金属工艺学培训

1时间：11月5号培训内容目录：金属工艺学一，金属材料与热处理二，金属切削加工三，金属热加工培训内容：一，金属材料与热处理金属材料——钢与铸铁金属材料包括纯金属及其合金（即在一种金属中加入其它元素所形成的金属材料）。工业上又把金属材料分为两大类：一类为黑色金属，它包括铁、锰、铬及其合金，其中以铁基合金（即钢和铸铁）应用最广；另一类为有色金属，是指除黑色金属以外的所有金属及其合金（如铜、锌、铝、金、银等）。在工业上使用的金属材料中，以钢和铸铁使用最多。钢和铸铁（总称为钢铁材料）是以铁为主，加入碳等其它合金元素所组成的，故称为铁碳合金材料。一般把含碳量小于2.11%的铁碳合金称为钢；大于2.11%的铁碳合金称为铸铁。（1）钢的分类、编号及性能特点根据成分不同钢可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两类。碳素钢中以铁和碳为主要元素。碳钢的性能主要绝定于含碳量的高低，随着含碳量的增多，碳钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。根据含碳量的多少，碳钢分为低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C=0.3～0.6%）和高碳钢（C0.6%）。工业上根据用途不同，将碳素钢分为碳素结构钢和碳素工具钢。碳素结构钢主要用于各种结构件。常用的碳素结构钢有工业用的铁板Q235（旧牌号称为A3钢），20号低碳钢，45号中碳钢，65号高碳钢。碳素工具钢主要用于制造各2种工具、量具、模具及量具等，常用的碳素工具钢有：T7、T8、T10、T12等。T为“碳”字汉语拼音字首，后面的数字表示该钢含碳量的千分数。合金钢是在碳素钢的基础上再加入其它合金元素所形成的钢。常用的合金元素有Mn、Cr、Ni、Si、W、Mo、Ti等。（2）铸铁的含碳量大于2%（常用2.5～4%C），其杂质远大于钢。铸铁的组织中有石墨存在，石墨的强度近于零，因此石墨存在相当于钢的基体上存在裂缝或空洞，使铸铁的性能比钢低，特别是抗拉强度和塑性低，不能进行锻压加工，但其硬度和抗压强度较好，所以铸铁主要用于承受压力的零件。工业上根据石墨形状不同分为灰口铸铁（HT200）、可锻铸铁（KTH300-06）和球墨铸铁（QT450-10）等。球墨铸铁石墨以球状形态存在，加工性能最好。2，钢的热处理工艺热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。退火：将钢加热到临界以上温度进行保温，缓冷至600℃以下，再空冷至室温的热处理工艺。正火：将钢加热到临界以上温度并保温，出炉空冷至室温的热处理工艺。由于正火比退火加热温度略高，冷却速度大，故组织成分的分散度大，先共铁素体的数量少，因而正火后强度、硬度较高。淬火：淬火是将钢加热到临界以上温度并保温，出炉快速冷却，使奥氏体转变成为马氏体的热处理工艺。回火：回火是把淬火后的钢件，重新加热到临界以下某一温度，经保温后空冷3至室温的热处理工艺。经过退火或正火的工件只能获得一般的强度和硬度，对于许多需要高强度、高耐磨条件下工作的零件则必须淬火与回火处理。回火目的：淬火钢件经回火可以减少或消除淬火应力，稳定组织，提高钢的塑性和韧性，从而使钢的强度、硬度和塑性、韧性得到适当配合，以满足不同工件的性能要求。5，表面热处理：仅对工件表层进行热处理以改变组织和性能的工艺。仅对钢件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。钢件的一定深度表层淬硬，心部仍保持其原来状态。这样就提高了钢件表面硬度和耐磨性。将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，以改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理工艺称为化学热处理。二，金属切削加工（一）钳工工艺钳工主要是手持工具对夹紧在钳工工作台虎钳上的工件进行切削加工的方法，它是机械制造中的重要工种之一。