《金属工艺学第五版》课件

金属工艺学第五版课件简介本课件以“金属工艺学第五版”为基础，全面介绍了金属材料加工工艺的相关知识。内容涵盖金属材料的特性、加工方法、工艺参数、质量控制等方面。课件以图文并茂的形式，结合大量实例，使学习者更容易理解和掌握相关知识。11by1111231金属工艺学的定义和特点加工金属材料的工艺金属工艺学是一门研究金属材料加工工艺的学科，涉及金属材料的特性、加工方法、工艺参数、质量控制等方面。涉及多种加工方法金属加工工艺涉及多种加工方法，包括切削加工、塑性加工、焊接加工、铸造加工、热处理加工和表面处理加工等。应用于广泛领域金属工艺学在机械制造、航空航天、电子信息、汽车制造、船舶制造等领域都有着广泛的应用。金属加工工艺的分类切削加工切削加工是指用刀具切除金属材料，使工件获得所需形状、尺寸和表面质量的加工方法。常见切削加工方法包括车削、铣削、钻削、刨削、磨削等。塑性加工塑性加工是指利用金属材料的塑性，在压力作用下使金属材料发生形状变化，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。常见塑性加工方法包括锻造、冲压、拉伸、弯曲等。焊接加工焊接加工是指利用热能或压力，将两个或多个金属零件连接在一起的加工方法。常见焊接方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。铸造加工铸造加工是指将金属材料熔化后，浇注到铸型中，冷却凝固后获得所需形状和尺寸的加工方法。常见铸造方法包括砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等。金属切削加工工艺基本原理切削加工是利用刀具切除金属材料，使工件获得所需形状、尺寸和表面质量的加工方法。切削加工过程涉及刀具、工件和切屑之间的相互作用。工艺参数切削速度、进给量、切深是影响切削加工效率和工件质量的关键参数。合理选择这些参数可以提高切削效率，降低加工成本，并保证工件的质量。刀具选择刀具的材料、形状、尺寸等因素会影响切削加工的效率和质量。根据加工材料、工件形状和尺寸等因素选择合适的刀具，可以提高加工效率，并保证工件的质量。金属塑性加工工艺1定义塑性加工是利用金属材料的塑性，在压力作用下使金属材料发生形状变化，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。2特点塑性加工能获得复杂的形状，材料利用率高，产品表面质量好，加工精度高，加工成本低。3分类塑性加工方法多种多样，常见的有锻造、冲压、拉伸、弯曲、挤压、滚压等。4应用塑性加工广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造、电子信息等领域。金属焊接工艺基本原理焊接是利用热能或压力将两个或多个金属零件连接在一起的加工方法，形成一个整体。常用的焊接方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。焊接方法不同的焊接方法适用于不同的金属材料和焊接要求，例如电弧焊适用于厚板焊接，气焊适用于薄板焊接。焊接缺陷焊接过程中可能会出现各种缺陷，如焊缝裂纹、气孔、夹渣等。焊接缺陷会降低焊缝的强度和耐久性。金属铸造工艺1基本原理金属铸造是将金属材料熔化后，浇注到铸型中，冷却凝固后获得所需形状和尺寸的加工方法。铸造工艺的关键是制作精密的铸型，并控制金属液的流动和凝固过程。2工艺参数铸造工艺参数包括铸造温度、浇注速度、凝固速度、冷却速度等。合理控制这些参数可以提高铸件的质量，降低铸造成本。3铸造缺陷铸造过程中可能会出现各种缺陷，如气孔、夹渣、缩孔、冷隔等。铸造缺陷会降低铸件的强度和耐久性。金属热处理工艺基本原理热处理是利用加热、保温和冷却等方法改变金属材料的内部组织结构，从而改变金属材料的力学性能、物理性能和化学性能。工艺参数热处理工艺参数包括加热温度、保温时间、冷却速度等。不同的热处理工艺参数会得到不同的金属材料性能。分类热处理工艺主要分为退火、正火、淬火、回火、表面处理等。不同的热处理工艺适用于不同的金属材料和加工要求。金属表面处理工艺表面改性金属表面处理工艺旨在改变金属表面的物理、化学性质，提高其耐腐蚀性、耐磨性、装饰性等。