工程材料及工艺教案

工程材料及工艺教案（通用8篇）

工程材料及工艺教案 篇1

造型工程材料及工艺

教案

赵越超

机械工程学院

2006.6

第一次课： 1．教学内容

了解产品造型设计与材料的关系。2．讲授重点及要求：了解和掌握。3．时间安排：小节10分钟。

第一章 概 论

第一节 产品造型设计与材料

一、材料与造型

材料:人们思想意识之外的所有物质,为人类制造有用器材的物质。

分为石器时代;铜器时代;铁器时代;人工合成材料新时代.二、造型材料的种类及性能(一)造型材料分类 1.按结合键性质分：

（1）金属材料(以金属键为基)；

（2）陶瓷材料(离子键为主,存在一定成分共价键)；（3）高分子材料(大分子为共价键,大分子间物理键)；（4）复合材料(结合键复杂)。

2.按用途分类：结构材料 ；功能材料。

3.按构造分：晶体材料；非晶体材料 ；混合材料。4.按组合分类：单一材料；复合材料。

（二）材料的基本性能：

(1)参量：性能须量化。例如冲击韧性α的单位是KJ/cm，即单位面积消耗的功。

(2)外界条件：不同外界条件会得到相同的性能。例如:强度，高温，抗力，屈服，反复交变载荷，化学介质。再例如含锌30%的黄铜,在室温下抗拉强度是313MPa.。1.金属材料的性能包括：

使用性能：力学性能(强度,弹性,塑性,韧性,硬度,疲劳强度)：物理性能；化学性能。工艺性能：切削加工性；铸造，焊接，可锻性......。（1）金属材料的力学性能

主要有强度,弹性,塑性,韧性,硬度,疲劳强度

1）强度：材料在静载荷条件下抵抗外力产生塑变和破坏的能力。通过拉伸试验来测其屈服强度和抗拉强度。

ζs= Ps/Fo(MPa)ζb=Pb/Fo ζ0.2 =P0.2 /Fo ζ--抗压强度;ζ=抗弯强度

2）弹性：在外力作用下产生变形，外力消失变形恢复变形。变形与外力成正比。ζe =Pe /Fo(MPa)弹性模量：承受外力抵抗弹性变形的能力。E=ζ/ε ε —相对变形量。E越大，刚性越好

3）塑性：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。

断面收缩率：ψ=(Fo —Fk)/Fo×100% 延伸率： δ=(Lk—Lo)/Lo×100 % 常用的规定尺寸L=5d , 10d。

4）硬度：材料抵抗塑性变形和断裂的能力。抵抗其他物体（压头）压入的能力。按实验方法不同分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度。工程上常用布氏硬度和洛氏硬度。①布氏硬度 HB=Po/F凹，压头淬火钢球直径Do=2.5 或 5 或10。

简单,准确。适于软金属。

②洛氏硬度

HRA 120°金刚石压头，载荷为60kg，适用于 硬金属，硬质合金。HRB Φ=1.588淬火钢球，载荷为 100kg，适用于相对软金属。HRC 120°金刚石压头，载荷为 150kg，适用于调质钢,淬火钢。

简便，压痕小，不准确，适于硬金属。

5）冲击韧性：在冲击载荷下抵抗变形和断裂的能力。

αk =(mgH1 —mgH2)/F F为冲击试样断口截面积8×8,长度为55mm的缺口试样

6）疲劳强度：抵抗反复载荷而不发生断裂的能力。

-7-8 ζ-1 =P(N 次）/Fo 黑色金属N =10 ,有色金属10(2)金属材料的物理，化学性能：

1）密度：质量与体积之比。2）熔点：固态变液态的温度。3）导热系数:维持单位温度梯度时单位时间流经物体单位面积的热量 ○线膨胀系数:温度每升高一摄氏度材料的长度增量与原长度的比值。

4）传导电流的能力。

用电阻率，电导率表示。银>铜>铝;纯金属>合金。

5）磁性：材料在磁场中被磁化呈现磁性强弱的能力。

铁磁性材料：Fe Ni......。

顺磁性材料：Mn Cr Mo......。

抗磁性材料：Cu Ag Pb Zn......。

6）耐磨性：以磨损量为标准衡量。

7）耐腐蚀性：抵抗周围介质腐蚀破坏的能力。8）抗氧化性：在室温，高温抵抗氧化的能力。（3)金属材料的工艺性

金属材料在加工过程中的难易程度。

1)铸造性：熔化后注入铸型制成铸件的难易程度。

a.流动性是充填铸型的能力.受化学成分，浇注温度，充型能力的影响。b.收缩是凝固和冷却过程中其体积尺寸减少的现象。

分液态收缩、凝固收缩、固态收缩三种.受化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型的影响。2)可煅性：在压力作用下塑性变形的能力。受金属本质（化学成分、内部组织)和加工条件（变形温度，变形速度，应力状态)影响。

3)可焊性：指材料被焊接的难易程度。受焊接方法、材料因素、工艺因素、使用条件影响。4)切削加工性：材料进行切削加工的难易程度。受切削抗力、表面质量、排屑的影响。5)热处理工艺性：淬硬性，淬透性，变形，裂纹。前者硬度与含碳量有关，后者与合金元素有关。

2.非金属材料的性能

（1)物理性能（包括容重，密度，孔隙，材料胀缩）

1)容重:材料在自然状态下,单位体积的质量(包括孔隙和空隙○密度:材料在绝对密实状态下单位体积的质量。

2)孔隙:孔隙率----内部孔隙体积占总体积的百分比。P=(V0---V)/V0×100% 3)材料的胀缩:因温度变化而发生胀缩开裂变形。(2)力学性能 1)强度:特别是脆性材料,要用弯曲试验 确定。单位相同。2)变形:除了弹性,塑性,还有蠕变和松弛。(3)与水相关性: 水对强度,抗腐蚀,耐久性, 1)亲水性----水滴表面与材料表面夹角<90度为亲水材料。2)吸水性:材料吸收水分的能力。3)耐水性:在水作用下,其强度不明显降低。4)抗渗性:抵抗压力水渗透的能力。(4)与热有关的性能

1)导热性:相同。

2)热容:加热时能吸收热量,冷却时能放出热量。3)耐热性:长期在热环境下,抵抗热破坏的能力。4)耐燃性:对火和高温的抵抗能力。5)耐火性:抵抗高热而不熔化的能力。

6)耐久性:使用过程中受载荷及大气等正常工作,不破坏不失去原有性质。

三、造型材料应具备的性能

工业造型材料除应具备通用性能外,还要具备造型设计特征性能

(包括感觉物性,加工成型性,表面工艺性及环境耐候性等)。(一)感觉物性: 通过人的感觉器官对材料的综合印象。这种感觉包括自然质感和人为质感。例如:木材,天然大理石,铝合金。(二)加工成型性: 选定材料应是容易加工成型的。青铜加工成型性不好；钢铁加工成型好,应多用；工程塑料成型性好。

