【大学】金属材料加工基础ppt课件

1、第二章第二章 金属资料加工根底金属资料加工根底本章主要内容：本章主要内容：2.1 铸造铸造2.2 金属压力加工金属压力加工重点：砂型铸造、锻造、重点：砂型铸造、锻造、难点：无难点：无2.1 铸造铸造一、铸造消费概述一、铸造消费概述1、定义：铸造是液态金属成形的方法，铸造过程、定义：铸造是液态金属成形的方法，铸造过程是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、压力、离心力、电磁力等外力场的作用下充溢铸压力、离心力、电磁力等外力场的作用下充溢铸型，凝固后获得一定外形与性能铸件的消费过程，型，凝固后获得一定外形与性能铸件的消费过程，是消费金属零件和毛坯的主要方

2、式之一。是消费金属零件和毛坯的主要方式之一。2、铸造的根本过程：、铸造的根本过程：3、特点：、特点： 液态成型，可铸造任何外形的铸件；液态成型，可铸造任何外形的铸件；铸件的外形、尺寸与零件接近，可节省金属铸件的外形、尺寸与零件接近，可节省金属资料和减少切削加工任务量；资料和减少切削加工任务量；顺应性广，绝大多数金属都可用铸造方法消顺应性广，绝大多数金属都可用铸造方法消费铸件；费铸件；设备投资少，铸件本钱相对较低；设备投资少，铸件本钱相对较低；工序较多，易产生内部缺陷，铸件精度质量工序较多，易产生内部缺陷，铸件精度质量不高。不高。4、铸造类型、铸造类型砂型铸造砂型铸造特种铸造特种铸造金属型金属型

3、铸造铸造熔模铸造熔模铸造消逝模消逝模铸造铸造延续铸造延续铸造离心铸造离心铸造低压铸造低压铸造压力铸造压力铸造l最主要的铸造方法，最主要的铸造方法，占铸件总产量的占铸件总产量的80%以上。以上。l工序较多，铸造缺陷，工序较多，铸造缺陷，废品率高废品率高二、砂型铸造二、砂型铸造1、定义、定义 用型砂制成铸型用型砂制成铸型(砂型砂型)，然后注满液体金属，然后注满液体金属 并冷并冷却成形的方法。却成形的方法。2、根本消费过程、根本消费过程1消费预备消费预备容貌和芯盒的设计容貌和芯盒的设计 容貌：为获得与铸件外形和尺寸相顺应的铸型空容貌：为获得与铸件外形和尺寸相顺应的铸型空腔而设计的与铸件外形和尺寸相顺

4、应的模子。腔而设计的与铸件外形和尺寸相顺应的模子。芯盒：用于制外型芯的工艺配备。芯盒：用于制外型芯的工艺配备。型芯：用来构成有孔或中空铸件的内腔。型芯：用来构成有孔或中空铸件的内腔。留意：思索收缩量的问题留意：思索收缩量的问题型芯砂的制备型芯砂的制备技术要求：应具有一定的强度、透气性、退让技术要求：应具有一定的强度、透气性、退让性、溃散性、耐火度等。性、溃散性、耐火度等。成分配比：成分配比：型型 砂砂稀释剂稀释剂原原 砂砂粘结剂粘结剂铬铁矿砂铬铁矿砂水溶剂水溶剂粘粘 土土水玻璃水玻璃树树 脂脂石英砂石英砂锆英砂锆英砂2工艺过程工艺过程外型外型分类：手工外型和机械外型分类：手工外型和机械外型工序

5、：填砂、紧实、起模、合箱工序：填砂、紧实、起模、合箱造芯造芯合箱：把砂型和砂芯按要求组合在一同。合箱：把砂型和砂芯按要求组合在一同。浇注浇注落砂和清理落砂和清理视频视频1：手工外型方法：手工外型方法上一上一张张视频2：震压式外型3技术预备技术预备确定浇注位置和分型面确定浇注位置和分型面浇注位置的选择浇注位置的选择质量要求较高或重要的加工外表，浇注时尽量放在质量要求较高或重要的加工外表，浇注时尽量放在下面；下面；铸件的大平面尽能够朝下；铸件的大平面尽能够朝下；铸件的薄壁部分放在下部或侧面；铸件的薄壁部分放在下部或侧面；浇注位置应有利于所确定的凝固顺序。浇注位置应有利于所确定的凝固顺序。l分型面的