工艺参数表面处理工艺参数包括涂层材料、涂层厚度、处理温度、处理时间等，对表面性能有重要影响。质量控制严格控制表面处理工艺参数，并进行严格的质量检测，确保表面处理质量合格。金属加工工艺的选择原则工件材料金属材料的性质和性能决定了加工工艺的选择，不同的材料需要不同的加工方法。工件形状工件的形状、尺寸和精度要求影响加工工艺的选择，例如复杂形状的工件适合采用塑性加工。加工精度加工精度要求决定了加工工艺的选择，例如高精度要求的工件适合采用切削加工。加工成本加工成本是影响工艺选择的重要因素，例如低成本要求的工件适合采用铸造加工。金属加工工艺的经济性分析成本分析成本分析包括原材料成本、加工成本、人工成本、设备折旧等。不同加工工艺的成本差异很大，需要根据具体情况进行比较。效率分析效率分析包括生产效率、加工效率、材料利用率等。不同加工工艺的效率差异也很大，需要根据具体情况进行比较。效益分析效益分析包括产品质量、产品性能、产品寿命等。不同加工工艺的效益差异很大，需要根据具体情况进行比较。金属加工工艺的质量控制1工艺参数控制严格控制加工工艺参数，如切削速度、进给量、切深等，确保加工过程稳定，防止加工误差。2过程监控对加工过程进行实时监控，如使用传感器监测温度、压力、振动等参数，及时发现并解决问题。3质量检测对加工后的工件进行严格的质量检测，如尺寸测量、表面粗糙度检测、硬度检测等，确保工件质量合格。4质量记录建立完整的质量记录，包括加工参数、检测结果等，便于追溯和分析，不断改进加工工艺。金属加工工艺的安全生产个人防护佩戴安全帽、护目镜、手套等防护用品，避免意外伤害。设备安全定期检查设备，确保设备安全运行，避免设备故障或意外事故。操作规范严格遵守操作规范，避免违规操作，杜绝安全隐患。安全管理建立健全安全管理制度，加强安全教育培训，提高安全意识。金属切削加工工艺的基本原理切削过程切削过程是刀具与工件之间的相对运动，刀具切入工件材料，产生切屑，形成所需的形状和尺寸。切屑形成切屑是工件材料被刀具切削后形成的金属碎屑，切屑的形状、尺寸和颜色反映了切削过程的特征。切削力切削力是刀具切削工件时产生的力，它可以分解为切削力、背吃刀力、径向力等，影响切削过程的稳定性和加工质量。加工表面切削加工形成的表面称为加工表面，加工表面的质量取决于切削过程的稳定性和刀具的锋利程度。金属切削加工工艺的工艺参数切削速度切削速度是指刀具在切削过程中相对于工件的运动速度。切削速度过快会导致刀具磨损加快，加工表面质量下降。切削速度过慢会导致加工效率低下。进给量进给量是指刀具在每次切削运动中沿工件的进刀距离。进给量过大会导致刀具磨损加快，加工表面质量下降。进给量过小会导致加工效率低下。切深切深是指刀具每次切削时切入工件材料的深度。切深过大会导致刀具磨损加快，加工表面质量下降。切深过小会导致加工效率低下。其他参数其他工艺参数还包括切削液、切削工具材料、工件材料等，它们对切削过程和加工质量也有重要影响。金属切削加工工艺的刀具选择刀具材料刀具材料决定了刀具的耐用性和切削性能。高速钢、硬质合金和陶瓷是常见的刀具材料。选择合适的刀具材料取决于工件材料、切削速度和加工精度要求。刀具结构刀具结构包括刀柄、刀片和刀体。刀柄连接刀具与机床，刀片是切削部分，刀体连接刀柄和刀片。刀具结构影响切削过程的稳定性和加工精度。刀具几何形状刀具几何形状包括前角、后角、刃倾角等。不同的刀具几何形状会影响切削力、切屑形状和加工表面质量。选择合适的刀具几何形状取决于工件形状和加工要求。刀具磨损刀具在切削过程中会发生磨损。磨损会导致刀具切削性能下降，加工精度降低。需要定期检查刀具磨损情况，及时更换磨损的刀具。金属塑性加工工艺的基本原理形变原理金属塑性加工是利用外力使金属材料发生永久变形，改变其形状和尺寸的加工方法。金属在塑性加工过程中，原子会发生重新排列，形成新的晶格结构。塑性变形金属塑性加工主要利用金属的塑性变形，即金属在受到外力作用后，即使外力去除，金属仍然能够保持变形后的形状。力学分析塑性加工过程中，金属材料会产生应力、应变和塑性功。力学分析可以帮助我们了解金属在塑性加工过程中的行为，并优化加工工艺参数。金属塑性加工工艺的工艺参数变形程度变形程度是指金属材料在塑性加工过程中发生的形状和尺寸变化的程度。