(三)表面工艺性

表面处理改变表面状态,防腐,防化学,提高寿命,美观.......。

表面精加工,表质层改质处理,表面覆盖装饰,表面着色......。

(四)环境耐候性：适应环境条件经得起环境因素变化的能力。

着色铝---阳极氧化 电解铝着色(适于户外)室内易用有机染色 钢铁加保护层

四、造型材料的应用和发展

(一)基础材料向高质量,低成本方向发展。(二)新型结构材料向高温高比强度方向发展。

(三)复合材料是高性能材料的一个重要发展趋势。(四)信息功能材料及其他新材料。

信息材料包括半导体材料,信息记录材料,光纤材料。

新材料---立体集成电路,智能传感器,光集成电路,显示材料,敏感材料,超导材料。

第二次课： 1．教学内容

（1）了解工业造型材料的美学基础。

（2）掌握产品造型设计与工艺性的关系 2．讲授重点及要求：了解1。掌握2。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。第二节 工业造型材料的美学设计基础

工业造型材料美学是研究材料的审美特性和创美规律及材料的加工方法和使用方法的学科。材料美学具体化就是质感设计。

一、质感的概念(一)质感的定义

是用来标志人对物体材质的生理,心理活动的。是物体表面由内因外因形成的结构特征对人的触觉视觉产生的综合印象。

质感是工业造型设计三大感觉要素之一,即形态感,色彩感,材质感,色和物相依存的。包括两个不同层次的概念:形式要素机理,物面的几何细部特征;内容要素质地,物面的理化类别特征。

两个基本属性:生理属性,如软硬,干湿,冷暖,凹凸......;物理属性,如材质,类别,性质,机能,功能......。(二)机理: 人的感觉产生于表面,机理作用突出。触觉机理:凹凸,粗细;视觉机理:氧化表面,木纹,图案。

(三)质感与产品: 是紧密联系在一起的,产品设计对材料进行加工处理形成具有物质功能又具有精神功能的产品。

当不同材料加工成产品,人的质感就不仅停留在材料表面上升华到整体的质感上。如青铜塑像。

(四)触觉质感

手,皮肤接触感知物体表面特征。

1.触觉的生理构成:由视觉,压觉,痛觉,位置觉,振动觉......;盲人靠触觉认识世界。2.触觉心理构成。

此外,物面质感分为自然质感和人为质感。

二、造型质感设计形式与原则: 质感设计是工业产品设计的重要方面.设计中规范是认材--选材--配材--理材--用材。质感设计基本原则如下:(一)配比原则 用材上有总体与局部,局部与局部的配比关系,按形式美基本法则进行配比,获得美的质感效果。

1.调和法则---使整体各部位物面质感统一和谐。例如:塑料不与木材搭配,机床上不与木材搭配。

2.对比法则----整体各部位物面质感有对比的变化,形成材质对比,工艺对比。例如:金属与非金属,人造材料与天然材料,机床油漆,精加工床面。

(二)主从原则

产品设计要有重点,主辅分开,主体在造型中起决定作用。在整体设计中对可见部位,主要部位,常触部位要有良好视觉触觉质感,其他部位从简。

(三)适合原则

要考虑材质的功能和价值,质感应与适用性相符。如体育金质奖杯配檀香基座好。“器不在料,功不在细,独到设计贵胜金 ”。

三、质感设计在造型设计中的作用

(一)提高适用性

良好质感设计可提高整体设计适用性,如在方向盘上包上一层柔软造革。开关压成凹凸细纹易拨动。

(二)增加装饰性 良好视觉质感设计可提高整体设计的装饰性补充形态和色彩不能代替的形式美。如家电,汽车的涂装工艺。

(三)达到多样性和经济性

良好人为质感设计可代替和祢补自然质感,达到总体设计多样性和经济性。如材料表面装饰---塑料贴面板代替木材。

(四)表现真实性和价值性

良好质感设计往往决定整体设计的真实性和价值性。

第三节 产品造型设计与工艺性

一、造型设计与加工工艺

产品造型设计要满足加工工艺要求。(一)工艺方法

如手工弯钢板不如机器弯钢板。再如门结构，采用铸造方法造型的门,厚度大,表面平整性和边缘直线性都较差,且生产周期长。用角钢做骨架,点焊钢结构制作简单,周期短,但平整性差,变形大,边缘结合不平整,欠美观。采用卷板方式,内有加强筋，制作简便,周期短外观平直,棱线分明,外观效果好，图1-2。(二)工艺水平

结构,材料和工艺方法相同,但工艺水平不同,其效果也不同。如机床上铸件倒角。(三)新工艺的采用

先进工艺不断出现,如精密铸件,精密模锻,挤压,轧制,......使毛坯接近产品,电火花,激光,超声波加工。

(四)工艺方法综合运用

运用多种工艺方法是增加造型外观设计,丰富造型艺术的有效方法。同种材料运用不同处理方法可得到不同效果。依据位置要求不同,镀普通镍,亮镍,黑镍,发蓝,发黑。

二、造型设计与装配工艺

工业产品由零件装配而成,要求零件要符合装配工艺。

(一)避免机械加工 切削加工延长工时, 要用顶丝固定,装配好后加工螺孔,改进后先加工好，图1-3。

(二)应使装配方便，表1-2。

（三）应使拆卸方便，表1-3。

（四）应有正确的装配基面，表1-4。

(五)选合适的调整补偿环 相对尺寸高的尺寸链应设补偿环，图1-4。

(六)应便于起吊 考虑起吊安装运输的方便,大型零部件必须设置起吊孔，图1-5。(七)自动装配对零件结构的要求： 1.易于定位，表1-5；

2.避免工件互相缠结，表1-6； 3.避免零件相互错位，图1-6。

三、造型设计与装饰工艺(一)线形装饰 1.明线装饰

采用立体材料不同装饰材料(色彩,材质)，装饰条宽度<20mm,中部及底部装饰条宽度 35mm--45mm。

多采用铝合金材质，图1-7，图1-8，图1-9。2.暗线装饰

色彩与主体完全一致，图1-10，图1-11，图1-12。(二)色带装饰

常用色带装饰方法: 1.喷涂装饰色带。2.单色带贴装。

3.印刷色带的贴装。(三)面板装饰

面板位置明显,重要,要简洁,大方,美观。

1.面板构图规律

(1)要避免单调和呆板的对称性分割，图1-13a。(2)采用非对称性分割, 图1-13b,c,d。(3)利用斜线分割, 图1-13e。(4)应用曲线分割, 图1-13f。2.面板功能表现形式

