金属工艺学媒体课件

铸造的特点
（1）可以铸造出内腔、外形很复杂的毛 坯。
（2）工艺灵活性大、适应性广。铸件重 量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm 到1m左右；铸件材料可用铸铁、铸钢、 碳钢和有色金属等。
（3）铸件成本低。 （4）有铸造缺陷，机械性能不如锻件等。
二、砂型铸造生产工艺流程
三、铸造方法分类
Clasfication of foundry Methods
Pouring Melt in the Mold→Solidification→Casting
优点：complex in shape adaptability in technology cheap in production
缺点：lower mechanical properties unstable quality worse work condition
在铸件上从远离冒口或 浇口到冒口或浇口之 间建立一个递增的温 度梯度，从而实现由 远离冒口的部分向冒 口的方向顺序地凝固。
同时凝固原则：
Simultaneously Solidification
是采取工艺措施保 证铸件结构上各部 分之间没有温差或 温差尽量小，使各 部分同时凝固。如 图所示。
二、金属和合金的铸造性能
体收缩率rate of ＝v0_-v1/v0*100％
volume
Contraction:εv
线收缩率 rate of linear Contraction：
εl=l0-l1/l0*100％
⑵ 收缩的阶段 Contraction Stages
液态收缩 Liquid Contraction 凝固收缩 Solidification Contraction 固态收缩 Solid Contraction 前两个阶段的收缩使合金体积减少，

屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比(小于 1）。
l
二、塑性（塑性变形)
金属材料在外力作用下产生不可逆转的永久
变形而不发生断裂的能力称为塑性。常用的塑性 指标有断后伸长率δ和断面收缩率ψ，均通过试验 测定。
1、断后伸长率δ：又称延伸率，是指试件被拉 断后，其标距长度的最大伸长量Δl与原始标距l0
的百分比。
5、金属的塑性变形会导致其 提高， 下降，这种现象称为加工硬化。
二、单项选择题：
1、金属材料表现出力学性能的是
()
A. 导电性 B. 抗氧化性 C. 导热性 D. 硬度
2、试件拉断前承受的最大标称拉应力称为
一、强度：
金属材料在外力作用下抵抗永久变形或 断裂的能力称为强度。
按外力性质不同划分，强度有抗拉强度、 抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强 度等。工程指标一般为屈服强度和抗拉强 度。
F S
金属材料的屈服强度、抗拉强度以及塑性指标是 在万能材料试验机上通过对金属材料进行拉伸试验 测定的。
构件在力的作用下，抵抗永久变形或断裂的能力 （强度），既取决于承受的内力大小，又取决于构 件的横截面的大小和形状，因而用应力值来衡量构 件的强度。一般，把单位面积上的抵抗破坏的内力 称为应力，即：
工艺性能是指金属材料在各种加工工艺 过程中所表现出来的性能，包括铸造、锻 造、焊接、热处理性能及切削加工性能等。
金属材料的力学性能又称机械性能，是 指金属材料在外力（即载荷）作用下所表 现出的抵抗变形和破坏的能力。包括强度、 塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等，是 机械零件和构件设计、选材的主要依据。
冲击韧性，简称韧性。导致冲击的因素主要有载荷或速 度突然变化（惯性）。
2、金属疲劳： 金属材料在指定循环基数的交变载荷作用下，不产

金属工艺发展历史
春秋时期 战国时期
铁器开始使用 出现炼钢技术
金属工艺发展历史
铸造技术
中国古代三大铸造技术 泥范（砂型）铸造 铁范（金属型）铸造 失蜡铸造
商周（3000年前） 发明失蜡铸造技术 战国中期 出现金属型铸造 隋唐以后 掌握大型铸件生产技术
金属工艺发展历史
铸造技术实例1
河南安阳武官村出土， 体积庞大，重875kg， 花纹精细，造型精美。
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每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12.820.12.810:5410:54:0010:54:00Dec- 20
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人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2020年12月8日 星期二 10时54分0秒 Tuesday, December 08, 2020
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做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2020年12月上 午10时54分20.12.810:54December 8, 2020
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时间是人类发展的空间。2020年12月8日星期 二10时 54分0秒10:54:008 December 2020
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科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午10时54分0秒上 午10时 54分10:54:0020.12.8
锻造技术和焊接技术
锻造技术和焊接技术在中国有着攸久的历史 3000年前，商朝就用锻造技术制作兵刃 战国时期，扩大到日常用品 战国时期，应用了钎焊技术
金属工艺发展历史
锻造技术和焊接技术
秦皇陵中铜车马上的金银饰件用无机粘接挤固 定
金属工艺发展历史
世界上金属加工工艺最早专著－《天工开物》