6、选择分型面的选择l尽能够将铸件的全部或大部分放在同一砂箱尽能够将铸件的全部或大部分放在同一砂箱内；内；l尽量减少分型面的数目，用平直分型面替代尽量减少分型面的数目，用平直分型面替代特殊外形的分型面；特殊外形的分型面；l分型面总是放在铸件的最大截面处，以便于分型面总是放在铸件的最大截面处，以便于起模。起模。确定主要工艺参数确定主要工艺参数机械加工余量机械加工余量铸造收缩率铸造收缩率拔模斜度拔模斜度铸造圆角铸造圆角拔模斜度拔模斜度浇注系统设计浇注系统设计定义：浇注系统是指金属液填定义：浇注系统是指金属液填充型腔而开设于铸型中的一系充型腔而开设于铸型中的一系列通道。列通道。组成部分：浇口杯、直浇道、

7、组成部分：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道横浇道、内浇道设计原那么：确保液态金属可设计原那么：确保液态金属可以平稳而合理地充溢型腔。以平稳而合理地充溢型腔。补缩系统设计：为消除由于金属的收缩而产生补缩系统设计：为消除由于金属的收缩而产生的缩孔和疏松，铸造工艺上常采用设置冒口、的缩孔和疏松，铸造工艺上常采用设置冒口、冷铁等工艺措施。冷铁等工艺措施。冒口冒口定义：金属液最后凝固的地方极易构成缩孔，定义：金属液最后凝固的地方极易构成缩孔，为防止产生缩孔，通常在这些部位上方型腔中为防止产生缩孔，通常在这些部位上方型腔中预制出与这些部位相通的较大的储液空腔，该预制出与这些部位相通的较大的储液空腔，该空腔称

8、为冒口。空腔称为冒口。作用：补缩、排气、集渣、察看金属液等。作用：补缩、排气、集渣、察看金属液等。设计原那么：设计原那么：冒口的凝固时间必需大于或等于铸件被补缩部冒口的凝固时间必需大于或等于铸件被补缩部分的凝固时间；分的凝固时间；冒口应具有足够大的体积，以保证有足够的金冒口应具有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件内部的体收缩。属液补充铸件内部的体收缩。在铸件凝固时，冒口与被补缩部位之间应有通在铸件凝固时，冒口与被补缩部位之间应有通畅的补缩通道。畅的补缩通道。l冷铁冷铁l作用：是为了加速铸件厚壁部分的冷却，使作用：是为了加速铸件厚壁部分的冷却，使其与临近部位同时凝固，防止出现缩孔、缩其与

9、临近部位同时凝固，防止出现缩孔、缩松等缺陷。松等缺陷。l分类：内冷铁和外冷铁分类：内冷铁和外冷铁l内冷铁是采用与铸件材质一样或相近的资料内冷铁是采用与铸件材质一样或相近的资料直接插入需求激冷处的型腔内，随后与浇注直接插入需求激冷处的型腔内，随后与浇注金属熔接在一同，成为铸件的一部分。金属熔接在一同，成为铸件的一部分。l外冷铁只与铸件上被激冷部位外表相接触而外冷铁只与铸件上被激冷部位外表相接触而不熔接，故可反复运用。不熔接，故可反复运用。3、砂型铸造的特点、砂型铸造的特点不受铸件材质、尺寸、质量和消费批量的限制；不受铸件材质、尺寸、质量和消费批量的限制；属于一次性铸呵斥形，外型任务量大；属于一次

10、性铸呵斥形，外型任务量大；铸件精度和外表质量差；铸件精度和外表质量差；砂型铸造缺陷多，废品率高，机械性能较差；砂型铸造缺陷多，废品率高，机械性能较差；设备简单、投资少，价钱低廉，运用广泛。设备简单、投资少，价钱低廉，运用广泛。三、特种铸造三、特种铸造1、金属型铸造、金属型铸造定义：金属型铸造是指利用金属资料制成铸型，在定义：金属型铸造是指利用金属资料制成铸型，在重力作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件的重力作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件的一种铸造方法，也称永久型铸造。工艺过程与砂一种铸造方法，也称永久型铸造。工艺过程与砂型铸造类似。型铸造类似。工艺过程：工艺过程：视频视频3：金属型铸造：

11、金属型铸造2、熔模铸造、熔模铸造定义：是指利用易熔资料例如蜡制成模型，并定义：是指利用易熔资料例如蜡制成模型，并在模型外表粘结一定厚度的耐火资料，然后将模在模型外表粘结一定厚度的耐火资料，然后将模型熔失而使金属液充溢型腔的一种铸造方法。型熔失而使金属液充溢型腔的一种铸造方法。工艺过程工艺过程 ：蜡模制造蜡模制造制壳制壳脱蜡脱蜡焙烧和浇注焙烧和浇注视频4：熔模铸造3、压力铸造、压力铸造定义：压力铸造简称压铸，是指将液态或半液态合定义：压力铸造简称压铸，是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室内，使之在高压和高速下充金浇入压铸机的压室内，使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形和结晶而获得铸件的一