(1)用线包围区分, 图1-14。(2)用括线区分，图1-15。(3)用空格区分，图1-16。(4)用色区区分，图1-17。3.面板材质色彩选择(1)铝合金板。(2)工程塑料。

(3)贴塑铝板(钢板)。

第三次课： 1．教学内容

（1）金属特性及分类

（2）钢铁材料

2．讲授重点及要求：了解1。掌握2。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

第二章 金属材料及其加工技术 2--1 常用金属材料及其特性

一、金属材料的特性及分类(一)金属材料的特性

金属键结合起来的晶体为金属晶体。

a.具有良好的反射能力,金属光泽及不透明性。

b.具有良好塑性变形能力.轧制, 拉拔,挤压,锻造。

c.具有良好的导电性,导热性和正电阻温度系数。(二)常用金属材料分类

有色金属: 轻金属材料(密度<4500kg/m,如Al，Mg)；

重金属材料（密度>4500kg/m，如 Cu、Zn、Pb）。

黑色金属：纯铁；钢；铸铁

二、钢铁材料

工业用的最多,占90%以上的金属材料。(一)铁碳合金: C+Fe,黑色金属, 钢和生铁。

（二）工业纯铁

C<0.02%，塑性好(δ=30--50%,φ=70--80%),但强度低(ζ=180--230MPa)。

（三）钢

C=0.02%--2.11%。

碳钢，Fe+C。

合金钢，Fe+C+Me。Me包括Cr、Mo、Mn、Ti、V、W、Ni...。

1.钢的分类:(1)按化学成分分有

碳钢（低碳钢C<0.25%；中碳钢C=0.25--0.6%；高碳钢 C=0.6--1.4%）； 合金钢（低合金钢 Me<5%；中合金钢 Me=5--10%；高合金钢 Me>10%）。

(2)按质量分:钢中杂质S ,P ,Si, 普通钢 P<0.045% S<0.05% 优质钢 P<0.04% S<0.04% 高级优质钢 P,S<0.03%(3)按用途分

结构钢:工程构件和机械零件用钢C<0.6%。

工具钢:高碳钢硬度高,耐磨性好。

特殊用途钢:耐热钢,耐磨钢,不锈钢。

2.碳钢

(1)碳及杂质对钢性能影响

碳的影响:随着含碳量增加,HB增大,ζ增大,δ,ψ,α减小。

当含碳量>0.9%时,随着C增加,HB增大;ζ,δ,α减小。

杂质的影响: P增多;δ,ψ,α减小,低温脆性;S增多,FeS+Fe共晶体熔点987℃,热脆。

(2)普通碳素结构钢

C=0.06--0.38%之间,多为轧制成钢板,型钢,棒钢。要求不高的零件,保证机械性能,不保证化学成分。Q235, ζs=235MP，表2-

1、表2-2。

(3)优质碳素结构钢: 保证机械性能和化学成分。

以钢中含碳量的万分之几表示,用两位数表示。含碳量在0.05%--0.9%.如08,10,15,...45...85 “45”表示含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。

随着含碳量的增加,ζ增大,HB增大,δ减少。08---20低碳钢适于冲压,焊接,渗碳;30---50中碳钢，调质钢，制造机械零件,齿轮,轴。50---80弹簧及高强度轴。

含锰较高的优质碳素钢机械性能高,如20Mn,45Mn，表2-3。

(4)碳素工具钢

含碳量为0.8--1.2%, 牌号表示方法是在T后加数字,用含碳量千分之几来表示。如T7,T8,...T13。1）T7,T7A适于制造锻模,凿子,顶尖,大锤;2）T8,T9适于制造切软金属刀具,木工刀具;3）T10,T11A适于制造冲冷模,拉拔模,板牙,丝锥,螺纹刀;4）T12适于制造丝锥,车刀,铣刀;5）T13适于制造锉刀,锯条,绞刀,剃刀，表2-4。3.合金钢 往碳钢中加入Cr,Ni,Ti,Mn,W,V,Mo......，固溶或形成化合物。提高淬透性,回火抗力,热硬性,耐高温,耐磨,抗腐蚀。

(1)合金元素在钢中的作用: 溶入固溶体中或碳化物中,固溶强化,提高合金钢的硬度,强度和耐磨性。改善热处理工艺;提高淬透性和回火稳定性,细化晶粒,提高性能;改变钢的平衡状态,会使奥氏体区加大减小消失。

(2)合金结构钢

加Si,Mn,Cr,Ni,B,W,Mo,V,Ti,Nb.....。

牌号采用数字+化学符号+数字,前面数字是含碳量万分之几,后面是含合金元素的百分之几,含量低于1.5%不注。

低合金结构钢：C<0.25%。结构件，桥梁，09Mn2、16Mn。

合金渗碳钢： C<0.25%。齿轮,轴。20Cr、20CrMnTi。

合金调质钢： C=0.3--0.6%。综合性能好，齿轮,轴,蜗杆，40Cr、40CrMnTi、35CrMo。

合金弹簧钢： C=0.46-0.7%。淬火后中温回火，弹性元件，60Si2Mn、50CrVA、65Mn。

滚动轴承钢： C>1%。GCr15，Cr=1.5%。(3)合金工具钢

分为刀具钢,模具钢,量具钢。碳素工具钢加合金元素。

牌号为“数字+元素符号+数字”,前面数字是含碳量的千分之几,当含碳量大于1%不注,后面合金元素百分之几。

9SiCr含C=0.9%，Si,Cr各1%；W18Cr4V含 W18%，Cr4%，V=1%的合金刀具钢；CrMn、CrWMn量具钢。(4)特殊性能钢

特殊的物理化学性能合金钢，含碳量低，用千分之几表示；当C〈0.03--0.08% 时,前面用0 表示。如0Cr13 C<0.08%，Cr=13%。

○不锈钢:马氏体不锈钢1Cr13 2Cr13......4Cr13 铁素体不锈钢1Cr17 1Cr17Ni 奥氏体不锈钢1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti ○耐热钢:包括抗氧化钢和热强钢.按正火组织分类如下: 珠光体钢 15CrMo 12CrMoV 马氏体钢 1Cr13 1Cr11MoV 奥氏体钢 1Cr18Ni9Ti ○耐磨钢:主要是高锰钢

ZGMn13，C>1%，Mn=13。用于制造 道叉,铲斗…。

第四次课： 1．教学内容（1）钢铁材料

（2）有色金属及合金

2．讲授重点及要求：掌握1、2。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

(四)铸铁: 一种重要的工程材料,机床占90%以上,以铁代钢。

1.铸铁的成分,组织和性能

铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，C=2.5--4%、Si=1--3%、Mn=0.5--1.4%。

