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1、第四章 机械制造基础 檀冀望若凿曝顾扛艇蓖爆要烷蝇泰氦勤把惦那菱饱捂憋乱群瞄瀑镜弃残讽四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础任任何何机机械械或或器器件件都都是是由由零零件件构构成成的的，而而零零件件又又是是由由各各类材料经过加工制成的。类材料经过加工制成的。通通过过对对大大量量机机械械零零件件失失效效的的机机理理分分析析发发现现，材材料料选选择择合合适适与与否否与与零零件件加加工工过过程程的的好好坏坏是是影影响响机机械械零零件件寿寿命命和和使使用可靠性的最重要的两个因素。用可靠性的最重要的两个因素。材料的性能包含工艺性能和使用性能两方面。材料的性能包含工艺性能和使用性能两方面
2、。工工艺艺性性能能是是指指制制造造工工艺艺过过程程中中材材料料适适应应加加工工的的性性能能，通通常常指指其其铸铸造造性性能能、锻锻压压性性能能、焊焊接接性性能能、切切削削加加工工性性能能和和热处理性能等；热处理性能等；使使用用性性能能是是指指金金属属材材料料在在使使用用条条件件下下所所表表现现出出来来的的性性能能，它包括力学性能、物理和化学性能。它包括力学性能、物理和化学性能。烈佰买殆炮崩踌浸挺拾摸彭睬恩刚进姆歉颓控吝腆偷恼幼浮癣剿撞匹滩听四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料 材材料料是是用用来来制制造造器器件件、构构件件和和其其它它使使用用物物质质的
3、的总总称称，是是人人类类生产和生活必需的物质基础，是科学技术进步的基础。生产和生活必需的物质基础，是科学技术进步的基础。材材料料技技术术的的不不断断发发展展，为为整整个个科科学学技技术术的的进进步步提提供供了了坚坚实实的的基基础础，而而科科学学技技术术整整体体的的进进展展，对对材材料料的的品品种种和和性性能能提提出出了了更更高高的要求，从而又刺激了材料技术的高速发展。的要求，从而又刺激了材料技术的高速发展。历历史史学学家家曾曾把把材材料料及及其其器器具具作作为为划划分分时时代代的的主主要要标标志志：石石器器时代、青铜器时代、铁器时代等时代、青铜器时代、铁器时代等 邯佯俯嚎帅晚恨诧淤陛搅澄援河依
4、臃真容苦眷减奸恍房靛东胆慎傲咋唁铝四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料 材材料料是是用用来来制制造造器器件件、构构件件和和其其它它使使用用物物质质的的总总称称，是是人人类类生产和生活必需的物质基础，是科学技术进步的基础。生产和生活必需的物质基础，是科学技术进步的基础。材材料料技技术术的的不不断断发发展展，为为整整个个科科学学技技术术的的进进步步提提供供了了坚坚实实的的基基础础，而而科科学学技技术术整整体体的的进进展展，对对材材料料的的品品种种和和性性能能提提出出了了更更高高的要求，从而又刺激了材料技术的高速发展。的要求，从而又刺激了材料技术的高速发展。
5、历历史史学学家家曾曾把把材材料料及及其其器器具具作作为为划划分分时时代代的的主主要要标标志志：石石器器时代、青铜器时代、铁器时代等时代、青铜器时代、铁器时代等 沸乙比麓狗际熬钙著拉疯打翅嗓图众笼情赊汇胡阴未逾涤初剂渡俊谅锨满四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料我们常常使用我们常常使用“工程材料工程材料”这个词。这个词。工程材料在较广的定义上与工程材料在较广的定义上与“材料材料”相差无几，但它还有一个比较专相差无几，但它还有一个比较专门的定义，指那些具有专门设计的结构、专门的性能、专门用于某一领门的定义，指那些具有专门设计的结构、专门的性能、专门用于某一
6、领域的材料。域的材料。 从事材料，尤其是工程材料的开发、研究工作的学科领域称为材料科学与工程。材料科学着重于发现材料的本质材料科学着重于发现材料的本质，并由此对结构与组成、性质、使用性能之间的关系作出描述与解释；而材料工程则是应用材料工程则是应用材料科学的知识，对材料进行开发、制造、修饰并实现其具体应用。恒哎蜕尉摄叶映臭嚣源法缉挟拒各择明搔否帚坞官螟懦栽岂母纬厉关箔冲四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料为为开开发发新新的的工工程程材材料料，材材料料学学家家们们先先是是设设计计出出新新的的材材料料结结构构，再再开开发发出出新新的的制制造造方方法法，使使材
7、材料料的的种种类类呈呈几几何何级数增长。级数增长。 图4-1 材料成熟曲线晓忘皮锁撞燎雁润缺踢睛蕉妒屎饶奢搜形氛沈臆泳辛锯剂罪郎挎裳鞋可假四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料飞机结构材料的发展飞机结构材料的发展 世界上第一架金属飞机是德国 Hans Reissner公司于1912年设计制造并试飞成功的，它的机翼材料是纯铝。 到30年代初期，出现了合金铝的机身和机翼，如波音757的材料就是80%的合金铝，12%钢铁，3%的复合材料。以铝为主的材料结构延续了很长时间，到超音速时代就不得不改变了。因为铝的强度只能维持到195。 目前的超音速客机协和式和SR7
8、1式侦察机的机身都采用了钛合金。麦道公司于70年代设计的Harrier式飞机，率先将铝合金全部换成了碳纤维与环氧树脂的复合材料。Voyager式飞机由于大量采用复合材料，一次加油就能够绕地球一周。 目前已经出现了除发动机外全部用复合材料制造的的飞机。齐探垣衰硼袖罚理锄蘸胯构掸燕脱萌蓟微搔写束菊冗欺楚鄙盲鸽扑讹孩饥四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-2波音757飞机酒况浩发舵忍类赏牡晴氓栈颤卤欲蛰衫返狠踞校荤梨矿嗅讥猎啪芦鸭闸挡四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料 所谓新新材材料料或或者者新新型型材材料料，是指那些新近发展或正在发展中的、具有优异性
9、能和特殊功能，对加速科学技术进步、促进国民经济的发展、增强国防实力具有重大推动作用的材料。新型材料是相对于传统材料而言的，两者之间并没有截然的分界，新型材料的发展往往以传统材料为基础，传统材料的进一步发展也可成为新型材料。 各国都将新材料研究开发工作置于特殊地位，竞相制订发展规划，采取各种措施，力争抢占新材料技术的“制高点”，以推动本国在各个高技术领域持续稳定发展。 悬学蒙蛤音炙尾依亲敬婶辅象委笑完营帐泳磕盟吩签藕瓜堂树坯午悔圣岔四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-3法拉利跑车图4-4 太阳能发电站(澳大利亚)蛋七谷粱俘统踢勉轿跃灸迭皮十标躺棵可朋鳖踩愤防斧赫槐垫妈弊炒渭骨四章节机械制造
10、基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.1金属材料金属材料 在所有的材料里，金属王国地盘最大，历史最久。在人类已经发现的107种元素中，和“金”字“沾边”的竟多达84种 。 金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料黑色金属材料和有色金属材料两大类。金属材料技术也就分为黑色冶金、有色冶金以及相关的加工成型技术。图4-5各类金属制品航辛亥匪漏葫柑隙姓油挠晦攒窥巷查堕眶膨业款庭醚浦向砍篱枣爱淋识售四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.1金属材料金属材料1黑色金属材料黑色金属材料 各种钢铁材料都属于黑色金属材料，它包括单独冶
11、炼的铁金属，也包括铁、铬、锰等金属和碳、硅、硫、磷等非金属元素混合冶炼所得的材料。 现在狭义上的黑色金属仅指铁及其合金。狭义上的黑色金属仅指铁及其合金。铁在地壳中的含量为4.75%，在地壳中的含量仅次于铝，它是当前应用最广，用量最大的金属。 根据其铁碳合金中含碳量不同，分为碳钢和铸铁。含碳量小于2.11的称为碳钢，含碳量大于2.11的称为铸铁。跋问掺塌剔赤蟹菲愁恩馏酒肄优恋漂东炳同啮度描硕臻证骑崇懂得魄熬奈四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.1金属材料金属材料1.黑色金属材料黑色金属材料 以钢铁为代表的黑色金属材料是100多年来的基本结构材料，
12、近代工业基本上是在钢铁材料的基础上发展起来的。钢铁产量钢铁产量往往成为衡量一个国家工业水平和生产力的尺度。 世界钢的年产量增长很快，1700年10万吨；1800年为80万吨；1900年增至4190万吨；1980年世界钢产量已达7.4亿吨以上；2000年为16-17亿吨。2006年仅中国钢产量就超过了4.6亿吨。 目前，在整个结构材料中，钢材应用的比例大约占66%，仍占主导地位。躇拟覆甥几危控梯太榔叔睬蒸夷弄玉浴舒谭崎控娘桩卧束缩蝇忻要慰胶赖四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.1金属材料金属材料2.有色金属材料有色金属材料有色金属是指除了钢铁等黑
13、色金属以外的其它金属。有色金属是指除了钢铁等黑色金属以外的其它金属。常用的有铝、铜、钛、镍、钴、钨、钼、锡、铅、锌、金、常用的有铝、铜、钛、镍、钴、钨、钼、锡、铅、锌、金、银、铂等。银、铂等。它们的耗用量虽比钢铁少得多，据统计，世界钢产量它们的耗用量虽比钢铁少得多，据统计，世界钢产量和有色金属产量之比约为和有色金属产量之比约为100：5，但却是现代工业所不，但却是现代工业所不可缺少的。它们有许多特殊的优良性能，如导电、导热性可缺少的。它们有许多特殊的优良性能，如导电、导热性能好，比重小、化学性质稳定，耐热、耐腐蚀，工艺性好能好，比重小、化学性质稳定，耐热、耐腐蚀，工艺性好等，等，因此，有色金属
14、被广泛用于电气、机械、化工、电子、因此，有色金属被广泛用于电气、机械、化工、电子、轻工、仪器仪表和航空、航天技术领域。轻工、仪器仪表和航空、航天技术领域。锦茨整瘴泡皑阜离到腾俐株芳于路连芳锚蹦肉俺痉村钝它罚旗辛绽份尘敖四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.1金属材料金属材料2.有色金属材料有色金属材料 在常规武器制造方面，铜、铅及其合金用于制造子弹及炮弹镁用于制在常规武器制造方面，铜、铅及其合金用于制造子弹及炮弹镁用于制造照明弹和燃烧弹；铝、镁及其合金用于制造飞机，战车和坦克。含镍合金造照明弹和燃烧弹；铝、镁及其合金用于制造飞机，战车和坦克。含镍
15、合金钢用于制造各种武器的结构件等。钢用于制造各种武器的结构件等。在火箭、导弹、航天飞机的制造方面，主要以铝，其次是镁、钛及其合在火箭、导弹、航天飞机的制造方面，主要以铝，其次是镁、钛及其合金作为结构材料；铍用于大型运输机的圆盘制动器，可使重量减轻金作为结构材料；铍用于大型运输机的圆盘制动器，可使重量减轻26，稀，稀有高熔点金属是火箭发动机的关键材料。如美国有高熔点金属是火箭发动机的关键材料。如美国“大力神大力神”洲际导弹的燃烧洲际导弹的燃烧室就是用室就是用Ti6Al4V合金制造的，一艘载一个人的宇宙飞船，总重力合金制造的，一艘载一个人的宇宙飞船，总重力4.5t，而高，而高熔点金属就有熔点金属就
16、有1.13t。在原子反应堆、核潜艇等方面，除放射性金属是原料外，锂在原子反应堆、核潜艇等方面，除放射性金属是原料外，锂-6可用于制可用于制造氢弹，美国造氢弹，美国1970年有年有70以上的锂用于生产氢弹。锆可作为核反应堆的包以上的锂用于生产氢弹。锆可作为核反应堆的包套材料，铪可作为核反应堆的控制棒。套材料，铪可作为核反应堆的控制棒。隔憎尉午耍却慑释蹈招睬颇铆夺更柔乏倍讯颐干接焚坛抒蔑啃闺家鳞胆佩四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.1金属材料金属材料2.有色金属材料有色金属材料在在有有色色金金属属中中用用途途最最广广泛泛的的是是铝铝。铝铝制制品品
17、几几乎乎深深入入到到我我们们生生活活的的各各个个角角落落。家家家家户户户户使使用用的的烹烹饪饪器器皿皿，厨厨房房用用具具大大都都是是铝铝制制品品，铝铝还还可可以以制制造造各各种种家家具具、电器用品、船舶、建筑材料、电缆、管道、机械、储油罐等。电器用品、船舶、建筑材料、电缆、管道、机械、储油罐等。 铝铝在在地地壳壳中中的的含含量量差差不不多多比比铁铁多多一一倍倍，约约占占地地壳壳总总重重量量的的7.5%，在在金金属属中中占占首首位位。只只要要加加入入铜铜、镁镁，即即可可炼炼成成坚坚韧韧的的铝铝合合金金，强强度度高高、重重量量轻轻、用用途途广广、导导电电性性能能良良好好，外外表表氧氧化化铝铝层层保
18、保护护膜膜还还可可抗抗腐腐蚀蚀，现现已已成成为为第第二二位位广广泛泛应用的金属。应用的金属。铝铝的的得得来来却却不不容容易易，直直至至1854年年法法国国化化学学家家德德维维尔尔才才成成功功地地利利用用金金属属钠钠把把氧氧化化铝铝还还原原为为金金属属铝铝，当当时时金金属属钠钠的的售售价价相相当当惊惊人人，比比黄黄金金还还要要昂昂贵贵。1884年，美国的霍尔第一次用电解法得到铝，这才使铝得到广泛运用。年，美国的霍尔第一次用电解法得到铝，这才使铝得到广泛运用。世世界界铝铝产产量量1905年年才才1万万吨吨，1943年年年年即即达达到到200万万吨吨，1973年年已已达达1093万吨，万吨，2006
19、年约为年约为3200万吨。万吨。2006年中国的铝产量约年中国的铝产量约935万吨。万吨。厉白耸肾空慧常肤咙靶麻监蟹约蟹腑于春骗亩藏令港碳居钒播罐攘嗡帕疮四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-6 各类铝制品 冲浚啄缓剐碑诫哈笛疥店架烦住钓樊志敷纸滴晦缩宣栈涩芥童航黎央兰悼四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.1金属材料金属材料2.有色金属材料有色金属材料铜铜及及其其合合金金也也是是被被广广泛泛使使用用的的有有色色金金属属。铜铜是是人人类类最最早早知知道道并并用用于于生生产产的的第第一一种种金金属属。铜铜在在自自然然界界储储量量非非常常丰丰富富
20、，在在地地壳壳中中的的含含量量约约为为0.01%，并并且且加工方便。加工方便。最最初初人人们们使使用用的的只只是是存存在在于于自自然然界界中中的的天天然然单单质质铜铜，用用石石斧斧把把它它砍砍下下来来，便可以锤打成多种器物。便可以锤打成多种器物。含含铜铜的的矿矿物物比比较较多多见见，可可以以煅煅烧烧后后用用碳碳还还原原。目目前前高高纯纯铜铜多多采采用用电电解解法法生生产，故常称为电解铜，纯度可达产，故常称为电解铜，纯度可达99.99。纯纯铜铜因因其其强强度度低低使使其其工工业业应应用用受受到到限限制制，实实际际使使用用广广泛泛的的是是铜铜合合金金。迄迄今今为为止止，世世界界上上已已开开发发并并
21、定定型型生生产产的的铜铜合合金金有有余余种种。最最常常见见的的是是黄黄铜铜、青铜和白铜。青铜和白铜。蒋屯增技玛留嘉虏内展宝拆咎识睛算眉忙痈臼辊袒让疆幼征鲤椿臭刺酣掌四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-7 纯铜制作的管子闲昼恤侣皑鸳秤祷松厚新财孺缕拯竞道钞刑甫侗甜粪硒光蔽蒲干轮掸隶昆四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.1金属材料金属材料2.有色金属材料有色金属材料纯纯净净的的铜铜是是紫紫红红色色的的金金属属，俗俗称称“紫紫铜铜”、“红红铜铜”或或“赤赤铜铜”。纯纯铜铜富富有有延延展展性性。象象一一滴滴水水那那么么大大小小的的纯纯铜铜，可可拉
