《造型材料與工藝》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《造型材料與工藝（42頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、《造型材料與工藝》期末復(fù)習(xí)指導(dǎo) 第一章 概述 一、 材料與設(shè)計 二、 材料的分類 1、按材料的發(fā)展歷史分類 1、第一代的天然材料： 天然的石頭、木材 舊石器時代,人類只能使用天然材料（如獸皮、甲骨、羽毛、樹木、草葉、石塊、泥土等），之后也都只是純天然材料的簡單加工而已。 2、第二代的加工材料： 用礦物通過冶煉、燒結(jié)制成金屬和陶瓷 新石器時代、銅器時代和鐵器時代，是人類利用火來對天然材料進(jìn)行煅燒、冶煉和加工的時代，主要材料有：陶、銅和鐵。 3、第三代的合成材料：將石油、天然氣和煤等通過化學(xué)方法制成高分子材料 人工合成塑料、合

2、成纖維及合成橡膠等合成高分子材料的出現(xiàn)，加上已有的金屬材料和陶瓷材料（無機(jī)非金屬材料）構(gòu)成了現(xiàn)代材料（除合成高分子材料以外，人類也合成了一系列的合金材料和無機(jī)非金屬材料。超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料、光纖等材料都是這一階段的杰出代表）。 4、第四代的復(fù)合材料：有機(jī)、無機(jī)非金屬及金屬等復(fù)合而成只要是由兩種不同的相組成的材料都可以稱為復(fù)合材料 5、第五代的智能材料或應(yīng)變材料：隨環(huán)境條件的變化具有應(yīng)變能力和潛在功能的高級形式的復(fù)合材料 如形狀記憶合金、光致變色玻璃等等都是近年研發(fā)的智能材料（自然界中的材料都具有自適應(yīng)、自診斷和自修復(fù)的功能，而目前研制成功的智能材料還只是一種智能結(jié)構(gòu)）

3、 memory metal-記憶合金 主要是鎳鈦合金材料 利用某些合金在固態(tài)時其晶體結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的規(guī)律。 2、按材料的物理狀態(tài)、化學(xué)性質(zhì)及用途分類 按物理狀態(tài)分 氣體：氫、氧、氮 固態(tài)材料：最常使用 液態(tài)材料：有機(jī)材料（油脂、涂料） 按材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 金屬材料：金屬鍵 無機(jī)材料：離子鍵 有機(jī)材料：共價鍵 半導(dǎo)體：介于金屬材料與無機(jī)材料之間 按材料的用途分類 建筑材料、電工材料、結(jié)構(gòu)材料、電子材料、研磨材料光學(xué)材料、耐火材料、感光材料、腐蝕材料、包裝材料等3、按材料的來源分類① 天然材料 礦物：石

4、材、粘土、礦石、寶石、熔巖、火山灰、金剛石、煤、水晶大氣、海水：氣、水蒸氣、水、冰、海水 動物質(zhì)：皮、羽毛、骨、毛發(fā)、角、牙、油脂 植物質(zhì)：果實、莖、樹皮、花、分泌物、蔓藤 ② 加工材料 紙、混凝土、合板、木棉、顏料、絹 ③合成材料 塑料、橡膠、硅酸鹽、合成纖維 4 、按材料成份分類 ① 有機(jī)材料：塑料、橡膠、有機(jī)纖維 ② 無機(jī)材料：金屬、硅酸鹽、玻璃 ③ 復(fù)合材料：玻璃纖維增強(qiáng)樹脂 ④ 其它：石墨、金剛石、碳纖維 5、 按材料構(gòu)造分類 ① 晶質(zhì)材料 金剛石、巖鹽（單晶體）、金屬、陶瓷（多晶體） ②

5、 非晶質(zhì)材料 6、按材料形態(tài)分類 線材、板狀材料、塊狀材料本課程著重介紹材料 金屬材料、高分子材料 陶瓷材料、玻璃、木材、涂料三、 材料的一般性質(zhì) 1、密度 ρ = m/ V ρ——材料的密度(kg/m3) m——干燥材料的質(zhì)量(kg) V——材料在絕對密實狀態(tài)下的體積（m3） 容重：又稱表觀密度 (Apparent Density) 有的也稱毛體積密度，表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量，按下式計算： ρ=m/V0 V0－材料在自然狀態(tài)下的體積，或稱表觀體積（cm3或m3）。 材料在自然狀態(tài)下的體積是指材料的實體積與材

6、料內(nèi)所含全部孔隙體積之和。 對于外形規(guī)則的材料，其測定很簡便，只要測得材料的重量和體積，即可算得表觀密度。不規(guī)則材料的體積要采用排水法求得，但材料表面應(yīng)預(yù)先涂上蠟，以防水分滲人材料內(nèi)部而影響測定值。 三、 材料的一般性質(zhì) 2、熔點(diǎn) 熔點(diǎn)：純金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度，低于700℃為易熔金屬高分子材料：高于glass transition溫度 Tg 為高粘度液體或橡膠狀材料熱塑性塑料 熔點(diǎn)Tm>Tg；熱固性塑料無 Tm、Tg 3、比熱容（Sepcific Heat Capacity） 單位質(zhì)量的材料溫度升高1 ℃所需要的熱量J/(Kg?K)水的比熱較大，金屬的比熱

7、更小一些c鋁>c鐵>c鋼>c鉛 (1)不同的物質(zhì)有不同的比熱，比熱是物質(zhì)的一種特性； (2)同一物質(zhì)的比熱一般不隨質(zhì)量、形狀、溫度而變化，如一杯水與一桶水，冷水與熱水，它們的比熱相同； (3)對同一物質(zhì)，比熱值與物體的狀態(tài)有關(guān)，同一物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱是一定的，但在不同的狀態(tài)時，比熱是不相同的，如，水的比熱與冰的比熱不同。 4、熱導(dǎo)率（coefficient of heat conductivity）： 相對的兩個面給予單位溫差，在單位時間內(nèi)傳導(dǎo)的熱量稱為熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）W/m?K 5、熱膨脹系數(shù)（coefficient of heat expa

8、nsion） ： 材料兩點(diǎn)之間的單位距離在溫度升高1 ℃時的變化為線膨脹系數(shù)，單位體積的變化為體脹系數(shù)6、強(qiáng)度（strength）：R = FP R——材料的極限強(qiáng)度（Pa） P——材料破壞的最大載荷（N） F——材料受力截面積（cm2） 7、彈性與塑性（elasticity and plasticity ) 在外力除去后能恢復(fù)原來形狀的能力稱材料的彈性 材料能承受永久變形的能力稱材料的塑性 8、脆性與韌性(brittleness and toughness) 材料承受外力無明顯變形突然破壞的性質(zhì)稱脆性 承受沖擊載荷或振動載荷而不破壞的性

9、能稱為材料的韌性材料的一般性質(zhì) 9、硬度(hardness)：表面抗塑性變形或破壞的能力 布氏硬度：金屬材料、塑料、橡膠 負(fù)荷P（1875~3000N） 鋼球直徑D（2.5~10mm） 壓入被測金屬表面保持10~60s后測壓痕的直徑洛氏硬度：以硬質(zhì)壓頭的壓痕深度來表示材料的硬度HR（A、B、C） 維氏硬度：與布氏硬度測量原理相似，所加載荷較小，壓頭為1360頂角的金剛石棱錐，測出壓痕兩對角線的平均長度。HV適合極薄零件和表面滲碳、滲氮層的硬度，精度高。補(bǔ)充金屬材料的幾點(diǎn)性質(zhì) （1）導(dǎo)電性：金屬材料傳導(dǎo)電流的能力稱導(dǎo)電性。 衡量導(dǎo)電性好壞的參數(shù) 電阻率：

