机械制造基础教案---33333.doc

第一章金属材料第一节金属材料的力学性能一、教学目的：通过本节的学习使同学们理解金属材料的几项重要的力学性能指标，如强度、硬度、冲击韧性和疲劳轻度等，为后续机械零件的设计和选材提供必备的力学性能依据。二、教学重点： 了解掌握金属的力学性能包括：强度、刚度与塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等内容。三、教学难点： 金属的强度与塑性四、教学方法：讲授法五、教学过程设计：材料的性能：使用性能：物理性能、化学性能、力学性能（机械性能）。工艺性能：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出（静载荷、动载荷、交变载荷）的性能。一、 强度与塑性概念：静载荷、应力试验：拉伸实验 试样低碳钢、L05d0、L010d0 GB（639786）要求同学们实验指导书（图书馆查资料，锻炼学生的自学能力）。材料的力学性能实验。 F（N） b S k Fe e S O L（mm） Le分析：（从中导出材料的强度和塑性）P：Fe、Le。S：FS、Ls。 SFs、 LsLs。 bLb、FFb。（1）F0、L0（2）FFe 、LoeLeFoeLoetgLoeKOLe：弹性变形阶段。（3）FeFFs 、 LeL Fs 、 L=LsLs ，S屈服点 （“屈服”现象）。LsLs 塑性变形阶段（屈服变形）（5）FsFFb 、 LsLLbLsLb塑性变形阶段（大量塑性变形阶段）（6）FFb 、 L=Lb ， Fb最大载荷 、b缩颈点。（7）FkFFb 、 LbL5% 塑性材料、55脆性材料。45：518.7% 15（2）断面收缩率：定义：公式：（A0A1）/A0100S0原截面面积。S1断口处断面面积。5 10值越大，塑性越好。总结： 越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。二、 硬度硬度：定义：抵抗更硬物体压入的能力。衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。1.布氏硬度：HB试验：GB84。一定直径的钢球HBS（硬质合金HBW），规定的载荷及时间后。HBF/S (N/mm2) 650举例：钢球直径：10mm，载荷：30KN（F30D2），时间：规定10（s）。材料：压痕直径：d03.92mm 查表： HBS239 （1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。（2）优缺点： 精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）试验：GB83。一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。HRA、HRB、HRC。一般通常习惯用HRC（无单位）。（1）应用范围：钢及合金钢。（2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。3.维氏硬度：试验：GB83。一定锥形的金刚石，在规定的载荷、时间后。HVF/S（1）应用范围：测薄片和镀层。（2）优缺点：数值精确，但操作麻烦。4.肖氏硬度HS、锉氏硬度、显微硬度HM总结：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比较，必须查表为同单位才行。三、 韧性概念：动载荷、“梅氏”试样（金属夏比试验）。冲击韧度：定义：抵抗冲击载荷而不破坏的能力。衡量指标：kAk/A （J/cm2）k一次性冲击试验的标准。多次冲击：Aks、 b。 Ak、k和温度有关：温度越低，k越小。（低温易冲断）脆性临界转变温度。 四、 疲劳强度概念：交变载荷、疲劳现象试验：疲劳实验法。衡量指标：疲劳强度-1钢：107、有色金属：108。max=-1第一章金属材料第二节掌握金属材料的特点及选用一、教学目的：通过本节的学习使同学们掌握常用钢的分类及性质，理解铸铁的种类及特性，了解其他常用的非铁合金的种类及用途二、教学重点： 常用金属的分类及各金属的性能特点。