22、拉成成长长达达两两公公里里的的细细丝丝，或或压压延延成成比比床床还还大大的的几几乎乎透透明明的的箔箔。纯纯铜铜的的导导电电性性和和导导热热性性很很高高，仅仅次次于于银银，但但比比银银要要便便宜宜得得多多。因因此此成成了了电电气气工工业业的的“主主角角”。纯纯铜铜的的用用途途比比纯纯铁铁广广泛泛得得多多，每年有每年有50的铜被电解提纯为纯铜，用于电气工业。的铜被电解提纯为纯铜，用于电气工业。黄黄铜铜是是铜铜与与锌锌的的合合金金，因因色色黄黄而而得得名名。黄黄铜铜的的机机械械性性能能和和耐耐磨磨性性能能都都很很好好，可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮
23、的弹壳等。青青铜铜是是铜铜与与锡锡的的合合金金，因因色色青青而而得得名名。青青铜铜一一般般具具有有较较好好的的耐耐腐腐蚀蚀性性、耐耐磨磨性性、铸铸造造性性和和优优良良的的机机械械性性能能。用用于于制制造造精精密密轴轴承承、高高压压轴轴承承、船船舶舶上上抗抗海海水水腐腐蚀蚀的的机机械械零零件件以以及及各各种种板板材材、管管材材、棒棒材材等等。青青铜铜还还有有一一个个反反常常的的特特性性“热缩冷胀热缩冷胀”，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。白白铜铜是是铜铜与与镍镍的的合合金金，其其色色泽泽和和银银一一样样，银银光光闪闪闪闪，不不易易生生锈锈
24、。常常用用于于制制造电器、仪表和装饰品。造电器、仪表和装饰品。剪罚让鳖掘梦称卸衡劲翘漓掺麓铝昌穆区霄撕承掘书涪遮配宅勿媚奏灶荆四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.2无机非金属材料无机非金属材料人类在远古时代就开始使用无机非金属材料人类在远古时代就开始使用无机非金属材料陶陶瓷。玻璃的使用也在数千年前。随着近代工业和科学技瓷。玻璃的使用也在数千年前。随着近代工业和科学技术的进步，无机非金属材料更有新的发展。术的进步，无机非金属材料更有新的发展。所谓无机非金属材料主要指含有所谓无机非金属材料主要指含有SiO2的材料，故又的材料，故又称硅酸盐材料，包括
25、陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等。称硅酸盐材料，包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等。剔砧隆碌赋溯蚀各紫斗阵疼递朔籍色无从威枚疙耗兄戏径出也答纸身挤莹四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.2无机非金属材料无机非金属材料1.陶瓷陶瓷陶瓷是比金属还要古老的材料，是人类最早利用自然界所提供的原料陶瓷是比金属还要古老的材料，是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。旧石器时代的先民们只会把采集的天然石料加工成器皿制造而成的材料。旧石器时代的先民们只会把采集的天然石料加工成器皿和工件。经历了很长的发展和演变过程，以黏土、石英、长石等矿物原料和工件。经历了很长
26、的发展和演变过程，以黏土、石英、长石等矿物原料配制而成的瓷器才登上了历史的舞台。配制而成的瓷器才登上了历史的舞台。从陶器发展到瓷器，是陶瓷发展史上的重大飞跃。由于低熔点的长石从陶器发展到瓷器，是陶瓷发展史上的重大飞跃。由于低熔点的长石和黏土等成分配合，在焙烧过程中形成了流动性很好的液相。冷却后成为和黏土等成分配合，在焙烧过程中形成了流动性很好的液相。冷却后成为玻璃态，形成釉，使瓷器更加坚硬、致密和不透水。玻璃态，形成釉，使瓷器更加坚硬、致密和不透水。从传统陶瓷发展到先进陶瓷，是陶瓷发展史上的第二次重大飞跃，这从传统陶瓷发展到先进陶瓷，是陶瓷发展史上的第二次重大飞跃，这一过程始于一过程始于20世
27、纪世纪40-50年代，目前仍在不断发展。年代，目前仍在不断发展。陶瓷除了具有耐高温、抗腐蚀、不生锈等优点外，还具有美丽的釉色，陶瓷除了具有耐高温、抗腐蚀、不生锈等优点外，还具有美丽的釉色，中国的景德镇和唐三彩陶器都曾誉满天下。中国的景德镇和唐三彩陶器都曾誉满天下。曝誉尺二柄艾瓤兄宜药插怪坪鞘具札员卸穗躲波银二观莽竹眷邦究另插赡四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-8 氮化硅结构陶瓷被用作航天飞机的防热瓦堡甘淖缨化饼医空丙战抬全二勇玖煽廖迎详戴敷频危芝阵为侠竖俩谎逃铁四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.2无机非金属材料无机非金属材料1.陶瓷陶
28、瓷现现代代技技术术又又创创造造出出了了一一批批新新型型陶陶瓷瓷，按按其其使使用用性性能能来来看看，新新型型陶陶瓷瓷大大致致分分为为先先进进结结构构陶陶瓷瓷和和先先进进功功能能陶陶瓷瓷两两大类。大类。前前者者是是发发挥挥陶陶瓷瓷材材料料的的优优点点，并并力力图图攻攻克克陶陶瓷瓷的的致致命命弱点弱点脆性问题。脆性问题。后后者者主主要要利利用用材材料料的的电电磁磁、光光、热热、弹弹性性等等方方面面直直接接的或耦合的效应来实现某种使用功能。的或耦合的效应来实现某种使用功能。匿拍拦喂遥搭呐江邦劳怯奴轩题馁篙顿胎秘舌葱鸿革沥彤皿锤奎啡铺脓胃四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程
29、材料工程材料4.1.2无机非金属材料无机非金属材料2.玻璃玻璃玻璃与陶瓷并无不可逾越的界限，陶瓷可以同玻璃玻璃与陶瓷并无不可逾越的界限，陶瓷可以同玻璃一样透明，玻璃是一种特殊的陶瓷材料。它既有耐酸耐一样透明，玻璃是一种特殊的陶瓷材料。它既有耐酸耐腐蚀的化学稳定性，又有仅次于金刚石的硬度，还有很腐蚀的化学稳定性，又有仅次于金刚石的硬度，还有很好的透光性，它内部的分子结构像液体一样杂乱无章，好的透光性，它内部的分子结构像液体一样杂乱无章，是一种具有类似液体性质的固体材料。是一种具有类似液体性质的固体材料。普通玻璃是用石英石（普通玻璃是用石英石（SiO2）作主体，加入助熔剂）作主体，加入助熔剂纯碱和
30、起稳定作用的石灰石，在纯碱和起稳定作用的石灰石，在1500左右的温度下烧左右的温度下烧制而成的。在烧制过程中，原料被熔化成液体后，再在制而成的。在烧制过程中，原料被熔化成液体后，再在比较短的时间内快速冷却，这样内部的分子还没有来得比较短的时间内快速冷却，这样内部的分子还没有来得及结晶就在液体状态下凝固了，成为透明的玻璃。及结晶就在液体状态下凝固了，成为透明的玻璃。衔树私缮锋鲸婚札倪致戳碰稿姚北丹汀皱堆臼忙四咏巳闹煮辞邓昼铁霖俊四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.2无机非金属材料无机非金属材料2.玻璃玻璃现代技术更发展了具有特殊色散的光学玻璃，在
31、原子能工业中现代技术更发展了具有特殊色散的光学玻璃，在原子能工业中作为观察窗，可以吸收电子流或射线等。作为观察窗，可以吸收电子流或射线等。还出现一些新型微晶玻璃可用于机械零件、化工用品、结构材还出现一些新型微晶玻璃可用于机械零件、化工用品、结构材料、烹饪餐具，玻璃碳用于自转式热交换器、车辆的涡轮发动机。料、烹饪餐具，玻璃碳用于自转式热交换器、车辆的涡轮发动机。此外，还有导电玻璃，半导体玻璃，磁性玻璃等，都有特殊性此外，还有导电玻璃，半导体玻璃，磁性玻璃等，都有特殊性能和很高的应用价值。能和很高的应用价值。玻璃纤维更常被用作复合材料的增强材料，尤其是光导纤维的玻璃纤维更常被用作复合材料的增强材料
32、，尤其是光导纤维的出现，意义更非寻常。出现，意义更非寻常。瓤郊胁旋佳谣石蚌笔盘父钥已稳星蚌梳握制壤锡期篇响碗轧兵厦愧粱榔鄂四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.2无机非金属材料无机非金属材料3.水泥水泥水泥是一种水硬性材料，石灰石等建筑材料遇水就会松懈，而水泥着水泥是一种水硬性材料，石灰石等建筑材料遇水就会松懈，而水泥着水后能逐渐硬结。水后能逐渐硬结。水泥和沙子，碎石掺在一起加水搅拌，就是混凝土。混凝土具有很好水泥和沙子，碎石掺在一起加水搅拌，就是混凝土。混凝土具有很好的抗压性能，但是抗拉的能力很差。由于水泥可以和钢筋很好的黏结，被的抗压性能，但
33、是抗拉的能力很差。由于水泥可以和钢筋很好的黏结，被水泥包住的钢筋可以避免生锈，因此可用钢筋弥补混凝土在抗拉方面的不水泥包住的钢筋可以避免生锈，因此可用钢筋弥补混凝土在抗拉方面的不足。自从钢筋混凝土问世，建筑业的面貌就大为改观。足。自从钢筋混凝土问世，建筑业的面貌就大为改观。普通的水泥是硅酸盐水泥，是用黏土和石灰石做原料制成的，这种水普通的水泥是硅酸盐水泥，是用黏土和石灰石做原料制成的，这种水泥的耐磨、耐高温等性能还不能令人十分满意。如果在普通水泥里掺入泥的耐磨、耐高温等性能还不能令人十分满意。如果在普通水泥里掺入20-85%高炉矿渣，就成为耐高温的矿硅酸盐水泥。在普通水泥里掺加混合材高炉矿渣，
34、就成为耐高温的矿硅酸盐水泥。在普通水泥里掺加混合材料，如砂石、矿渣等，不仅可以在某些方面提高水泥的性能或经济效益，料，如砂石、矿渣等，不仅可以在某些方面提高水泥的性能或经济效益，而且便于综合利用，变废为宝。而且便于综合利用，变废为宝。涅军刻蛰汛谭式舞忘刷谩溢优耳挚彰朽弛晚篮液讹冈霜灌剖坍佬驰场件市四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.2无机非金属材料无机非金属材料4.耐火材料耐火材料耐火材料指能耐耐火材料指能耐1580以上高温的材料，它在工业建筑中以上高温的材料，它在工业建筑中处于很重要的地位。钢铁工业和有色金属工业的冶炼炉、蒸汽处于很重要的地位
35、。钢铁工业和有色金属工业的冶炼炉、蒸汽机、发电厂和铁路机车的锅炉、炼焦工业的炼焦炉以及制造水机、发电厂和铁路机车的锅炉、炼焦工业的炼焦炉以及制造水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦的窑炉，都少不了耐火材料。泥、玻璃、陶瓷、砖瓦的窑炉，都少不了耐火材料。它的主要成分是氧化铝和氧化硅，可耐它的主要成分是氧化铝和氧化硅，可耐1700高温，广高温，广泛用作锅炉的内衬砖。其它还有可耐泛用作锅炉的内衬砖。其它还有可耐1800-2000的高温高铝的高温高铝氧砖、耐碱性强的镁砖等，能满足对耐火材料的不同需要。氧砖、耐碱性强的镁砖等，能满足对耐火材料的不同需要。涣俐腐宾迫抖眩帕衰探挝枢嘿弄推竹沁乞碘萤赊蛹装师冲脊荒碗绥挖萨栋
36、四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.3有机高分子材料有机高分子材料高分子材料是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物，高分子材料是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物，它的分子量可高达数百万。这种高分子化合物一般具有长链结构。它的分子量可高达数百万。这种高分子化合物一般具有长链结构。人们日常食用的大米，白面和穿用的毛、皮、丝、棉、麻等，都是天然的高分人们日常食用的大米，白面和穿用的毛、皮、丝、棉、麻等，都是天然的高分子材料。子材料。人工合成有机高分子材料是材料科学技术的一个重大突破。从人工合成有机高分子材料
37、是材料科学技术的一个重大突破。从1930年高分子年高分子科学概念建立至今虽然不到一个世纪，但由于高分子材料具有许多优良性能，适合科学概念建立至今虽然不到一个世纪，但由于高分子材料具有许多优良性能，适合工业和人民生活各方面的需要，而且它的原料丰富，适合现代化生产，且不受地域、工业和人民生活各方面的需要，而且它的原料丰富，适合现代化生产，且不受地域、气候的限制，因而高分子材料工业取得了突飞猛进的发展。气候的限制，因而高分子材料工业取得了突飞猛进的发展。1970年高分子材料约年高分子材料约4000万吨，万吨，1980年约年约8000万吨，万吨，1990年已超过年已超过1.4亿吨。亿吨。如今高分子材料
38、已经不再是金属、木、棉、麻、天然橡胶等传统材料的代用品，而如今高分子材料已经不再是金属、木、棉、麻、天然橡胶等传统材料的代用品，而是国民经济和国防建设中的基础材料之一。是国民经济和国防建设中的基础材料之一。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等，其中塑料、合成高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等，其中塑料、合成纤维和合成橡胶被称为现代高分子三大合成材料。纤维和合成橡胶被称为现代高分子三大合成材料。戮杀罗浮第尸让拴仗啊斥频砧纺只裸娩堰磐仁慕脆腾房草石瞻查颓光蔑彬四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-9 聚丙烯制作的各类产品碟甚牛盘艺秒酋木邱骄染暇搔窄辊轴焊盆旨希
39、创幻屎凤曾篡腻癸犊刮城果四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.3有机高分子材料有机高分子材料高高分分子子材材料料的的迅迅速速发发展展和和广广泛泛应应用用，其其重重要要原原因因在在于于高高分分子子材材料料的的生生产产有有很很多多优点：优点：第第一一，它它的的原原料料极极其其丰丰富富多多样样，资资源源广广、价价格格低低。可可以以从从煤煤、天天然然气气、农农副副产产品品等等原原料料中中制制造造，而而自自从从石石油油化化工工发发展展以以来来，高高分分子子材材料料更更有有了了大大量量廉廉价价的的原原料料石油。石油。第第二二，从从原原料料制制造造成成高高分分
40、子子材材料料，只只需需要要经经过过单单体体合合成成、精精制制与与聚聚合合两两三三道道工工序，简单方便、效率高。序，简单方便、效率高。第第三三，把把高高分分子子材材料料加加工工为为成成品品，又又远远比比金金属属方方便便，比比如如制制造造齿齿轮轮，只只要要把把塑塑料料粉粉装装在在模模子子里里加加热热，一一压压就就制制成成了了，并并且且尺尺寸寸准准确确，表表面面光光洁洁，省省工工省省料料。如如用用金属来制造，就要经过浇铸，切削等多道工序。金属来制造，就要经过浇铸，切削等多道工序。第第四四，生生产产高高分分子子材材料料能能耗耗低低。以以单单位位体体积积计计，如如制制造造塑塑料料（聚聚苯苯乙乙烯烯等等）
41、耗耗能能为为100，则则水水泥泥为为108，玻玻璃璃为为201，钢钢为为1061，铝铝为为1961。高高分分子子材材料料的的这这些些特特性使它能迅速地应用于工业、农业、国防、新技术及日常生活的各个方面。性使它能迅速地应用于工业、农业、国防、新技术及日常生活的各个方面。琼趴炬郊步盖叭擅药辜狭队扳禽苯浙挚务悟掳秋糯娘戌梭取幅犯升歼碘归四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.4新型复合材料新型复合材料金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料都有各自的特点，能满足人们多金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料都有各自的特点，能满足人们多方面的需要。但在很多