金属的加工工艺
金属的铸造工艺
铸造工艺简介：将熔融的金属倒入模具中，冷却后形成所需形状的工艺 铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 铸造材料：铁、钢、铝、铜、锌等 铸造工艺特点：可生产复杂形状的零件，成本低，生产效率高
金属的锻造工艺
锻造方法：自由锻造、模锻、 冲压、挤压等
锻造工艺：将金属加热到一 定温度，通过锤打、挤压等 方式改变其形状和性能
切削工具：包括车刀、铣刀、钻头、 锯片等
切削方法：包括车削、铣削、钻削、 锯削等
切削参数：包括切削速度、进给量、 切削深度等
切削质量：包括表面粗糙度、尺寸精 度、形位精度等
切削效率：包括生产效率、能耗、刀 具寿命等
金属的热处理工艺
热处理的原理和分类
热处理的原理：通过改变金属的微观结构， 提高其力学性能和耐腐蚀性
金属的表面处理技术
表面涂装技术
目的：保护金 属表面，提高 耐腐蚀性、耐
磨性等性能
主要方法：电 镀、喷涂、热
浸镀等
电镀：利用电 解原理，在金 属表面形成一 层金属或合金
镀层
喷涂：利用高 压气流将涂料 喷涂到金属表 面，形成一层
保护层
热浸镀：将金 属加热到一定 温度，使其表 面形成一层金 属或合金镀层
智能化：利用人工智能技术， 实现金属加工的自动化、智 能化
数字化：利用数字化技术， 实现金属加工的精确控制和
优化
绿色化：采用环保技术和材 料，实现金属加工的绿色化
和可持续发展
绿色环保和可持续发展要求
减少能源消耗：提高能源利用效率， 降低生产过程中的能源消耗
循环利用：提高金属材料的回收利 用率，实现资源的循环利用
添加标题
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一、强度 strength
概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形） 和断裂 的能力。通过拉伸试验测得大小。
强度判据：屈服点 （屈服强度）、 抗拉强度
9
10
11
说明： 试样按GB6397—86制取，
d0
分长试样L0=10d0来自FF短试样 L0=5d0
L0
拉断前试样
Lk L0 100%
L0
LK
◆抗拉强度
概念：试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号：b表示
b
Fb A0
MPa
补充：bb 表示抗弯强度
注：s 、 b 是设计与选材的重要依据
另：e 表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。
13
补充资料： GB/T228—2002《金属材料 室温拉伸试
验方法》 规定：断后伸长率 A 表示； 断面收缩率 Z 表示； 屈服强度 Re 表示； 抗拉强度 Rm 表示；
4、不宜测量薄件、成品件。因压痕大。
16
二、洛氏硬度 Rockwell Hardness
原理是用120°的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压 头，在一定的压力作用下，压入材料表面，在指示盘上显示出 硬度值大小。 常用的是用符号 HRC 表示。没有单位。
注：GB/T230—91规定 有九种表示硬度方法，常见的有A、B、 C三种，如HRA、HRB、HRC、HRD、HRE等，因施加压力 和压头材料不同而出现了不同的标尺A、B、C、D、E等
料。
★现在新材料----纳米材料、智能材料 ★世界四大材料： 钢铁、木材、塑料、水泥
(如生产一根“轴”)
3
★ 材料按物质结构不同分：
金属材料、非金属材料（有机高分子材料和陶瓷 料)、复合材料

