选强韧性资料疲劳断裂：交变应力作用下的裂纹构成、扩展呵斥断裂，如齿轮，应外表强化处置外表损伤失效：磨损、腐蚀、外表疲劳选材的经济性原那么：资料价钱、加工费用等其他要素：环保、市场等外型

8、设计中金属的选材原那么.根据工艺性能选材铸造性能金属构件承载不大，受力简单而构造复杂，尤其是具有复杂内腔构造铸造性能：铸造铝合金和铜合金灰口铸铁铸铁铸钢锻造性能承载较大、受力复杂的构件热锻性：低碳钢中碳钢高碳钢焊接性能体积较大，要求气密性好，能接受一定压力，如输气管道、蒸汽锅炉等钢材最适宜焊接，含碳和合金元素越多，焊接性能越差；铝合金、铜合金焊接性较差，灰口铸铁根本不能焊接.2.2.1 铸造加工及其工艺性2.2.2 压力加工及其工艺性2.2.3 焊接技术及其工艺性2.2.4 切削加工机械加工及其工艺性2.2.5 特种加工及其工艺性第二节 金属资料成型与工艺性.后母辛方鼎.家用缝纫机机架 .2.

9、2.1 铸造加工及其工艺性铸造将熔融的金属液体浇注到与零件外形相对应的铸造模型腔中，待冷却后得到实体毛坯或零件的工艺过程铸造加工的特点：顺应性强：不受零件体积、分量大小、外形、构造复杂程度的限制，不受合金种类限制本钱低廉：原资料耗费及切削加工费低、动力耗费少、接近废品零件铸造组织存在一定缺陷：缩孔、疏松、气孔、沙眼等导努力学性能不如锻件；工艺过程较难控制：废品率较高，工人劳动强度大等.2.2.1 铸造加工及其工艺性铸件性能： 合金性能 铸型性能 工艺控制铸造方法分类砂型铸造：用型砂做铸型的铸造方法，运用率90%特种铸造：砂型铸造以外的其他铸造方法，包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、

10、离心铸造、陶瓷型铸造等.铸造方法分类凝固方式： 重力场凝固 非重力场凝固 压力铸造 离心铸造 挤压铸造 电磁场 快速凝固.无论哪种铸造，其工艺过程中的根本内容和成型原理都是一样的，只是过程的方法依不同铸造而有所不同。 各种铸造的根本过程： 2.2.1 铸造加工及其工艺性.砂型铸造外型制芯金属液态砂型成形最根本的工序，通常分为：手工外型：机器外型：利用简单的器械进展砂型芯的制造 利用外型机和制芯机进展砂型芯的制造 . 砂型成形方法手工外型的特点： 操作方便灵敏，顺应性强 消费率低 劳动强度大 铸件质量不易保证 适用于单件小批量消费 .砂型成形方法机器外型的特点： 消费效率高 劳动条件好 劳动强度

11、低 铸件的外表质量好、尺寸精度高适用于成批大量消费 .砂型铸造.砂型铸件的构造设计应留意：力求外形简单，轮廓平直，只需一个分型面力求铸件的内腔铸造时，型芯数目最少，方便装配、清理、排气起模方向应设计构造斜度铸件应有合理的壁厚力求铸件壁厚均匀，防止部分积聚变形，呵斥裂纹、缩孔、缩松等缺陷尽量防止铸件中有过大的程度面，防止由于横截面忽然增大，导致金属液面上升缓慢，致使型腔顶部遭到长时间烘烤，呵斥夹砂缺陷、产生气孔等；将平面改为倾斜面.金属型铸造.金属型铸造特点可以“一型多铸铸件的力学性能提高由于金属型铸件的冷却速度较快、组织比较致密铸件精度较高，可以少加工或不加工但是，本钱高、周期长；铸造透气性差