42、条件下这类材料难以单独满足某些特殊的需要。比如说，空方面的需要。但在很多条件下这类材料难以单独满足某些特殊的需要。比如说，空间技术需要耐高温、防辐射、质轻而强度大的材料；造船工业需要耐腐蚀、强度大间技术需要耐高温、防辐射、质轻而强度大的材料；造船工业需要耐腐蚀、强度大的船体结构材料等。然而，在目前的技术条件下，很难克服三大类材料本身的弱点的船体结构材料等。然而，在目前的技术条件下，很难克服三大类材料本身的弱点如金属材料大多不耐腐蚀，无机非金属材料性脆，有机高分子材料不耐高温。如金属材料大多不耐腐蚀，无机非金属材料性脆，有机高分子材料不耐高温。唯一行之有效的办法，就是把两种或多种材料复合起来，制
43、出具有某一种或两唯一行之有效的办法，就是把两种或多种材料复合起来，制出具有某一种或两种以上优异性能的材料来满足需要。复合材料就是在这种需要下研制出来的。种以上优异性能的材料来满足需要。复合材料就是在这种需要下研制出来的。复合材料可根据基体分为聚合物基、陶瓷基、金属基等几类。也可根据复合的复合材料可根据基体分为聚合物基、陶瓷基、金属基等几类。也可根据复合的结构分为层合型、纤维型与颗粒型三类。结构分为层合型、纤维型与颗粒型三类。拘菱呻取颧铁宣鞍羽职锁牛笛歌澎磅情选揩呆黑揩苟拎织谓台成灼片岂马四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-10 (a) 层合复合材料；(b) 纤维复合材料；(c)颗粒复合材
44、料膘兢储侮通渊迫削吃信便缎饲饼讫计吨采仪批傀戚丁诱绍保波侠沈戒祖哥四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.4新型复合材料新型复合材料实实际际上上，在在自自然然界界就就存存在在着着许许多多天天然然的的复复合合物物。例例如如天天然然的的许许多多植植物物竹竹子子、树树木木等等就就是是自自生生长长长长纤纤维维增增强强复复合合材材料料；人人类类肌肌肉肉/骨骨骼骼结结构构也也是是复复合合材材料料结结构构原原理理。我们的祖先也早就创造和使用了复合材料。我们的祖先也早就创造和使用了复合材料。6000年年前前人人类类就就已已经经会会用用稻稻草草加加粘粘土土作作为为建
45、建筑筑材材料料砌砌建建房房屋屋墙墙壁壁。在在现现代代，复复合合材材料料的的应应用用更更比比目目皆皆是是，如如由由沙沙石石、钢钢筋筋和和水水泥泥构构成成的的水水泥泥复复合合材材料料已已广广泛泛地地应应用用于于高高楼楼大大厦厦和和河河堤堤大大坝坝等等的的建建筑筑，发发挥挥着着极极为为重重要要的的作作用用；玻玻璃璃纤纤维维增增强强塑塑料料（玻玻璃钢）更是一种广泛应用的较现代化复合材料。璃钢）更是一种广泛应用的较现代化复合材料。窝正玖策醉驻狄结奶谨占建襄玄诧众享虞蝉富悄背崇藩倪费两型恶港纽劝四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.4新型复合材料新型复合材料
46、现代高科技的发展更是离不开复合材料。现代高科技的发展更是离不开复合材料。例例如如就就航航天天、航航空空飞飞行行器器减减轻轻结结构构重重量量这这点点而而言言，喷喷气气发发动动机机结结构构重重量量减减1kg，飞飞机机结结构构可可减减重重4kg，升升限限可可提提高高10m；一一枚枚小小型型洲洲际际导导弹弹第第三三级级结结构构重重量量减减轻轻1kg，整整个个运运载载火火箭箭的的起起飞飞重重量量就就可可减减轻轻50kg，地地面面设设备备的的结结构构重重量量就就可可减减轻轻100kg，在在有有效效载载荷荷不不变变的的条条件件下下，可可增增加加射射程程1520km；而而航航天天飞飞机机的的重重量量每每减减轻
47、轻1kg，其其发发射射成成本本费费用用就就可可以以减减少少15000美元。美元。因因此此，现现代代航航空空、航航天天领领域域对对飞飞行行器器结结构构的的减减重重要要求求已已经经不不是是“斤斤斤斤计计较较”，而而是是“克克克克计计较较”。现现已已公公认认，新新型型复复合合材材料料的的研研制制是是当当代代科科技技发发展展的的重重大大关关键键技技术术之之一一，对对重重大大科科技技项项目目的的成成败败往往往往具具有有举举足足轻轻重重的的意意义义。近近年年来来，发发展展比比较较快快的的新新型型复复合合材材料料有有玻玻璃璃钢钢、碳碳纤纤维维复复合合材材料料、陶陶瓷瓷复复合材料等。合材料等。21世纪将是复合
48、材料的新时代。世纪将是复合材料的新时代。幽嚎赦熔骇秸寒祝赔缕伤锻着碌俗脱悟笺抿嘛敝耗止福冶绸谴氖戈级概锗四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-11 美国B-2隐形轰炸机表面为具有良好吸波性能的碳纤维复合材料图4-12 硼纤维金属基复合材料制成的火箭履轴的管道输送部件筋掀鸭胚馆鲸冯逆甘狙皿罩今勉诺绒勺碑庙分扇鳃沂喝贺标比匪拥饼酗储四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.4新型复合材料新型复合材料1.玻璃钢玻璃钢玻璃钢是一种玻璃纤维增强塑料，它的强度可以与钢相媲美，是目前产量高、玻璃钢是一种玻璃纤维增强塑料，它的强度可以与钢相媲美，是目前产量高、用
49、途广的一种复合材料。用途广的一种复合材料。玻璃钢的生产近十多年来发展很快，它的用途日益广泛，涉及国防、航空、宇玻璃钢的生产近十多年来发展很快，它的用途日益广泛，涉及国防、航空、宇航、机械、化工、造船、建筑、交通运输和人民生活各个方面。航、机械、化工、造船、建筑、交通运输和人民生活各个方面。由于玻璃钢具有瞬时耐高温性能，它被用作人造卫星、导弹和火箭的外壳（耐由于玻璃钢具有瞬时耐高温性能，它被用作人造卫星、导弹和火箭的外壳（耐烧蚀层）。玻璃钢不反射无线电波，微波透过性好，因而是制造雷达罩的理想材料。烧蚀层）。玻璃钢不反射无线电波，微波透过性好，因而是制造雷达罩的理想材料。用玻璃钢做电机、电器及仪表
50、的绝缘零部件，不仅能提高电气设备的可靠性，而且用玻璃钢做电机、电器及仪表的绝缘零部件，不仅能提高电气设备的可靠性，而且在高频电作用下仍能保持良好的介电性能因为它耐腐蚀，所以用它来制造各种管道、在高频电作用下仍能保持良好的介电性能因为它耐腐蚀，所以用它来制造各种管道、泵、阀门、容器、贮罐、农机配件和船艇等。玻璃纤维增强的水泥板，强度超过钢泵、阀门、容器、贮罐、农机配件和船艇等。玻璃纤维增强的水泥板，强度超过钢筋水泥板，且重量极轻，同时耐久性和抗冲性能都有增强，成为一种很受欢迎的先筋水泥板，且重量极轻，同时耐久性和抗冲性能都有增强，成为一种很受欢迎的先进建筑材料。进建筑材料。扁邻文浩宏缨狐迢颧龙奉
51、却镭购未戊钾辕宗属杰鸥奴拂卯惧堪写撤赴谍嗓四章节机械制造基础四章节机械制造基础图 4-13 玻璃钢制品：桌椅(左)，快艇(右)泄祈党挣吗廊藤茄心费往谍还绣纫隶匀凹拴泼最矫汝亥迸奴座厄醋朋看圾四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.1工程材料工程材料4.1.4新型复合材料新型复合材料2.碳纤维复合材料碳纤维复合材料碳纤维并不是用碳为原料来制造的，它是用聚丙烯腈（人造羊毛）等纤维，在碳纤维并不是用碳为原料来制造的，它是用聚丙烯腈（人造羊毛）等纤维，在隔绝氧气下经高温处理制得的。因为它的基本组成元素是碳，所以称为碳纤维。隔绝氧气下经高温处理制得的。因为它的基本组成元素是碳，所以称
52、为碳纤维。碳纤维的强度不仅比玻璃纤维高碳纤维的强度不仅比玻璃纤维高6倍，比铜大倍，比铜大4倍，而且重量只有钢的倍，而且重量只有钢的1/4，比，比铝还要轻。一根手指粗的碳纤维绳可以吊起重几十吨的火车头。碳纤维的最大特点铝还要轻。一根手指粗的碳纤维绳可以吊起重几十吨的火车头。碳纤维的最大特点是刚性好，它抵抗变形的能力要比钢大两倍多。因此，用碳纤维制成的复合材料，是刚性好，它抵抗变形的能力要比钢大两倍多。因此，用碳纤维制成的复合材料，性能要比玻璃钢要好。用碳纤维作增强材料是复合材料发展的新方向。性能要比玻璃钢要好。用碳纤维作增强材料是复合材料发展的新方向。碳纤维增强塑料已开始在化工、机电、造船，特别
53、是航空工业中得到广泛应用。碳纤维增强塑料已开始在化工、机电、造船，特别是航空工业中得到广泛应用。例如用碳纤维和高温陶瓷复合材料制成的燃气轮机叶片，可超过金属叶片的高温极例如用碳纤维和高温陶瓷复合材料制成的燃气轮机叶片，可超过金属叶片的高温极限，承受限，承受1400高温，且重量轻、耐冲击，可使热机效率由目前的高温，且重量轻、耐冲击，可使热机效率由目前的25-30，提高，提高到到50。哀梧仓扎勒日荒驶揽污绚喇武崇料温滋雇叫银溉筋殴遭器戊涪更邵岳冒啮四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工所所谓谓的的成成型型加加工工就就是是指指把把原原材材料
54、料经经各各种种不不同同方方法法加加工工成成所所需需形形状状从从而而满满足足实实际际的的需要。需要。成成型型加加工工主主要要是是改改变变被被加加工工材材料料的的形形状状和和尺尺寸寸，在在加加工工的的过过程程中中尽尽可可能能地地使使材材料料的性能也能满足使用要求。的性能也能满足使用要求。大大部部分分的的加加工工方方法法即即可可以以改改变变材材料料的的形形状状也也可可以以改改变变材材料料的的性性能能如如塑塑性性成成型型。部部分加工方法如热处理主要是改变被加工材料的性能。分加工方法如热处理主要是改变被加工材料的性能。还有部分加工方法如焊接主要是简化零件的生产等。还有部分加工方法如焊接主要是简化零件的生
55、产等。常常用用的的成成型型加加工工方方法法有有液液态态成成型型、塑塑性性成成型型、连连接接成成型型、切切削削加加工工成成型型、热热处处理理及表面处理技术等，它们是机械制造过程中必不可少的部分。及表面处理技术等，它们是机械制造过程中必不可少的部分。懒募墙袖蓄膨顷鞠伴说拙馋汞帆凄族魄止蝴洛祈话陆嚎福于抹炸悔鄙点诞四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工根根据据加加热热温温度度与与材材料料再再结结晶晶温温度度之之间间的的关关系系，还还可可以以把把成成型型加加工工分分为为热热加加工工和和冷冷加工两类。加工两类。热热加加工工和和冷冷加加工工不不是
56、是根根据据变变形形时时是是否否加加热热来来区区分分，而而是是根根据据变变形形时时的的温温度度处处于于再再结晶温度以上还是以下来划分的。结晶温度以上还是以下来划分的。热热加加工工是是在在高高于于再再结结晶晶温温度度的的条条件件下下，使使金金属属材材料料同同时时产产生生塑塑性性变变形形和和再再结结晶晶的的加加工工方方法法。热热加加工工通通常常包包括括铸铸造造、锻锻造造、焊焊接接、热热处处理理等等工工艺艺。热热加加工工能能使使金金属属零零件件在在成成形形的的同同时时改改善善它它的的组组织织或或者者使使已已成成形形的的零零件件改改变变既既定定状状态态以以改改善善零零件件的的机机械械性能。性能。冷冷加加
57、工工是是指指在在低低于于再再结结晶晶温温度度下下使使材材料料产产生生塑塑性性变变形形的的加加工工工工艺艺，如如冷冷轧轧、冷冷拔拔、冷冷锻锻、冷冷挤挤压压、冲冲压压等等。冷冷加加工工在在材材料料成成形形的的同同时时提提高高了了金金属属的的强强度度和和硬硬度度。冷加工通常是指切削加工。冷加工通常是指切削加工。谚徊歇工见杀滨六玉杂夏合卖综预球石解皑锚叙荚凌蹦丢藕汹剿碾贴底垂四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工我我国国早早在在4干干多多年年前前就就开开始始使使用用了了铸铸造造铸铸铜铜技技术术，成成为为最最早早进进入入青青铜铜器器时时代代的文
58、明古国之的文明古国之。在公元前。在公元前1600年前我国已能铸造出非常精美的青铜器如铜鼎。年前我国已能铸造出非常精美的青铜器如铜鼎。在古代埃及，同在公元前在古代埃及，同在公元前4千年前后、他们已能用青铜制造精美实用的铜针。千年前后、他们已能用青铜制造精美实用的铜针。在在欧欧洲洲美美索索不不达达米米亚亚，公公元元前前3500年年就就能能创创造造用用于于建建筑筑的的铜铜钉钉和和光光洁洁照照人人的的铜铜镜镜。所制造的含锡的青铜剑比任何石斧都要锋利得多，并非常轻巧。所制造的含锡的青铜剑比任何石斧都要锋利得多，并非常轻巧。比比起起铜铜的的冶冶炼炼技技术术，炼炼铁铁术术要要困困难难得得多多，不不但但要要用
59、用更更多多的的燃燃料料，而而且且浇浇铸铸困困难难、锈锈蚀蚀快快，所所以以直直到到公公元元前前1200年年前前后后，当当人人们们掌掌握握了了减减少少铁铁中中的的碳碳元元素素炼炼出出钢钢后后，铁的加工才得以流行起来。铁的加工才得以流行起来。钢钢和和铁铁的的冶冶炼炼技技术术逐逐渐渐发发展展后后，人人们们便便将将越越来来越越便便宜宜的的钢钢和和铁铁用用于于后后来来发发展展起起来来的机械工业、交通工业等各方面，使人类的科技文明不断地向前发展。的机械工业、交通工业等各方面，使人类的科技文明不断地向前发展。鹃捏歧枕倦旺层蹭奄妙每拨畜返菊椎庭愤喊星舵寓悠侩威匆郴韦趟测其岭四章节机械制造基础四章节机械制造基础图
60、4-14 司母戊鼎行福呐逻烯疏昆非闷旅滤邓寒朱倡阉滑访仿毫攀威散赊哼赴龚铰捐闻吝漆四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工随随着着科科学学技技术术的的发发展展，材材料料成成型型方方法法不不仅仅具具备备了了现现代代化化手手段段，而而且且巳巳经经形形成成成成熟熟的科学理论。的科学理论。材材料料成成型型技技术术也也不不仅仅限限于于金金属属材材料料，已已扩扩展展到到无无机机非非金金属属材材料料及及高高分分子子材材料料的的领领域。域。材材料料成成型型也也不不仅仅限限于于机机械械零零件件的的毛毛坯坯生生产产上上，随随着着少少切切削削、无无切切削削成
61、成型型技技术术的的出出现，材料成型技术在很多情况下，已可作为机械零件的最终制造工序。现，材料成型技术在很多情况下，已可作为机械零件的最终制造工序。随随着着自自动动化化技技术术及及计计算算机机应应用用的的发发展展，材材料料成成型型已已不不再再是是手手工工操操作作、单单件件生生产产的的工工艺艺，各各种种成成型型机机械械均均设设备备已已形形成成机机电电一一体体化化的的产产品品，使使成成型型技技术术及及成成型型件件向向着着自自动控制的方向发展。动控制的方向发展。钩禄翼宫船癣童泄慕攀脏复橡叭若则谣蜕怕刑哩爆嚎纱障迎淡现赘芒许亩四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加
62、工金属材料的成型加工机机械械工工业业中中，材材料料的的表表面面处处理理技技术术也也是是十十分分重重要要的的，它它直直接接关关系系到到零零件件乃乃至至整整个个机器的质量、寿命、性能、造价等。机器的质量、寿命、性能、造价等。材材料料表表面面技技术术就就是是通通过过某某种种工工艺艺手手段段赋赋予予表表面面不不同同于于基基体体材材料料的的组组织织结结构构、化化学学组成，因而具有不同于基体材料的性能。组成，因而具有不同于基体材料的性能。经经过过表表面面处处理理的的材材料料，既既具具有有基基体体材材料料的的机机械械强强度度和和其其它它力力学学性性能能，又又能能由由新新形形成成的的表表面面获获得得所所需需要
63、要的的各各种种特特殊殊性性能能(如如耐耐磨磨、耐耐腐腐蚀蚀、耐耐高高温温，对对各各种种射射线线的的吸吸收、辐射、反射能力，超导、润滑、绝缘、储氢等收、辐射、反射能力，超导、润滑、绝缘、储氢等)。金金属属材材料料表表面面工工程程技技术术是是材材料料科科学学的的一一个个重重要要领领域域，近近几几十十年年来来得得到到迅迅速速发发展展。其其主主要要体体现现是是：传传统统表表面面处处理理工工艺艺被被革革新新，多多种种新新工工艺艺方方法法被被发发明明。这这些些新新技技术术在在工工业业上上的的应应用用，使使得得金金属属制制品品的的质质量量得得到到大大幅幅度度提提高高，为为社社会会带带来来极极大大的的经经济济