碳以三种方式:一种固溶极少量,一种游离,一种化合态。石墨(G)和渗碳体(Fe3C)均可析出,一定条件下Fe3C →3Fe+G。

常用铸铁为共晶成分,熔点低,流动性好。

2.铸铁的分类

(1)按碳存在不同形式分: 白口铸铁----碳主要以化合态存在,又脆又硬,不能加工.断口银白色。可作可锻铸铁生坯,耐磨件,轧辊,锤头。

灰口铸铁---碳主要以石墨态存在。断口灰色.应用广。

麻口铸铁---基体+G+Fe3C.断口灰白色,界在两者之间。(2)按石墨形态

灰口铸铁---碳以片状石墨存在,应用广。

球墨铸铁---碳以球状石墨存在,用于高性能曲轴。

可锻铸铁---碳以絮状石墨存在,高强度高韧性。

3.铸铁的牌号性能和用途

(1)灰铸铁: 钢的基体+片状石墨。

灰铸铁的组织 1)铁素体灰铁[F+G粗片]，ζ、HB低,切削性好,要求不高的件。2)铁素体,珠光体灰铁[F+P+G]，ζ、HB较低,切削性好,铸造好。3)珠光体灰铁[P+G细片]，ζ、HB高,重要机械零件。灰铸铁的性能

1）机械性能：G(ζ =20MPa δ=0, ψ=0), ζ =120--250Mpa，α 极低，抗压与钢相似。

2）工艺性能:共晶成分,铸造性能好。切削加工性好,不能压力加工,焊接性能差。3）减震性好，大量G片阻碍震动传播。4）耐磨性好，G干润滑剂；G坑储油池。5）缺口敏感性低。

灰铸铁牌号:灰铁性能取决成分和冷速。常用力学性能表示。

如 HT200，灰铁，ζb=200Mpa, HT20---40。

(2)球墨铸铁

○球铁牌号和性能：钢基体+G球。

QT450—10，球铁，ζb=450Mpa，δ=10%。

分为铁素体球铁,珠光体球铁,铁素体,珠光体球铁。

球铁基体ζb利用70--90%，灰铁利用30---50%。球状石墨对基体割裂作用小,应力不易集中,性能提高,以铁代钢。

○球铁生产

1)化学成分与灰铁相近，s<0.07，p<0.1%。

2）球化剂 ,Mg--稀土合金，去硫、气。球化剂1--1.6%。3）孕育剂，Si--Fe，孕育剂细化石墨片。

4）球化处理工艺--包底冲入法。

5）球铁热处理。(3)可锻铸铁

C=2.4--2.8%；Si=0.4--1.4%，浇注成白口,经长时间石墨化高温退火，Fe3C 至900℃以上,时间为40--70小时。Fe3C→ Fe+G团,耗能大,成本高。用于汽车后 桥,管接头,阀门......。

有珠光体可锻铸铁,铁素体可锻铸铁。还有蠕墨铸铁,耐磨铸铁,耐热铸铁,耐蚀铸铁。

加一些合金元素 Si Mn Cr Mo......。(五)铸钢 铸钢综合性能高于铸铁,焊接性能好,性能稳定,便于生产耐磨、耐蚀、耐热铸件。1.铸钢分类:(1)铸造碳钢:低碳铸钢C<0.25%；中碳铸钢 C=0.25--0.45% ；高碳铸钢C=0.5--0.6%。

牌号: ZG200---400，ζs=200MPa，ζb=400MPa，ZG15(含碳量)。

(2)铸造合金钢:为提高钢的力学性能,使其具有耐磨、耐蚀、耐热及物理 化学性能,加一些合金元素。

低合金铸钢 Me<3.5%，ZG35Mn。

高合金铸钢 Me>10%，ZGMn13。2.铸钢工艺特点: ○流动性差，>8mm。

○收缩大，体10--14%，线1.8--2.5%，易于产生缩孔、加冒口。

○熔点高，1500℃，易氧化粘砂。

铸铁用冲天炉熔化，而铸钢用电弧炉、感应电炉。

三、有色金属及合金

主要有铝及铝合金,铜及铜合金,滑动轴承合金。(一)铝及铝合金

1.纯铝，d=2.7，轻金属，T 熔 =660℃，导电导热性好 ,塑性好，易形成Al2O3，氧化保护膜。

分为工业纯铝：L1 L2.....L4，数字越大纯度越低

工业高纯铝：L01 L02......L04，纯度99.93%，数字越大纯度越高。2.铝合金(1)铝合金的分类

Ⅰ 不可热处理强化的变形铝合金。Ⅱ 可热处理强化的变形铝合金。Ⅲ 变形铝合金。

Ⅳ 铸造铝合金。图2-1。(2)形变铝合金

1）不可热处理强化的变形铝合金有防锈铝合金。

防锈铝合金Al--Mn耐蚀性强度好,可焊性和塑性好。Al--Mg强度更高,相当好的耐蚀性。

防锈铝合金牌号用“铝” “防”的汉字拼音“LF”和顺序号表示，表2-5。

2）热处理强化铝合金例如

硬铝合金LY1。

超硬铝合金LC4，牌号用“铝”、“超”的拼音。用来制飞机件。

锻铝合金，适于锻造，LD2、LD10。

(3)铸造铝合金

良好的铸造性能，如: 1）铝硅合金ZL101，用于仪表泵壳； 2）铝镁合金 ZL301；

3）铝铜合金 ZL201； 4）铝锌合金ZL401。

(二)铜及铜合金

1.纯铜 T=1083℃，d=8.9kg/cm，δ=50%，ψ=70%。导电,导热,抗腐蚀性好。

牌号 T1,T2,T3,T4，数字越大,纯度越低。2.黄铜 是以锌为主合金元素的铜合金。

(1)普通黄铜 如H62的黄铜----铜62%,锌38%。用于铆钉,散热片。(2)特殊黄铜 在普通黄铜中加入合金元素(如Sn,Pb,Al,Si,....)组成。

如HPb59-1表示含铜59%,铅1%的铅黄铜。3.青铜 Cu+Sn,Al,Si,Mn,Pb,....。

(1)锡青铜 如QSn6.5--0.1表示含Sn6.5%,含P0.1%用于制轴承,轴套。ZQSn10铸造锡青铜,含 Sn10%。

(2)特殊青铜 铝青铜 ZQAl9—4，铸造铝青铜，含Al9%,含Fe4% ,用于轴承,轴套,蜗轮。4.轴承合金

用于制轴瓦及内衬的合金称为轴承合金。耐磨,抗咬合性好。耐蚀性,工艺性好。ChSnSb9—1，含铅9%,铜7%,锡84%，锡基。还有铅基,铝基,铜基。第五次课： 1．教学内容