三、教学难点： 钢材料的分类四、教学方法： 讲授法五、教学过程设计：一、钢的分类碳钢的分类、编号和用途：分类：低碳钢：0.25C 亚共析钢： 0.0080.77C。中碳钢：0.25C0.60% 共析钢： 0.77C。高碳钢：0.60C1.4 过共析钢：0.772.11C。质量：普通碳素钢：S0.05、P0.045。优质碳素钢：S0.04、P0.04。（和国际不接轨）高级优质碳素钢：S0.03、P0.035。用途： 碳素结构钢：碳素工具钢：冶炼：平炉钢（逐渐淘汰） 转炉钢（使用） 电弧炉钢。酸碱性：酸性钢 碱性钢 中性钢。钢的分类：碳素钢和合金钢。二、碳素钢：钢中杂质含量对其性能的影响1.锰Mn：0.250.8Mn，有益元素，脱氧剂。提高钢的强度和硬度，特别是降低钢的的脆性。2.硅Si：0.4Si，有益元素，脱氧剂。提高钢的强度。3.硫S：0.050，有害元素，热脆（红脆性）。（FeSFe）为共晶体，985为液体。硫的含量越高，热脆性越严重。4.磷P：0.0045，有害元素，冷脆。使钢常温下其塑性和韧性急剧下降，脆性转变温度升高，在低温时，这种现象更加严重。5.氢H：0.0001，有害元素，氢脆，白点。过多的氢分子会导致钢的开裂。总之，杂质元素对钢材的性能与质量影响很大，必须严格控制在所规定的范围内。碳素钢分如下三类：（1）普通碳素结构钢：新：Q235A（F、b、Z）、s235MPa。旧：甲类钢：A1、A2、A3、A7满足机械性能要求的。 乙类钢：B1、B2、B3、.B7满足化学性能要求的。 特类钢：C2、C3、.C5满足机械和化学性能要求的。通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建筑材料等。（2）优质碳素结构钢： 普通含锰量钢：0.250.8Mn。 较高含锰量钢：0.701.20Mn。举例：45： 0.45C左右、 0.500.80Mn左右。 45Mn ： 0.45C左右、 0.701.00Mn左右。常用于齿轮、主轴、连杆45。弹簧、板簧、发条65、65Mn。（3）.碳素工具钢： 优质碳素工具钢：T数字。 高级优质碳素工具钢：T数字A。举例：T7、T8、T9、.T14。含义：0.7、0.80、0.9.1.4T7A、T8A、T9A、.T14A。主要用于剪刀、斧头、锯子、锉刀等。三、合金钢：钢：非合金钢、低合金钢、合金钢。合金钢：低合金钢、合金钢。碳钢在200时，机械性能剧烈下降，而合金钢在650时，其机械性能才略为下降。质量：优质钢、高级优质钢（A）、特级优质钢（E）。1.合金结构钢起首两位数字表示平均含碳量的万分之几，其后的符号表示所含的主要元素；若元素含量1.5，不标数，元素含量1.5，其后的数表示其百分含量。最后标“A”则称为高级优质合金结构钢（滚动轴承钢除外）。例：12CrNi3：0.12C、Cr1.5、3Ni20CrMnTi：0.20C、Cr、Mn、Ti1.515Cr、20Mn2B、55Si2MnA2.合金工具钢当含碳量1.0时，不标含碳量数当含碳量1.0时，起首数表示含碳量的千分之几。合金元素同上。例：9Mn2V：0.9C、2Mn、V1.5CrWMn：C1.0、Cr、W、Mn1.5。W18Cr4V、W12Cr4V4Mo、9SiCr。3.特殊性能钢起首数表示含碳量的千分之几，若起首为“0”，则表示含碳量0.10；若起首数为“00”，则表示含碳量为0.03，合金元素同上。例：9Cr18： 0.9C、18Cr。1Cr18Ni9Ti：0.1C、18Cr、9Ni、Ti1.5。0Cr17Mn13Mo2V：C0.1、17Cr、13Mn、2Mo、N1.50Cr18Ni9Ti、1Cr13、1Cr28、0Cr17Ti。选择材料的一般原则如下：1.应能满足零件的工作要求：安全第一。2.应能满足工艺性能要求：质量第一。3.必须重视材料的经济性：效率第一。（以铁代钢，以铸代锻）本章小结 本课题主要研究金属材料的力学性能及常用金属材料的类别、特点和应用场合。通过学习使同学们理解金属材料的硬度、强度、冲击韧性和疲劳强度等力学性能，掌握常见金属材料的特性及适用场合，为机械设计制造及选材提供理论依据。