64、效效益益，因而愈来愈受到各个国家的重视。因而愈来愈受到各个国家的重视。耕滇琅坍莽绊嫂炙鸽芦瓣玩翰粱译授祈曰氟性湘扫贷挣激小狡谷骨蓝稚汇四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工 材料的生产和加工工艺是极其繁多和复杂的。材料的生产和加工工艺是极其繁多和复杂的。如随着新材料的出现，仅仅依靠传统的比被加工材料更硬的刀具进行切削加工如随着新材料的出现，仅仅依靠传统的比被加工材料更硬的刀具进行切削加工的方式已不能满足生产的需要，出现了许多利用诸如电能、光能、化学能、声能、的方式已不能满足生产的需要，出现了许多利用诸如电能、光能、化学能、声能、电化学
65、能或与机械能组合等形式的加工方法（也就是所谓的特种加工）将被加工坯电化学能或与机械能组合等形式的加工方法（也就是所谓的特种加工）将被加工坯件上多余的材料去除，以获得所需要的几何形状。件上多余的材料去除，以获得所需要的几何形状。 琅侯多还左胶掇燃河诸综话窍遍淖锹瞒叔太洼斡扒阐贺协秩滤嚏穿灌裳腿四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.1金属冶炼与质量控制金属冶炼与质量控制质量问题包括的项目是多方面的，但概括起来一句话，是如何发挥现有金属材质量问题包括的项目是多方面的，但概括起来一句话，是如何发挥现有金属材料潜力的问题。料潜力的问题。
66、不考虑产品的尺寸规格，单从金属学的角度来看，是如何根据要求充分保证成不考虑产品的尺寸规格，单从金属学的角度来看，是如何根据要求充分保证成分、结构和组织，从而保证和提高性能的问题，最终归结到材料制品的使用寿命问分、结构和组织，从而保证和提高性能的问题，最终归结到材料制品的使用寿命问题。题。在金属材料由冶炼、铸造、加工、热处理到制作成工件，并使用乃至报废的整在金属材料由冶炼、铸造、加工、热处理到制作成工件，并使用乃至报废的整个历程中，每个环节的各种外界条件，大多都在或大或小、或多或少地影响着那些个历程中，每个环节的各种外界条件，大多都在或大或小、或多或少地影响着那些决定其性能的内在基本因素。决定其
67、性能的内在基本因素。烬卸罪钱欣彩沈驰固峙缺英各熔姚案匈敞钉洒祁痊炕垂鬃涟帕携畴宝胡虹四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.1金属冶炼与质量控制金属冶炼与质量控制材材料料的的化化学学成成分分(包包括括所所谓谓杂杂质质和和夹夹杂杂物物等等)主主要要是是由由冶冶炼炼和和铸铸造造，特特别别是是由由冶冶炼炼来保证的，冶炼和铸造条件的任何变化都会影响到成分的改变。来保证的，冶炼和铸造条件的任何变化都会影响到成分的改变。现现代代一一些些新新的的冶冶炼炼和和浇浇注注技技术术如如真真空空熔熔炼炼、真真空空浇浇注注、氩氩气气保保护护、电电炉炉重重
68、熔熔以以及及各各种种自自动动化化装装置置和和设设备备的的应应用用，其其目目的的都都在在于于(或或主主要要在在于于)首首先先保保证证材材料料的的规规定定成成分和纯洁度，而后再在这个前提下提高产量和生产率。分和纯洁度，而后再在这个前提下提高产量和生产率。成成分分的的保保证证还还不不只只限限于于此此，除除冶冶炼炼和和浇浇注注外外，在在某某些些情情况况下下，后后步步工工序序如如各各种种加工和处理条件，有时也会或多或少地改变表层成分。加工和处理条件，有时也会或多或少地改变表层成分。材材料料的的性性能能不不仅仅取取决决于于材材料料的的成成分分，也也取取决决于于材材料料的的内内部部组组织织和和结结构构。对对
69、某某一一具具体体应应用用材材料料来来说说，当当其其成成分分确确定定时时，它它的的一一些些对对结结构构组组织织不不敏敏感感的的性性能能也也就就保保证证了了。但但是是，成成分分给给定定时时，组组织织结结构构仍仍然然可可以以随随条条件件而而变变化化，所所以以成成分分并并不不能能确确保保材材料料的的实实际际结结构构和和实实际际组组织织，因因而而也也就就不不能能确确定定它它的的最最终终性性能能，特特别别是是那那些些对对其其结结构构组织敏感的性能。组织敏感的性能。柬丧息鲁谣殃崎慎新晒瑞趟削琢霸少企兄搔命蹈夹模染东滚舰低床厚豹肪四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工
70、金属材料的成型加工4.2.1金属冶炼与质量控制金属冶炼与质量控制冶炼的目的在于获得合格的成分及气体、夹杂物尽量少的液态金属或合金。冶冶炼的目的在于获得合格的成分及气体、夹杂物尽量少的液态金属或合金。冶炼过程是极为复杂的物理化学变化，冶炼系统是炉气、炉渣、炉壁、液态合金等组炼过程是极为复杂的物理化学变化，冶炼系统是炉气、炉渣、炉壁、液态合金等组合的多相系统。合的多相系统。金属冶炼方法及其设备相当复杂，分为火法冶金、湿法冶金和电冶金。金属冶炼方法及其设备相当复杂，分为火法冶金、湿法冶金和电冶金。所谓火法冶金就是利用高温从矿石中提取金属及其化合物。所谓火法冶金就是利用高温从矿石中提取金属及其化合物。
71、湿法冶金是在常温或稍高于常温下利用溶剂从矿石中提取和分离金属。湿法冶金是在常温或稍高于常温下利用溶剂从矿石中提取和分离金属。电冶金是利用电能提取和精炼金属。电冶金是利用电能提取和精炼金属。钢铁冶金属于火法冶金，包括高炉炼铁、转炉炼钢、电炉炼钢、电渣重熔、真钢铁冶金属于火法冶金，包括高炉炼铁、转炉炼钢、电炉炼钢、电渣重熔、真空技术。有色金属冶炼火法、湿法兼有，还可以采用电解法或粉末冶金等。空技术。有色金属冶炼火法、湿法兼有，还可以采用电解法或粉末冶金等。糠膏枝昏愚疵懦砧监扶兼涸涂滤雄证猖椿续将盐编予睁剐帕曰稗粥蛰阮止四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-15 钢的冶炼魁挡菜蕴给瘸慈绽酱矮帮彩
72、釜峦塔格搓区蠢俏砚疯听惫隆篱皮浦糟作浊系四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.1金属冶炼与质量控制金属冶炼与质量控制钢主要是用氧气碱性转炉法和电弧炉法生产的。钢主要是用氧气碱性转炉法和电弧炉法生产的。钢的生产过程大致为；采矿钢的生产过程大致为；采矿选矿选矿炼铁炼铁炼钢炼钢连铸连铸轧钢轧钢钢材。钢材。冶炼的关键在于成分、气体与夹杂的控制以及组织结构的控制。冶炼的关键在于成分、气体与夹杂的控制以及组织结构的控制。总之，现代化的冶金生产技术必须使高速度与高质量相结合，忽视高质量的高总之，现代化的冶金生产技术必须使高速度与高质量相结合
73、，忽视高质量的高速度造成的损失将更大，这是不能允许的；当然，也不能走到另一极端，而不顾产速度造成的损失将更大，这是不能允许的；当然，也不能走到另一极端，而不顾产量。多、快、好、省才是正确方向，控制或提高质量，必须着眼于内在因素，它是量。多、快、好、省才是正确方向，控制或提高质量，必须着眼于内在因素，它是决定材料性能和使用寿命的根本。决定材料性能和使用寿命的根本。台加尺张僵愁藤数坑讣迟店兹辑走摹砰猪缕凶漂邦覆置苞害绒藩盅呸届寇四章节机械制造基础四章节机械制造基础第一章 机械工程概述4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.2铸造铸造铸造是机械制造中毛坯成形的主要工艺之一。在机械制造业中，
74、铸造零件的应铸造是机械制造中毛坯成形的主要工艺之一。在机械制造业中，铸造零件的应用十分广泛，并且在一些行业中所占的比重也很大。如在机床、内燃机中，铸件的用十分广泛，并且在一些行业中所占的比重也很大。如在机床、内燃机中，铸件的质量往往要占机器总质量的质量往往要占机器总质量的70%80%；在一些重型机械中，铸件的总重往往可达；在一些重型机械中，铸件的总重往往可达90以上。以上。我国铸造生产有着悠久的历史。早在我国铸造生产有着悠久的历史。早在3000年前，青铜铸器已有应用，年前，青铜铸器已有应用，2500年年前，铸铁工具已经相当普遍。前，铸铁工具已经相当普遍。例如，始建于公元例如，始建于公元856年
75、的河北正定隆兴寺内的铜佛菩萨，高年的河北正定隆兴寺内的铜佛菩萨，高22米余，米余，42臂，臂，重重120吨，是我国古代最大的佛像，且造型生动逼真，是一尊难得的佛教艺术珍品；吨，是我国古代最大的佛像，且造型生动逼真，是一尊难得的佛教艺术珍品；再如制造于公元再如制造于公元953年的河北沧州铁狮子，身高年的河北沧州铁狮子，身高5.4米，长米，长6.5米，宽米，宽3米，重米，重40吨，吨，颈下及体外铸有颈下及体外铸有“狮子王狮子王”、“大周广顺三年铸大周广顺三年铸”等字样，腹内还铸有金刚经文，等字样，腹内还铸有金刚经文，雄伟壮观，具有极高的艺术价值，充分体现了我国古代劳动人民精湛的铸造技艺。雄伟壮观，
76、具有极高的艺术价值，充分体现了我国古代劳动人民精湛的铸造技艺。大量历史文物显示出我国古代劳动人民在世界铸造史上做出的卓越贡献，如泥大量历史文物显示出我国古代劳动人民在世界铸造史上做出的卓越贡献，如泥型、金属型、石蜡型三大铸造技术就是我国的创造。型、金属型、石蜡型三大铸造技术就是我国的创造。千圾蕊宁誊枉墙庆铭触潦框球淫寻圭闻弓樱筒粮近怨妮真镀死樊嗜界自嫡四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-16 河北沧州铁狮子丸晨癣涪梢唤山潭渤纵巧沪涪捌沮闷札柄愉捞吓丹胃折足噪联山拢搭邦盛四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.2铸造铸造铸造
77、的目的在于从液态金属或合金获得质量合格的铸件。在冶金厂或机械制造铸造的目的在于从液态金属或合金获得质量合格的铸件。在冶金厂或机械制造厂的车间内，铸造是紧随金属冶炼之后的工艺过程。铸锭在随后的重熔或压力加工厂的车间内，铸造是紧随金属冶炼之后的工艺过程。铸锭在随后的重熔或压力加工过程中失去了原来的形状；而铸件虽然有时还有随后的切削加工，但基本上仍然保过程中失去了原来的形状；而铸件虽然有时还有随后的切削加工，但基本上仍然保持原来的形状。持原来的形状。何为铸造？熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定何为铸造？熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形
78、方法，称为铸造。铸造过程包括自浇注温度的液态金属直至形状和性能铸件的成形方法，称为铸造。铸造过程包括自浇注温度的液态金属直至冷却到室温的铸锭或铸件的整个过程，在这个过程中，发生了如下变化：冷却到室温的铸锭或铸件的整个过程，在这个过程中，发生了如下变化：(1)液态金属的冷却。牵涉到液态金属性质的影响。液态金属的冷却。牵涉到液态金属性质的影响。(2)液液固结晶。液固结晶。液固结晶是合金在相图中液固相线间的变化。固结晶是合金在相图中液固相线间的变化。(3)固态金属的冷却。会发生固相线以下的相变、几何尺寸的变化以及这些转固态金属的冷却。会发生固相线以下的相变、几何尺寸的变化以及这些转变所导致的内应力的
79、变化。变所导致的内应力的变化。濒哭鸿搅嫌映桓见撑蕾提猪惧民蓉满汰罪一径勒磅干暗铜挖困悸罩辉晃筒四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-17 常见的铸造产品图4-18 砂型铸造示意图躇茂喝踌卑樊甩洒坦低茵呸熊旨阻著蓄泄烛纸兵歉颖黍帜癣竟椒李桔蚂讯四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.2铸造铸造铸造性能是一种工艺性能，它的高低是用铸锭或铸件质量的好坏来衡量的。对铸造性能是一种工艺性能，它的高低是用铸锭或铸件质量的好坏来衡量的。对于这些产品的最起码要求是其具备所要求的形状。铸造是利用液态金属的流动能力于这些产品的最起码要求是其具备
80、所要求的形状。铸造是利用液态金属的流动能力来成形的，因而液态金属的流动性便是铸造性能中的一个重要方面。来成形的，因而液态金属的流动性便是铸造性能中的一个重要方面。流动性也是一种工艺性能，与铸模的吸热和散热能力有关。例如金属在金属型流动性也是一种工艺性能，与铸模的吸热和散热能力有关。例如金属在金属型中的流动，低于在砂型中的流动性，而在湿砂型中的流动性又低于在干砂型中的流中的流动，低于在砂型中的流动性，而在湿砂型中的流动性又低于在干砂型中的流动性，预热铸型和铸型绝热都能改善流动性。动性，预热铸型和铸型绝热都能改善流动性。腹捡沽诛柬流汉诬蜘劫柱普弥椰爬逊戳臂翌融馈逃亚赚层誓露夯绥距灭键四章节机械制造
81、基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.2铸造铸造 铸锭或铸件的凝固是一种复杂的液铸锭或铸件的凝固是一种复杂的液固结晶过程。液固结晶过程。液固结晶必须通过散固结晶必须通过散热才能继续进行，因而是一种不平衡的过程。在凝固过程中会同时发生如下三种过热才能继续进行，因而是一种不平衡的过程。在凝固过程中会同时发生如下三种过程：程：(1)继续析出溶质浓度逐渐变化的合金晶体；继续析出溶质浓度逐渐变化的合金晶体；(2)已析出晶体中溶质的扩散；已析出晶体中溶质的扩散；(3)未凝固液体中溶质的扩散。未凝固液体中溶质的扩散。如果合金的冷却速度较快，也就是溶质的扩
82、散不能充分进行，则铸锭或铸件中，如果合金的冷却速度较快，也就是溶质的扩散不能充分进行，则铸锭或铸件中，溶质的分布是不均匀，就会形成所谓的成分偏析。溶质的分布是不均匀，就会形成所谓的成分偏析。撞婿汞萎洛氟工通卿岔侍误宠斋蛮凑随欺千吁昭枣本草凹抽蜗佳六淹高艘四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-19 砂型铸造过程溶何毛醚斜爷疲谚碳嘲伊洗沥忿谷嘶涯灯舱饿兄仲莎制厂析蒲使靴采灶黄四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.2铸造铸造 铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类。铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类。将液体金属浇入用型砂紧实成的铸型中，
83、待凝固冷却后，将铸型破坏，将液体金属浇入用型砂紧实成的铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是传统的铸造方法，它适用取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。普通砂型铸造以外的的其它铸造方法通称为特种铸造。每种特种铸造普通砂型铸造以外的的其它铸造方法通称为特种铸造。每种特种铸造方法，在提高铸件精度和表面质量、改善合金性能、提高劳动生产率、改方法，在提高铸件精度和表面质量、改善合金性能、提高劳动生产率、改善劳动条件和降低铸造成本等方面，各有其优越之处。善劳
84、动条件和降低铸造成本等方面，各有其优越之处。特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。但铸件的结构、形状、尺寸、质量、材料种类往低、工作环境好等优点。但铸件的结构、形状、尺寸、质量、材料种类往往受到一定限制。往受到一定限制。米急铀摊当炯坎腔搽瓢赎叹舔泞逆坐徽触央妮沮掀赌舆麻粳含外摇拢葬善四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-20 熔模铸造 帆弛疵助回阑迸旬哇植落纽爵狄丙倾丹洞迁料法驼逆还榜渔书教牵沟股岳四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的
