金屬材料成形基礎作業(yè)PPT課件

1、1. 金屬結晶時 理論結晶溫度 和 實際結晶溫度 之差稱為過冷度。過冷度愈大，則結晶后的晶粒愈 細 ；冷卻速度愈小，則過冷度愈 小 。作業(yè)金屬材料成形基礎作業(yè)（1）2. 合金的結構有 固溶體 、金屬化合物 、 機械混合物 三種，其中固溶體具有良好的塑性，金屬化合物 具有高的硬度和脆性。 第1頁/共80頁3. 細化金屬材料的晶粒，可使金屬的強度、硬度 提高，塑性、韌性 提高 ；在生產中常用的細化晶粒的方法有增大過冷度、 變質處理、機械攪拌和振動；壓力加工再結晶；熱處理。4.材料的常用力學性能指標有那些？若某種材料的零件在使用過程中突然發(fā)生斷裂，是由于那些力學性能指標不足所造成的？ (1)常用力學

2、性能指標有:強度、塑性、剛度、硬度、沖擊韌性、疲勞強度。(2)強度、塑性、沖擊韌性、疲勞強度。第2頁/共80頁鋼號類 別適用零件舉例質量含碳量成分用途普優(yōu)高優(yōu)低中高碳素合金結構工具Q235沖壓件15沖壓件45軸類60Si2Mn彈簧T8A銼刀9SiCr鉆頭W18Cr4V銑刀5. 填表回答：第3頁/共80頁6. 用20鋼制成10、標距30的試樣作拉伸試驗，測得屈服時的拉力為21630N，斷裂前的最大拉力為34940N，拉斷后測得標距長度為65，斷裂處直徑為5。試計算b、s、的值。)(445514. 33494020MPaSFbb)(275514. 32163020MPaSFSs%116%10030

3、3065%10000LLLk%78%100514. 35 . 25(14. 3%10022200SSSk第4頁/共80頁7. 典型的金屬晶體結構有體心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格。實際金屬的缺陷有點缺陷、線缺陷、面缺陷。8. 零件的失效形式有哪些？影響失效的基本因素有哪些？（1）斷裂、塑性變形、過量彈性變形、磨損、腐蝕等。（2）設計因素、材質因素、工藝因素和安裝使用不當。9.什么是同素異晶轉變？請繪出純鐵的冷卻曲線，并指出同素異晶轉變溫度和晶格類型 。（1）固態(tài)下隨著溫度的變化，金屬的晶體結構從一種晶格類型轉變?yōu)榱硪环N晶格類型的過程。第5頁/共80頁FeFe溫度時間1538 1394

4、912 體心面心體心Fe10.圖1-1所示為部分的鐵碳合金狀態(tài)圖，請在右邊的T-t圖中畫出含碳量為0.45的鐵碳合金的結晶過程并標注出各溫度段的組織。 ESQGC%11471538 727PLA912C0.45溫度TtLL+AA+FF+PA第6頁/共80頁1鑄造合金從液態(tài)冷卻凝固至室溫，其收縮要經歷哪幾個階段？導致鑄件產生縮孔和縮松的原因是什么?導致鑄件產生應力、變形、裂紋的原因又是什么？ （1）液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮三個階段。（2）液態(tài)收縮和凝固收縮。（3）固態(tài)收縮。金屬材料成形基礎作業(yè)（2）第7頁/共80頁2液態(tài)合金的充型能力是液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成形件（鑄

5、件）的能力。影響液態(tài)合金充型能力的因素有哪些？ （2）合金的流動性、澆注條件、鑄型充填條件。（1）合金在鑄造生產條件下，獲得優(yōu)質鑄件的難易程度。（2）流動性和收縮。合金的流動性越好、收縮越小，鑄造性能越好。3什么是合金的鑄造性能？衡量合金鑄造性能的主要指標是什么 ？ 第8頁/共80頁4影響鑄鐵組織和性能的因素是什么？現有三根直徑分別為10mm、30mm、60mm的灰口鑄鐵試棒，測得它們的抗拉強度均為200Mpa，問這三根試棒的成分是否相同？牌號是否相同？為什么？1)化學成分和冷卻速度。2）牌號相同，成分不同。3）因為鑄鐵的牌號是用強度表述的，其強度相同即表明其牌號相同。 因為影響鑄鐵組織和性能