第二章金属的热处理第一节理解金属及合金的晶体结构与结晶一、教学目的：通过本节的学习使学生们理解金属的结晶过程，了解金属的同素异构转变，理解合金在固态时的三种结构。二、教学重点： 金属的结晶，金属的同素异构转变和合金的结构。三、教学难点： 钢材料的分类四、教学方法： 讲授法五、教学过程设计：复习旧课：材料的力学性能。 一、金属的结晶结晶：液态金属凝结成固态金属的现象。概念：理论结晶温度金属在无限缓冷冷却下结晶得到的结晶温度To。 （计算出来的）实际结晶温度金属以实际冷却速度冷却结晶得到的结晶温度Tn。（实际测量出来的）（平时浇注的温度）一、金属结晶的过冷现象：过冷现象：金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，TnTo。过冷度：ToTnT（变量）。冷却速度越大，过冷度越大。金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，TnTo。过冷度：ToTnT（变量）。 温度 a To 理论结晶温度Tn b c 实际结晶温度 dO 时间冷却速度越大，过冷度越大。金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tn107/s 非晶态金属）实验测出：冷却速度越大，生核速率越大长大速率。（2）变质处理（孕育处理）：在液态金属中，加入一些细小的金属粉末（变质剂）（孕育剂）形成非自发晶核，使晶核数目增多，晶粒变细小。（3）机械振动：使枝晶破碎成为几个晶核，使晶核数目增多（超生波振动等）。二、纯金属的晶体结构概念：原子球、结点、晶格、晶胞、晶格常数（a、b、c、）致密度：晶胞中原子占有的体积与晶胞体积之比。纯金属的晶格类型：1.体心立方晶胞例如：纯铁（-Fe）912、W、Mo、V、Cr（Ti）882立方体: abc ； 90原子数：81/812致密度：0.68原子的晶格结构不同，则性能不同，即使原子的晶格结构相同，但由于原子的质量不同，性能也不同。2.面心立方晶格立方体 abc 90原子数：81/861/24致密度：0.74举例：铜：abc=3.608108、铜原子M63.541.671024g铜原子的直径：D2.5505，计算铜的密度？纯铁（Fe）9121394、Al、Cu、Ag、Mn等。三、纯铁的同素异晶转变（举列钻石和石墨）纯铁：Fe（912）Fe（1394）-Fe（1538）L 二次结晶或重结晶。第二章金属的热处理第二节理解铁碳合金相图一、教学目的：1.熟悉简化的FeFe3C状态图、分析：特性点、线和区域组织。2.熟悉典型成分铁碳合金的结晶过程分析及其在室温下的组织。二、教学重点： 掌握铁碳合金状态图。三、教学难点： 掌握铁碳合金状态图。四、教学方法： 讲授法五、教学过程设计：复习旧课：铁碳合金组织及其力学性能。 A L D A E LA C LC F G AC AC LdAC Ld LdC727F P S K 600QPF P PC PC LdPC Ld LdC0 0.77 2.11 4.30 6.69 FC 一、铁碳合金状态图的建立 （1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。 （2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分温度坐标中。 （3）将意义相同的临界点连接起来。二、FeFe3C合金状态图的分析：1.点（特性点）：A 1538 100Fe的熔点 ； D 1227 100Fe3C的熔点；G 912 100Fe的同素异晶转变点（重结晶温度点）；C 1148 4.3C 共晶点LLd（AC） 共晶反应；F 1148 6.69C 虚点 ； P 727 100Fe虚点；K 727 6.69C虚点、E 1148 2.11C 碳在Fe中的最大固溶量；S 727 0.77C 碳在Fe中的最小固溶量，共析点AP 共析反应。2.线（特性线）：（1）AC线：液相线 开始结晶出奥氏体：LLA。DC线：液相线 开始结晶出渗碳体：LL+C。（2）AE线：固相线 奥氏体结晶终了线：LAA。ECF线：固相线（共晶线）：共晶反应 LLd。（3）GS线A3线：从奥氏体中开始析出铁素体线。