85、成型加工4.2.3锻压或压力加工锻压或压力加工锻压是利用外力锻压是利用外力(冲击力或静压力冲击力或静压力)使金属坯料产生使金属坯料产生局部或全部的塑性变形，获得所需尺寸、形状及性能的局部或全部的塑性变形，获得所需尺寸、形状及性能的毛坯或零件的加工方法。毛坯或零件的加工方法。锻压是锻造和冲压的总称。它是金属压力加工的主锻压是锻造和冲压的总称。它是金属压力加工的主要方式，也是机械制造中毛坯生产的主要方法之一。要方式，也是机械制造中毛坯生产的主要方法之一。纺邦灿粱击膝翱犊罪佩掘桶焉额轿歪峙戈茎蛆建牙监嗽耶雹饿熬署败聚侦四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金
86、属材料的成型加工4.2.3锻压或压力加工锻压或压力加工锻压加工与其他加工方法相比，具有以下特点。锻压加工与其他加工方法相比，具有以下特点。(1)改善金属的组织、提高力学性能。改善金属的组织、提高力学性能。(2)材料的利用率高。材料的利用率高。(3)较高的生产率。锻压加工一般是利用压力机和模具进行成形加工的。例如，较高的生产率。锻压加工一般是利用压力机和模具进行成形加工的。例如，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍以上。倍以上。(4)毛坯或零件的精度较高。毛坯或零件的精度较高。(5)锻压所用的金属材料应具
87、有良好的塑性，以便在外力作用下，能产生塑性变锻压所用的金属材料应具有良好的塑性，以便在外力作用下，能产生塑性变形而不破裂。常用的金属材料中，铸铁属脆性材料，塑性差，不能用于锻压。钢和非形而不破裂。常用的金属材料中，铸铁属脆性材料，塑性差，不能用于锻压。钢和非铁金属中的铜、铝及其合金等可以在冷态或热态下压力加工。铁金属中的铜、铝及其合金等可以在冷态或热态下压力加工。(6)不适合成形形状较复杂的零件。不适合成形形状较复杂的零件。扳洱观胚吠酌作跑球牟拆泵题芍训洪镀彭墙迸挤撇销沦蜜让凿喊赎辉作邀四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.3
88、锻压或压力加工锻压或压力加工由由于于锻锻压压具具有有上上述述特特点点，因因此此承承受受冲冲击击或或交交变变应应力力的的重重要要零零件件(如如机机床床主主轴轴、齿齿轮轮、曲曲轴轴、连连杆杆等等)，都都应应采采用锻件毛坯加工。用锻件毛坯加工。所所以以锻锻压压加加工工在在机机械械制制造造、军军工工、航航空空、轻轻工工、家家用用电器等行业得到广泛应用。电器等行业得到广泛应用。例例如如，飞飞机机上上的的塑塑性性成成形形零零件件的的质质量量分分数数占占85%；汽汽车，拖拉机上的锻件质量分数约占车，拖拉机上的锻件质量分数约占6080%。傅肛铃奔熏宇火晴福炒囚阉的鹅拔坷控终腕剁瓶澎阉异酚见榆纠胯楼聘宦四章节机
89、械制造基础四章节机械制造基础(a) 自由锻 (b) 模锻 (c) 板料冲压 (d) 挤压 (e) 轧制 (f) 拉拔图4-21 常用的压力加工方法淘零樱傲伊晒兢揉穆任渡麻篙俘垃房舶郴鞍寨劈从转拙店诺呻坊侈梅眩真四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.3锻压或压力加工锻压或压力加工金金属属的的锻锻造造性性能能(又又称称可可锻锻性性)是是用用来来衡衡量量压压力力加加工工工工艺艺性性好好坏坏的的主主要要工工艺艺性性能能指指标标。金金属属的的可可锻锻性性好好，表表明该金属适用于压力加工。明该金属适用于压力加工。衡衡量量金金属属的的可可锻
90、锻性性，常常从从金金属属材材料料的的塑塑性性和和变变形形抗抗力力两两个个方方面面来来考考虑虑，材材料料的的塑塑性性越越好好，变变形形抗抗力力越越小小，则则材材料料的的锻锻造造性性能能越越好好，越越适适合合压压力力加加工工。在在实实际际生生产产中，往往优先考虑材料的塑性。中，往往优先考虑材料的塑性。毒覆掷柿浪詹谨潍署衍曲斯阻访酸夹泵踞与快党喜选植用渠方兜鳃腐导舒四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.3锻压或压力加工锻压或压力加工金金属属的的锻锻造造性性能能既既取取决决于于金金属属的的本本质质，又又取取决决于于变变形形条条件件。在
91、在压压力力加加工工过过程程中中，要要根根据据具具体体情情况况，尽尽量量创创造造有有利利的的变变形形条条件件，充充分分发发挥挥金金属属的的塑塑性，降低其变形抗力，以达到塑性成形加工的目的。性，降低其变形抗力，以达到塑性成形加工的目的。金金属属的的本本质质主主要要是是指指构构成成材材料料的的成成分分和和组组织织。通通常常纯纯金金属属及及单单相相固固溶溶体体的合金具有良好的塑性，其锻造性能较好。的合金具有良好的塑性，其锻造性能较好。金金属属的的加加工工条条件件一一般般指指金金属属的的变变形形温温度度、变变形形速速度度和和变变形形方方式式等等。实实际际的的生生产产过过程程显显示示在在保保证证不不出出现
92、现过过烧烧和和过过热热的的情情况况下下尽尽可可能能地地提提高高变变形形温温度度，并选择适当的变形速度和应力条件，有利于提高金属的锻造性能。并选择适当的变形速度和应力条件，有利于提高金属的锻造性能。凳蝶农蛤陇哪缎利选镁淳肩腐缠堑暑纽逼引呻点寞嘘搏鸥籍辛阮蹬纹凹桓四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.4切削加工切削加工所谓的切削加工是指用切削工具所谓的切削加工是指用切削工具(包括刀具、磨具和磨料包括刀具、磨具和磨料)从从毛坯上去除多余的金属，以获得具有所需的几何参数毛坯上去除多余的金属，以获得具有所需的几何参数(尺寸、形状尺寸、形
93、状和位置和位置)和表面粗糙度的零件的加工方法。和表面粗糙度的零件的加工方法。它只改变被加工材料的形状基本上不改变其组织和性能。它只改变被加工材料的形状基本上不改变其组织和性能。切削加工能获得较高的精度和表面质量，对被加工材料、零件切削加工能获得较高的精度和表面质量，对被加工材料、零件几何形状及生产批量具有广泛的适应性。几何形状及生产批量具有广泛的适应性。机器上的零件除极少数采用精密铸造和精密锻造等无切屑加工机器上的零件除极少数采用精密铸造和精密锻造等无切屑加工的方法获得以外，绝大多数零件都是靠切削加工来获得。的方法获得以外，绝大多数零件都是靠切削加工来获得。苦血隆绸苦镀习杖雏坷匝俺恋何狗务梁檄
94、蛀捎端萎范丙亮沪愈今瘦矢挖僧四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.4切削加工切削加工虽然机器零件的形状千差万别，但分析起来都是由下列几种简单的表虽然机器零件的形状千差万别，但分析起来都是由下列几种简单的表面组成的，即外圆面、内圆面面组成的，即外圆面、内圆面(孔孔)、平面和成形面。因此，只要能对这几、平面和成形面。因此，只要能对这几种表面进行加工，就基本上能完成所有机器零件表面的加工。种表面进行加工，就基本上能完成所有机器零件表面的加工。外圆面和内圆面外圆面和内圆面(孔孔)是以某一直线或曲线为母线，以圆为轨迹，作旋是以某一直线或
95、曲线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动时所形成的表面。转运动时所形成的表面。平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成的平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成的表面。表面。成形面是以曲线为母线，以圆、直线或曲线为轨迹，作旋转或平移运成形面是以曲线为母线，以圆、直线或曲线为轨迹，作旋转或平移运动时所形成的表面。动时所形成的表面。越盅宽庐捡诽悟按方斌浙滞憎陆慌嫌雄贵貉擒影庭昔畴伤采晴赋较翘桨养四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.4切削加工切削加工零件的不同表面，分别由相应的加工方法来获得，而这些加
96、工方法是零件的不同表面，分别由相应的加工方法来获得，而这些加工方法是通过零件与不同的切削刀具之间的相对运动来进行的。我们称这些刀具与通过零件与不同的切削刀具之间的相对运动来进行的。我们称这些刀具与零件之间的相对运动为切削运动。零件之间的相对运动为切削运动。以车床加工外圆柱面为例来研究切削的基本运动，如下图所示。切削以车床加工外圆柱面为例来研究切削的基本运动，如下图所示。切削运动可分为主运动和进给运动两种类型。运动可分为主运动和进给运动两种类型。图4-22 车削运动草森森洲唐族嘱踏朽署济枝坤盆斋讳碱撰果缎萌滩紊股险舌摸肉俗藤瘸挖四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材
97、料的成型加工金属材料的成型加工4.2.4切削加工切削加工使零件与刀具之间产生相对运动以进行切削的最基本运动，称为主运动。使零件与刀具之间产生相对运动以进行切削的最基本运动，称为主运动。主主运运动动的的速速度度最最高高，所所消消耗耗的的功功率率最最大大。在在切切削削运运动动中中，主主运运动动只只有有一一个个。它它可可由由零零件件完完成成，也也可可以以由由刀刀具具完完成成；可可以以是是旋旋转转运运动动，也也可可以以是是直直线运动。线运动。不不断断地地把把被被切切削削层层投投入入切切削削，以以逐逐渐渐切切削削出出整整个个零零件件表表面面的的运运动动，称称为为进进给给运运动动。进进给给运运动动一一般般
98、速速度度较较低低，消消耗耗的的功功率率较较少少，可可由由一一个个或或多多个个运运动组成。它可以是连续的，也可以是间断的。动组成。它可以是连续的，也可以是间断的。沪冈填颁请氢脉讼合恳文晨终琉遏稗洞敝南杆抬杖紊箔潦距通孵罪飘堪柒四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.4切削加工切削加工组组成成机机器器的的零零件件大大小小不不一一，形形状状和和结结构构各各不不相相同同，金金属属切切削削加加工工方方法法也也多种多样。多种多样。常用的有车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和磨削等。常用的有车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和磨削等。尽尽管管
99、它它们们在在加加工工原原理理方方面面有有许许多多共共同同之之处处，但但由由于于所所用用机机床床和和刀刀具具不不同同，切切削削运运动动形形式式不不同同，所所以以它它们们有有各各自自的的工工艺艺特特点点及及应应用用范范围围。材材料料经经过过一一系列的切削加工，最后成为机械零件或构件。系列的切削加工，最后成为机械零件或构件。嚣鸥椰卒基锈罗朴慕楞睦渊爱芹炸灿亩深造壕沦狸何量剑嫂务端笆瑰穆殉四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-23 车削加工踊返板摄豹棍债幸毯减聋陷膊刑朴溪未育欢钾盔厕雀捏茹备缠西脑讹瞻敌四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加
100、工4.2.4切削加工切削加工零件经切削加工后的质量包括加工精度和表面质量，它直接影响着产零件经切削加工后的质量包括加工精度和表面质量，它直接影响着产品的使用性能、可靠性和寿命。品的使用性能、可靠性和寿命。(1)加工精度。是指零件在加工之后，其尺寸、形状等几何参数的实加工精度。是指零件在加工之后，其尺寸、形状等几何参数的实际数值同它们理想几何参数的符合程度。而它们之间不符合的程度称为加际数值同它们理想几何参数的符合程度。而它们之间不符合的程度称为加工误差。加工误差愈小，加工精度愈高。零件的加工精度包括零件的尺寸工误差。加工误差愈小，加工精度愈高。零件的加工精度包括零件的尺寸精度、形状精度和位置精
101、度，在零件图上分别用尺寸公差、形状公差和位精度、形状精度和位置精度，在零件图上分别用尺寸公差、形状公差和位置公差来表示。置公差来表示。(2)表面质量。零件机械加工表面质量表面质量。零件机械加工表面质量(也称表面完整性也称表面完整性)主要包括两主要包括两方面内容：表面几何形状和表面层的物理力学性能。表面几何形状主要以方面内容：表面几何形状和表面层的物理力学性能。表面几何形状主要以表面粗糙度和波度来表示。表面粗糙度和波度来表示。椿庐再像谋觉书件些琢泌箍附肋拐蛹霜参蜘牟侮毒射摈轰涎该敌爆折番鳃四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.5
102、焊接焊接材料制成零件后，可以用不同的方法连接成结构。连接方法除了铆材料制成零件后，可以用不同的方法连接成结构。连接方法除了铆接、螺钉连接等机械连接接方法之外，还有借助于物理接、螺钉连接等机械连接接方法之外，还有借助于物理化学过程的粘化学过程的粘接和焊接。接和焊接。粘结剂一般是高分子化合物，借助于它与材料之间的强烈的表面粘粘结剂一般是高分子化合物，借助于它与材料之间的强烈的表面粘着力，使零件能够连接成永久性的结构；着力，使零件能够连接成永久性的结构；焊接则借助于金属间的压结、熔合、扩散、合金化、再结晶等现象，焊接则借助于金属间的压结、熔合、扩散、合金化、再结晶等现象，而使金属零件永久地结合。而使
103、金属零件永久地结合。粘结剂有天然和人造的两类：前者有植物性的，如淀粉、松香等，粘结剂有天然和人造的两类：前者有植物性的，如淀粉、松香等，也有动物性的，如鱼胶、牛皮胶等；后者有水玻璃、糊精、合成树脂等。也有动物性的，如鱼胶、牛皮胶等；后者有水玻璃、糊精、合成树脂等。籍靛桂雇帚难袁表树羊挠别曼苗餐识显教挫申抡宦练澳牧丁己族唇汉疚老四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.5焊接焊接焊接是利用加热或加压焊接是利用加热或加压(或加热和加压或加热和加压)，借助于金属原，借助于金属原子的结合与扩散，使分离的两部分金属牢固地、永久地结合子的结合
104、与扩散，使分离的两部分金属牢固地、永久地结合起来的工艺。起来的工艺。焊接的种类很多，通常按照焊接过程的特点分为：熔化焊接的种类很多，通常按照焊接过程的特点分为：熔化焊、压力焊和钎焊三大类。焊、压力焊和钎焊三大类。焊接方法可以化大为小、化复杂为简单、拼小成大，还焊接方法可以化大为小、化复杂为简单、拼小成大，还可以与铸、锻、冲压结合成复合工艺生产大型复杂件。主要可以与铸、锻、冲压结合成复合工艺生产大型复杂件。主要用于制造金属构件，如锅炉、压力容器、管道、车辆、船舶、用于制造金属构件，如锅炉、压力容器、管道、车辆、船舶、桥梁、飞机、火箭、起重机、海洋设备、冶金设备等大型工桥梁、飞机、火箭、起重机、海
105、洋设备、冶金设备等大型工程结构。程结构。焙兔握笋户窥横赖蜘逛嫁匝抛眷琶俐惦及能塞删谈鹰娜应缓亨菲敬殉隔进四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.5焊接焊接(1)熔化焊熔化焊它它是是利利用用局局部部加加热热的的方方法法，将将工工件件的的焊焊接接处处加加热热到到熔熔化化态态，形形成成熔熔池池，然后冷却结晶，形成焊缝。然后冷却结晶，形成焊缝。熔熔化化焊焊是是应应用用最最广广泛泛的的焊焊接接方方法法，如如气气焊焊(气气体体火火焰焰为为热热源源)、电电弧弧焊焊(电电弧弧为为热热源源)、电电渣渣焊焊(熔熔渣渣电电阻阻热热为为热热源源)、激激
106、光光焊焊(激激光光束束为为热热源源)、电电子束焊子束焊(电子束为热源电子束为热源)、等离子弧焊、等离子弧焊(压缩电弧为热源压缩电弧为热源)等。等。善刑扛塘煤楚辙上铲酝伯屯泅薪星午诅认功鞭菌晓却骡强倒醉倚世彝疗浓四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-24 CO2气体保护焊示意图瘁委侩次乖凛帮舜确桅替谢断虽挑泵勋键浙存孕访炔鼎烧囤谍蹦油罪雌卫四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.5焊接焊接(2)压力焊压力焊在焊接过程中需要对焊在焊接过程中需要对焊件施加压力件施加压力(加热或不加热加热或不加热)的一类焊接方法，如电阻焊、的一类焊