10、計算和衡量金屬材料在常溫下(200C)電阻值大小的性能指標(biāo)導(dǎo)電性：銀>銅和鋁 合金<純金屬 （2）磁性：磁性是指金屬材料在磁場中被磁化而呈現(xiàn)磁性強(qiáng)弱的性能 鐵磁性材料——在外加磁場中，能強(qiáng)烈被磁化到很大程度，如鐵、鈷、鎳 抗磁性材料——能抗拒或減弱外加磁場磁化作用的材料：銅、金、銀、鉛 順磁性材料—在外加磁場中，只是被微弱磁化，如錳、鉻、鉬 （3）耐磨性：以磨損量作為衡量的指標(biāo)。 （4）耐腐蝕性：指金屬材料抵抗周圍介質(zhì)腐蝕破壞的能力。 （5）抗氧化性：指金屬材料在室溫或高溫下抵抗氧化作用的能力，是高溫材料的一項重要性能指標(biāo)。 補(bǔ)充非金屬材料的幾點(diǎn)

11、性質(zhì) 孔隙率：衡量孔隙的指標(biāo) 孔隙率是指材料內(nèi)部空隙體積占材料總體積的百分比 材料的脹縮：由于大氣中溫度、濕度的變化或其他介質(zhì)的作用引起的。 材料在使用過程中、其脹縮常受到制品結(jié)構(gòu)的限制，會造成制品開裂和變形。 非金屬材料的變形：彈性變形、塑性變形、彈性模量 徐變(或稱蠕變)和松弛 對材料的使用影響較大 親水性：如果材料在空氣中與水接觸，材料分子與水分子之間的附著力大于水分子之間的內(nèi)聚力，則水就能濕潤材料的表面；否則材料不能被濕潤，這種材料叫憎水性材料吸水性：指材料吸收水分的能力 耐水性：指材料長期在水的作用下其強(qiáng)度不顯著降低的性能。 抗?jié)B

12、性：這是指材料抵抗壓力水滲透的性能 其它：導(dǎo)熱性、熱容、耐熱性、耐燃性、耐火性、耐久性 四、材料感覺特性的運(yùn)用 （一） 材料感覺特性的概念 對材料的認(rèn)識是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的前提和保證 按材料構(gòu)成分為 自然質(zhì)感 人為質(zhì)感 1、材料感覺特性的內(nèi)容 材料感覺特性：又稱材料質(zhì)感，包括生理心理屬性和物理屬性通過感覺器官對材料表面特征的刺激引起的對材料的綜合印象2、材料的感覺特性評價 3、影響材料感覺特性的相關(guān)因素 （

13、1）材料種類：組成、結(jié)構(gòu) （2）成型加工工藝及表面處理工藝 不同的加工方法和工藝技巧會產(chǎn)生不同的外觀效果，從而獲得不同的感覺特性鍛造、鑄造、焊接、鉚接、編織、車削、磨削、電鍍、噴砂 （二） 質(zhì)感設(shè)計 質(zhì)感設(shè)計是產(chǎn)品造型的要素之一 認(rèn)材→選材→配材→理材→用材 1、 質(zhì)感設(shè)計的形式美法則 形式美：生活和自然中各種形式因素、幾何要素、色彩、材質(zhì)、光澤、形態(tài)的有機(jī)組合質(zhì)感設(shè)計的形式美法則：各種材質(zhì)有規(guī)律組合的基本法則 （1）調(diào)和與對比法則 整體與局部：統(tǒng)一和諧、對立變化 在變化中求統(tǒng)一，在統(tǒng)一中求變化 （2）主從法則 強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品質(zhì)感設(shè)計上要

14、有重點(diǎn)，主從分明，有側(cè)重點(diǎn) 2、 質(zhì)感設(shè)計的運(yùn)用原則 （1） 合理性：正確、經(jīng)濟(jì) （2） 藝術(shù)性：提高藝術(shù)造型效果 （3）創(chuàng)造性：突破材料運(yùn)用的陳規(guī) 采用新材料、新工藝→產(chǎn)生新效果 3、質(zhì)感設(shè)計的主要作用 （1） 提高適用性 通過良好的觸覺質(zhì)感設(shè)計→提高適用性 （2） 增加宜人性 良好的視覺質(zhì)感設(shè)計 （3）塑造產(chǎn)品的精神品位 從整體出發(fā)→注意整體和諧→品位 （4）達(dá)到產(chǎn)品的多樣性和經(jīng)濟(jì)性 人為質(zhì)感設(shè)計替代和彌補(bǔ)自然質(zhì)感 選用不同材料塑造產(chǎn)品的個性特征 （5）創(chuàng)造全新的產(chǎn)品風(fēng)格 （三）材料的抽象表達(dá) 1、 材料的抽象表達(dá) 材料特

15、征→提煉、升華→具審美價值的意義→沿抽象表達(dá)的共同方向→具有抽象意念的材料2、 材料抽象表達(dá)的基礎(chǔ)：抽象思維 抽取形體的本質(zhì)屬性，撇開非本質(zhì)屬性的思維，用抽象符號代替具體形體形象，融進(jìn)人們對藝術(shù)和文化的修養(yǎng)及個人激情。 3、 材料抽象表達(dá)對設(shè)計有直接的意義 “用材料思考”的原則——成為現(xiàn)代設(shè)計的重要理念 “用材料思考”強(qiáng)調(diào)把材質(zhì)美作為設(shè)計元素 “用材料思考”對材料美感的抽象表達(dá)是設(shè)計構(gòu)思的藝術(shù)元素 （四）材料的美感 產(chǎn)品的功能美+結(jié)構(gòu)美+色彩美+形態(tài)美+材料美+工藝美 1、 材料的色彩美 ì固然（自然）色彩：產(chǎn)品設(shè)計中的重要因素材料——色彩

16、的載體 色彩í ?人為色彩：調(diào)節(jié)、強(qiáng)化、烘托 2、 材料的肌理美 ì視覺肌理 í ?觸覺肌理  ì自然肌理：突出材料的材質(zhì)美 í ?再造肌理：通過表面面飾工藝形成 (1) 同一肌理材料組合——組合協(xié)調(diào) (2) 相似肌理的材料組合 (3) 對比肌理的材料組合3、 材料的光澤美 透光材料 ì ? 定向反光 根據(jù)材料的受光特征分為í ì 反光材料í ? ?漫反光 ? 4、材料的質(zhì)地美 ì天然質(zhì)地 í 主要由材料自身的組成、結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)特性來表現(xiàn) ?人工質(zhì)地 如軟、硬、輕重、冷暖、干濕、粗細(xì) 在材料的選擇和配置中實現(xiàn)