变形程度过大会导致材料强度下降，变形程度过小会导致加工效率低下。变形速度变形速度是指金属材料在塑性加工过程中发生形状和尺寸变化的速度。变形速度过快会导致材料温度升高，塑性下降，变形速度过慢会导致加工效率低下。温度温度是指金属材料在塑性加工过程中的温度。温度过高会导致材料强度下降，塑性下降，温度过低会导致材料硬度增加，加工困难。润滑润滑是指在塑性加工过程中，在金属材料与模具之间添加润滑剂，以减少摩擦力，降低加工阻力，提高加工效率和加工质量。金属塑性加工工艺的模具设计1模具类型模具类型多样，常见的有冲压模具、拉伸模具、弯曲模具、锻造模具等。根据加工需求选择合适的模具类型。2模具材料模具材料的选择要考虑耐磨性、强度、韧性、热处理性能等因素。常用模具材料有工具钢、高速钢、硬质合金等。3模具结构模具结构要根据加工工艺要求进行设计，包括模具的形状、尺寸、精度、刚度、强度等方面。4模具制造模具制造过程包括设计、加工、热处理、检验等环节。模具制造精度直接影响加工质量。金属焊接工艺的基本原理熔化焊接熔化焊接是指将焊接材料和母材加热到熔化状态，使之相互熔合在一起的焊接方法。常见的熔化焊接方法有电弧焊、气焊、激光焊等。压力焊接压力焊接是指在压力作用下，使焊接材料和母材相互接触，并在一定温度下，通过原子间结合而实现焊接的方法。常见的压力焊接方法有电阻焊、摩擦焊、超声波焊等。钎焊钎焊是指利用熔点低于母材的钎料，在一定的温度和压力下，使钎料熔化，填充在焊接接头的间隙中，从而实现焊接的方法。金属焊接工艺的焊接方法电弧焊电弧焊利用电极与工件之间产生的电弧热量熔化金属，实现焊接。气焊气焊利用可燃气体与氧气燃烧产生的火焰熔化金属，实现焊接。激光焊激光焊利用激光束的能量熔化金属，实现焊接。电阻焊电阻焊利用电流通过接触面产生的热量熔化金属，实现焊接。金属焊接工艺的焊接缺陷裂纹焊接过程中，金属冷却过快，造成热应力集中，导致焊缝产生裂纹。气孔焊接过程中，焊接熔池中气体来不及逸出，形成气孔，降低焊接接头的强度和密封性。咬边焊接过程中，焊缝边缘熔化过深，形成凹槽，降低焊缝的强度和美观度。夹渣焊接过程中，焊渣没有完全清除，残留在焊缝中，降低焊接接头的强度和可靠性。金属铸造工艺的基本原理1凝固原理熔融金属冷却至凝固点后，开始结晶，形成固态金属。凝固过程影响铸件的组织结构和性能。2流动性熔融金属的流动性是指其在浇注过程中流动填充型腔的能力。流动性影响铸件的形状和尺寸精度。3收缩性金属在凝固过程中体积会发生收缩，造成铸件的尺寸偏差和内部缺陷。控制收缩对保证铸件质量至关重要。金属铸造工艺的工艺参数型腔尺寸型腔尺寸决定铸件的最终尺寸和形状。需要考虑铸件收缩率和加工余量。浇注温度浇注温度影响金属的流动性、凝固速度和铸件的组织结构。冷却速度冷却速度影响铸件的组织结构和性能。过快冷却会导致铸件出现裂纹，过慢冷却会导致铸件出现粗大的晶粒。浇注系统设计浇注系统包括浇口、冒口、冷铁等，用于控制金属的流动和凝固，保证铸件质量。金属铸造工艺的铸造缺陷气孔熔融金属在凝固过程中，气体来不及逸出而形成气孔，影响铸件的强度和密封性。缩孔金属在凝固过程中体积收缩，形成缩孔，影响铸件的尺寸精度和机械性能。夹渣熔融金属在浇注过程中，型砂中的杂质混入金属，形成夹渣，影响铸件的强度和外观。冷隔熔融金属在凝固过程中，由于冷却速度过快，导致金属内部形成空隙，称为冷隔，影响铸件的强度和完整性。金属热处理工艺的基本原理相变原理金属热处理工艺利用加热和冷却过程，改变金属内部的组织结构，从而提高其力学性能。通过加热和冷却，金属会发生相变，形成不同的晶体结构，影响其强度、硬度、韧性和耐磨性。扩散原理热处理过程中，原子在晶格中发生迁移，改变金属的成分和组织结构。扩散过程受温度、时间和材料性质的影响，决定着热处理的效果。金属热处理工艺的工艺参数加热温度加热温度决定着金属内部的相变和组织结构，需根据材料特性和热处理目的选择合适的温度。加热温度过低，无法实现预期的相变效果，温度过高，可能导致金属过热或发生氧化。保温时间保温时间影响着相变的程度和组织结构的均匀性，需根据材料特性和热处理目的选择合适的保温时间。保温时间过短，相变不完全，组织结构不均匀，保温时间过长，可能导致金属过热或发生晶粒长大。冷却速度冷却速度决定着金属的组织结构和性能，需根据材料特性和热处理目的选择合适的冷