107、接方法，如电阻焊、摩擦焊、扩散焊以及爆炸焊摩擦焊、扩散焊以及爆炸焊等。等。(a) 电阻对焊 (b) 闪光对焊图4-25 对焊示意图目爱箔湖怨传炬遗芦掏合潍摘仰氛跟楞没肪伤帛戒顽跌峦崩甩小捧跟剂下四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.5焊接焊接(3)钎焊钎焊利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接头间隙并与固态的母材利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散，实现连接的焊接方法，如软钎焊和硬钎焊。相互扩散，实现连接的焊接方法，如软钎焊和硬钎焊。钎料熔点在钎料熔点在450以上，接头强度在以上，接头强度在2
108、00MPa以上的钎焊，为硬钎焊。以上的钎焊，为硬钎焊。硬钎焊主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接，如自行车架、刀具硬钎焊主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接，如自行车架、刀具等。等。钎料熔点在钎料熔点在450以下，焊接接头强度较低，一般不超过以下，焊接接头强度较低，一般不超过70MPa的钎的钎焊，为软钎焊。如锡焊是常见的软钎焊，所用钎料为锡铅，钎剂有松香、焊，为软钎焊。如锡焊是常见的软钎焊，所用钎料为锡铅，钎剂有松香、氧化锌溶液等。软钎焊广泛用于电子元器件的焊接。氧化锌溶液等。软钎焊广泛用于电子元器件的焊接。舶宿鹤翻鹿垃顶颈瞩龄朋郝油图斥典峻首参属霍胰梳蚁扭着鸳寻永侮仰辫四章节机械制造
109、基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理热处理是各类金属材料生产过程中的重要工序。热处理是各类金属材料生产过程中的重要工序。随着现代工业以及科学技术的发展，人们对材料的性能随着现代工业以及科学技术的发展，人们对材料的性能要求越来越高。为满足这一点，一般可以采取两种方法：研要求越来越高。为满足这一点，一般可以采取两种方法：研制新材料和对金属材料进行热处理。制新材料和对金属材料进行热处理。后者是最广泛，最常用的方法。它对发掘金属材料强度后者是最广泛，最常用的方法。它对发掘金属材料强度的潜力、改善零件使用性能、提高产品质量和延
110、长其使用寿的潜力、改善零件使用性能、提高产品质量和延长其使用寿命具有重要意义。命具有重要意义。热处理在改善毛坯工艺性能以利于冷、热加工方面也有热处理在改善毛坯工艺性能以利于冷、热加工方面也有重要作用。在许多情况下，热处理技术水平的高低对制成品重要作用。在许多情况下，热处理技术水平的高低对制成品的质量有举足轻重的影响。的质量有举足轻重的影响。抹硝佩祸矗荡扑数桔嘲蜕跪缠乘潭裳宛以抗碰桓毛绎猩小盼钾颧银奄深孵四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们
111、所从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前认识。早在公元前770前前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把
112、戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷剂对淬火氏体存在，说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。中国出土的西汉质量的影响。中国出土的西汉(公元前公元前206公元公元24)中山靖王墓中的宝剑中山靖王墓中的宝剑,心部含心部含碳量为碳量为0.150.4%，而表面含碳量却达，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人时作为个人“手艺手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。的秘密，不肯外传，因而发展很慢。口落谦迁嘲油斋岸催摄水矾龟送流核藏谭惊雁劳刊汰垫再命肺腹谰庙垃杀四章节
113、机械制造基础四章节机械制造基础图4-26 越王勾践剑由谅块摇痒坏亭莲竖祁两褐刻笑龋患械汉涕疆臀岛服哪夷锻祈拓否著蛛快四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理金属热处理是指将金属工件放在一定的介质中并按照一定的速度加热、保温金属热处理是指将金属工件放在一定的介质中并按照一定的速度加热、保温一定时间，然后以预定的速度冷却下来，以期得到预定的组织结构和性能的工艺一定时间，然后以预定的速度冷却下来，以期得到预定的组织结构和性能的工艺方法。方法。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一金属热
114、处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。除了钢铁以外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、除了钢铁以外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。物理和化学性能
115、，以获得不同的使用性能。绳恳习荔热躇洱颗帐犯翼汀逻仇锨氟戳刹三倾趾耶晚敛秘孜拳枕耗铂舱巢四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理加热是热处理的重要步骤之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木加热是热处理的重要步骤之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通
116、过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。子进行间接加热。金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含即钢铁零件表面碳含量降低量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和
117、控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。热处理质量的主要问题。冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。的冷却速度进行淬硬。宫秧静消椅毁肇哼滚敬类钧理斩胀善粪在舟呀校尸铱亦磁影蛤卧悟坑赫蹦四章节机械制造基础四
118、章节机械制造基础图4-27 螺丝热处理设备(渗碳/碳氮共渗)裕激舰樱怎疙咕意冕道萝毖宙状矗甸帚少哼助涧吼镣妥豹贵江屎阻池边贼四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理根据加热条件和特点以及工艺效果和目的，可以把金属热处理分为整体热处根据加热条件和特点以及工艺效果和目的，可以把金属热处理分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等。理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同
119、的热处理工艺。的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。对于钢锭、钢坯、钢树进行的热处理一般在冶金厂进行，称处理工艺种类繁多。对于钢锭、钢坯、钢树进行的热处理一般在冶金厂进行，称为冶金类热处理。对于机器零件及工具等机械构件进行的热处理，一船在机械厂为冶金类热处理。对于机器零件及工具等机械构件进行的热处理，一船在机械厂进行，称为典型零件热
120、处理。进行，称为典型零件热处理。整体热处理的特点是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整整体热处理的特点是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。四种基本工艺。洋篮蔬速拨榔岸穿崭丛峭房悦血菇备盎积再笆思朝旅旁谓恰廖厦拴窘沿捐四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理在在机机械械零零件件加加工工制制造造过过程程中中，正正火火和和退退火火经经常
121、常作作为为预预先先热热处处理理工工序序，安安排排在在铸铸造造和和锻锻造造之之后后，切切削削(粗粗)加加工工之之前前，用用以以消消除除前前一一工工序序所所带带来来的的某某些缺陷，为随后工序作组织准备。些缺陷，为随后工序作组织准备。淬淬火火和和回回火火是是作作为为最最终终热热处处理理工工序序。通通过过淬淬火火可可获获得得马马氏氏体体或或下下贝贝氏氏体体，为后来的回火组织做好准备。为后来的回火组织做好准备。淬火钢一般需要随后回火以降低淬火应力，同时获得所需的力学性能。淬火钢一般需要随后回火以降低淬火应力，同时获得所需的力学性能。隘垮窄读灌壹郡以鸭进踏幸闽伙恒泉钥稻阻擒锤伍上踪轨掠股秉津工蚜骋四章节机
122、械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理表表面面热热处处理理的的特特点点是是通通过过快快速速加加热热，只只使使工工件件表表面面层层达达到到预预定定温温度度，以以改改变变其其表层力学性能的金属热处理工艺。表层力学性能的金属热处理工艺。为为了了只只加加热热工工件件表表层层而而不不使使过过多多的的热热量量传传入入工工件件内内部部，使使用用的的热热源源须须具具有有高高的的能能量量密密度度，即即在在单单位位面面积积的的工工件件上上给给予予较较大大的的热热能能，使使工工件件表表层层或或局局部部能能短短时时或或瞬时达到高温。瞬时
123、达到高温。表表面面热热处处理理的的主主要要方方法法，有有激激光光热热处处理理、火火焰焰淬淬火火和和感感应应加加热热热热处处理理，常常用用的的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。茬咖佑疲算型氦印辙撬龚椅罕转普嘘斗腆傣外股延勺思侄潮洼稽吁箱铺颅四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-28 激光热处理设备嗡延斯另瘫酌砍澄扒罚虾溜泵忍悄锗睹滁刹躁嗜动祷与藤芹皿澄啊木甥估四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理化化学学热热处处理理是是通通过过改
124、改变变工工件件表表层层化化学学成成分分、组组织织和和性性能能的的金金属属热热处处理理工艺。工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化化学学热热处处理理是是将将工工件件放放在在含含碳碳、氮氮或或其其它它合合金金元元素素的的介介质质(气气体体、液液体体、固固体体)中中加加热热，保保温温较较长长时时间间，从从而而使使工工件件表表层层渗渗入入碳碳、氮氮、硼硼和和铬铬等等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗
125、氮、渗金属、化学气相沉积等。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属、化学气相沉积等。菇埂传翌那久椿绥马锡薪坊黑舟素点奉燥掺速丸川佩句肩扬父霹殆拖刀钓四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.6金属热处理金属热处理热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大大体体来来说说，它它可可以以保保证证和和提提高高工工件件的的各各种种性性能能，如如耐耐磨磨、耐耐腐腐蚀蚀等等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热
126、加工。例例如如白白口口铸铸铁铁经经过过长长时时间间退退火火处处理理可可以以获获得得可可锻锻铸铸铁铁，提提高高塑塑性性；齿齿轮轮采采用用正正确确的的热热处处理理工工艺艺，使使用用寿寿命命可可以以比比不不经经热热处处理理的的齿齿轮轮成成倍倍或或几几十十倍倍地地提提高高；另另外外，价价廉廉的的碳碳钢钢通通过过渗渗入入某某些些合合金金元元素素就就具具有有某某些些价价昂昂的的合合金金钢钢性性能能，可可以以代代替替某某些些耐耐热热钢钢、不不锈锈钢钢；工工模模具具则则几几乎乎全全部部需需要要经过热处理方可使用。经过热处理方可使用。惠坊筐套疮攻番斡垢鉴渭涅见瞳党乱瘸萧譬酵补胎巴锡反呼源洱捣灼簇流四章节机械制造
127、基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.7粉末冶金粉末冶金粉末冶金是年轻而又极其重要的现代成形方法之一。粉末冶金是年轻而又极其重要的现代成形方法之一。粉末冶金是通过制取粉末材料、并以粉末为原料用成形粉末冶金是通过制取粉末材料、并以粉末为原料用成形烧结法制造出的材料与制品。此技术既是制取材料的一种烧结法制造出的材料与制品。此技术既是制取材料的一种冶炼方法，又是制造机械零件的一种加工方法。冶炼方法，又是制造机械零件的一种加工方法。粉末冶金制品分两类：粉末冶金制品分两类：一类是只能用粉末冶金制造的制品，如硬质合金刀片、一类是只能用粉末冶金制造的制品
128、，如硬质合金刀片、含油轴承、过滤网件等。含油轴承、过滤网件等。另一类是用粉末冶金取代过去用铸、锻、切削成形的零另一类是用粉末冶金取代过去用铸、锻、切削成形的零件，如齿轮、凸轮、链轮等。件，如齿轮、凸轮、链轮等。算窿津篆燥蚁翘灶告赠罩乔表慰戴咎嘘浇辫士宫砖竭窟集改讼赚矗盅崔饼四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.7粉末冶金粉末冶金粉末冶金是年轻而又极其重要的现代成形方法之一。粉末冶金是年轻而又极其重要的现代成形方法之一。粉末冶金是通过制取粉末材料、并以粉末为原料用成形粉末冶金是通过制取粉末材料、并以粉末为原料用成形烧结法制造出的
129、材料与制品。此技术既是制取材料的一种烧结法制造出的材料与制品。此技术既是制取材料的一种冶炼方法，又是制造机械零件的一种加工方法。冶炼方法，又是制造机械零件的一种加工方法。粉末冶金制品分两类：粉末冶金制品分两类：一类是只能用粉末冶金制造的制品，如硬质合金刀片、一类是只能用粉末冶金制造的制品，如硬质合金刀片、含油轴承、过滤网件等。含油轴承、过滤网件等。另一类是用粉末冶金取代过去用铸、锻、切削成形的零另一类是用粉末冶金取代过去用铸、锻、切削成形的零件，如齿轮、凸轮、链轮等。件，如齿轮、凸轮、链轮等。们遂篡鲜池添切裁括胞厅暇洗发挟缸场洒字裴块缉习瀑肿长骚谎陕蚌凌渗四章节机械制造基础四章节机械制造基础第
130、四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.7粉末冶金粉末冶金作为材料制造技术，能制取普通熔铸法无法生产的具有特殊性能的作为材料制造技术，能制取普通熔铸法无法生产的具有特殊性能的材料：材料：（1）高熔点金属材料）高熔点金属材料如钨、钼、钽以及某些金属化合物的熔点都在如钨、钼、钽以及某些金属化合物的熔点都在2000以上，采用通常的熔铸工艺比较困难，而且材料的纯度与冶金质以上，采用通常的熔铸工艺比较困难，而且材料的纯度与冶金质量难以得到保证；量难以得到保证；（2）复合材料）复合材料如含有难熔化合物的硬质合金、钢结硬质合金、金属如含有难熔化合物的硬质合金、钢结硬质合金、金属陶