（1）造型设计中的金属材料选用

2．讲授重点及要求：掌握1。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

四、在造型设计中金属材料的选用

材料设计包括选用和材料加工。金属材料是重要内容。对产品质量,可靠性,寿命,外观起决定作用。

选用依据有以下几点:(一)依据使用性能选材

根据产品的工作条件失效形式提出对使用性能的要求,作为选材的主要依据。

1.变形失效: 在外力作用下产生过度弹性及塑性变形,失去正常工作所必须的形状尺寸精度称为变形失效。如轴,齿轮,弹簧......易产生变形失效。

对此应选屈服强度,屈强比,弹性极限,弹性模量高的材料。

2.断裂失效:(1)塑性断裂失效:塑性变形后断裂。是构件承受的应力超过了材料的强度极限引起的。应选高强度的材料。

(2)低应力脆性断裂: 高强度材料如转子轴,锤杆存在裂纹源,在低应力下不发生塑变即断裂。应选强韧性好的材料。

(3)疲劳断裂:交变应力作用下,疲劳裂纹扩展而成。是零部件主要失效形式。如轴,齿轮,弹簧。应选用疲劳强度较高的材料。

3.表面损伤失效

(1)磨损失效: 因接触物相对摩擦磨损,不能继续工作称为磨损失效。如齿轮齿面,刀具刃口。为此选用与配合件性质不同且表面硬度高摩擦系数小或有自润滑能力的材料。

(2)表面腐蚀失效:因化学或电化学作用,构件表面被腐蚀,形状尺寸发生变化。对此防腐处理。

(3)表面疲劳损伤失效:因交变接触应力引起。应减少构件的表面粗糙度和表面强化处理。(二)根据工艺性能选材

(1)铸造性:对受力不大,结构复杂的选择铸造成型。

铸造性好的合金有铸铁,铸钢,铸造铝合金。

(2)锻造性:受力大,复杂。进行锻造成型。

低碳钢好;中碳钢次之;高碳钢较差。铝合金可锻性不好,铜合金可锻性较好。

(3)焊接性:体积大,要求气密性好的采用焊接成型。如容器,管道,锅炉。

低碳钢焊接性好。(三)选材的经济性

第六次课： 1．教学内容

（1）铸造加工及工艺

2．讲授重点及要求：掌握1。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

2--2金属材料成型与工艺性

常见成型方法:铸造,锻造,焊接,切削加工......。

一、铸造加工及工艺性

把液态金属浇注到铸型中的工艺过程，表2-6。分类 ： 砂型铸造 金属型铸造

∠ 特种铸造 ｛ 压力铸造

熔模铸造

离心铸造(一)铸造生产特点: 1.适应性广---不受零件大小形状及结构复杂程度限制。不受合金种类限制。2.成本低廉---原材料便宜,切削加工余量少,设备投资少,工艺简单。3.但力学性能低,晶粒粗大,有缩孔缩松,工人劳动强度大。(二)铸造合金的铸造性

常见铸造合金有铸铁,铸钢和铸造有色合金。除必要力学性能,物理性能,化学性能,还应有良好的铸造性能。铸造生产中表现的工艺性能。选择合金的重要依据是保证铸件质量的重要因素。包括流动性,收缩,偏析,吸气等。

1.液态合金的流动性

(1)合金的流动性能:浇注时液体金属充填铸型的能力。与合金种类,结晶特点,粘度有关。

流动性好 ,充填能力强,可得到形状复杂轮廓清晰的铸件。缺陷少,补缩好;否则易产生冷隔,浇不足。

黄铜,铸铁流动性最好;铸钢最差。

(2)影响合金流动性因素

1）化学成分:层状结晶、纯金属、共晶合金好。磷能降低粘度和表面张力,提高流动性。2）浇注温度:温度升高粘度降低增加流动性。温度太高,收缩大,吸气增加,氧化性增加,粘砂增加。

3）充型能力:流动阻力增加,降低流动性;光滑,流动性好；直浇口高,压力大,流动性好;含水少,透气性好,流动性好;金属型不如砂型,干型不如湿型。

2.铸造合金的收缩

(1)合金收缩及影响因素: 合金的收缩---冷却凝固过程中体积减少的现象。分为三阶段。

液态收缩----产生缩孔原因之一。

凝固收缩----产生缩孔缩松的原因。

固态收缩----产生应力变形裂纹的主要原因。

影响因素: 1）化学成分:钢中碳含量增加,凝固收缩增加;铸铁中C ↑,G ↑,收缩↓；Si↑、G ↑,S ↑、G ↓。Mn ↑，S ↓，G↑。

2）浇注温度:温度增加,收缩增加。

3）铸件结构与铸型:收缩受阻（芯子阻力）,收缩减小。(2)铸造缩孔缩松的形成及防止 缩孔:纯金属,共晶合金易形成。缩松:结晶区间宽的合金易形成。

防止措施---安放冒口控制凝固顺序,缩孔移出体外;安放冷铁,调整冷速。3.铸造内应力及防止

固态收缩受阻会产生内应力,甚至变形与裂纹。

(1)热应力的产生:铸件厚薄不同,冷速不同。同一时刻收缩不同而引起内应力。以T型杆为例。

机械应力:铸件固态收缩受阻(铸型 型芯)。

(2)变形及防止

铸件壁厚要尽量均匀,对称;尽量同时凝固,用冒口、冷铁调整冷速;反变形法;时效处理(人工,自然)。

(3)裂纹及防止

热裂:高温裂纹。短,宽,形状曲折。成分合理,减少芯子阻力。冷裂:低温裂纹。细小,直线,无氧化。降低内应力, ↓P。

(三)砂型铸造

1.手工造型

2.机器造型(普通机器造型,高压造型)。(四)特种铸造

除砂型铸造以外的其他铸造方法。熔模,金属型,离心,压力,连续,陶瓷,真空,瓷丸铸造......图2-2。

1.熔模铸造

是在蜡模表面包以造型材料,待其硬化,将其中的蜡模熔去,获得无分型面的铸件的铸造方法。

熔模铸造特点: 精度高,光洁度好;适于各种合金,尤其是高熔点难加工的;可生产形状复杂的结构件;生产中小构件一般小于25千克。

2.金属型铸造

把液态金属浇到金属模中。又称永久型铸造。金属型由灰铁,钢制造。

特点:生产效率高,省工时和型砂;力学性能好;铸件精度高;成本高透气性差,不适于薄件。3.离心铸造

把液态金属浇入高速旋转的铸型中,在离心力作用下填充铸型并凝固成型。分为立式和卧式离心铸造机。

特点:工艺简单、省金属、省芯;力学性能好,组织致密,无气孔,无缩孔,无夹杂;适于双金属铸造;内径尺寸差,粗糙,偏析。适于铸铁管,汽缸套,铜套。

除此外还有压力铸造,连续铸造,陶瓷铸造...。(五)铸造方法选择

各种铸造方法各有优缺点。砂型铸造应用广，表2-7。

试选铸造方法：床身,活塞，汽轮机叶片,汽缸套，摩托车汽缸体，齿轮铣刀，大口径污水管。

(六)铸件的结构工艺性: 除满足使用要求外,还要考虑铸件结构工艺,将影响铸件质量及成本。

1.铸造方法对铸件结构的要求(1)对铸造结构复杂的要求

与起模方式和铸型的退让性有关。砂型铸造可用两箱,多箱,活块,砂芯,生产复杂形状。熔模铸型无分型面,可复杂;金属型和压力型铸造要形状简单些。(2)对铸件尺寸精度和表面粗糙度的要求