12、、无退让性，易产生冷隔、浇缺乏、裂纹等缺陷；铸件熔点不宜太高，分量也不宜太大主要用于：大批量的有色金属铸件，如内燃机的铝活塞、气缸体、缸盖、油泵壳体等.熔模铸造失蜡铸造在蜡模外表包以外型资料，待其硬化，将其中的蜡模熔去，从而获得无分型面的铸型的铸造方法蜡模制造结壳脱蜡外型焙烧浇铸落砂清理蜡模制造：包括压型制造、蜡模压制和蜡模组装三步结壳：在腊模上涂挂耐火资料，制成一定强度的耐火型硬壳脱腊：将附有型壳的蜡模组浸泡于85-95的热水中，蜡料熔化外型：加固型壳，防止浇注时变形或破裂，将脱蜡后的型壳置于铁箱之中，周围用粗砂填充焙烧：为进一步去掉水分、剩余蜡料及杂质，浇注前必需将型壳送入热炉内加热800

13、-1000进展焙烧，可加强强度，型腔更干净浇铸：焙烧出炉后趁热600-700进展浇注，可提高合金充型才干，防止浇缺乏，冷隔等缺陷。落砂清理：冷却后将型壳破坏取出铸件，去掉浇口毛刺等。.熔模铸造失蜡铸造钢水浇注方向.熔模铸造失蜡铸造的特点铸件的精度高且外表光洁适用于各种铸造合金铸件，尤其是高熔点及难切削的合金的铸造熔模铸件的外形可以比较复杂，最小孔径0.5mm，壁厚0.3mm铸件的分量不宜太大，普通=25kg,最大80kg左右工艺过程复杂，不易控制，运用和耗费的资料较贵，适用于外形复杂、精度较高或难以机加工的小型零件，如发动机叶片和叶轮等.压力铸造在高压下(比压约为500一1500Ncm2)快速

14、地(充型时间约为0.0010.2s)将液态或半液态合金压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的方法。任务流程：注入金属：先闭合铸型，用手工将定量勺内金属液经过压室上的注液孔向压室内注入压铸：压射冲头向前推进，金属液被压入铸型中。取出铸件：铸件凝固后，抽芯机构将型腔两侧型芯同时抽出，铸型开型，铸件借助冲头的前伸动作分开压室，在继续开型中，顶杆顶出铸件。优点：铸件外表质量高，可铸出复杂外形薄壁件或镶嵌件，消费率高。主要适宜于有色金属合金，如锌合金、铝合金、镁合金。.压力铸造.低压铸造：介于重力铸造和压力铸造之间的一种方法，所用压力为2-7N/cm2。主要用于消费质量高的铝镁合金铸件离心铸造：将

15、液态合金浇入高速旋转250-1500r/min的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶。主要用于消费圆筒形铸件。 .铸造质量的好坏主要决议于合金的充型才干，影响合金充型才干的主要要素是合金的流动性、浇注条件和铸型的构造。资料的可铸性.资料的可铸性决议某资料能否可铸呵斥型，应思索资料的动摇性，收缩性和偏析性，能否符合要求流动性： 指资料熔融后易于流动，不粘滞的性能。流动性好的资料易于充溢砂型，能铸成较薄、较细，外形复杂的铸件收缩性：指资料经冷却后，体积收缩程度的大小，收缩性小的资料拎却后体积变化小，不易出现疏松、变形、裂纹等缺陷，灰口铸铁最好偏析性：资料冷却后，各种成分分布的均匀程度。 由

16、于合金不是一种成分，假设偏析、拎却过程中会有一部分先析出，致使资料性能下降，影响强度和加工性能。.铸造产品设计的特点由铸造零件的工艺看，产品的外形是由模型的型腔决议的，无论是砂型还是金属型或蜡型，在浇注需求良好的金属充型才干要求的前提下，铸型的型腔不能够做的太复杂、太有棱角以及太细小。因此从总体上看，铸造产的特点是外观线条圆润且有力度感，棱角不够清楚。.铸造产品设计的特点在艺术外型上多用于表现敦厚、圆润、古典、尊贵的效果。如：佛像、灯座、留念章、青铜器餐具、艺术品等。在工业上由于铸铁性脆，耐压不耐拉，广泛用于在任务中接受较大的压力、有震动、需有自光滑功能的机器零部件以及有复杂外形构造又很难用其他方法外型的零件。如：机床底座、车床床身导轨、汽车小零件等。