131、瓷材料、弥散强化型材料及金属及非金属复合材料等；陶瓷材料、弥散强化型材料及金属及非金属复合材料等；（3）假合金材料）假合金材料假合金指各组元在液态时基本上互不相溶，无法通假合金指各组元在液态时基本上互不相溶，无法通过熔合法制成的合金。如钨过熔合法制成的合金。如钨铜和铜铜和铜石墨电触头材料等；石墨电触头材料等；（4）特殊结构材料）特殊结构材料如多孔材料、含油轴承等。如多孔材料、含油轴承等。凯妥援宽趴区殊袍守捕北眨泰卉擒黑的踢笼添富镁昧样涯猴似哟封异溢滚四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-29 粉末冶金制品颤霞最粪庸遍僳拍孤写救早孟骆掉炙藏貉普整坟帐精胖段菩闸泡饱舷渴毗四章节机械制造基础四章
132、节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.7粉末冶金粉末冶金 作作为少无切削材料加少无切削材料加工技工技术，可大批量制造形，可大批量制造形状复状复杂、公差窄、表面粗、公差窄、表面粗糙度低的零件，且糙度低的零件，且节能、能、节材、成本低。右表材、成本低。右表为几几种成形及加工方法种成形及加工方法经济性性比比较的的实例。例。方法方法材料利用率材料利用率（%）单位能耗位能耗（J/Kg）铸造粉末冶金冷锻热锻机械加工909585758040503038294146496682表4-1几种成形、加工方法经济性比较甲泰兢嗅里伴挛颗拄禽剿膜壁卵嗡畦柄店渴脯鼠倡卒墩是判
133、氧署侧辩平扎四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.7粉末冶金粉末冶金粉粉末末冶冶金金一一直直被被称称之之为为金金属属陶陶瓷瓷术术。实实际际上上，粉粉末末冶冶金金技技术术和和传传统统的的陶瓷技术有所差别。陶瓷技术有所差别。粉粉末末冶冶金金用用粉粉末末主主要要以以金金属属为为主主成成分分，而而陶陶瓷瓷粉粉末末则则主主要要以以无无机机化化合合物物为为主主成成分分，如如氧氧化化物物、氮氮化化物物、碳碳化化物物等等。因因而而在在具具体体的的工工序序，如如粉粉末末原原料料的的精精制制和和烧烧结结工工艺艺的的控控制制上上有有一一定定的的差差
134、别别，但但随随着着粉粉末末成成形形技技术术和和热热致致密密化化技技术术的的发发展展，粉粉末末冶冶金金技技术术和和现现代代陶陶瓷瓷制制造造技技术术已已经经很很难难找找出明显的区别。粉末冶金有时又称为金属陶瓷法。出明显的区别。粉末冶金有时又称为金属陶瓷法。汗鸵截紫颂咨酒被脉衣驭辕换啼刻泼织焰陛抚愧心缘眠社贿琳贝咀功液吹四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.7粉末冶金粉末冶金人们在人们在19世纪就开始应用这种方法。如世纪就开始应用这种方法。如1826年，俄罗斯最早用白金粉制成年，俄罗斯最早用白金粉制成货币和其它制品。第二次世界大战时
135、，德国曾用粉末冶金法生产多孔质的铁炮弹货币和其它制品。第二次世界大战时，德国曾用粉末冶金法生产多孔质的铁炮弹弹带，代替黄铜或铜制的炮弹弹带。现在，从圆珠笔的圆珠到火箭的喷嘴，都在弹带，代替黄铜或铜制的炮弹弹带。现在，从圆珠笔的圆珠到火箭的喷嘴，都在广泛地应用粉末冶金。广泛地应用粉末冶金。粉末冶金的生产过程是先制造金属粉末，接着，将金属粉末装入压模中，用粉末冶金的生产过程是先制造金属粉末，接着，将金属粉末装入压模中，用压力机压成条片状或块状。然后，把压成的条或块放到炉子中，在保护气氛或真压力机压成条片状或块状。然后，把压成的条或块放到炉子中，在保护气氛或真空下进行烧结，变成非常密实的金属块。空下
136、进行烧结，变成非常密实的金属块。粉末冶金用压制、烧结来取代铸造、锻造以及随后的切削加工，这样，简化粉末冶金用压制、烧结来取代铸造、锻造以及随后的切削加工，这样，简化了工艺过程和提高了材料的利用率，而且，与精密铸造和精密锻造相比，可获得了工艺过程和提高了材料的利用率，而且，与精密铸造和精密锻造相比，可获得更高的尺寸精度和光洁度。这是一种较好的无切削加工方法之一。更高的尺寸精度和光洁度。这是一种较好的无切削加工方法之一。在么萍喉岁睁挂功夕草鄂云窜刻刊樊淤陆图沉奈诌痊诸奖喉肝并拴厨噪烙四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.7粉末冶金
137、粉末冶金用粉末冶金生产机械零件，不但节能、省材，经济性好，而且随着用粉末冶金生产机械零件，不但节能、省材，经济性好，而且随着新的成形新的成形烧结结工艺技术的开发应用，粉末冶金结构零件形状越来越烧结结工艺技术的开发应用，粉末冶金结构零件形状越来越复杂，材料的力学性能越来越高，甚至超过了常规的铸造、锻造法生产复杂，材料的力学性能越来越高，甚至超过了常规的铸造、锻造法生产的零件。的零件。但就粉末冶金零件的生产而言，粉末冶金技术当前仍受到下列限制：但就粉末冶金零件的生产而言，粉末冶金技术当前仍受到下列限制：(1)原料粉末的性能对产品的质量影响极大，且价格比相应的常规金原料粉末的性能对产品的质量影响极大
138、，且价格比相应的常规金属材料高，加上受压制设备吨位的限制，粉末冶金工件的重量和尺寸受属材料高，加上受压制设备吨位的限制，粉末冶金工件的重量和尺寸受到一定的限制，多用于最小零件的生产。到一定的限制，多用于最小零件的生产。(2)粉末成形模具造价高，因此粉末冶金零件须批量生产，最小批量粉末成形模具造价高，因此粉末冶金零件须批量生产，最小批量不应小于不应小于5000-10000件，否则经济效益很差。件，否则经济效益很差。请拜缠较咒掂展晓收吹幽涨盘容赴零成愁纯锨殃椅侥成缉郝什蚀亿池坚浑四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.8表面工程表面
139、工程表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。表面工程是由多个学科交叉、综合发展起来的新兴学科，它以表面工程是由多个学科交叉、综合发展起来的新兴学科，它以“表面表面”为研为研究核心，在有关学科理论的基础上，根据零件表面的失效机制，以应用各种表面究核心，在有关学科理论的基础上，根据零件表面的
140、失效机制，以应用各种表面工程技术及其复合为特色，逐步形成了与其他学科密切相关的表面工程基础理论。工程技术及其复合为特色，逐步形成了与其他学科密切相关的表面工程基础理论。表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防幅射等性能，这层表面材薄层，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防幅射等性能，这层表面材料与制作部件的整体材料相比，厚度薄，面积小，但却承担着工作部件的主要功料与制作部件的整体材料相比，厚度薄，面积小，但却承担着工作部件的主要功能。能。簧认符恿香京
141、乃舶静浆冤濒象窒共朝魔个县毫拂汽姓饲坯腑警映裤探啄簇四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.2金属材料的成型加工金属材料的成型加工4.2.8表面工程表面工程当前表面工程发展非常迅速，也非常活跃。其原因是：当前表面工程发展非常迅速，也非常活跃。其原因是：第一，现代工业的发展对机电产品提出了更高的要求，要在高温、高压、高第一，现代工业的发展对机电产品提出了更高的要求，要在高温、高压、高速、重载以及腐蚀介质等恶劣工况下可靠地工作，表面工程为实现这些要求大显速、重载以及腐蚀介质等恶劣工况下可靠地工作，表面工程为实现这些要求大显身手。身手。第二，相关的科学技术的发展为表面工程注入了活
142、力、提供了支撑。第二，相关的科学技术的发展为表面工程注入了活力、提供了支撑。第三，表面工程适合我国国情，能大量节约能源、资源，体现了科技尽快转第三，表面工程适合我国国情，能大量节约能源、资源，体现了科技尽快转化为生产力的要求，符合可持续发展战略。化为生产力的要求，符合可持续发展战略。近年来，复合表面工程和纳米表面工程日益成为表面工程研究领域新的发展近年来，复合表面工程和纳米表面工程日益成为表面工程研究领域新的发展方向。方向。鹊撬汞筷正拯抹驳吩战贮新贰脓愈倦旋劫址杜攀访个私上词蚂容婪焊煽狱四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.3塑料的成型加工塑料的成型加工塑料工业包括两个生
143、产系统，即塑料的生产和塑料制品的生产。塑料工业包括两个生产系统，即塑料的生产和塑料制品的生产。塑料的生产包括树脂和半成品的生产；塑料制品的生产主要是指塑料成塑料的生产包括树脂和半成品的生产；塑料制品的生产主要是指塑料成形加工。形加工。塑料成形加工是将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液或糊状物），根塑料成形加工是将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液或糊状物），根据其性能选择适当的成形方法制成所需形状和尺寸的制品。据其性能选择适当的成形方法制成所需形状和尺寸的制品。塑料成形加工一般包括原料的配制和准备、成形及制品后加工等几个过塑料成形加工一般包括原料的配制和准备、成形及制品后加工等几个过程。程。塑料成
144、形方法很多，按坯料成形时的形态不同，通常划分为如下三大类：塑料成形方法很多，按坯料成形时的形态不同，通常划分为如下三大类：固态成形固态成形热成形、冷成形、吹塑；热成形、冷成形、吹塑；液态成形液态成形射塑、铸塑；射塑、铸塑；粉末成形粉末成形挤压、压塑、旋转模塑。挤压、压塑、旋转模塑。僧队屯果空斡紊岛嫉滥仰舰俱锋嘱未哦通童票函蝉暴尹待涨匝靛携叮恍姿四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.3塑料的成型加工塑料的成型加工4.3.1固态成形工艺固态成形工艺固态成形工艺中使用的材料是塑料薄膜、塑料板或预制坯件，常用的成形方法固态成形工艺中使用的材料是塑料薄膜、塑料板或预制坯件，常用的成
145、形方法有：有：1热成形热成形热成形是指通过加热、加压热成形是指通过加热、加压(或抽真空或抽真空)作用使热塑性塑料薄膜或板料成形的方作用使热塑性塑料薄膜或板料成形的方法。热成形方法不能加工带孔零件，只适用于制造护罩、外壳、仪表盘及包装品等。法。热成形方法不能加工带孔零件，只适用于制造护罩、外壳、仪表盘及包装品等。2吹塑吹塑将塑料管加热后放入冷的组合模具中，向管内充气加压，使管膨胀成为模具内将塑料管加热后放入冷的组合模具中，向管内充气加压，使管膨胀成为模具内腔形状。主要用于饮料桶、瓶、食品容器、药品容器、玩具等用品的制造。腔形状。主要用于饮料桶、瓶、食品容器、药品容器、玩具等用品的制造。3冷成形冷
146、成形适合于冷成形的塑料多为聚丙烯、聚碳酸酯、适合于冷成形的塑料多为聚丙烯、聚碳酸酯、ABS树脂、聚氯乙烯等。通常采树脂、聚氯乙烯等。通常采用的冷成形工艺与金属的冷变形工艺类同，有轧制、拉延、挤压、模压等。用的冷成形工艺与金属的冷变形工艺类同，有轧制、拉延、挤压、模压等。兄籽衰虐筛碘疑赘训升卓唬尝贺籽隅蹲程忱互妈无可夷鄂抚摇锰蝴玲嚣藩四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.3塑料的成型加工塑料的成型加工4.3.2液态成型工艺液态成型工艺1铸塑铸塑与金属铸造成形相似，塑料可以通过浇注成形。铸塑成形使用的材料多为尼龙、与金属铸造成形相似，塑料可以通过浇注成形。铸塑成形使用的材料多
147、为尼龙、丙烯酸系树脂类热塑性塑料与环氧树脂、酚醛树脂、聚氯酯等热固性塑料。丙烯酸系树脂类热塑性塑料与环氧树脂、酚醛树脂、聚氯酯等热固性塑料。浇注成形的投资少，设备简单，成形构件的重量基本上不受限制。但这种工艺浇注成形的投资少，设备简单，成形构件的重量基本上不受限制。但这种工艺的生产效率低、产品形状和质量受到一定限制。的生产效率低、产品形状和质量受到一定限制。2射塑射塑液态射塑成形一般是先将塑料加热熔融，然后将熔融塑料经由注射机喷嘴注射液态射塑成形一般是先将塑料加热熔融，然后将熔融塑料经由注射机喷嘴注射入模具型腔中，冷却后，打开模具即可得到所需的制品。入模具型腔中，冷却后，打开模具即可得到所需的
148、制品。射塑成形工艺主要适用于热塑性塑料，目前，热固性塑料也越来越多的使用射射塑成形工艺主要适用于热塑性塑料，目前，热固性塑料也越来越多的使用射塑成形。塑成形。应用这种工艺的有玩具、罐头盒、包装箱、泵、齿轮、仪表壳等的成形。应用这种工艺的有玩具、罐头盒、包装箱、泵、齿轮、仪表壳等的成形。 灸呕窖断兆牡寝蛇吊括筋爷耻翻淤貉沁弧载鞭豌导煤盂缄鹏墨斡哪封饯壤四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-30 注塑成型原理凛鹏遣冯极敞椒剃宰肖乐伦纽盟洲崎岩棘迄家动莲莱氰碌擞莲打符驹替羞四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.3塑料的成型加工塑料的成型加工4.3.3粉末成型工艺粉末成型工艺
149、以颗粒或粉末状塑料为原料的成形工艺称为粉末成形工艺。主要有：以颗粒或粉末状塑料为原料的成形工艺称为粉末成形工艺。主要有：1挤压挤压挤压是热塑性塑料的基本成形方法之一。它是把颗粒状或粉末状的原料从料斗挤压是热塑性塑料的基本成形方法之一。它是把颗粒状或粉末状的原料从料斗送入挤压简中，靠螺旋送料器或挤压活塞挤压原料，通过凹模洞口或间隙成形。挤送入挤压简中，靠螺旋送料器或挤压活塞挤压原料，通过凹模洞口或间隙成形。挤压成形后，通过空冷、水冷或喷水冷却固化成形。挤压工艺的流程连续、生产率高，压成形后，通过空冷、水冷或喷水冷却固化成形。挤压工艺的流程连续、生产率高，可用于生产各种塑料棒材、管材及其他型材、塑
150、料包皮导线及电缆线等。可用于生产各种塑料棒材、管材及其他型材、塑料包皮导线及电缆线等。2压塑压塑压塑又称模压，其过程与金属模锻相似。将定量的粉末或预成形坯件直接放入压塑又称模压，其过程与金属模锻相似。将定量的粉末或预成形坯件直接放入加热的模具型腔中，将凸模在一定压力下保持一定时间，使之成形。典型的压塑制加热的模具型腔中，将凸模在一定压力下保持一定时间，使之成形。典型的压塑制品有：手柄、按钮、连接件、护罩、仪表壳体等。品有：手柄、按钮、连接件、护罩、仪表壳体等。啪诡肇更夯腋德独娩足郑藉朗遮顷猩介篇骤洋颁化跪晚希昌唯萄孜牢少课四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.3塑料的成型
151、加工塑料的成型加工4.3.3粉末成型工艺粉末成型工艺3.旋转模塑旋转模塑旋转模塑成形是将定量的塑料粉末放入由两部分组成的薄旋转模塑成形是将定量的塑料粉末放入由两部分组成的薄壁金属壁金属(铝或钢铝或钢)模具中，模具可以绕互相垂直的两轴旋转并被加模具中，模具可以绕互相垂直的两轴旋转并被加热。塑料粉末在离心力的作用下贴敷在模具内壁，达到形状和尺热。塑料粉末在离心力的作用下贴敷在模具内壁，达到形状和尺寸要求时，停止转动，待冷却后，打开模具取出制品。寸要求时，停止转动，待冷却后，打开模具取出制品。这种成型工艺多用于制造桶、罐、艇壳、垃圾箱、周转箱这种成型工艺多用于制造桶、罐、艇壳、垃圾箱、周转箱及各种容