（4）ES线Acm线：从奥氏体中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线）。（5）PSK线A1线：共析线； 共析反应 AP（FC）共晶体。（6）PQ线碳在铁素体中的溶解度曲线。这种由铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体。3.分类：含碳量分类： 工业纯铁：C0.0218C 钢：0.0218C2.11 白口铁：2.11C6.69钢分类： 共析钢：0.77 P 亚共析钢： C0.77 PC共晶白口铁分类： 共晶白口铁：4.3C Ld 亚共晶白口铁：C4.3C LdC三、钢在结晶过程中的组织转变实验：热分析法（C：06.69）实用价值。1.共析钢：0.77C：LLAAP分析：在727发生共析反应，A中含碳多少？P中含碳多少？（727:F88.78、C11.22）2.亚共析钢：0.5C：LLAAAFPF分析：AAF 在点以上A中含碳多少？随着温度降低，A中含碳是逐渐增加还是减少？AFPF 在冷却到点时，A中含碳增加到0.77C，发生共析反应 AP，727时，P、F各占百分多少？727: F35.34、P64.66。20:F92.64、C7.36。3.过共析钢：1.0C：LLAAACPC （P96.1、C3.9）分析：AAC 在点以上，A中含碳多少？C中含碳多少？在点以下，随着温度降低，A中含碳逐渐增加还是减少？ACPC 当冷却到时，A中含碳逐渐减少到0.77C，发生共析反应AP，727,P、C相对含量是多少？.亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁请学生自行分析。铁碳合金的组织和性能：工业纯铁：F 塑性好。亚共析钢：FP 取决于F、P的含量。共析钢：P 强度高。过共析钢：PC 取决于P、C的含量（C为网状的二次渗碳体，脆、不合格）。亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁自行分析。力学性能和含碳量的关系曲线图。力学性能 ku HB S b含碳量（钢1.4C） 0 0.77 1.40 2.11 4.3 4.FeFe3C状态图的应用。正确选材：.C0.25，低碳钢：塑性好，韧性好。0.25C0.60，中碳钢：综合机械性能好。.0.60C1.4，高碳钢：硬度高，耐磨性好。制定工艺性能：铸造方面：共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。锻造方面：钢加热到固相线AE以下200及A3线上170之间，利用奥氏体塑性好。焊接方面：热处理方面：第二章金属的热处理第三节掌握钢的热处理工艺一、教学目的：1.掌握退火的目的、种类、方法及应用。2.掌握正火的目的、方法及应用。二、教学重点： 正火和退火的应用三、教学难点： 正火和退火的应用四、教学方法： 讲授法五、教学过程设计：复习旧课：碳素钢的分类和牌号及其应用。第四章 钢的热处理现代工业生产中，为了不断提高金属下材料的机械性能，采用两种方法：合金化法碳钢中加入合金元素（调整钢的化学成分）。热处理法碳钢进行工艺处理（调整钢的组织）。热处理：钢在固态范围内，通过加热、保温、冷却，改变金属材料的内部组织，改变材料的力学性能。一个条件，三个过程：Sold hotkeepcold。分类： 普通热处理：退火、正火、淬火、回火。热处理 表面淬火：火焰加热和感应加热法。 表面热处理 化学热处理：渗碳、渗氮、二元、多元共渗。【第一节：热处理的基本原理】（教课书省略）一、钢的加热和保温时的组织转变：绝大多数的热处理均是把钢加热到使其转变为奥氏体组织且尽量保持细小的晶粒。1.钢在加热（冷却）时组织转变的温度。AC1加热时，珠光体转变为奥氏体的温度。Ar1冷却时，奥氏体转变为珠光体的温度。AC3加热时，铁素体转变为奥氏体。Ar3冷却时，奥氏体转变为铁素体的开始温度。ACCm加热时，二次渗碳体在奥氏体中的溶解的终了温度。ArCm冷却时，二次渗碳体从奥氏体中析出的终了温度。