12、填型腔，并在高压下成形和结晶而获得铸件的一种铸造方法。种铸造方法。工艺过程工艺过程 ：视频视频5：压力铸造：压力铸造4、低压铸造、低压铸造定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种中自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。铸造方法。工艺过程：工艺过程：低压铸造火车车轮表示图低压铸造火车车轮表示图视频6：低压铸造5、离心铸造、离心铸造定义：将液态金属浇入高速旋转的铸型中，定义：将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作用下填充铸型并凝固使金属在离心力的作用下填充铸型并凝固成形的铸造方法。成形

13、的铸造方法。工艺过程：工艺过程：视频视频7：离心铸造：离心铸造6、延续铸造：、延续铸造：定义：是指将熔融金属延续不定义：是指将熔融金属延续不断地浇注到被称为结晶器的断地浇注到被称为结晶器的特殊容器中，凝固的铸件不特殊容器中，凝固的铸件不断从结晶器的另一端被引出，断从结晶器的另一端被引出，从而获得恣意长度的等横截从而获得恣意长度的等横截面铸件的铸造方法。面铸件的铸造方法。工艺过程：工艺过程：7、消逝模铸造、消逝模铸造定义：是指用泡沫塑料聚苯乙烯制成带有浇冒系定义：是指用泡沫塑料聚苯乙烯制成带有浇冒系统的模型，覆上涂料，用干砂外型，不需取模，统的模型，覆上涂料，用干砂外型，不需取模，直接浇注的铸造

14、消费方法。直接浇注的铸造消费方法。工艺过程：工艺过程：2.2 金属压力加工金属压力加工一、概述一、概述1、定义：压力加工是指在不破坏金属本身完好性的条件下，、定义：压力加工是指在不破坏金属本身完好性的条件下，利用外力作用使金属产生塑性变形，从而获得具有一定利用外力作用使金属产生塑性变形，从而获得具有一定外形、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法，也称外形、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法，也称为塑性成形或塑性加工。为塑性成形或塑性加工。 2、特点：、特点：减少金属量的耗费，提高消费率；减少金属量的耗费，提高消费率；消除资料内部的某些缺陷，改善资料组织及性能；消除资料内部的某些缺陷，改善资料

15、组织及性能；不适于制造外形复杂的零件及低塑性资料。不适于制造外形复杂的零件及低塑性资料。3、分类：、分类：原资料的成型加工：轧制、挤压、拉拔原资料的成型加工：轧制、挤压、拉拔毛坯或零件的成型加工：锻造、板料冲压毛坯或零件的成型加工：锻造、板料冲压二、轧制二、轧制1、定义：轧制是金属坯料在旋转轧辊的间隙中靠、定义：轧制是金属坯料在旋转轧辊的间隙中靠摩擦力的作用延续进入轧辊而产生塑性变形的一摩擦力的作用延续进入轧辊而产生塑性变形的一种压力加工方法种压力加工方法 。平平 板板轧轧 制制薄薄 板板平平 板板大锅炉支撑大锅炉支撑反反 应应 容容 器器坦坦 克克 装装 甲甲波音波音747蒙皮蒙皮饮饮 料料

16、 罐罐香香 烟烟 铝铝 箔箔300 mm150 mm100125 mm1.8 mm0.1 mm0.008 mm 6 mm 6 mm2、主要工艺类型、主要工艺类型 根据轧辊轴线与坯料轴线方向的不同，轧制可根据轧辊轴线与坯料轴线方向的不同，轧制可分为纵轧、横轧、斜轧和楔横轧。分为纵轧、横轧、斜轧和楔横轧。纵轧：轧辊轴线与坯料轴线方向垂直。纵轧：轧辊轴线与坯料轴线方向垂直。固定芯杆固定芯杆挪动芯杆挪动芯杆无芯杆无芯杆芯杆凹轧芯杆凹轧辊辊几种常见的管材轧制工艺几种常见的管材轧制工艺横轧：轧辊轴线与坯横轧：轧辊轴线与坯料轴线方向平行，坯料轴线方向平行，坯料在转向一样的两轧料在转向一样的两轧辊间转动并产生

17、变形。辊间转动并产生变形。斜轧：轧辊轴线与坯料轴线方向互成一定的角度。斜轧：轧辊轴线与坯料轴线方向互成一定的角度。 金属变形过程金属变形过程轧制时坯料径向尺寸减小，长度添加轧制时坯料径向尺寸减小，长度添加视频8：轧制三、锻造三、锻造定义：锻造是将固态金属加定义：锻造是将固态金属加热到再结晶温度以上，在热到再结晶温度以上，在压力作用下产生塑性变形，压力作用下产生塑性变形，把坯料的某一部分体积转把坯料的某一部分体积转移到另一部分，从而获得移到另一部分，从而获得一定外形、尺寸和内部质一定外形、尺寸和内部质量的锻件的工艺方法。量的锻件的工艺方法。分类：自在锻造、模型锻造分类：自在锻造、模型锻造锻造锥齿