152、器制品。成形的塑料制品大多可直接使用，但有些制品及各种容器制品。成形的塑料制品大多可直接使用，但有些制品则还需进一步的加工处理才能使用。则还需进一步的加工处理才能使用。通常塑料成形后的加工处理有：机械加工、连接加工、通常塑料成形后的加工处理有：机械加工、连接加工、表表面处理等。面处理等。肌肾拒卧诣捷俗暑沃歇材资早囊懒解踌滋赛衡褒辩维痒堂甄剐壶氨摆捶敌四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.1互换性互换性零部件的互换性就是指：机械制造中按规定的几何和机械物零部件的互换性就是指：机械制造中按规定的几何和机械物理性能等参数的允许变动量
153、来制造零件和部件，使其在装配或维理性能等参数的允许变动量来制造零件和部件，使其在装配或维修更换时不需要选配或辅助加工便能装配成机器并满足技术要求修更换时不需要选配或辅助加工便能装配成机器并满足技术要求的性能。的性能。几何参数包括尺寸大小、几何形状、相互位置、表面粗糙度几何参数包括尺寸大小、几何形状、相互位置、表面粗糙度等；机械物理性能参数通常指硬度、强度和刚度等。等；机械物理性能参数通常指硬度、强度和刚度等。这样，在机器制造中，由于零部件具有了互换性，对规格大这样，在机器制造中，由于零部件具有了互换性，对规格大小相同的一批零件小相同的一批零件(或部件或部件)，装配前，不需选择；装配时，装配前，
154、不需选择；装配时(或更或更换时换时)，不需修配和调整；装配后，机器质量完全符合规定的使，不需修配和调整；装配后，机器质量完全符合规定的使用性能要求。这种生产就叫互换性生产。用性能要求。这种生产就叫互换性生产。律月惜夸荧头尾迷态姓田矢播此搅蛊诫隧漳卞闪摧酵戊瘪我项羡芜绘狰居四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.1互换性互换性互换性的意义主要体现在以下几个方面：互换性的意义主要体现在以下几个方面：1.设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩
155、短了设计周期，并有利于计件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。算机辅助设计和产品的多样化。2.制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。装配过程机械化、自动化。3.使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。提高了机器的使用价值。永喳棉壤畅月停载豢牢倾妊皑不郴箱自巍齐寄菏菱匀渝毋鳞
156、聂直膛智瓤喉四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.1互换性互换性要使具有互换性的产品几何参数完全一致，是不可能，也是要使具有互换性的产品几何参数完全一致，是不可能，也是不必要的。不必要的。在此情况下，要使同种产品具有互换性，只能使其几何参数、在此情况下，要使同种产品具有互换性，只能使其几何参数、功能参数充分近似。功能参数充分近似。其近似程度可按产品质量要求的不同而不同。其近似程度可按产品质量要求的不同而不同。允许零件几何参数的变动量称为公差。允许零件几何参数的变动量称为公差。零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称
157、零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。为加工误差。现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为使社会生产有序地进行，必须通过标准化使产品规格品种简化，使社会生产有序地进行，必须通过标准化使产品规格品种简化，使分散的、局部的生产环节相互协调和统一。使分散的、局部的生产环节相互协调和统一。汲刊忽靶挨巩击蓉房哪询珐荣徊氧硒粉裤辨灭所韧薯屿下够象织凹胚蕊湿四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.1互换性互换性那么为什么会造成零件的加工误差呢那么为什么会
158、造成零件的加工误差呢?原因有多方面原因有多方面:一一是是机机械械加加工工过过程程中中，由由于于机机床床、夹夹具具、刀刀具具、工工件件所所组组成成的的工工艺艺系系统存在的误差；统存在的误差；二是零件加工时受到切削力作用，将引起工艺系统的弹性变形；二是零件加工时受到切削力作用，将引起工艺系统的弹性变形；三是加工时的切削热、环境温差等会引起工艺系统的热变形；三是加工时的切削热、环境温差等会引起工艺系统的热变形；另另外外还还有有刀刀具具的的磨磨损损等等种种种种因因素素的的影影响响，致致使使加加工工完完的的零零件件的的几几何何参参数与图纸上规定的不可能完全一致，从而造成加工误差。数与图纸上规定的不可能完
159、全一致，从而造成加工误差。航洲孽剖燕缩佩领宋课氏稻筛嚏疙桂谎噶曳霍嘘连法群彦之帘灵遁昂缝梗四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.1互换性互换性机械制造中，设计时给定的尺寸称为基本尺寸，测量得到的尺寸称机械制造中，设计时给定的尺寸称为基本尺寸，测量得到的尺寸称为实际尺寸；允许变动的两个极限值称为极限尺寸，分最大极限尺寸和为实际尺寸；允许变动的两个极限值称为极限尺寸，分最大极限尺寸和最小极限尺寸，而公差等于最大极限尺寸和最小极限尺寸的差值。最小极限尺寸，而公差等于最大极限尺寸和最小极限尺寸的差值。尺寸偏差是某尺寸减其基本尺寸所得的
160、代数值。最大极限尺寸减其尺寸偏差是某尺寸减其基本尺寸所得的代数值。最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数值为上偏差，最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代基本尺寸所得的代数值为上偏差，最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数值为下偏差。上偏差与下偏差的代数差的绝对值也等于公差。数值为下偏差。上偏差与下偏差的代数差的绝对值也等于公差。配合是指基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系。配合是指基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系。孔的尺寸减去相配轴的尺寸所得的代数差称为间隙或过盈。差值为正时孔的尺寸减去相配轴的尺寸所得的代数差称为间隙或过盈。差值为正时是间隙，为负时是过盈。按间隙或过盈及其变动的特
161、征，配合分为间隙是间隙，为负时是过盈。按间隙或过盈及其变动的特征，配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合。配合、过盈配合和过渡配合。琉龋末账费唆病抵缮酝药廓成返埂塔牌死仑舞闲征糜贪氖砷澡仿列诈枣钩四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.2检测技术检测技术在机械制造工业中，我们会经常用光长度基准直接对零件尺寸进行在机械制造工业中，我们会经常用光长度基准直接对零件尺寸进行测量，其准确度固然高，但在广泛的测量中，直接用光进行测量十分不测量，其准确度固然高，但在广泛的测量中，直接用光进行测量十分不便。便。为了满足实际测量的需要，长度基准必
162、须通过各级传递，最后由量为了满足实际测量的需要，长度基准必须通过各级传递，最后由量具生产厂家制造出工作量具。这些工作量具就是实际生产中人们常说的具生产厂家制造出工作量具。这些工作量具就是实际生产中人们常说的“量具量具”。正是由于零件尺寸是由国家基准逐级传递下来的，所以全国。正是由于零件尺寸是由国家基准逐级传递下来的，所以全国范围内尺寸的一致性就有了可靠的保证。范围内尺寸的一致性就有了可靠的保证。常用的测量工具有游标卡尺、千分尺、百分表、千分表、各类传感常用的测量工具有游标卡尺、千分尺、百分表、千分表、各类传感器、三坐标测量仪等。器、三坐标测量仪等。嗅竭诫长十肆迪仍挞剃诀酬缚喳蔬靴荤踌伐唁劫崇差
163、给悠爵笔氧侵痢迎俊四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-31 千分尺晦才快洁俘凌牙唐袋补畸帮猿杠蕊汛俯氯晤农贬胎哀彻窑憎铂汤煞麓卿猜四章节机械制造基础四章节机械制造基础图4-32 全自动三坐标测量仪抖沛蛹珊笼纲蝴佯代握睁氮楷涎纠美嚷雨爬局寇茅元赤累齿昭栏呈捐默元四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.2检测技术检测技术测测量量是是以以确确定定量量值值为为目目的的的的一一组组操操作作，通通过过将将被被测测参参数数的的量量值值与与作作为为单单位位的的标标准准量量进进行行比比较较，比比出出的的倍倍数数即即为为测测量量结结果果。与与
164、测测量量概概念念相相近近的的是是检检验验，它它常常常常仅仅需需分分辨辨出出参参数数量量值值所所列列属属的的某某一一范范围围，以以此此来来判判别别被被测参数合格与否或现象的有无等。测参数合格与否或现象的有无等。机机械械加加工工的的零零件件、生生产产的的机机器器和和产产品品都都需需要要经经过过检检验验或或测测量量，以以判判定定其是否合格。其是否合格。皿尊偿缄谴都力泛豹寸吼开蛰霜鬃不棠扦床锹冀插经校憨颓鞍演敏稚敬宣四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.2检测技术检测技术检测是意义更为广泛的测量。检测是意义更为广泛的测量。检检测测不不
165、仅仅包包含含了了上上述述两两种种内内容容，此此外外，对对被被测测控控对对象象有有用用信信息息的的信信号号的的检检出出，也也是是检检测测极极为为重重要要的的内内容容。具具体体到到工工程程检检测测技技术术，它它的的任任务务不不仅仅是是对对成成品品或或半半成成品品的的检检验验和和测测量量(如如热热工工参参数数、几几何何参参数数、表表面面质质量量、内内部部缺缺陷陷、探探伤伤、泄泄漏漏检检查查、成成分分分分析析等等)，而而且且还还必必须须借借助助检检测测手手段段随时掌握成品或半成品质量的好坏程度。随时掌握成品或半成品质量的好坏程度。工工程程检检测测技技术术就就是是对对生生产产过过程程和和运运动动对对象象
166、实实施施定定性性检检查查和和定定量量测测量量的的技术。技术。工工程程检检测测技技术术的的发发展展，从从原原来来的的仅仅能能对对成成品品和和半半成成品品进进行行生生产产后后的的检检测测，发发展展成成能能对对生生产产过过程程或或运运动动对对象象进进行行控控制制，及及时时提提供供正正确确的的信信息息程程度度。因因此此，也也成成为为实实施施工工业业自自动动化化的的重重要要支支柱柱。离离开开了了对对被被控控对对象象信信号号的的采采集集、传传输输、存存贮贮、变变换换以以及及从从这这些些信信号号中中定定性性、定定量量地地获获取取有有用用信信息，任何先进的控制想法都将无法实施。息，任何先进的控制想法都将无法实
167、施。遏匹庐娥蔫龙线戊堰阳虞赫批贫赴蔼锚仆畦偏蒸愿王翌蛋柔诀逞娶男区壤四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.3装配与装配方法装配与装配方法任何机器都是由许多零部件经过装配组合而成的。任何机器都是由许多零部件经过装配组合而成的。装配是机器制造过程中的最后一个阶段，包括装配、调整、装配是机器制造过程中的最后一个阶段，包括装配、调整、检验和试车、试验等内容。通过装配可以保证机器的质量，也能检验和试车、试验等内容。通过装配可以保证机器的质量，也能发现产品设计和零件制造中的问题，从而不断改进和提高产品质发现产品设计和零件制造中的问题，从而
168、不断改进和提高产品质量，降低成本。量，降低成本。装配精度的高低不仅影响产品的质量，而且还影响制造的经装配精度的高低不仅影响产品的质量，而且还影响制造的经济性。它是确定零部件精度要求和制订装配工艺规程的一项重要济性。它是确定零部件精度要求和制订装配工艺规程的一项重要依据。依据。机器的装配精度的主要内容包括：零部件间的尺寸精度、机器的装配精度的主要内容包括：零部件间的尺寸精度、相对运动精度、相互位置精度和接触精度。相对运动精度、相互位置精度和接触精度。瘟拎郴功虫铸停衍冲肠凭妥唉矣恭摹褐门虏婉栽擒知献肤礼阎鲜闰剩菱校四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换
169、性、检测与装配4.4.3装配与装配方法装配与装配方法为了达到装配精度，人们根据产品的结构特点、性能要求、生产纲领和生产为了达到装配精度，人们根据产品的结构特点、性能要求、生产纲领和生产条件创造出许多行之有效的装配方法。主要有互换法、选配法、修配法和调整法条件创造出许多行之有效的装配方法。主要有互换法、选配法、修配法和调整法四大类。四大类。1互换法互换法互换法就是机器在装配过程中每个待装配零件不需挑选、修配和调整，装配后互换法就是机器在装配过程中每个待装配零件不需挑选、修配和调整，装配后就能达到装配精度要求的一种装配方法，这种方法是用控制零件的制造精度来保就能达到装配精度要求的一种装配方法，这种
170、方法是用控制零件的制造精度来保证机器的装配精度。互换法可以根据互换程度，分完全互换和不完全互换。证机器的装配精度。互换法可以根据互换程度，分完全互换和不完全互换。2选配法选配法在成批或大量生产的条件下，若组成零件不多但装配精度很高，采用互换法将在成批或大量生产的条件下，若组成零件不多但装配精度很高，采用互换法将使零件公差过严，甚至超过了加工工艺的现实可能性。在这种情况下，可采用选使零件公差过严，甚至超过了加工工艺的现实可能性。在这种情况下，可采用选配法进行装配。选配法又分三种：直接选配法、分组选配法和复合选配法。配法进行装配。选配法又分三种：直接选配法、分组选配法和复合选配法。跟桶潘鄂锥耽酮撒
171、缓韭蔬垛膝呜你恋陶愧沮辨萄邑凌绦圭童教驹悉肯素炯四章节机械制造基础四章节机械制造基础第四章 机械制造基础4.4互换性、检测与装配互换性、检测与装配4.4.3装配与装配方法装配与装配方法3修配法修配法在单件小批生产中，装配精度要求很高且组成环比较多时，各组成环在单件小批生产中，装配精度要求很高且组成环比较多时，各组成环先按经济精度加工，装配时通过修配某一组成环的尺寸，使封闭环的精度先按经济精度加工，装配时通过修配某一组成环的尺寸，使封闭环的精度达到产品精度要求，这种装配方法称为修配法。修配法的优点是能利用较达到产品精度要求，这种装配方法称为修配法。修配法的优点是能利用较低的制造精度，来获得很高的
172、装配精度。其缺点是修配劳动量大，要求工低的制造精度，来获得很高的装配精度。其缺点是修配劳动量大，要求工人技术水平高，不易预定工时，不便组织流水作业。利用修配法达到装配人技术水平高，不易预定工时，不便组织流水作业。利用修配法达到装配精度的方法较多，常目的有单件修配法、合并修配法和自身加工修配法等。精度的方法较多，常目的有单件修配法、合并修配法和自身加工修配法等。4调整法调整法调整法与修配法在原则上是相似的，但具体方法不同。调整装配法是调整法与修配法在原则上是相似的，但具体方法不同。调整装配法是将所有组成环的公差放大到经济精度规定的公差进行加工。在装配结构中将所有组成环的公差放大到经济精度规定的公差进行加工。在装配结构中选定一个可调整的零件，装配时用改变调整件的位置或更换不同尺寸的调选定一个可调整的零件，装配时用改变调整件的位置或更换不同尺寸的调整件来保证规定的装配精度要求。常见的调整法有可动调整法、固定调整整件来保证规定的装配精度要求。常见的调整法有可动调整法、固定调整法和误差抵消调整法三种。法和误差抵消调整法三种。婿话粟培观森献海焦介趾庸夫沽乖箔底我糜熊抚凿逊纬下肚官荚保钻境玲四章节机械制造基础四章节机械制造基础