6、的因素是化學成分和冷卻速度兩個因素。試棒的直徑不同表明其冷卻速度不同，要獲得同一強度，必須調整其化學成分，所以成分不同。第9頁/共80頁5有一測試鑄造應力用的應力框鑄件，如圖1-1所示，凝固冷卻后，用鋼鋸沿A-A線鋸斷，此時斷口間隙的大小會發(fā)生什么變化？為什么？1）變大。2）因為凝固冷卻后，鑄件30的粗桿處于拉應力狀態(tài)，鑄件10的細桿處于壓應力狀態(tài)。當沿A-A鋸斷后，粗桿給予細桿的壓力被釋放，所以斷口間隙會變大。第10頁/共80頁6. 灰口鑄鐵的組織和性能決定于什么因素？為什么在灰口鑄鐵中，碳硅含量越高，則其強度越低？1）灰口鑄鐵的組織和性能決定于化學成分和冷卻速度。2）因為碳、硅含量越高，鑄

7、鐵中的石墨片就越粗大，石墨數量也越多，對基體的破壞就越嚴重。同時基體中鐵素體的量增加，珠光體的量減少。所以鑄鐵的強度越低。第11頁/共80頁7用成分相當于牌號HT200的鐵水澆注成如圖1-2所示的鑄件，該鑄件最厚截面為60mm，最薄截面為15mm，試問最厚和最薄截面上的組織是否相同？為什么？1）不同。2）因為鑄件壁厚不同，即其冷卻速度不同。厚壁處鑄件的冷卻速度慢，鑄鐵中的石墨片就粗大，石墨數量也越多，對基體的破壞就越嚴重。同時基體中鐵素體的量增加，珠光體的量減少。薄壁處鑄件的冷卻速度快，鑄鐵中石墨片細小，石墨數量較少。同時基體中鐵素體的量減少，珠光體的量增多。第12頁/共80頁8.某廠鑄造一個

8、1500mm的鑄鐵頂蓋，有如圖2-3所示兩種設計方案，試分析哪種方案易于生產？簡述其理由。 （a)方案合理。由于鑄件的尺寸很大，壁厚較薄，屬于大平面結構。鑄件上的大平面 極易產生澆不足、夾砂、夾渣、氣孔等缺陷，圖（a）的方案，一方面避免了上述不利因素，還因為具有了一定的結構斜度，有利于造型。 第13頁/共80頁9.分析圖2-4所示零件分型方案的優(yōu)缺點，并選擇其中與零件生產類型相適應的分型方案。 大批量生產單件生產12方案1方案1方案2方案2第14頁/共80頁圖(b)是單件生產，應選擇方案2。方案2（1）是整體模造型，鑄件的尺寸精度易于保證；（2）鑄件螺紋表明的質量均勻；（3）可以直接鑄出鑄件的

9、內腔，省去了型芯。答：圖(a)是大批量生產，應選擇方案1。方案2雖是整體模造型，鑄件的尺寸精度易于保證，但內腔1無法鑄出。方案1雖是分開模造型，鑄件易于產生錯箱的缺陷，但能保證生產出完整的鑄件，而且可以降低砂箱的高度；再者機器造型具有較高的精度，鑄件的尺寸精度可以得到保證。第15頁/共80頁10. 圖1-4所示為鑄鐵底座，在保證50的孔和H不變的前提下，請回答：（1）修改結構不合理之處；（2）在圖上標出最佳分型面和澆注位置。 第16頁/共80頁11確定如圖1-5 所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：（1）在單件、小批生產條件下，分析最佳工藝方案；（2）按所選最佳工藝方案繪制鑄造工藝圖（包括澆注位