03
金属加工工艺
铸造工艺
铸造工艺基础
介绍铸造工艺的基本原理、铸 造材料、铸造设备及工装模具
等。
铸造工艺设计
学习铸造工艺方案制定、浇注 系统设计、冒口和冷铁设计等 。
铸造合金材料
了解常用铸造合金材料的性能 特点、应用范围及熔炼技术。
铸造缺陷与质量控制
分析铸造过程中常见的缺陷及 质量控制方法，提高铸造件质
金属工艺学的重要性
金属工艺学在现代工业制造中扮演着至关重要的角色，它涉 及到航空航天、汽车、船舶、能源、建筑、医疗器械等多个 领域，是实现从原材料到最终产品的关键环节。
金属工艺学的历史与发展
金属工艺学的起源
金属工艺学可以追溯到古代，人类最 早使用石头和骨头制作工具和武器， 后来逐渐掌握了炼铁和铜等金属的加 工技术。
VS
安全要求
实验室应配备必要的安全设施和防护用品 ，确保学生的人身安全和健康。学生在实 践过程中应按照指导教师的要求进行操作 ，如遇紧急情况应及时报告并采取相应措 施。
感谢您的观看
THANKS
金属工艺的创新与发展趋势
总结词
金属工艺的创新与发展趋势
创新点1
3D打印技术在金属工艺中的应用。
描述1
通过3D打印技术，可以实现金属零件的快速原型 制造，提高设计效率和生产灵活性。
金属工艺的创新与发展趋势
创新点2
01
金属表面处理技术的改进。
描述2
02
采用新型表面处理技术，如电镀、喷涂等，提高金属表面的美
观性和耐久性。
发展趋势1
03
数字化技术在金属工艺中的应用。
金属工艺的创新与发展趋势
01
描述3
利用数字化技术进行金属工艺设 计和优化，实现智能化制造和个 性化定制。

分类
热处理技术可以分为退火、淬火、回火等多种方式。
应用
热处理技术广泛应用于钢铁、有色金属等领域，是提高金属性能和 延长使用寿命的重要手段。
05
金属工艺学的未来发展
新材料的应用
轻质金属材料
随着航空航天、汽车等行业的快速发展，轻质金属材料如 钛合金、铝合金等在金属工艺领域的应用将更加广泛。
高性能金属材料
80%
医疗器械
金属工艺学在医疗器械领域的应 用也十分重要，如人工关节、心 脏起搏器等医疗器械的制造。
02
金属材料的性质
金属材料的物理性质
01
02
03
04
导热性
金属材料具有良好的导热性， 可以用于制造各种散热器、加 热器等。
导电性
金属材料是电的良导体，广泛 用于电线、电缆等电气产品的 制造。
密度
金属材料的密度较大，质地较 重，具有较高的质量感和稳定 性。
智能制造技术
将信息技术与制造技术深度融合，实现生产过程 的智能化和柔性化，提高生产效率和产品质量。
3
精密加工技术
利用高精度机床和加工工具，实现金属零件的高 精度加工，提高产品的稳定性和可靠性。
环保与可持续发展
01
绿色制造技术
通过采用清洁能源、减少废弃物 排放等方式，实现生产过程的环 保和可持续发展。
金属工艺学的重要性
金属工艺学在工业生产、航空航天、交通运输、医疗器械等领域 具有广泛应用，对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。
金属工艺学的历史与发展
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属，如铜、铁等， 用于制造工具和武器。
工业革命时期的金属工艺
随着工业革命的兴起，金属工艺得到了迅速发展， 各种新的加工技术不断涌现。

3
砂型铸造-分模造形
2019/11/6
4
砂型铸造-活块造形（一）
2019/11/6
5
砂型铸造-活块造型（二）
2019/11/6
6
砂型铸造-刮板造型
2019/11/6
7
砂型铸造-手工造型分型方案选定
2019/11/6
8
砂型铸造-机器造型
2019/11/6
9
砂型铸造-机器造型
机器造型的实质 机器造型的特点
2019/11/6
14
特种铸造-离心铸造
2019/11/6
15
特种铸造-挤压铸造
2019/11/6
16
将填砂、紧实、和起模等 主要工序实现机械化
生产效率高，产品质量稳定
2019/11/6
10
特种铸造
金属型铸造 压力铸造
挤压铸造
特种铸造 熔模铸造
离心铸造 陶瓷型铸造 低压铸造
2019/11/6
11
特种铸造-金属型铸造
2019/11/6
12
特种铸造-熔模铸造
2019/11/6
13
特种铸造-压力铸造
2.2 金属的液态成型工艺
砂型铸造
手工造型 机器造型
液态成型工艺
特种铸造
金属型铸造 熔模铸造 压力铸造 低压铸造 陶瓷型铸造 离心铸造
2019/11/6
1
砂型铸造
手工造型
整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型（一）活块造型（二） 挖砂造型 刮板造型等
2019/11/6
2
砂型铸造-整模造型
2019/11/6