17、材料質(zhì)地特征及美感的表現(xiàn)力（1） 相似質(zhì)地的材料配置 （2）對比質(zhì)地的材料配置5、材料的形態(tài)美——造型的基本要素 線材——片材——塊材 （1） 線材的美感——長度、方向感（2） 片材的美感——延伸感和空間的虛實感 （3） 塊材的美感——重量感、充實感和較強(qiáng)的視覺表現(xiàn)力 （4） 綜合形態(tài)的材料美感 六、產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā) （一）設(shè)計材料的選用 1、設(shè)計材料的選擇原則 材料的外觀：感覺特性 材料的固有特性 材料的工藝性 材料的生產(chǎn)成本及環(huán)境因素 材料的的創(chuàng)新2、影響材料選擇的基本因素 (1) 功能(2) 基本結(jié)構(gòu)要求(3) 外觀(4) 安

18、全性(5) 控制件(6) 抗腐蝕性(7) 市場（二） 材料工程的發(fā)展方向 1、新構(gòu)思、新觀念不斷涌現(xiàn)：材料低維化、材料梯度化、材料復(fù)合化、材料仿生化、材料智能化、材料綠色化 2、（營造特殊環(huán)境、利用極端手段）制備特殊材料，獲得特殊性能 3、成為其他高新技術(shù)綜合應(yīng)用的實驗地 4、經(jīng)濟(jì)實力成為制約材料領(lǐng)域發(fā)展速度、深度和廣度的關(guān)鍵問題 （三）設(shè)計材料的開發(fā) 功能需求分析→確定性能指標(biāo)→確定材料體系加工方法→材料成分設(shè)計和工藝參數(shù)優(yōu)化→性能評價→應(yīng)用→產(chǎn)品失效分析 1、新材料：采用新工藝、新技術(shù)合成的具有特殊機(jī)能或性能有重大突破的一類材料，根據(jù)材料來設(shè)計

19、產(chǎn)品 2、新材料對產(chǎn)品造型設(shè)計的影響和作用 (1)相互融合的關(guān)系 (2) 產(chǎn)品外觀形象要具有未來性 (3)材料在與功能相適應(yīng)的同時要有良好的觸覺質(zhì)感和更好的可操作性 (4)設(shè)計應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)傳統(tǒng)材 料 3、 新材料的發(fā)展方向 (1) 基礎(chǔ)材料的開發(fā) 金屬、木材、玻璃、陶瓷、塑料 進(jìn)一步探索材料組成、結(jié)構(gòu)和性能，以提高或替代原有材料的特性為具體目標(biāo)，獲得一定的材料 特性，擴(kuò)大材料的使用范圍 (2) 復(fù)合材料的開發(fā) 兩種或兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織結(jié)構(gòu)的材料，通過不同的工藝方法組成的多相材料，具有單一素材無法具有的機(jī)能。 目的：

20、彌補(bǔ)某些材料的缺點(diǎn)、利用具有某些特性的材料以構(gòu)成單一材料無法實現(xiàn)的特性、產(chǎn)生新的機(jī)能。 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料 ì ì金屬基復(fù)合材料 ? ?纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 按基體分類í 按添加物的幾何形狀分類í ?高分子基復(fù)合材料 ?疊層增強(qiáng)復(fù)合材料 ?彌散增強(qiáng)復(fù)合材料 ? (3) 納米材料與納米技術(shù) a、納米材料：由納米原子團(tuán)組成，具有獨(dú)特的體積和表面效應(yīng) b、納米加工技術(shù)：核心是原子或分子位置的控制、具有特殊功能的原子或分子集團(tuán)的自復(fù)制和自組成。 第二章 金屬材料及其工藝 一、金屬材料的基本知識 金屬材料的主要性能 機(jī)械性能

21、 載荷下的機(jī)械性能：彈性、剛度、塑性、強(qiáng)度、硬度 s = Pe E = s e F e 0 y = Df k ′100% = F k -F 0 ′100% d = Dl k ′100% = L k -L 0 ′100% F F L L 0 0 0 0 s = Pb s = P S b F

22、 s F 剛度 0 0 剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。 零件的剛度（或稱剛性）常用單位變形所需的力或力矩來表示，剛度的大小取決于零件的幾何形狀和材料種類（即材料的彈性模量）。 剛度要求對于某些彈性變形量超過一定數(shù)值后，會影響機(jī)器工作質(zhì)量的零件尤為重要，如機(jī)床的主軸、導(dǎo)軌、絲杠等。 塑性 塑性是一種在某種給定載荷下,材料產(chǎn)生永久變形的材料特性,對大多的工程材料來說,當(dāng)其應(yīng)力低于比例極限時,應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是線性的。 大多數(shù)材料在其應(yīng)力低于屈服點(diǎn)時，表現(xiàn)為彈性行為，也就是說，當(dāng)移

23、走載荷時，其應(yīng)變也完全消失。強(qiáng)度 金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。按外力作用的性質(zhì)不同，主要有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等，工程常用的是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，這兩個強(qiáng)度指標(biāo)可通過拉伸試驗測出。 強(qiáng)度是指零件承受載荷后抵抗發(fā)生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力。是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標(biāo)。強(qiáng)度是機(jī)械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。 機(jī)械零件的強(qiáng)度一般可以分為靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度（彎曲疲勞和接觸疲勞等）、斷裂強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、高溫和低溫強(qiáng)度、在腐蝕條件下的強(qiáng)度和蠕變、膠合強(qiáng)度等項目。 強(qiáng)度的試驗研究是綜合性的研究，主要是通過其應(yīng)

24、力狀態(tài)來研究零部件的受力狀況以及預(yù)測破壞失效 的條件和時機(jī)。 硬度 材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。 硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標(biāo)，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力。 硬度不是一個簡單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。②動載荷下的機(jī)械性能 a = A G(H -H ) ( N ×m / cm 2 ) k = 2 k F F F——試樣承受沖擊的有效截面積 AK——沖斷試樣所消耗的沖擊功 αk——沖擊韌性（

25、沖擊值） ③交變載荷下的機(jī)械性能 σN ——材料承受無數(shù)次交變載荷作用而不發(fā)生斷裂破壞的最大應(yīng)力 σ-1——材料在對稱循環(huán)交變應(yīng)力作用下的彎曲疲勞強(qiáng)度 應(yīng)力循環(huán)基數(shù)：有色金屬108 鋼鐵107 碳素鋼σ-1≈（0.4~0.55）σb 灰口鑄鐵σ-1≈0.4σb 有色金屬σ-1≈（0.3~0.4）σb（2）金屬材料的物理和化學(xué)性能 ① 物理性能 比重、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性 ② 化學(xué)性能 抗蝕性和抗氧化性 鑄造性能（流動性、收縮性、結(jié)晶偏析） 鍛造性能（塑性變形不裂） 焊接性能 切削加工性（消耗動力小、刀具壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量

26、好） 2、 金屬及合金的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 (1) 金屬的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶①金屬的晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格（硬）、面心立方晶格（軟）、密排立方晶格②金屬的結(jié)晶過程 純金屬有固定熔點(diǎn)，但結(jié)晶時必須有一定程度的過冷 結(jié)晶：晶核的形成+成長 熔煉結(jié)晶 ?鑄錠 ?軋制 ③ 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 15350 C 1390 0C 910 0C 液態(tài)純鐵 üT 體心立方晶格 üT 面心立方晶格 üT 體心立方晶格 （a - Fe）（d - Fe） g - Fe （d - Fe） （2）合金

27、① 合金的基本概念 銅+鋅→黃銅 鋁+銅+鎂→硬鋁 鐵+碳→鋼、生鐵 二元合金：碳鋼、鑄鐵（Fe+C） 三元合金：硬鋁 多元合金 合金中具有同一化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)的均勻部分稱為相 ② 合金的結(jié)構(gòu) 固溶相：具有與溶劑相同的晶格形式 金屬化合物：各組元相互作用形成的具有特殊晶格和明顯金屬特性的物質(zhì)機(jī)械混合物：由兩種以上的相組成的合金，既不互溶，也不形成化合物滲碳體Fe3C：鐵和6.67%碳形成的金屬化合物 石墨化Fe3C→F+G 珠光體：鐵素體+滲碳體（機(jī)械混合物） 3、鋼的熱處理 ì 退火 ? ì ? ?