10、置、分型面、機械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、型芯及芯頭等）其余上下材料：HT150收縮率：1%第17頁/共80頁12確定如圖1-6 所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：（1）畫出幾種可能的分型方案 ；（2）在單件、小批生產條件下，分析并確定最佳工藝方案；（3）按所選最佳方案繪制鑄造工藝圖（包括澆注位置、分型面、機械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、型芯及芯頭等）上下收縮率:1%方案最佳。第18頁/共80頁下上鑄造收縮率：1%12. 生產如圖2-3所示鑄件，材料為HT150，試回答下列問題（1）標出圖示零件幾種不同的分型方案；（2）在你認為最佳的分型方案上做鑄造工藝圖。第19頁/共80頁13鑄件結構

11、工藝性：判斷下列鑄件的結構工藝性，若不合理，請在原圖上進行改。 第20頁/共80頁第21頁/共80頁第22頁/共80頁第23頁/共80頁1. 純鉛（T熔：327）的再結晶溫度為-33，它在常溫下的變形為 熱 變形。而鎢（ T熔：3380）在1000的變形為 冷 變形，這是因為 T再 = 11881000 。T再 = 0.4T熔 = 0.4（327+273）= 240（K）T再 = 240 273 = -33（）T再 = 0.4T熔 = 0.4（3380+273）= 1461（K）T再 = 1461 273 = 1188（）金屬材料成形基礎作業(yè)（3）第24頁/共80頁2. 壓力加工的基本生產方式

12、有軋制、擠壓、拉拔、自由鍛、模鍛、板料沖壓，對于大型重要件，例如大型發(fā)電機中轉子的毛坯應采用自由鍛方法來生產。3. 圖3-1所示墊圈擬采用簡單沖裁模生產，其沖壓工序為（1）落料、（2）沖孔，若模具的單面間隙為0.05mm，則（1）的凸模尺寸為49.9mm、凹模尺寸為50mm，（2）的凸模尺寸為15mm、凹模尺寸為15.1mm。第25頁/共80頁5. 圖3-3所示為一鋼制拖鉤，可以用下列方法制造：鑄造、鍛造、板料切割，其中以鍛造方法制得的拖鉤拖重能力最大。這是因為（1）細化晶粒、改善組織，提高力學性能；（2）壓合部分鑄造缺陷；（3）使纖維組織不被切斷，并沿制件外形合理分布。4. 單晶體塑性變形的

13、實質是晶粒內部的滑移和孿晶，而多晶體塑性變形的實質是晶粒內部進行滑移和孿晶；晶粒之間進行滑動和轉動。第26頁/共80頁拔長；切肩、拔長；切肩、拔長。6對圖2-3和圖2-4定性繪出鍛件圖，并選擇自由鍛基本工序（零件全部機械加工）。（1）階梯軸（圖2-3）。坯料尺寸：150220 ；材料：45鋼 ；生產批量：10件。 第27頁/共80頁（2）套筒（圖2-4）。坯料尺寸：150170 ；材料：45鋼 ；生產批量：20件。 鐓粗；沖孔；切肩；芯軸拔長。拔長；局部鐓粗；沖孔。第28頁/共80頁拔長；局部鐓粗；沖孔。鐓粗；沖孔；切肩；芯軸拔長。（3）壓蓋第29頁/共80頁其余7圖2-5所示零件大批量生產時

14、，應選擇哪種鍛造方法較為合理？請定性繪出鍛件圖，并選擇鍛造基本工序。工序:1)鐓粗、2）預鍛、3）終鍛、4）切邊、5）沖孔、6）修整。其余第30頁/共80頁8. 將材料及尺寸均相同的金屬坯料加熱到相同的溫度，分別在空氣錘、水壓機和高速錘上成形時，金屬坯料的變形抗力是否相同？為什么？當金屬材料的塑性較差時，應采用何種鍛壓設備進行成形？1.不同。2.因為在不同的設備上變形速度不同，則其變形抗力不同。其在空氣錘上的變形抗力最大，水壓機上次之。3.當金屬材料的塑性較差時，應采用水壓機進行成形。第31頁/共80頁9.現擬將一厚度為2mm，直徑為120mm的平板坯料，拉深成直徑為40mm，高度為40mm的