钢号： 10 25 30 50 T10 T12AC1： 727 735 732 727 730 730AC3： 876 840 813 774Ar3： 850 824 796 755Ar1： 710 710 714 718 718 713ACCm： 800 820加热、冷却时的理想温度：A1、A3、ACm实际加热温度： AC1、AC3、ACCm （020）实际冷却温度： Ar1、Ar3、ArCm （020）2.钢加热时的变化：以共析钢为例：加热到AC1以下时，依然是P；加热到AC1时，A晶核产生；继续加热，A晶核长大，FA、C溶解；残余C溶解；均匀化。亚共析钢、过共析钢分析：共析钢等温曲线图 （温度） A1 600 550 500 230 Ms 50 Mf 0 0.1 1 10 102 103 104 105 106 S（时间）根据组织分成三个转变区：1.高温转变区（珠光体转变区）：A1550， P。A1650, AP粗、HRC1522、20、b550MPa。650600, AP细（索氏体S）、HRC2227、18、b870MPa。600550, AP极细（托氏体T）、HRC2743、18、b1100MPa。2.高温转变区（贝氏体转变区）：550Ms，AABC粒F。550350, AB上（羽毛状）C粒F条状，HRC4045。350Ms，AB下（竹叶状）C粒F针，HRC4555。3.低温转变区（马氏体转变区）：MsMf ，AAMA残。M：C-Fe（过饱和地溶解），HRC6566，硬度很高。特点：MsMf范围 ；内应力很大；A不能100转变为M。三、钢的冷却曲线应用： 等温冷却：定性 连续冷却：定量炉冷：10/min、空冷：10/s、油冷：150/s、水冷：600/s。 P SP STM MA残临界冷却速度VkV临。】补充内容：影响C曲线的因素：含碳量：C0.77 CC曲线左移。合金元素：除Co外所有的合金元素均使C曲线右移。加热温度：温度越高，C曲线右移。 保温时间：时间越长，C曲线右移。 亚共析钢的C曲线 过共析钢的C曲线 Ar3 Arcm 550 550320 Ms 175 Ms 50 Mf 80 Mf 0 1 10 100 S 0 1 10 100 S第三章金属的热加工基础第一节理解铸造的基本原理、方式及种类一、教学目的：1.了解铸造的工艺。2.了解合理地控制铸件的凝固，从而防止缺陷。二、教学重点： 铸造工艺基础三、教学难点： 铸造工艺基础四、教学方法： 讲授法五、教学过程设计：复习旧课：表面热处理的特点及其应用。液态合金填充铸型的过程，简称充型。影响充型能力的主要因素如下：一、合金的流动性流动性：4.3C、高温、P、铸型特点。二、 浇注条件1. 浇注温度在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不易太高。2. 充型压力液态合金所受的压力越大，充型能力越好三、铸型填充条件如下因素对充型能力均有影响：1. 铸型材料：导热系数和比热容越大，激冷越大，充型能力越差。2. 铸型温度：3. 铸型中的气体：开设出气口，增加透气性。四、铸件的凝固方式1. 逐层凝固：2. 糊状凝固：3. 中间凝固：大多数的凝固均是这样。五、铸造合金的收缩合金的收缩经历三阶段：（1） 液态收缩（2） 凝固收缩（3） 固态收缩收缩率与化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件有关。铸铁的最好。六、铸件中的缩孔与缩松1. 缩孔与缩松的形成（1） 缩孔 它是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。（2） 缩松 分散在铸件某区域内的细小缩孔。2. 缩孔和疏松的防止（1） 定向凝固：设置冒口。（2） 安放冷铁。铸造内应力、变形和裂纹一、内应力的形成1.热应力减少热应力的基本途径是尽量减少各个部位间的温度差，使其均匀地冷却。3. 机械应力它是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。二、铸件的变形与防止具有残余内应力的铸件是不稳定的，它将自发地通过变形来减缓其内应力，以便趋于稳定状态。防止铸件变形的措施：使铸件壁厚均匀、形状对称，采用同时凝固和反变形。也可采用时效处理：自然时效和人工时效。