砂型铸件尺寸精度和表面粗糙度差;压力铸造和熔模铸造的铸件比砂型铸件的尺寸精度和表面质量高。

(3)对铸型重量和壁厚的要求

砂型铸件大小不受限,熔模铸件要小于25千克;金属型铸造和压力铸造的铸件和型芯不能太大。

2.各种铸造合金对铸件结构的要求

不同铸造合金铸造性能不同,对结构要求不同。球墨铸铁的铸造性稍差,有较大缩孔倾向,设计铸型要壁厚均匀，图2-3。

3.砂型铸件的结构设计

(1)减少分型面,力求外形简单，图2-4。

(2)减少型芯或不用型芯,装配清理,排气方便，图2-5。（3)结构斜度:不加工面应设计结构斜度，图2-6，表2-8。（4)铸件应有合理的壁厚，表2-9，图2-7。

对每种合金来说,在一定铸造条件下,都存在一个使液态合金能充满铸型的最小允许壁厚,称为该合金的最小壁厚。如果铸件的壁厚小于最小壁厚,则因充型能力不足,易产生冷隔,浇不足等缺陷。

如果壁厚太大，则心部粗大,易产生缩孔,缩松。应选择合理的截面形状(弓字形,槽形,箱形)或带加强筋，以减少壁厚。

(5)铸件壁厚应力求均匀:不同壁厚要圆角过渡。应避免壁与壁的交叉和锐角连接，图2-8，表2-10。

(6)应尽量避免铸件有过大水平面，图2-

9、图2-10。

第七次课： 1．教学内容

（1）压力加工及工艺

2．讲授重点及要求：掌握1。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

二、压力加工及其工艺性

是在外力作用下,使金属产生塑性变形,获得一定形状尺寸的原材料及毛坯,零件的加工方法。适于大多数金属材料。

消除铸造缺陷(气孔,缩松)；细化晶粒,提高力学性能。(一)塑性变形的实质: 1.塑性变形的实质

(1)单晶体塑性变形---是外力足够大沿晶面移动一个或几个原子距离。剪应力消失,回复正常,滑移完成。

(2)多晶体塑性变形:除晶内滑移还有晶间变形极小。2.冷变形后金属组织与性能

组织:晶粒拉长;晶格扭曲;晶粒间产生碎晶。性能:强度硬度增加,塑性韧性下降。

为加工硬化,增加滑移阻力,使材料强化。建筑钢筋,冷冲压,制钉。3.回复与再结晶

加工硬化是一种内部能量转高不稳定状态,具有回复到稳定状态趋势。

(1)回复:加热到某温度T回=(0.25--0.3)T熔点,原子获得热能,消除晶格扭曲和内应力.组织性能变化不大。(2)再结晶:温度继续升高,原子获得更多热能,开始以杂质和碎晶为核心渐渐长大,生成正常晶格,晶粒。从而消除加工硬化。

T再=0.4T熔

(二)压力加工方法简介

型材、板材、线材如轴,齿轮,连杆等都是压力加工。1.轧制:在上下轧辊之压力下产生连续塑性变形，图2-11。主要生产型材,圆钢,角钢,T字钢,钢轨....。2.挤压:在挤压模内用大的压应力使之变形。

挤压方式有正挤压；反挤压；复合挤压；径向挤压挤压，图2-12。适于低碳钢,有色金属及合金,各种型材或零件。

3.拉拔:用拉力把坯料从拉拔模中拉过而成型材，图2-13。生产各种线材,薄管,适于低碳钢,有色金属及合金。

4.自由锻:利用冲击力或压力使金属坯料在上下砥铁之间,施以冲击力和静压力使其产生变形的加工方法。分手工自由锻和机械自由锻，图2-14a 自由锻工序---墩粗,冲孔,拔长,弯曲。

特点:设备通用性强,简单;生产率低,劳动强度大;锻件精度低,消耗金属多;适于各种合金。5.模锻:在外力作用下使坯料在模型内成型,从而获得与模膛形状一致的锻件, 图2-14b。(1)锤上模锻特点:生产效率高;尺寸精确,余量小,光洁度高;形状复杂,敷料少,成本低。适于汽车,飞机,拖拉机

(2)胎膜锻造:在自由锻设备上,使用简单锻模进行生产模锻件。

特点--与自由锻相比,质量好,节省金属,生产率高,成本低。与模锻相比,不要贵设备。锻模简单,劳动强度大。

6.板料冲压:利用冲模使板料产生分离或变形获得所需零件和毛坯的压力加工方法, 图2-14c。

板料冲压工序:落料冲孔；变形工艺：拉深弯曲,成型。

特点--形状复杂,废料少;精度,光度高,互换性好;重量轻,强度刚度高;操作简便生产率高;适于低碳钢,高塑性合金钢,有色金属,汽车,拖拉机.....。(三)金属材料可锻性: 金属材料的可锻性指材料进行压力加工的难易程度。由塑性和变形抗力来衡量。塑性好,变形抗力小,可锻性好。

影响可锻性的因素: 1.化学成分和组织结构

(1)化学成分--纯金属塑性好,可锻性好;铁合金中随含碳量的增加使塑性下降,可锻性变差;S、P的增加使可锻性变差。

(2)金属组织结构---单一组织可锻性好;固,纯>机械混合物;A>F+P;面心立方>体心立方;碳化物弥散好于网状;细晶>粗晶。

2.变形条件

(1)变形温度--提高变形温度可增大金属材料的塑性并降低变形抗力。但要避免过热和过烧。加工硬化严重会造成裂纹。

(2)变形速度:单位时间内变形程度。

当小于Va时,随着v ↑塑性↓抗力↑ 可锻性↓；当大于Va时,机械能转成热能,塑性↑，v↑ 塑性 ↑ 抗力 ↓ 可锻性↑，图2-15。

(3)应力状态: 拉拔时变形材料呈两向压应力和一向拉应力状态。模锻时金属材料呈三向压应力状态。

变形中三向应力状态中的压应力数目越多,塑性越好,抗力稍大,可锻性好。(四)压力加工零件结构工艺性 不仅要有良好使用性能,还要考虑加工工艺特点,使零件便于加工,降低成本,提高生产率。1．自由锻的结构工艺性