钳工技艺性强，具有“万能”和灵活的优势，可以完成机械加工不方便或无法完成的工作，所以在机械制造工程中仍起着十分重要的作用。钳工劳动强度大，生产率低，但设备简单，一般只需钳工工作台，台虎钳及简单工具即能工作，因此，应用很广。常用设备有台虎钳、砂轮机、钻床。钳工的基本操作可分为：划线，錾削、锯削、锉削、攻螺纹、套螺纹。钻孔（扩孔、铰孔）、刮削和研磨以及装配和维修。钳工种类：钳工（普通钳工）：对零件进行装配、修整，加工的人员。装配钳工:按机械设备的装配技术要求进行组件，部件装配合总装配，4并经过调整，检验和试车。修理钳工主要从事各种机器设备的维修工作。模具钳工（工具制造钳工）主要从事模具、工具、量具及样板的制作。1，划线划线是根据图样的尺寸要求，用划针工具在毛坯或半成品上划出待加工部位的轮廊线（或称加工界限）或作为基准的点、线的一种操作方法。划线的精度一般为0.25～0.5mm。划线操作要点划线前的准备工作（1）工件准备包括工件的清理、检查和表面涂色；（2）工具准备按工件图样的要求，选择所需工具，并检查和校验工具。操作时的注意事项（1）看懂图样，了解零件的作用，分析零件的加工顺序和加工方法；（2）工件夹持或支承要稳妥，以防滑倒或移动；（3）在一次支承中应将要划出的平行线全部划全，以免再次支承补划，造成误差；（4）正确使用划线工具，划出的线条要准确、清晰；（5）划线完成后，要反复核对尺寸，才能进行机械加工。2，锯割利用锯条锯断金属材料（或工件）或在工件上进行切槽的操作称为锯割。锯割操作注意事项（1）.锯割前要检查锯条的装夹方向和松紧程度；（2）.锯割时压力不可过大，速度不宜过快，以免锯条折断伤人；5（3）.锯割将完成时，用力不可太大，并需用左手扶住被锯下的部分，以免该部分落下时砸脚。3，攻螺纹、套螺纹攻螺纹（亦称攻丝）是用丝锥在工件内圆柱面上加工出内螺纹；套螺纹（或称套丝、套扣）是用板牙在圆柱杆上加工外螺纹。（1）攻螺纹前钻底孔直径和深度的确定：丝锥在攻螺纹的过程中，切削刃主要是切削金属，但还有挤压金属的作用，因而造成金属凸起并向牙尖流动的现象，所以攻螺纹前，钻削的孔径（即底孔）应大于螺纹内径。底孔的直径可查手册或按下面的经验公式计算：脆性材料（铸铁、青铜等）：钻孔直径d0=d(螺纹外径)-1.1p（螺距）塑性材料（钢、紫铜等）：钻孔直径d0=d(螺纹外径)-p（螺距）（2）套螺纹前圆杆直径的确定：圆杆直径应稍小于螺纹的公称尺寸，圆杆直径可查表或按经验公式计算。经验公式：圆杆直径=螺纹外径d-(0.13～0.2)p（螺距）4，锉削加工用锉刀对工件表面进行切削加工，使它达到零件图纸要求的形状，尺寸和表面粗糙度。锉刀常用碳素工具钢T10、T12制成，并经热处理淬硬到HRC62～67。5，钻孔（扩孔与铰孔）用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5μm左右、属粗加工。扩孔用以扩大已加工出的孔（铸出、锻出或钻出的孔），它可以校正孔的轴线偏差，并使其获得正确的几何形状和较小的表面粗糙度，表面粗糙度、Ra=3.2～6.3μm。其加工精度一般为IT9～IT10级铰孔是用铰刀从工件壁上切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和表面质量的6加工方法。其加工精度可达IT6～IT7级，表面粗糙度Ra=0.4～0.8μm。钻孔操作钻孔前一般先划线，确定孔的中心，在孔中心先用冲头打出较大中心眼。钻孔时应先钻一个浅坑，以判断是否对中。在钻削过程中，特别钻深孔时，要经常退出钻头以排出切屑和进行冷却，否则可能使切屑堵塞或钻头过热磨损甚至折断，并影响加工质量。钻通孔时，当孔将被钻透时，进刀量要减小，避免钻头在钻穿时的瞬间抖动，出现“啃刀”现象，影响加工质量，损伤钻头，甚至发生事故。钻削大于φ30mm的孔应分两次站，第一次先钻第一个直径较小的孔（为加工孔径的0.5～0.7）；第二次用钻头将孔扩大到所要求的直径。钻削时的冷却润滑：钻削钢件时常用机油或乳化液；钻削铝件时常用乳化液或煤油；钻削铸铁时则用煤油。6，錾削、刮削与研磨用手锤打击錾子对金属进行切削加工的操作方法称为錾削。