28、普通熱處理 ?正火 ? í ?淬火 （1）熱處理原理 ? ? ? ?回火 ? ? ì 表面淬火 熱處理 ? 表面熱處理 í í ? ?化學(xué)熱處理 ? ? ? ? 形變熱處理 ? ? ? ? （2）鋼的普通熱處理 （3） 鋼的表面熱處理 ① 表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火 交流磁場 工件表面感應(yīng)電流的電阻熱 加熱到淬火溫度 噴以冷卻介質(zhì)火焰加熱表面淬火 乙炔——氧或煤氣——氧等火焰加熱，效率低，表面易脫

29、碳 ② 表面化學(xué)熱處理 滲碳:低碳鋼或低碳合金鋼 增碳的活性介質(zhì)中加熱至900~9500C 碳原子擴(kuò)散滲入零件表層實現(xiàn)表面高碳化 淬火并低溫回火 零件表層具有高的硬度和強(qiáng)度。 滲氮 工件 含氮的活性介質(zhì)中加熱至500~5600C 活性氮原子滲入鋼件表層。滲氮溫度低、工件變形小，但時間長、成本高，氮化層薄而脆 廣泛用于存在強(qiáng)烈摩擦并承受沖擊載荷或交變載荷的精密鋼件。 碳氮共滲 在溫度較高時以滲碳為主，溫度低時以滲氮為主。氰化所得的共滲層經(jīng)淬火和低溫回火后，硬度高、耐磨性好，有一定的耐腐蝕性，適合于中、低碳鋼或合金鋼的表面強(qiáng)化處理。CO+CH4+NH

30、3→加熱至500~8000C→保溫一段時間→活性碳和氮 二、鋼鐵材料 鋼鐵材料的生產(chǎn) 生鐵冶煉：含碳量在2.11%以上的鐵碳合金 高爐煉鐵原料：鐵礦石+燃料和熔劑 礦石——鐵的氧化物+脈石+少量雜質(zhì) 燃料——提供熱量和還原劑 熔劑——含CaO、MgO等堿性氧化物的石灰石、白云石等高爐冶煉的主要過程 礦石中鐵氧化物的還原和滲碳 Fe2O3+CO→Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO→FeO+CO2 FeO+CO→Fe+CO2 FeO+C→Fe+CO2 ② 造渣和脫硫 FeS+CaO+C→Fe+CO+CaS 煉鋼的方法主要有三

31、種 轉(zhuǎn)爐煉鋼法 平爐煉鋼法 電爐煉鋼法電爐煉鋼——用電作為熱源進(jìn)行鋼鐵冶煉的方法有兩種形式：一是電弧爐，一是感應(yīng)爐 平爐煉鋼法 平船底形狀的反射爐，加入銑鐵、廢鋼、石灰石用燃料加熱溶解，以氧氣或氧化鐵把銑鐵中的碳（C）和硅（Si）磷（P）等氧化去除，精煉完成加入硅鐵、錳鐵、鋁去除鋼液中的氧氣、氮?dú)猓瑹掍摃r間較長。 軋鋼——利用軋機(jī)使金屬產(chǎn)生塑性變形，把鋼錠或鋼坯變成具有一定形狀和尺寸規(guī)格鋼材的過程按軋制溫度分類 熱軋：把鋼錠加熱至單相固溶體的溫度后進(jìn)行壓力加工，在再結(jié)晶溫度上終止變形。制件塑性好，變形抗力小，適合軋制較大斷面尺寸、塑性較差或要求變形量較大的材料。

32、冷軋：直接用冷料進(jìn)行軋制，產(chǎn)品表面光潔，尺寸精確，具有加工硬化效應(yīng)和較高的強(qiáng)度和硬度，但冷變形抗力大，適用于軋制塑性好、尺寸小的線材、薄板。按軋制時坯件與軋輥的相對位置分類 ① 縱軋：板、帶、管、型材 ② 斜軋：變截面的金屬材料 ③ 橫軋：車輪、輪箍、齒輪等環(huán)形工件 （二）碳鋼 1、碳鋼的成分 含碳量小于2.11%的鐵碳合金 成份:鐵、碳、Mn、Si、P、S、O、N、H 碳含量越高硬度越大，塑性和韌性越低 碳鋼的強(qiáng)度以共析含碳量2.11%為最高硅、錳：是有益元素，但含量很少，對鋼的性能影響不大 硫、磷：是十分有害的雜質(zhì)，能引

33、起鋼液的偏析，降低塑性和韌性，使鋼產(chǎn)生“冷脆”和“熱脆” 氮、氫、氧：也是有害雜質(zhì)，使鋼的韌性和疲勞強(qiáng)度急劇降低 2、碳鋼的分類、編號和用途 按含碳量分 低碳鋼：含碳0.08~0.25% 塑性好，多用于沖壓、焊接、滲碳件 中碳鋼：含碳量0.25~0.6%，有一定的強(qiáng)度和韌性，熱處理后可獲良好的綜合機(jī)械性能。高碳鋼：含碳量0.6~1.4%，硬度高，多用作工具、量具和模具 按質(zhì)量分 碳素結(jié)構(gòu)鋼：普通工程構(gòu)件和零件 碳素工具鋼：各種工具鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：有害雜質(zhì)含量較少，塑性和韌性較高，可熱處理強(qiáng)化 45鋼 碳素工具鋼：含碳量0.65~1

34、.35%，優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼 高級碳素工具鋼，如T8 和T8A （三）合金鋼 冶煉的過程中加入合金元素的鋼稱合金鋼，制造一些重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器設(shè)備的零部件。 按用途分為：合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼。 按合金元素含量分為：低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼。 按冶金質(zhì)量不同分為：優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼。 合金鋼牌號表示方法 合金鋼的牌號是采用合金元素符號和數(shù)字來表示的，即：數(shù)字＋合金元素符號＋數(shù)字。例如，平均含鉻量為0.6%的合金工具鋼，其牌號表示為“Cr06 （四）鑄鐵 鑄造用的生鐵，含碳量在2.5~4.0% 根據(jù)碳存在的形式不