（1）应避免斜面和圆锥面。(2)不能圆弧连接。

(3)不能有凸台,加强筋。

(4)复杂件可由组合件完成。表2-11。2.模锻件结构工艺性

1）为保证锻件取出,要选合理分模面。

2）加工面留有余量,垂直面要留有斜度,交接面圆角过渡。3）形状简单,平直,对称,避免薄壁高筋等。4）尽量避免深孔,多孔。

5）形状复杂采用分别锻造,焊接组合，图2-

16、图2-17。3.冲压件结构工艺性

(1)落料冲孔要求:外形简单对称形状规则;外形用圆形,矩形;孔径不能小于厚度,方孔不能小于0.9d;孔距不能小于厚度;转角处应圆角过渡，图2-

18、图2-

19、表2-12。

(2)弯曲对结构要求：纤维方向和弯曲受力垂直。使弯曲半径不能小于材料许可的最小弯曲半径。弯曲平直部分H>2t。表2-13 弯曲带孔件时,为避免孔变形孔的位置,L>(1.5--2)t，图2-20、图2-21。

(3)对拉深结构的要求: 形状简单对称,拉深高度不易过大;拉深件圆角过渡。

(4)冲压件结构合理应用：用冲,焊代锻,铸,切削;减少组合件,采用冲压工艺;采用加强筋代厚件，图2-

22、图2-

23、图2-24。

第七次课： 1．教学内容

（1）焊接加工及工艺

2．讲授重点及要求：掌握1。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

三、焊接及加工工艺

通过加热或加压或同时加热又加压,使原子扩散与结合,从而形成一个整体,称为焊接。按焊接特点分:表2-15(1)熔化焊:局部加热熔化形成熔池.如电弧焊,气焊。

(2)压力焊:不管加热与否,都需加一定压力,产生塑变形成接头。如电阻焊,摩擦焊,冷压焊。(3)钎焊:把被焊金属和钎料加热,钎料熔化,把被焊金属包起形成接头,如锡焊,铜焊。焊接特点: 与铆接比省材料,省工时;气密性水密性好;能化大为小,并小成大;易于机械化,自动化。(一)常用焊接方法 1.熔化焊:(1)手工电弧焊:用电焊条手工操作的电弧焊。

具有设备简单,操作灵活,适于各种位置焊接,焊缝长度和形状不受限。电焊条:由焊芯和药皮组成。

焊芯作用:导电,引弧，填充焊缝。

药皮作用:稳弧;保护熔池;冶金作用。

(2)埋弧自动焊:又称熔剂层下焊接。特点：焊接质量→好,稳定,保护好,冶金充分;节省电能和金属;劳动条件好,设备贵,适应差。

适于造船,车辆,容器.....。(3)CO2气体保护焊

CO2 → CO+O2，不适于有色金属。

特点:生产率高;焊接质量好;成本低;操作性好,明弧,对铁敏感性低;适于机车,造船,机械,汽车....。

还有一种气体保护焊--氩弧焊。2.压力焊:(1)电阻焊:利用电流通过焊件及接头处,产生电阻热.局部加热到塑性半熔化状态,在压力下形成接头。包括(点焊 ,缝焊, 对焊)电阻焊特点:接头质量好;生产率高易于机械化;不填加金属和焊剂;劳动条件好。应用:用于薄板,棒材,汽车,日用品.....(2)摩擦焊 3.钎焊

用熔点低于被焊金属的钎料熔化后,填充到被焊结合面空隙中,钎料凝固而把两部分金属连接成整体。

(1)钎料的种类: 1）软钎焊:钎料熔点450℃以下,接头强度低于70MPa,受力不大,低温工件。如锡焊。应用于电器元件,生活用具...。

2）硬钎焊:钎料熔点450℃以上,接头强度大于200MPa,工作温度高的工件。如铜焊,银焊。应用于工具,刀具,自行车圈...。

(2)钎焊的特点:热影响区小,变形小;适应广,异种材料;生产率高;设备简单。(二)金属材料的焊接性

1.焊接性:指被焊金属材料在采用一定的工艺方法,材料,参数及一定结构下获得优质焊接接头的难易程度。焊接性包含两层内容(一是工艺焊接性,接头裂纹及倾向;二是使用可靠性,包括力学性能,耐热,耐腐蚀)2.影响焊接性的因素:(1)金属材料的化学成分。随含碳量增加可焊性变差。

(2)焊接工艺方法。气焊焊铝及铝合金不好;氩弧焊质量好。

(3)焊接材料:焊条焊丝焊剂直接影响质量,焊补铸铁时,一般焊条质量差,镍基焊条质量可改观。

(4)焊接的结构型式:厚度刚度大的件,易于产生应力和裂纹。(5)环境条件:温度低易于产生应力裂纹,高温易蠕变。(6)工艺参数:焊接电流,焊接速度,预热,缓冷。3.焊接性的评价方法

常用试验法和估算法。碳当量法是简便估算法: C当=[C+Mn/6+(Cr+Mn+V)/5+(Ni+Cu)/15]×100% 合金元素用百分含量。

(1)当碳当量<0.4%时,钢塑性好,淬硬不明显,焊接性好。(2)当碳当量=0.4--0.6时,塑性下降淬硬明显,焊接性中等。

(3)当碳当量>0.6%时,焊接性较差,淬硬倾向大,塑性低,采取预热缓冷。

低碳钢含碳小于0.25%,焊接性好,不需任何工艺措施。中碳钢含碳0.25--0.6%,随含碳量增加,淬硬裂纹倾向增大,采取预热缓冷。低氢焊条，降低焊速，小电流。

普通低合金钢，16Ｍn焊接性较好。(三)焊接结构工艺性

是指焊接结构在实施焊接过程中难易程度。1.便于焊接,图2-25。

2.焊缝避开加工面和应力集中，图2-26。3.改善劳动条件,容器在外面焊。4.注意节约材料，图2-27。5.尽量避免仰焊焊缝。

第九次课： 1．教学内容

（1）焊接加工及工艺

2．讲授重点及要求：了解、掌握1。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

四、机械加工及其工艺性

用刀具从金属材料(毛坯)切去多余金属,获得符合要求的几何形状,尺寸及表面粗糙度的加工过程。

金属切削加工： 机械加工:车,钻,铣,刨。

钳工。(一)切削运动和切削要素

1.零件的表面----已加工面,待加工面,加工表面。2.切削运动:(1)主运动:切下切屑最基本的运动,速度最高,耗功最大。(2)进给运动:使金属层不断投入切屑,从而加工完整表面。