15、杯形零件，如圖3-6所示。為防止其產生拉裂、拉穿、起皺等缺陷，在模具設計及工藝上應采取什么措施？現擬采用多次拉深成形，需拉深幾次方可成形（寫出計算過程） 。在模具設計及工藝上應采?。?凸凹模的工作部分必須具有一定的圓角； 凸凹模間隙要合理； 控制拉深系數（m）； 設置壓邊圈； 涂潤滑油拉深次數：2次 m=d/D=0.50.8 ；設取 m1=0.5=60/120 得d1=60 m2=40/60=0.670.5由上面的計算可知，兩次拉深即可成形。 第32頁/共80頁10下列自由鍛件、模鍛件及沖壓件的結構工藝性是否合理，若不合理，請修正。第33頁/共80頁第34頁/共80頁1220120第35頁/共

16、80頁1. 按照實現焊接過程手段的不同，焊接方法可分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。埋弧自動焊屬于熔化焊。2. 手工電弧焊的焊條由（1）焊條芯和（2）藥皮兩部分組成；（1）的作用是導電、填充；（2）的作用是機械保護作用、 冶金處理作用、穩(wěn)定電弧的作用。金屬材料成形基礎作業(yè)（4） 3焊接接頭由（1） 焊縫 和（2） 焊接熱影響區(qū) 組成，（2）又可分為 熔合區(qū) ， 過熱區(qū) ， 正火區(qū) 和 部分相變區(qū) 等四個區(qū)域，其中對焊接接頭性能影響最大的區(qū)域是熔合區(qū)和過熱區(qū) 。 第36頁/共80頁5. 生產中常見的焊接變形形式有：收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪形變形等五種。減小和預防焊接變形的工藝方法

17、有：加裕量法、反變形法、剛性固定法、選擇合理的焊接次序等。矯正焊接變形的方法有：機械矯正法和火焰矯正法。 4. 焊接時，產生焊接應力和變形的主要原因是：在焊接過程中，對工件進行局部加熱和快速冷卻。第37頁/共80頁 6. 根據釬料熔點的不同，釬焊可分為：軟釬焊和硬釬焊 兩類，在焊接硬質合金車刀時，常用硬釬焊 ；而在焊接電器元件時，常用軟釬焊。 7. 減少焊接應力的工藝措施有哪些？如何消除焊接應力？1）減少焊接應力工的工藝措施：（1）設計時，焊縫不要密集交叉，截面和長度也應盡可能??；（2）合理選擇焊接順序；（3）錘擊或碾壓焊縫；（4）采用小能量、多層焊；（5）焊前預熱（150 350 ）2）焊后

18、熱處理（去應力退火）第38頁/共80頁 8. 試分析焊接工人在焊接厚焊件時，為什么有時用園頭小錘對處于紅熱狀態(tài)的焊縫進行敲擊？答：因為厚大焊件強度大，在焊接過程中不易變形，焊接應力較大，致使工件產生裂紋的傾向較大。所以在焊接過程中，常用園頭小錘對處于紅熱狀態(tài)的焊縫進行敲擊，使其產生塑性變形，以減小應力，減小其產生裂紋的傾向。第39頁/共80頁9. 焊接熱影響區(qū)的寬窄對焊接接頭的性能有什么影響？如何減少和消除焊接熱影響區(qū)？答：1）焊接接頭包括焊縫和焊接熱影響區(qū)。熱影響區(qū)的寬窄對焊接接頭的質量起著決定性的作用。熱影響區(qū)越寬，焊接接頭產生裂紋的傾向越大，承載能力越差。 2）減小和消除熱影響區(qū)的方法有