用刮刀在工件已加工表面上刮去一层很薄金属的操作称为刮削。用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面层的精加工方法称为研磨。经研磨后的表面粗糙度Ra=0.8～0.05μm。7，装配将若干合格的零件按规定的技术要求组合成部件，或将若干个零件和部件组合成机器设备，并经过调整、试验等成为合格产品的工艺过程称为装配。（1）.装配工作的要求装配时，应检查零件与装配有关的形状和尺寸精度是否合格，检查有无变形、损坏等，并应注意零件上各种标记，防止错装。7固定连接的零部件，不允许有间隙。活动的零件，能在正常的间隙下，灵活均匀地按规定方向运动，不应有跳动。各运动部件（或零件）的接触表面，必须保证有足够的润滑、若有油路，必须畅通。各种管道和密封部位，装配后不得有渗漏现象。试车前，应检查个部件连接的可靠性和运动的灵活性，各操纵手柄是否灵活和手柄位置是否在合适的位置；试车前，从低速到高速逐步进行。（2）典型组件装配方法螺钉、螺母的装配螺钉、螺母的装配是用螺纹的连接装配，它在机器制造中广泛使用。装拆、更换方便，易于多次装拆等优点。螺钉、螺母装配中的注意事项：螺纹配合应做到用手能自由旋入，过紧会咬坏螺纹，过松则受力后螺纹会断裂。螺母端面应与螺纹轴线垂直，以受力均匀。装配成组螺钉、螺母时，为保证零件贴合面受力均匀，应按一定要求旋紧（如图所示），并且不要一次完全旋紧，应按次序分两次或三次旋紧。6312对于在变载荷和振动载荷下工作的螺纹连接，必须采用防松保险装置。滚动轴承的装配滚动轴承的装配多数为较小的过盈配合，装配时常用手锤或压力机压装。轴承装配到轴上时，应通过垫套施力于内圈端面上；轴承装配到机体孔内时，则应42135731610952488施力于外圈端面上；若同时压到轴上和机体孔中时，则内外圈端面应同时加压。如果没有专用垫套时，也可用手锤、铜棒沿着轴承端面四周对称均匀地敲入，用力不能太大。如果轴承与轴是较大过盈配合时，可将轴承吊放到80～90℃的热油中加热，然后趁热装配。拆卸工作的要求1.机器拆卸工作，应按其结构的不同，预先考虑操作顺序，以免先后倒置，或贪图省事猛拆猛敲，造成零件的损伤或变形。2.拆卸的顺序，应与装配的顺序相反。3.拆卸时，使用的工具必须保证对合格零件不会发生损伤，严禁用手锤直接在零件的工作表面上敲击。4.拆卸时，零件的旋松方向必须辨别清楚。5.拆下的零部件必须有次序、有规则地放好，并按原来结构套在一起，配合件上做记号，以免搞乱。对丝杠、长轴类零件必须将其吊起，防止变形。（二）机床切削加工1，车床：通过车刀和工件的相对运动，使毛坯被切削成一定的几何形状、尺寸和表面质量的零件，以达到图纸上所规定的要求。主要加工各种回转表面，其中包括端面、外圆、内圆、锥面、螺纹、回转沟槽、回转成形面和滚花等。2，铣床：铣刀的旋转主运动与工件的相对运动，通过去除多余材料完成工件加工。铣削加工的范围很广，主要加工各种平面（水平面、垂直面、斜面和台阶面等），沟槽和成形面等，还可利用分度头进行分度件的加工。齿轮就利用分度头进行铣削加工。3，刨床：利用刨刀作往复直线运动（即主运动），对安装在工作台上的材料进9行加工。4，磨削：在磨床上用砂轮作为切削刀具对工件进行切削加工的方法。三，金属热加工（一）焊接焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。焊接是一种把分离的金属件连接成为不可拆卸的一个整体的加工方法。焊接的方法很多，按焊接过程的特点不同可分为：熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法称为熔焊。根据热源不同，这类焊接方法有气焊、熔焊、电渣焊、气体保护焊、电子束焊等多种。压焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法称为压焊，属于这类焊接的方法有电阻焊（点焊、缝焊、对焊等）、摩擦焊、超声波焊、冷压焊等多种。钎焊钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间