一、铸件的裂纹与防止当铸造内应力超过金属的强度极限时，便会产生裂纹。两种：1. 热烈：是高温下形成的裂纹。影响因素：（1） 合金性质。（2） 铸型阻力。2. 冷裂：是低温下形成的裂纹。二、合金性质和含磷量。第三章金属的热加工基础第二节锻压的基本原理、内容及种类一、教学目的：1.熟悉金属锻件的特点、分类及其应用。2.了解金属的塑性变形，塑性变形对金属组织和性能的影响，冷变形金属在加热时组织和性能的变化，热变形对金属组织和性能的影响，金属的锻造性。3.了解锻造温度范围、锻件的冷却。4.了解自由锻的特点，设备，基本工序（镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、错移、扭转）及其应用。5.熟悉自由锻造工艺设计：绘制锻件图，坯料质量及其尺寸计算。拟定锻造工序，选定锻造设备吨位，确定加热、冷却及其热处理规范，编制锻件工序卡片。能绘制简单锻件图。6.了解模锻及其胎模锻简介。二、教学重点：金属的塑性变形对金属组织和性能的影响三、教学难点： 金属的塑性变形对金属组织和性能的影响四、教学方法： 讲授法五、教学过程设计：金属压力加工压力加工的特点：经过压力加工过的金属材料，具有细晶粒结构；能使粗大枝晶和各种夹杂物都沿着金属流动的方向被拉长，呈现出纤维组织；并使铸造时内部缺陷（如微裂纹、气孔、疏松等）得以压合，因而提高了金属的力学性能。很多承受重载荷的、受力复杂的零件都使用锻件。另外，锻件还具有适用范围广，使用模型锻造有较高的生产率、节省材料的特点。与焊接和铸造等方法相比，使用较广的自由锻造所获得的产品形状比较简单，若要生产外形和内腔复杂的零件较为困难，甚至是不可能的。 金属塑性变形的实质 塑性变形：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，既使外力停止作用，金属的变形也不消失。 金属的塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。在切向应力的作用下，晶体的一部分与另一部分沿着一定的晶面产生相对滑移（该面称滑移面），从而造成晶体的塑性变形。 塑性变形对金属组织和性能的影响 金属的变形：弹性变形、塑性变形、颈缩变形。弹性变形：去除外力作用时，能恢复原形。塑性变形：去除外力作用时，不能恢复原形。颈缩变形：材料趋向接近断裂。加工硬化：随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象。原理：压力加工就是利用材料的塑性变形，即使晶体中晶粒相对于另一个晶粒发生滑移或错位，达到所要求的变形程度。冷变形：在再结晶温度以下的变形。热变形：在再结晶温度以上的变形。 T再0.4T熔例：纯铁：t熔1538、 45：t熔1450。 纯铝：t熔660 、 Cu：t熔1083。 T熔t熔273 （绝对温标）加工硬化：塑性变形程度越高，强度和硬度就升高。消除方法：再结晶退火。属的锻造性 金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难以程度的工艺程度。 一金属的本质1.化学成分的影响：含碳量；杂质含量等。2.金属组织的影响：奥氏体；铁素体等组织。二、加工条件1.变形温度的影响锻造温度：碳钢： 800（AE200）。合金钢：830（AE150）。温度过低：导致锻件破裂报废。温度过高：将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。2.变形速度的影响：一般情况下可忽略不计。3.应力状态的影响：压应力较拉应力为易。锻造方法一、自由锻1. 自由锻工序（1） 基本工序镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移。（2） 辅助工序2. 锻件分类及基本工序方案二、模锻1. 锤上模锻（1） 模锻模膛（2） 制坯模膛2. 曲柄压力机上模锻3. 摩擦压力机上模锻4. 胎模锻锻造工艺规程的制订一、绘制锻件图二、坯料重量和尺寸的确定三、锻造工序的确定四、锻造工艺规程中的其它内容锻件结构的工艺性一、自由锻件的结构工艺性二、模锻件的结构工艺性板料冲压板料冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。