35、同分為 灰口鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵(馬鋼或馬鐵) 蠕墨鑄鐵 三、鋁及鋁合金 （一）鋁的生產(chǎn) 從鋁礦石中提取氧化鋁（電熱法、酸法、堿法）→氧化鋁電解得到純鋁（熔鹽電解法 采用Na3AlF6冰晶石作為電解質(zhì)） 經(jīng)電解提煉的鋁的純度可達(dá)99.7% 原鋁、純鋁（鑄造）→鋁錠 （二）純鋁 1、鋁的性質(zhì) 銀白色輕金屬 導(dǎo)電性好，耐蝕性強(qiáng) 鋁的晶體屬面心立方結(jié)構(gòu)，塑性好、易冷熱成型、切削加工 接近于非磁性材料2、鋁的分類、編號和用途 高純鋁 L01~L04 編號越大純度越高 工業(yè)純鋁 L1~L5 編號越大，純度越低 高級純鋁(鋁的

36、含量99.93%-99.999%) 工業(yè)高純鋁(鋁的含量99.85%-99.90%) 工業(yè)純鋁(鋁的含量98.0%-99.7%) 建筑業(yè) 、航空及國防軍工部門 、電力輸送 、汽車制造、集裝箱運(yùn)輸、日常用品、家用電器、機(jī)械設(shè)備 （三）鋁合金 鑄造鋁合金（生鋁合金） 變形鋁合金 1、鑄造鋁合金（生鋁合金） 用于形狀復(fù)雜、承載不大，重量輕、耐蝕、耐熱的鑄件 2、變形鋁合金 經(jīng)冷、熱加工變形后，以鍛坯、型材、板材等形式供應(yīng) 防銹鋁合金 LF 鋁錳合金 LF21 鋁鎂合金LF2 LF3 硬鋁合金 LY 杜拉鋁，可加工變形

37、及通過熱處理強(qiáng)化，但耐蝕性較差 超硬鋁合金 LC Al+Zn+Cu+Mg 鍛鋁合金 LD Al+Mg+Si+Cu 鑄造和變形鋁合金產(chǎn)品廣泛用于航空、航天、宇航、兵器、潛艇、船舶、核工業(yè)等重要軍工部門及重 要民用部門。 （四）鋁材 鋁及鋁合金經(jīng)壓力加工具有一定的形狀及尺寸后，可供直接使用或再加工的半成品稱為鋁材板、管、棒、型材、線材、箔材 板：R 熱軋板 L 冷軋板（可熱處理強(qiáng)化、不可熱處理強(qiáng)化） 管：外徑×壁厚 四、其它金屬材料 重金屬 輕金屬 貴金屬 半金屬 稀有金屬 黑色金屬 （一）銅及銅合金 純銅 玫瑰紅色的金屬 紫銅

38、 銅合金 黃銅 普通黃銅 H× ×表示含銅62%,其余為Zn的 特殊黃銅 HPb59-1表示59%Cu、1%Pb。余量為Zn的鉛黃銅青銅 錫青銅 QSn6.5-0.4,表示6.5Sn及0.4%P的錫-磷青銅特殊青銅 白銅 白銅 BMn3-12,是含3%Ni及12%Mn的錳白銅 1、 純銅 性質(zhì)和用途 導(dǎo)電性好：僅次于銀 抗磁性材料 導(dǎo)熱性好 化學(xué)穩(wěn)定性高 熔點(diǎn)：10830C 比重8.93g/cm3 面心立方晶格結(jié)構(gòu)：極好的可塑性和加工性能 不宜直接用作結(jié)構(gòu)材 料 （2）純銅的種類和牌號 T1 T2 T3 T4 數(shù)字越大，

39、純度越低 ? 一號銅（99.95%Cu）、二號銅（99.90%Cu），三號銅（99.7%Cu） ? 除工業(yè)純銅外，還有一類叫無氧銅，其含氧量極低，不大于0.003%，其代號有Tu1，Tu2，“u” 是“無”漢語拼音字首。 ? 純銅退火狀態(tài)，強(qiáng)度低，塑性好（σb=250～270Mpa，δ=35～45%） ? 經(jīng)冷加工變形后強(qiáng)度升高，而塑性急劇降低（σb=400～500Mpa，δ=1～3%）不能用作受力的結(jié)構(gòu)材料 工業(yè)純銅主要用導(dǎo)電、導(dǎo)熱，兼有抗腐蝕性的器材，如電線、電纜、電器開關(guān)等，無氧銅主要作真空器件 2、銅合金 （1）黃銅 以Zn為主要合

40、金元素，用于機(jī)械零件、電器元件、生活用品普通黃銅： Cu與 Zn的二元合金 例 H62 ZH 特殊黃銅（復(fù)雜黃銅）——黃銅+Al+Fe Si Mn Pb Sn(錫)等合金元素 例 HSn62-1 普通黃銅，就是Cu-Zn二元合金 黃銅的室溫組織有三種：含鋅量在35%以下的黃銅，室溫下的顯微組織由單相的α固溶體組成，稱為α黃銅；含鋅量在36%～46%范圍內(nèi)的黃銅，室溫下的顯微組織由（α+β）兩相組成，稱為（α+β） 黃銅（兩相黃銅）；含鋅量超過46%～50%的黃銅，室溫下的顯微組織僅由β相組成，稱為β黃銅單相黃銅：室溫組織為單相α的黃銅又稱單相黃銅，強(qiáng)度較低

41、、塑性特別好，適于壓力加工，常用代號有H80、H70、H68，其中H70、H68強(qiáng)度較高，大量用作槍彈殼和炮彈筒，故有“彈殼黃銅”之稱。雙相黃銅：α+β’黃銅又稱雙相黃銅，強(qiáng)度高，塑性差、常用H59、H62用作水管、油管、散熱器等。特殊黃銅 為了提高黃銅的耐蝕性、強(qiáng)度、硬度和切削性等，在銅 -鋅合金中加入少量（一般為1%～2%，少數(shù)達(dá)3%～4%，極個別的達(dá)5%～6%）錫、鋁、錳、鐵、硅、鎳、鉛等元素，構(gòu)成三元、四元、甚至五元合金，即為復(fù)雜黃銅，亦稱特殊黃銅。 它們比普通黃銅具有更高的強(qiáng)度、硬度、抗腐蝕性能（2）青銅：銅與錫(Sn)的合金 青銅是以Sn、Al、Si、Be、Ti等

42、為主要合金元素的銅合金 現(xiàn)代工程把含鋁、硅、鈹、錳、鉛等合金元素的銅基合金稱為青銅 例 QSn 4-3 錫青銅的特性： 含錫5~7% 適于壓力加工 含錫>10% 塑性較差，適于鑄造加工，稱為鑄造青銅 特殊青銅 例：鋁青銅 含鋁5%~7% 塑性最好 適于冷加工 含鋁10% 強(qiáng)度最高 含鋁>12% 塑性很差 例：鈹青銅 以鈹為主加元素的銅合金 工業(yè)用含鈹量1.7~2.5% (3)白銅 白銅是以Ni為主要合金元素的合金。Ni和Cu在固態(tài)下能完全互溶，所以各類銅鎳合金均為α單相固溶 體，具有很好的冷熱加工性能，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，只能用固溶強(qiáng)

43、化和加工硬化來提高強(qiáng)度。 按用途可分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅。 白銅的用途 各類銅鎳合金均為α單相固溶體，具有很好的冷熱加工性能，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，只能用固溶強(qiáng)化和加工硬化來提高強(qiáng)度。 白銅具有高的抗蝕性和優(yōu)良的冷熱加工成形性，精密儀器儀表，化工機(jī)械及醫(yī)療器械中的關(guān)鍵材料。 （二）軸承合金 1、錫基軸承合金 要求在工作溫度下有一定的承載能力和抗疲勞能力，有足夠的塑性和韌性、較低的耐摩擦系數(shù)、良好的導(dǎo)熱性。 常用的軸承合金按其化學(xué)成分可以分為錫基、鉛基、鋁基、銅基和鐵基等數(shù)種。 最常見的是錫基和鉛基合金——巴氏合金 ZCh+基本元素（錫或