19、： 小電流、快速焊接； 采用先進的焊接方法； 焊前預熱、焊后熱處理（正火）第40頁/共80頁10. 釬焊與熔化焊相比，其焊接過程的實質有什么不同？釬焊時所用的溶劑起什么作用？答：1）熔焊是將被焊工件局部加熱到熔化狀態(tài)，彼此產生原子間的結合形成共同的接頭，實現永久的連接。而釬焊是用低熔點的金屬做釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點而低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散，冷卻凝固后實現連接，其兩被焊工件之間無原子間的結合。2）釬焊時所用溶劑作用： 清理作用去除表面氧化皮 降低表面張力改善液態(tài)釬料對焊件的濕潤性，增強毛細管作用。 保護作用第41頁/共80頁11. 鋁

20、及鋁合金、銅及銅合金等有色金屬焊接的主要問題是什么？在生產中常采取哪些措施解決這些問題？1. 鋁及鋁合金的焊接特點：1）易氧化； 2）易產生氣孔； 3）易變形開裂；4）接頭易軟化。氬弧焊、氣焊、釬焊、電阻焊。2. 銅及銅合金的焊接特點1） 難熔合； 2）易氧化； 3）易產生氣孔； 4）易變形開裂；氬弧焊、氣焊、釬焊、碳弧焊。第42頁/共80頁12在焊接如圖3-1所示的T字形截面梁時，由于焊縫位置分布不對稱，該件焊后易產生彎曲變形，請在原圖上用虛線畫出該圖可能彎曲后的焊件輪廓（即焊件的彎曲方向）?，F擬用火焰加熱法矯正該變形，試在原圖上標注出加熱部位。第43頁/共80頁12313現有厚4mm，長1

21、200mm，寬800mm的鋼板3塊，需拼焊成一塊長1800mm、寬1600mm的矩形鋼板，問如圖3-2所示的結構設計是否合理？若不合理，請予以改正。為減小焊接應力與變形，其合理的焊接次序應如何安排？第44頁/共80頁 14判斷下列各種焊件的結構是否合理？若不合理，請在原圖上修改。 第45頁/共80頁第46頁/共80頁第47頁/共80頁第48頁/共80頁1. 切削用量三要素是 V、f、ap 。車外圓時，已知工件轉速n=320r/min，車刀移動速度vf=64mm/min，其它條件如圖4-1所示，試求切削速度v、進給量f、切削深度ap。 )(67. 160100032010014. 3601000

22、smndvm)(2 . 032064mmnvff)(32941002mmddawmp金屬材料成形基礎作業(yè)（5）第49頁/共80頁2. 繪圖表注下列刀具的幾何角度（0 、0 、Kr 、Kr）1）外圓車刀（0 =100 、0 =80 、Kr =600 、Kr=100）2）端面車刀（0 =150 、0 =100 、Kr =450 、Kr =300）3）內圓車刀（0 =100 、0 =80 、Kr =600 、Kr =100）1）車外圓dwdmnf切削平面主剖面00krKr第50頁/共80頁f切削平面主剖面00krKrdwn(2) 端面車刀第51頁/共80頁f00krKrn(3) 內圓車刀第52頁/共

23、80頁3. 切削刀具材料應具備 較高的硬度； 有足夠的強度和韌性； 有較好的耐磨性； 較高的耐熱性； 有較好的工藝性等性能。常用的刀具材料有： 碳素工具鋼； 合金工具鋼； 高速鋼； 硬質合金5. 可切削內園表面的機械加工方法有：鉆、擴、鉸、車、鏜、拉、銑、磨、珩磨，其中在實體材料上加工孔須首先：鉆。4.刀具磨損的形式有前刀面磨損 、后刀面磨損和前后刀面同時磨損 ；刀具的磨損過程分為初期磨損階段、正常磨損階段和急劇磨損階段三個階段。 第53頁/共80頁6. 填表回答所列加工方法的主運動和進給運動的執(zhí)行者（工件或刀具）及運動形式（旋轉運動、直線運動或往復直線運動）加工方法加工方法主運動主運動進給運