18、轮轴的步骤锻造锥齿轮轴的步骤自在锻造自在锻造 根本工序：根本工序：镦粗镦粗镦粗运用范围：镦粗运用范围：只适用于高度较小的盘类零件的毛坯锻造。只适用于高度较小的盘类零件的毛坯锻造。 即即0/D02.50/D02.5。假设长或高。假设长或高0 0径径D0D0比太大，镦粗比太大，镦粗易弯曲或构成双鼓形。易弯曲或构成双鼓形。视频10：镦粗视频11：拔长视频12：弯曲错移：是将坯料的一部分相对于另一部分错开，错移：是将坯料的一部分相对于另一部分错开，但仍坚持两部分轴线平行。但仍坚持两部分轴线平行。冲孔：是利用冲头在坯料上冲出透孔或不透孔的冲孔：是利用冲头在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造方法。锻造方法。扩孔

19、：是减小空心坯料壁厚而添加其内、外径的扩孔：是减小空心坯料壁厚而添加其内、外径的锻造工序。冲头扩孔、芯轴扩孔、辗压扩孔锻造工序。冲头扩孔、芯轴扩孔、辗压扩孔视频视频13：自在锻：自在锻模型锻造模型锻造工艺过程：工艺过程：确定变形工步确定变形工步常见锻件的变形工步如下：常见锻件的变形工步如下：l 设计锻模及模膛设计锻模及模膛l 模膛可分为：制坯模膛和模锻模膛模膛可分为：制坯模膛和模锻模膛l 1模锻模膛模锻模膛l 终锻模膛：其作用是使坯料最后变形到锻件所终锻模膛：其作用是使坯料最后变形到锻件所要求的外形和尺寸。要求的外形和尺寸。l 预锻模膛：其作用是使坯料预变形到接近锻件预锻模膛：其作用是使坯料预

20、变形到接近锻件的外形和尺寸。的外形和尺寸。2制坯模膛制坯模膛延伸模膛：用来减少坯料某部分的模截面积以添加延伸模膛：用来减少坯料某部分的模截面积以添加其长度。其长度。滚压模膛：用来减少坯料部分横截面积，增大另一滚压模膛：用来减少坯料部分横截面积，增大另一部分的模截面积，使金属能按锻件的外形来分配。部分的模截面积，使金属能按锻件的外形来分配。弯曲模膛：用于使毛坯弯曲。弯曲模膛：用于使毛坯弯曲。切断模膛：内上下模的角上组成的一对刀口，用于切断模膛：内上下模的角上组成的一对刀口，用于切断金属。切断金属。 锻模可分为：单模膛锻模和多模膛锻模锻模可分为：单模膛锻模和多模膛锻模锻后修整锻后修整视频视频14：

21、锤上模锻：锤上模锻四、板料冲压四、板料冲压定义：板料冲压是利用装在冲床上的设备定义：板料冲压是利用装在冲床上的设备(冲模冲模)使使板料产生分别或变形的一种塑性成形方法。它主板料产生分别或变形的一种塑性成形方法。它主要用于加工板料要用于加工板料(10mm以下，包括金属及非金以下，包括金属及非金属板料属板料)类零件，故称为板料冲压。类零件，故称为板料冲压。根本工序：根本工序：分别工序：是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓相互分分别工序：是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓相互分别。别。剪切剪切剪刀剪刀冲冲 模模落落 料料在坯料上沿不封锁轮廓冲出缺口，切口部分发生在坯料上沿不封锁轮廓冲出缺口，切口部分发生弯曲，如通

22、风板。弯曲，如通风板。把半废品切成两个或多个制件，常用于成双冲压。把半废品切成两个或多个制件，常用于成双冲压。l变形工序：是在资料不产生破坏的前提下使毛变形工序：是在资料不产生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形，构成所需外形及尺寸的工件。坯发生塑性变形，构成所需外形及尺寸的工件。运用模具或其它工具，将坯料的一部分相对于另运用模具或其它工具，将坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定的角度或弧度的冲压过程。一部分弯曲成一定的角度或弧度的冲压过程。视频视频15：拉深：拉深是利用部分变形使坯料或半废品改动外形的工序。是利用部分变形使坯料或半废品改动外形的工序。视频视频16：翻边：翻边视频视频17：涨型：涨型视频视频18：收口：收口五、挤压五、挤压定义：挤压是把金属坯料放入挤压模具中，加压使定义：挤压是把金属坯料放入挤压模具中，加压使之经过模孔成型的一种压力加工方法。之经过模孔成型的一种压力加工方法。 金属流动方金属流动方向与凸模运动向与凸模运动方向一样的挤方向一样的挤压方式。压方式。主要工艺类型主要工艺类型 金属流动方