44、鉛）的符號+主加元素的符號+主加元素的百分含量+輔加元素的百分含量例：ZChSnSb 11-6 用于高速、重載下工作的重要軸承，變載荷下易于疲勞，價貴 用高速重載的蒸汽透平機(jī)、透平發(fā)動機(jī)、功率大于750kw發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的軸承 2、鉛基軸承合金 在鉛銻合金的基礎(chǔ)上添加錫和銅,用于中速輕載或靜載例：ZChPbSb 16-16-2 ZCh——軸承合金 Pb——基本元素鉛 Sb——主加元素銻 16——主加元素銻16% 16——輔加元素錫16% 2——輔加元素銅2% 其余為基本元素Pb 3、銅基軸承合金 鉛青銅、錫青銅 ——重要的高速重載軸承 ZQPb

45、30 用于高速、重載軸承，能承受變載和沖擊 ZQSn 10-1 用于中速、重載及受變載荷的軸承 用于不變載荷工作條件下的透平機(jī)、電動機(jī)、發(fā)動機(jī)離心泵、壓縮機(jī)等機(jī)器的軸承（三）粉末合金（陶瓷冶金）金屬或非金屬在模具中→壓制或燒結(jié)成產(chǎn)品適于制造：硬度和熱硬性很高的硬質(zhì)合金，減摩材料 優(yōu)點(diǎn)：各成分彼此不熔合、比重、熔點(diǎn)相差很大都可制成均勻的合金 缺點(diǎn)：原料成本較高，壓力大，對合金模具要求很高，不適合形狀復(fù)雜零件 粉末冶金燒結(jié)爐 主要用于壓制成型粉末冶金件在氣氛保護(hù)下的燒結(jié) 采用推送式傳送 連續(xù)作業(yè)式電阻爐，由電爐、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三部分組成。 （四）

46、鈦及鈦合金 鈦在地殼中的儲量居第四位 純鈦是純白色輕金屬，具有耐蝕性和耐熱性，有一定的強(qiáng)度和高的塑性,密度為4.507g/cm ，介于Al和Fe之間，熔點(diǎn)1668℃，高于鐵，在882.5℃發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，882.5℃以上為β-Ti（體3心立方晶格），882.5℃以下為α-Ti（密排六方晶格） 鈦合金的密度也較小，也有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 鈦合金：以鈦為基加入適量的鉻、錳、鐵、釩、鋁和鉬 ì a：組織穩(wěn)定，熱強(qiáng)性熱穩(wěn)定性好、發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片、飛機(jī)蒙皮 ?í b：強(qiáng)度較高，沖壓性好，不經(jīng)時效可強(qiáng)化，抗脆性好，熱穩(wěn)定性差 ??a + b：塑性好，易于鍛造，沖壓成型，可

47、時效強(qiáng)化：火箭發(fā)動機(jī)外殼五、金屬材料成型與工藝性 （一）鑄造加工及其工藝性 1、鑄造的基本概念：熔化的金屬溶液澆注到具有與零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待溶液凝固并冷卻后獲得毛坯或零件的工藝過程稱為鑄造。 2、常用的鑄造金屬 鑄鐵：鐵碳-硅為主的多元鐵基合金 普通鑄鐵含碳2.11%~4.0% Si1~3% Mn 0.4~1.5% P 0.01~0.5% S 0.02~0.2% 鑄鋼 ZG45~35 鑄鋁：外觀裝飾效果最佳 Al-Si Al-Cu Al-Mg Al-Zn 鑄銅：通過表面處理后可仿制成各式各樣的古代工藝品 3、鑄造的特點(diǎn) 適應(yīng)性強(qiáng) 成本低廉

48、 4、鑄造工藝種類 (1)砂型鑄造 砂型鑄造：用型砂制做鑄型的鑄造方法，是目前鑄造使用的其本方法 A 手工造型 B 機(jī)器造型 :普通機(jī)器造型 高壓造型 (2)熔模鑄造 又稱“失蠟鑄造”，它是在蠟?zāi)１砻姘栽煨筒牧?，從而獲得無分型面的鑄型的鑄造方法。與砂型鑄造比較 熔模鑄造有如下特點(diǎn) ①鑄件的精度高且表面光潔 ②能夠鑄造各種鑄造合金鑄件，尤其適用于那些高熔點(diǎn)及難切削加工合金的鑄造。 ③熔模鑄件的形狀可比較復(fù)雜，鑄件上可鑄出的最小孔徑為0.5mm，鑄件的最小壁厚為0.3mm ④鑄件的重量不宜太大，一般不超過25Kg，目前生產(chǎn)的最大熔模鑄件為

49、80kg左右 (3)金屬型鑄造 將液態(tài)金屬澆入金屬鑄型，從而獲得鑄件的鑄造方法稱為金屬型鑄造，由于金屬型可以使用多次，所以又稱為永久型鑄造。 (4)離心鑄造 將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬在離心力的作用下填充鑄型并凝固成型的鑄造方法稱為離心鑄造。 特點(diǎn)：工藝過程簡單、機(jī)械性能較好、便于鑄造“雙金屬”鑄件 (5)壓力鑄造 在高壓（5-150MPa）下，將液態(tài)合金高速（50-100m/s）壓入高精度的型腔內(nèi)，并在壓力下，迅速凝固而獲得鑄件的方法。 5、鑄造方法的選擇 考慮生產(chǎn)批量 鑄造合金的種類 鑄件的重量、形狀、尺寸精度及表面粗糙度要

50、求等鑄件本身的因素考慮還要與后續(xù)加工的成本及生產(chǎn)現(xiàn)場條件等同素一起綜合考慮6、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性比較 7、砂型鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意要點(diǎn) （1）力求使鑄件的外形簡單，輪廓平直，造型時只需一個分型面 （2）力求使型芯數(shù)目最少，裝配、清理方便，排氣容易 （3）結(jié)構(gòu)斜度：便于脫摸 （4）鑄件應(yīng)有合理的壁厚、壁厚盡量均勻 （5）應(yīng)盡量避免鑄件中有過大的水平面 （二）壓力加工及其工藝性 1、壓力加工的概念及方法 （1）壓力加工的概念 在外力作用下，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的加工方法 （2）壓力

51、加工方法及設(shè)備 ① 軋制 ② 擠壓 ③拉拔 ④自由鍛 自由鍛是將加熱好的金屬坯料放在鍛造設(shè)備的上、下砥鐵之間，施加沖擊力或壓力，直接使坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需鍛件的一種加工方法。 自由鍛由于鍛件形狀簡單、操作靈活，適用于單件、小批量及重型鍛件的生產(chǎn)。自由鍛分手工自由鍛和機(jī)器自由鍛。手工自由鍛生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，僅用于修配或簡單、小型、小批鍛件的生產(chǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器自由鍛已成為鍛造生產(chǎn)的主要方法，在重型機(jī)械制造中，它具有特別重要的作用。 ⑤模鍛——模型鍛造 將加熱后的坯料放置在固定于模鍛設(shè)備上的鍛模內(nèi)鍛造成形的。 模鍛可以在多種設(shè)備上進(jìn)行。在