24、動進給運動執(zhí)行者執(zhí)行者運動方式運動方式執(zhí)行者執(zhí)行者運動方式運動方式車外圓面車外圓面工件工件旋轉旋轉刀具刀具直線運動直線運動銑平面銑平面刀具刀具旋轉旋轉工件工件直線運動直線運動龍門刨刨平面龍門刨刨平面工件工件往復直線運往復直線運動動刀具刀具間歇直線運動間歇直線運動鉆孔（鉆床）鉆孔（鉆床）刀具刀具旋轉旋轉刀具刀具直線運動直線運動臥式鏜床鏜孔臥式鏜床鏜孔刀具刀具旋轉旋轉工件工件直線運動直線運動外圓磨外圓磨刀具刀具（砂輪）（砂輪）旋轉旋轉工件工件旋轉和往復直線運旋轉和往復直線運動動第54頁/共80頁0.85035+ 0.0270淬火淬火鉆孔鉆孔粗鏜粗鏜半精鏜半精鏜粗磨粗磨精磨；精磨；不淬火不淬火 鉆孔

25、鉆孔擴孔擴孔粗絞粗絞精絞；精絞；鉆孔鉆孔粗鏜粗鏜半精鏜半精鏜精鏜精鏜精細鏜。精細鏜。7. 選擇圖5-2所示零件內孔的加工方法（材料：45）第55頁/共80頁8. 圖4-3所示為心軸體零件，數量28 件，毛坯為鍛件，請選擇加工方案。表面表面加工方案加工方案A AM24M24鉆孔鉆孔鏜內孔鏜內孔車螺紋（攻絲）車螺紋（攻絲）B B7 7：2424錐面錐面粗車外圓粗車外圓半精車外圓半精車外圓車錐面車錐面C C 48h648h6粗車粗車半精車半精車粗磨粗磨精磨精磨D D直角槽直角槽銑（插）銑（插）第56頁/共80頁9. 圖4-4所示為小架零件，數量50 件，毛坯為鑄件，請選擇加工方案。表面加工方案A平面

26、粗銑粗銑精銑精銑B20h7鉆孔鉆孔粗車粗車半精車半精車粗磨粗磨精磨精磨C凸臺銑銑D通槽銑銑EM6螺紋鉆孔鉆孔攻絲攻絲第57頁/共80頁材料材料表面粗表面粗糙度糙度加工方法及加工順序加工方法及加工順序4545粗車粗車半精車。半精車。4545粗車粗車半精車半精車精車。精車。4545粗車粗車半精車半精車磨削。磨削。黃銅黃銅粗車粗車半精車半精車精車精車精細車。精細車。4545粗車粗車半精車半精車粗磨粗磨精磨精磨研磨。研磨。1. 按零件要求，選擇加工方法及加工順序。金屬材料成形基礎作業(yè)（6）第58頁/共80頁2.在生產中常見的定位現象有哪幾種？為保證圖6-2所示零件的加工質量需限制哪幾個自由度，其屬于哪

27、種定位現象。1) 完全定位、不完全定位、欠定位、過定位；2）需限制 ；屬于不完全定位。xyzzy第59頁/共80頁3判斷下列零件的結構工藝性是否合理，若不合理，請在原圖上修改。第60頁/共80頁第61頁/共80頁第62頁/共80頁4-M64-M54-M64-M6第63頁/共80頁第64頁/共80頁第65頁/共80頁第66頁/共80頁4如圖5-3圖示為一小軸零件，中小批生產，試填表制定其機械加工工藝過程。材料：45淬火回火:HRC4045單件、小批量生產第67頁/共80頁序序號號工序工序名稱名稱工序內容工序內容設備設備1車車車端面、打中心孔；車另一端面、打中心孔。車端面、打中心孔；車另一端面、打中心孔。車床車