特点：（1） 可以冲出形状复杂的零件，且废料较少。（2） 产品具有较高的精度和较低的表面粗糙度，冲压件的互换性较好。（3） 能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件。（4） 冲压操作简单，工艺过程便于机械化。第三章金属的热加工基础第三节理解焊接的基本原理、过程及种类一、教学目的：1.熟悉焊接的特点、分类及其应用。2.了解焊接电流，电焊机和构造，电焊条，手弧焊工艺二、教学重点：金属的焊接三、教学难点：金属的焊接四、教学方法： 讲授法五、教学过程设计：焊接：用加热或加压的方法，通过材料的原子扩散，使其连接成一个整体的工艺过程。切割：使材料切断、割离的工艺过程。焊接分三类：熔化焊：熔化金属从而使接头连接起来。压力焊：金属焊件受压使接头连接起来。钎焊：熔化钎料使焊件接头连接起来。特点：省料省时。拼小成大。技术高。能制双层金属。手工电弧焊工作原理：焊接电弧电路短路电弧放电热量Q（20008000）工作区域：阳极、弧祝区、阴极区 （直流电）阳极区：4243Q；弧柱区：2038Q、60008000；阴极区：3638Q 24003200。阳极接焊件、阴极接焊条正接法（厚焊件）。阳极接焊条、阴极接焊件负接法（薄焊件）。电焊机（弧焊机）直流弧焊机：焊逢质量好。交流弧焊机：价格较低。焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化与分布二、焊接接头的组织和性能1.焊缝2.焊接热影响区（1）熔合区（2）过热区（3）正火区（4）部分相变区焊接应力与变形焊条电弧焊一、焊条电弧焊的焊接过程 二、电焊条1.焊条芯：导电、填充焊缝。2.药皮：稳定电弧、隔绝空气、排除渣子。焊芯组成：C0.1、Si0.03、S0.04、P0.03。药皮组成：稳弧剂（K2CO3、Na2CO3）造气剂（淀粉）造渣剂（萤石）脱氧剂（Mn、Fe）粘结剂（W、Fe）合金剂（水玻璃）。3.焊条的种类、型号和牌号十种分类：结构钢焊条J、钼和铬钼耐热钢焊条R、低温钢焊条D、不锈钢焊条G、A、特殊用途焊条W、堆焊焊条B、铸铁焊条Z、镍及镍合金焊条N、铜及铜合金焊条T、铝及铝合金焊条L。4.焊条的选用原则埋弧焊一、埋弧焊的焊接过程二、埋弧焊的特点（1）生产率高（2）焊接质量高而且稳定（3）节省金属材料（4）改善了劳动条件三、埋弧焊的焊丝与焊剂四、埋弧焊工艺气体保护焊一、氩弧焊1.不熔化极氩弧焊2.熔化极氩弧焊氩弧焊的特点：脉冲氩弧焊的特点：二、二氧化碳气体保护焊CO2气体保护焊等离子弧焊接与切割等离子弧焊接的特点：（1）等离子弧焊的焊接速度高，生产率高，焊逢表面光洁。（2）可焊接很薄的箔材。其它常用焊接方法电阻焊、磨擦焊、钎焊、电渣焊、真空电子束焊接、激光焊接第三章金属的热加工基础第四节零件毛坯的成型方法和选择原则一、教学目的：1.熟悉焊接的特点、分类及其应用。2.了解焊接电流，电焊机和构造，电焊条，手弧焊工艺二、教学重点：金属的焊接三、教学难点：金属的焊接四、教学方法： 讲授法五、教学过程设计：毛坯生产方式的选择需要综合考虑金属材料、加工质量、经济性等多方面因素。一、毛坯生产方式的选择原则通常选择毛坯类型及其加工方法时，应考虑以下原则：（一）满足零件的使用要求零件的使用要求包括对零件形状和尺寸的要求以及工作条件对零件性能的要求。（二）降低制造成本一个零件的制造成本包括其本身的材料费以及消耗的燃料和动力费用、人工费、各项设备及工具折旧费和其他辅助性费用。（三）考虑生产条件根据零件使用要求和制造成本分析所选定的毛坯制造方法，在一个特定的企业部门是否可行。上述三条原则中，满足零件的使用要求是第一位的，一切产品必须达到质量标准，否则就会造成严重的社会浪费。二、典型毛坯选择举例（一）轴类零件毛坯轴是机械工业中重要的基础零件之一，一切作回转运动的零件如齿轮、带轮等都要安装在轴上1、轴的工作条件轴主要是传递扭矩，同时还承受一定的交变、弯曲应力。轴颈处要承受较大的摩擦。另外，大多数轴都要承受一定的过载或冲击载荷2、轴的失效形式根据工作特点，轴的失效形式主要包括疲劳断裂、断裂失效、磨损失效、变形失效等几种。