52、工業(yè)生產(chǎn)中，錘上模鍛大都采用蒸汽-空氣錘，噸位在5KN~300KN（0.5~30t）。壓力機(jī)上的模鍛常用熱模鍛壓力機(jī)，噸位在25000KN~63000KN。 模鍛的鍛模結(jié)構(gòu)有單模堂鍛模和多模膛鍛模。如圖所示為單模堂鍛模，它用燕尾槽和斜楔配合使鍛模固定，防止脫出和左右移動；用鍵和鍵槽的配合使鍛模定位準(zhǔn)確，并防止前后移動。單模膛一般為終鍛模膛，鍛造時常需空氣錘制坯，再經(jīng)終鍛模膛的多次錘擊一次成形，最后取出鍛件切除飛邊。模鍛的生產(chǎn)率和鍛件精度比自由鍛造高，可鍛造形狀較復(fù)雜的鍛件，但要有專用設(shè)備，且模具制造成本高，只適用于大批量生產(chǎn)。 ⑥板料沖壓 工序種類： 分離工序：剪裁、沖

53、孔、落料、修邊 變形工序：彎曲、壓延、翻邊、脹形 復(fù)合：以上兩類工序集中于同一模具中完成 其它工序：備料、修飾、輔助工序等 板料沖壓選擇設(shè)備的基本原則 零件的生產(chǎn)類型 零件的幾何尺寸大小及結(jié)構(gòu)形式 零件的材料性能及精度要求 2、沖壓材料 （1）沖壓性能 壓彎、拉延、成型、翻邊——要求較低的屈服極限σ 分離工序——希望稍高，以獲得良好的剪截面 s 好的沖壓性能要求： δ延伸率≥40% 硬度≤45HRB σ /σ （屈強(qiáng)比）≤0.65 頂壓深度符合規(guī)定的范圍 s B 鐵素體晶粒度6~7級

54、 （2）化學(xué)成分的影響 C、Si、Mn、P、S含量增加會使材料的塑性降低，脆性增加導(dǎo)致材料沖壓性能變壞。 含碳量在0.05%~0.15%的低碳鋼有較好的拉延性能。 （3）金相組織 晶粒大小均勻——拉延性能好 晶粒大小不均→裂紋 深拉延用冷軋薄板晶粒度6~8級 晶粒過大→粗糙表面（桔皮） 深拉延用冷軋中板晶粒度5~7級 晶粒過小→塑性降低，易冷作硬化 鋼板軋制成后殘留的帶狀組織，煉鋼時殘留在鐵素體晶粒之間的游離碳化物與非金屬夾雜物對沖壓時 的塑性變形不利 （4）厚度公差、表面質(zhì)量 材料的厚薄 的影響 厚度不穩(wěn)定 的影響

55、 （5）表面質(zhì)量 表面氣泡、裂紋、結(jié)疤、縮孔、分層等缺陷在沖壓變形中可能擴(kuò)大裂痕、應(yīng)力集中、斷裂表面粗糙的板在拉延、壓彎、成型中會使沖模與鋼板摩擦力增加，降低沖模壽命 2、選擇材料的原則 （1）考慮產(chǎn)品設(shè)計與沖壓工藝的關(guān)系 （2）提高效率 （3）保證工藝的前提，以廉價材料代替貴重材料，以薄料代用厚料，以黑色金屬代替有色金屬 （4）考慮板材的尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，注意排樣，防止浪費(fèi) 4、壓力加工工藝性 (1)自由鍛

56、件的結(jié)構(gòu)工藝性 (2)模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性 鍛件要有一個分模面 加工面上應(yīng)留有機(jī)械加工余量 非加工面及與錘擊方向平行的面應(yīng)設(shè)計模鍛斜度，轉(zhuǎn)角要圓角過渡 盡量簡單、避免凹凸、薄壁等結(jié)構(gòu) 盡量避免深孔或多孔結(jié)構(gòu) 復(fù)雜件采用先鍛后焊的方法 (3)沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 落料沖孔零件 落料的外形盡量簡單對稱、有規(guī)則，排樣時盡量將廢料降低到最少 沖孔時，孔徑、孔距不得小于材料厚度；零件外緣凸起或凹進(jìn)的尺寸不得小于厚度的 1.5倍輪廓的轉(zhuǎn)角要有圓角半徑 彎曲零件 彎曲半徑不能小于材料許可的最小彎曲半徑 平直部分H>2t 孔的位置離邊緣距離L>（1.5~

57、2）t 拉深零件 拉深件高度不宜過大，凸緣不宜過寬，底部轉(zhuǎn)角應(yīng)有圓角過渡 （三）金屬焊接技術(shù)及其工藝性 1、金屬的焊接方法 采用焊接工藝的優(yōu)點(diǎn) 采用焊接工藝與鉚接相比 可以節(jié)省金屬材料、節(jié)省制造工時 接頭密封性好對，某些結(jié)構(gòu)可以采用鑄焊或鍛焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)，取代整鑄或整鍛結(jié)構(gòu)，從而做到以小拼大，以簡拼繁 它不僅節(jié)省金屬材料，還簡化了坯料準(zhǔn)備工藝，從而降低了制造成本，便于制造雙金屬結(jié)構(gòu)2、金屬材料的焊接性 （1）概念 工藝焊接性 使用焊接性 在不需要采用復(fù)雜工藝措施的條件下，能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭——焊接性好 （2）影響焊接性的主要因

58、素 金屬材料的化學(xué)成分 焊接工藝方法：氣焊工藝→亞弧焊→等離于焊、電子束焊、激光焊 （3）估算鋼材焊接性的碳當(dāng)量法C = C + Mn + Cr + Mn +V + Ni +Cu 當(dāng) 6 5 15 3、焊接結(jié)構(gòu)工藝性 （1）焊縫的可焊到性 （2）焊縫布置 3、焊接結(jié)構(gòu)工藝性 改善焊接勞動條件 注意節(jié)省材料 盡量避免仰焊焊縫 （四）機(jī)械加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性 1、金屬機(jī)械加工的種類 ① 鉗工 基本的加工方法有劃線、鏨切、鋸割、銼削、鉆孔、攻絲、套扣和刮研等 。

59、 ② 機(jī)械加工 通過人操縱機(jī)床對工件進(jìn)行切削加工的的主要方法是車、鉆、銑、刨、磨和齒輪加工等。是作為零獲得零件更高的精度和更高的光潔表面的最終手段。 2、金屬切削機(jī)床的分類 （1）按加工性質(zhì)和刀具進(jìn)行分類 車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、刨插床、拉床、切斷機(jī)床超、聲波及電加工機(jī)床和其他機(jī)床 （2）按照它們的萬能程度分類 通用機(jī)床(萬能機(jī)床)：普通車床、臥式鏜床 專門化機(jī)床(專能機(jī)床)：精密絲桿車床、凸輪軸車床專用機(jī)床：機(jī)床主軸箱專用鏜床六、金屬表面處理與裝飾技術(shù) 轉(zhuǎn)化膜——氧化膜 ì ì化學(xué)氧化膜 ?電化學(xué)轉(zhuǎn)化膜