金属工艺学分类
金属工艺学可以根据加工对象和应用 领域分为多种分支，如铸造、锻造、 焊接、切削加工、热处理等。
金属工艺学的应用领域
机械制造业
航空航天业
金属工艺学在机械制造业中应用广泛，涉 及各种零件的加工、装配和维修。
航空航天器制造需要高精度和高性能的金 属材料和加工技术，金属工艺学在航空航 天业中发挥着重要作用。
汽车制造业
电子工业
汽车制造业需要大量金属材料和加工技术 ，包括车身、底盘、发动机等部件的制造 和装配。
电子工业中，金属材料广泛应用于电路板 、连接器、散热器等部件的制造。
金属工艺学的历史与发展
01
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属材料，如青铜、铁等，用于制造工具
、武器和饰品。
02
工业革命时期的金属工艺
退火与正火工艺
退火工艺
退火是一种将金属加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的热 处理工艺。其主要目的是消除金属内部的应力，提高其塑性和韧性，以便于进 一步加工。
正火工艺
正火是将金属加热到适当温度，保持一定时间后，在静止空气中冷却的热处理 工艺。其主要目的是细化金属的晶粒，提高其机械性能，如强度和韧性。
。
焊接缺陷及防止
03
焊接过程中可能出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，需采取相应措
施进行防止。
金属的切削加工工艺
切削加工原理
通过刀具对金属工件进行切削，以去除多余的金属材料，实现工 件形状和尺寸的加工。
切削加工方法分类
根据切削加工的特点和应用，可分为车削、铣削、钻削、磨削等 。
切削加工技术要求
切削加工过程中需要考虑刀具材料、切削液、切削参数等因素， 以确保加工质量和效率。

铸型绕垂直轴旋转。铸件内表面呈抛物线形。用 来铸造高度小于直径的盘、环类或成形铸件。
•34
卧式离心铸造
铸型绕水平轴旋转。铸件壁厚均匀，应用广泛，主 要用来生产圆环类铸件，也用于浇注成形铸件。
•35
离心式实型铸造
离心铸造的生产过程
（1）将金属型型腔清理干净，喷涂料 （2）旋转铸型，浇入定量金属液 （3）凝固后，停止旋转，取出铸件
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缺点
• 铸件易产生偏析，铸件内 表面较粗糙。内表面尺寸 不易控制。
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第五节 消失模铸造
也称气化模铸造，国际上称EPC工艺。 真空实型铸造， 用泡沫模型代替金属或木模，
造型后模样不取出，呈实体型腔，浇注时模样 气化消失而得到铸件。
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泡沫塑料模型
•41
预发泡
模型 成型
模型簇 组合
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3.擅长制造用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状 复杂、不便分型的零件。如带有精细的图案、文字、细槽和弯曲细孔的铸件。
4.可以制造各种合金材质的铸件，尤其适用于高熔点、难切削合金的小型复 杂铸件的生产。
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•17
•18
第二节 金属型铸造
金属型铸造又称硬模铸造，是将液体金属浇入金属 铸型，在重力作用下充填铸型，以获得铸件的铸造方 法。
时，压型寿命低 铸件内部常有气孔和缩松，不能进行较多余量的切削加工 压铸件不能用热处理的方法提高性能
适用范围:
主要用于有色合金（如铝合金、锌合金）的中、小铸件的 大量生产。
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第四节 离心铸造
将液态合金浇入高速旋转的铸型中，使金属 液在离心力作用下充填铸型并凝固的铸造方 法。
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