疲劳断裂是由交变载荷长期作用，造成疲劳断裂，有扭转疲劳、弯曲疲劳。断裂失效是由于大载荷或冲击载荷的作用，轴发生折断或扭断。磨损失效是由于润滑中的杂质微粒、轴瓦材料选择不当、轴装配间隙不匀等，均造成轴的磨损失效。变形失效是对于在规定弹性变形范围内工作的轴，往往由于刚度不足引起弹性变形失效，或由于强度不足而发生塑性变形失效。3、对轴的性能要求根据工作条件和失效形式，轴用材料应具有优良的综合力学性能，即要求有高的强度和韧性，以防变形和断裂。应具有高的疲劳强度，防止疲劳断裂。应具有良好的耐磨性在特殊条件下工作的轴，还应有特殊的性能要求。如在高温下工作的轴，则要求有高的蠕变抗力。在腐蚀性介质环境中工作的轴，则要求由耐该介质腐蚀的材料制成。4、材料选择总体来说，作为轴的材料，若选用高分子材料，弹性模量小，刚度不足，极易变形。若用陶瓷材料，则太脆，韧性差。因此，作为重要的轴，几乎都选用金属材料。对轴进行选材时，必须将轴的受力情况作进一步分析。如与锻造成形的钢轴相比，球墨铸铁有良好的减振性、切削加工性及低的缺口敏感性。此外，它还有较高的力学性能，其疲劳强度与中碳钢相近，耐磨性优于表面淬火钢，经过热处理后，还可使其强度、硬度或韧性有所提高。5、成形工艺的选择（1）铸造成形采用球墨铸铁铸造成形的轴如曲轴、凸轮轴等，热处理主要采用正火处理，为了提高轴的力学性能也可采用调质或正火后进行表面淬火、等温淬火等工艺。球铁轴和锻钢轴一样均可经碳氮共渗处理，使疲劳极限和耐磨性大幅度提高，和锻钢轴相比不同的是所得碳氮共渗层较浅，硬度较高。球墨铸铁制造的曲轴，一般制造工艺路线为：铸造正火（或正火十高温回火）矫直清理粗加工去应力退火表面热处理矫直精加工。（2）锻造成形铸造成形的轴最大的不足之处就在于它的韧性低，在过载或受大的冲击载荷作用时，易产生脆断。因而，对于以强度为设计依据的轴，大多采用锻造成形。锻造成形的轴常用材料为中碳钢或中碳合金调质钢，这类材料锻造性能较好，锻造后配合适当的热处理，可获得良好的综合性能、高的疲劳强度以及耐磨性，从而有效地提高轴抵抗变形、断裂及磨损的能力。 根据所要设计的轴形状，结合生产设备，生产批量，对于形状较为简单的轴，可采用自由锻成形工艺，对于批量生产形状复杂的轴，则以模型锻造为主。其制造工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工调质精车表面淬火、低温回火磨削。例如某发动机涡轮轴的材料及工艺的选择 图中有两根涡轮轴，外轴是高压涡轮轴，与第一级涡轮盘、高压压气机相连接。内轴是低压涡轮轴，与第二级涡轮盘、低压压气机相连接。轴与涡轮盘相接的一端，工作温度为350，其余部位接近室温。两根轴接触的介质为大气，不受燃气腐蚀。涡轮轴是高速旋转的零件，向压气机传递功率，承受着巨大的扭矩。涡轮轴还承受转子的重力、惯性力等作用。两根轴的结构特点是壁薄、细而长、轮间间隙小。旋转时由于承受弯矩和振动，并且还由于发动机每经过一次启动和停车，涡轮轴都要受到交变应力作用。该涡轮轴的失效形式可能为疲劳断裂、过量塑性变形、过量弹性变形。根据失效分析，涡轮轴应具有高的综合力学性能，同时应具有高的疲劳强度，涡轮轴材料在350具有较高的屈服强度，内、外轴应具有足够的刚度。综上所述，选用中碳合金钢，经过模锻成形毛坯。具有较高的抗疲劳性能，可在调质后获得高的综合力学性能，在振动载荷作用下，表现出很高的抗疲劳性能。内、外轴的工艺流程：模锻预备热处理粗加工最终热处理精加工磁力探伤尺寸检验发蓝。（二）齿轮类零件齿轮主要是用来传递扭矩，有时也用来改变传动方向或起分度定位作用。齿轮的转速可以相差很大，齿轮的直径可以从几毫米到几米，工作环境也有很大的差别。因此齿轮毛坯选择比较复杂。大多数重要齿轮由于传递扭矩，齿轮根部承受较大的交变弯曲应力。在工作过程中，齿面相互滚动或滑动，受到强烈的摩擦和磨损，表面承受较大的接触应力。由于换档、启动或啮合不良，轮齿还会受到冲击。作为齿轮的材料应具有高的弯曲疲劳强度和高的接触疲劳强度，齿面有高的硬度和耐磨性，齿轮心部要有足够的强度和韧性。 齿轮毛坯的选用常见有下列几种情况。在一些受力不大或无润滑条件下工作的齿轮，可选用高分子材料（如尼龙、聚碳酸脂等）来制造。一些低速运转且受力不大或者