60、? 鉻酸鹽膜 ? í 轉(zhuǎn)化膜層í ? 磷酸鹽膜 ? ? ?化學(xué)轉(zhuǎn)化膜 ? 1、 金屬材料的表面處理 （1）鋁及鋁合金的氧化與著色處理 ? 電化學(xué)氧化 ：在酸性電解液里 多孔性氧化膜——防護(hù)、裝飾 ? 化學(xué)氧化 ：堿溶液和含堿金屬的鹽溶液 Al（OH）3 ? 氧化膜的著色 ：化學(xué)染色法、整體著色法、電解著色、干涉著色法 基材通過電化學(xué)作用，獲得銀白色的人工氧化膜，常稱陽極氧化材；由于氧化膜是一種以針孔為中心的兩層六棱體蜂窩狀結(jié)構(gòu)組成的，對針孔進(jìn)行“封閉”處理，即成為商品“陽極氧化材”。

61、 在“陽極氧化”處理之前，為消除鋁加工過程的擠壓痕跡，常進(jìn)行機(jī)械（“磨砂處理或“拋丸”處理）、 化學(xué)（酸蝕、堿蝕）處理兩種方式，消除痕跡；之后還可以再進(jìn)行機(jī)械拋光、化學(xué)拋光.等以適應(yīng)不同場合的需求。 常見商品有“噴砂鋁型材”、“氧化拋光鋁型材”等。 經(jīng)過噴砂處理的鋁型材，其疲勞壽命顯著延長，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的危險性大為下降。 (2)鋼鐵的氧化與磷化處理 磷酸鹽 化學(xué)處理 磷酸鹽膜 高電阻膜層 (3)銅及銅合金的氧化處理 ① 過硫酸鹽堿性溶液氧化法 過硫酸甲堿溶液：NaOH+K2S2O8→60~650C浸煮5min→形成黑色氧化膜 ② 銅氮溶液化

62、學(xué)乳化法: 適合含銅量為52%~68%的制件，氧化膜為藍(lán)黑色，質(zhì)量比過硫酸鹽溶液氧化的差，可再涂清漆 ③ 古銅色化學(xué)氧化銅鍍層:制件鍍銅后，在硫酸溶液中活化，再用過硫酸鹽溶液氧化的方法氧化，可再機(jī)械拋光或滾光后再浸涂清漆。 ④ 堿性溶液電化學(xué)氧化法: 以銅制件為陽極，置入氫氧化鈉熱溶液中，鋼或鍍鎳鋼板為陰極，通直流電，形成黑色氧化膜。 2.鍍層裝飾技術(shù) 3.涂層裝飾技術(shù) 在制品表面形成以有機(jī)物為主體的涂層，并干燥成膜的工藝，稱為涂裝技術(shù) ①保護(hù)作用：防止制品表面受腐蝕、被劃傷、臟污，提高制品的耐久性。 ②裝飾作用：將制品表面裝飾成涂層所具有的色彩

63、、光澤和肌理，使制品外觀在視覺感受上成為美觀悅目的制品。 ③特殊作用：使制品具有隔熱、絕緣、耐水、耐輻射、阻尼、殺菌、吸收雷達(dá)波、隔音、導(dǎo)電等特殊功能。 涂裝工藝一般包括制件表面涂裝前處理、徐敷涂料及涂層干燥三大步驟4.搪瓷被覆技術(shù) 5.表面精整加工 將金屬材料的表面加工成平滑、光亮美觀或具有凹凸換樣的表面狀態(tài)的過程稱為表面精整加工。表面精整加工除直接具有裝飾效果外，作為電鍍和涂裝的前處理也是重要的 切削與研削加工研磨 機(jī)械研磨 電解研磨 化學(xué)研磨蝕刻 利用化學(xué)藥品的作用使被加工金屬表面的持定部位浸蝕溶解而形成凹凸模祥 將整個金屬表面用耐藥品浸蝕

64、的膜(稱隔離膜式掩蔽膜)覆蓋→把表面上要求凹下去的部位的膜用機(jī)械的或化學(xué)的方法除去→用藥水使裸露部分的金屬溶解而形成凹部 例：銅版畫、照相制版法 5.其它表面裝飾方法 層壓塑料薄膜 熱浸涂層 :熱浸作為一種涂覆方法只適用于低熔點(diǎn)金屬暫時性防護(hù)涂層 防銹油 防銹紙 可剝性塑料等一些非金屬材料 第三章 塑料及其工藝性 第一節(jié) 塑料基本知識 一 塑料的概念 （一）樹脂和塑料的概念 樹脂 天然樹脂 （?。┓N類： 松香，蟲膠，瀝青等 （ⅱ）特點(diǎn)：無明顯的熔點(diǎn)；可溶 人造樹脂：人工合成 塑料 化學(xué)方法合成 主要成分——樹脂+加入

65、添加劑 （二）高分子和低分子的區(qū)別 ? 分子中所含的原子數(shù) 分子量 分子長度 分子結(jié)構(gòu):從低分子化合物到高分子化合物的轉(zhuǎn)變——-聚合 （三）塑料的特征和用途 1. 重量輕 2. 優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性 3. 優(yōu)良的電絕緣性能 4. 比強(qiáng)度高 5.優(yōu)良的耐磨性、自滑潤性和吸震性 6.粘結(jié)能力強(qiáng) 7.著色范圍廣 8.卓越的成型性能 二、塑料的成分 樹脂+助劑 樹脂 在塑料中起決定作用 1.是塑料中主要的必不可少的成分 2.賦予塑料的可塑性和流動性 3.將塑料的其它成分粘和在一起 4.決定塑料的性能和主要性能，如物理，化學(xué)，機(jī)械與電

66、性能助劑（添加劑）為了使復(fù)合物（塑料）或其制品具有某種特性而加入的一些物質(zhì) 1.填充劑 2.增強(qiáng)劑 3.增塑劑 4.穩(wěn)定劑 5.著色劑 6.潤滑劑 7.防靜電劑 8.阻燃劑 9.驅(qū)避劑 10．其它助劑 （1）增塑劑 作用：提高樹脂的可塑性，柔韌性、彈性及其它的性能①加入增強(qiáng)劑后，樹脂分子之間距離變大②削弱了分子間的吸引力 ③分子容易滑移，從而在較低的成型溫度下具有良好的可塑性和柔韌性對增塑性的要求 ①與樹脂的相溶性好 ②揮發(fā)性低：減少外逸、游離、萃取和滲出 ③對熱和化學(xué)試劑的溫度性好，耐光，耐熱，耐化學(xué)試劑 ④毒性：污染小、無毒，無臭，不燃，吸濕性小 （2） 穩(wěn)定劑 ⑴作用：防止或抑制聚合物受外界因素（光、熱、細(xì)菌、霉菌以致簡單的長期存放等）所引起的破壞作用。 ⑵穩(wěn)定劑種類 ①光穩(wěn)定劑：包括紫外線吸收劑和光屏蔽劑（光能轉(zhuǎn)移劑） 作用：抑制和防止樹脂受到紫外線或光的照射而發(fā)生光化降解，使其性能變化：外表開裂，起霜，變色，退光起泡以至完全粉化。 ②熱穩(wěn)定劑：抑制樹脂在加工過程中受熱的作用而降解，以提