3.切削用量

(1)切削速度:单位时间内工件或刀具沿主运动方向相对移动的距离。V=πDn/1000×60 m/s D--待加工面直径 旋转运动 V=2Ln/1000×60 m/s L---行程长度 直线运动(2)切削深度(ap):待加工面和已加工面之间的垂直距离。

影响切削刃长度。ap=(D－d)/2。

(3)进给量(f):主运动一个循环内刀具或工件沿进给方向相对位移。车削刀尖转移一周移动距离。

(二)金属切削刀具

1.对刀具材料要求

高硬度;足够强韧性;高耐热性;耐磨性好;良好工艺性。

2.常用刀具材料

碳具工具钢：含碳0.7--1.3%，T8A....T13，HRC 60—64，热硬性200℃。V<10m/min 手动工具 丝锥,板牙,锯条

合金工具钢：Cr,W,Ti,V,......9CrSi，HRC60—65，热硬性250--350℃。ζ、αk好,V=20--25m/min，低速刀具，丝锥,板牙,拉刀。

高速钢：W18Cr4V，HRC62—70，热硬性540--650℃，ζ、α好,V=30--50m/min，制造复杂刀具,铣,车,拉,齿轮刀具。

硬质合金 ：HRA=89--98(HRC73--78)，热硬性800--1000℃，V=100—400，脆,αk低。

YG类 ：YG3，YG6适于脆性材料。

YT类 ：YT5，硬度耐磨,热硬更高,适于塑料。

YW类 ：(WC+TiC+NbC+C0)综合性能好,万能硬质合金。其他刀具材料:金刚石,氮化硼,陶瓷....(三)金属切削机床

1.金属切削机床分类:分为12类。C,X,B,M,T,L,Y, S---螺纹;D---电加工;G---切断;Q----其他。(1)通用机床:加工范围广,普通车床,万能铣床,适于单件小批。(2)专门化机床:某种机械某一种特定加工工序。

(3)专用机床:用于某种零件的特定加工工序。自动,半自动/轻型,重型。2.机床上常用传动方式:(1)传递旋转运动：皮带传动;齿轮传动;蜗轮蜗杆传动。(2)变换运动性质机构：齿轮,齿条传动;丝杠螺母传动;(3)变速机构：滑动齿轮变速;离合器变速;(四)工件材料的切削加工性：

是指工件材料被切削加工或合格零件的难易程度。

在加工中,刀具耐用度高,切削速度高,粗糙度小,断屑容易。1.衡量切削加工性标准

(1)一定刀具耐用度,允许切削速度。

(2)精加工中用粗糙度Ra大小表示。Ra越小,切削加工越好。2.影响切削加工性因素: 材料硬度： HB↑，加工性 ↓，加工硬化 ↑，加工↓。材料强度： ζb↑，加工性↓。材料塑性： d,φ↑，加工性↓。

材料韧性 αk↑，不断屑,加工性↓。3.改善材料加工性措施：

低碳钢正火代退火,增加硬度;高碳钢退火,降低硬度。

冷加工，δ,φ↓，加工↑。生产一些易切钢加S,P....Y20(五)机械加工零件的结构工艺性

零件要满足使用外,还要考虑其加工工艺性,要依据生产条件,加工方法,综合分析。

1.零件结构应使加工方便。

结构设计要便于加工,可减少时间,减少辅助时间。

（1）便于装夹,图2-

28、图2-29。（2）减少工件安装次数，表2-16。（3）减少刀具调整次数，表2-17。(4)采用标准刀具，表2-18。

(5)避免加工内表面，图2-30。

(6)便于进刀和退刀，表2-19。

2.零件结构应有利于提高刀具刚度,寿命和减少加工量。（1）应有利于提高刀具刚度和寿命，表2-20。（2）减少加工面积，图2-31。

（3）使用型材，减少加工量，表2-21。

第十次课： 1．教学内容

（1）金属表面处理及加工技术

2．讲授重点及要求：了解、掌握。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

2--3 金属表面处理与装饰技术

表面技术:保护产品作用;美化提高产品价值和竞争力。

一、表面材料的表面处理: 是指金属材料表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后在金属材料表面生成膜层,该层为转化膜。

转化膜分电化学转化膜和化学转化膜两类,其中化学转化膜包括化学氧化膜,铬酸盐膜和磷酸盐膜。

转化膜是在金属表面人为产生和控制的腐蚀过程,基体金属参与。(一)铝及合金的氧化与着色处理。

1.铝及合金的电化学氧化:铝作阳极氧化,零件作阴极。(1)氧化膜的性质

1）氧化膜的多孔性。膜层孔隙率取决于电解液的类型及氧化时的工艺条件。2）吸附性。能化学着色。

3）硬度。纯氧化铝硬度高,耐磨性好。4）绝缘性和绝热性。

5）作有机涂层的底色。氧化膜是油漆,涂料,树脂的良好底层。(2)电化学氧化溶液的种类

有硫酸,铬酸,磷酸,草酸，表2-22。

2.铝及铝合金的化学氧化

把工件置于含有碱金属和碱金属的铬酸盐溶液中,铝和溶液互相作用。生成氧化铝和氢氧化铝的薄膜。强度低,作底层。

3.铝及铝合金氧化膜的着色

(1)化学着色:是把氧化后的制件用有机染料或无机染料的水溶液来染色，图2-32a。(2)整体着色:是无机着色方法。可产生金黄色,古铜色,灰色和黑色, 图2-32b。(3)电解着色:氧化膜在金属盐的着色液中电解着色, 图2-32c。(4)干涉着色:在氧化,电解着色间加一扩孔步骤, 图2-32d。(二)钢铁的氧化与磷酸处理: 1.钢铁的氧化处理(发黑处理)在浓碱液中煮沸,表面生成四氧化三铁，又称发蓝，不氢脆,可对弹簧,薄钢片等高强钢发蓝处理。

2.钢铁的磷化处理

浸入磷酸盐溶液中,生成磷酸盐膜，是氧化过程。有色金属都可磷化。耐蚀,吸附油,不影响焊接,绝缘性好。

(三)铜及铜合金的氧化处理

1.过硫酸盐碱性溶液氧化法。

过硫酸盐碱性溶液由氢氧化钠和过硫酸盐组成。经60--65℃浸煮五分钟后,生成黑色氧化膜。

2.铜氨溶液化学氧化法，适于黄铜件,膜为蓝黑色。

3.古铜色化学氧化铜镀层。镀铜后在硫酸中活化再以过硫酸盐碱性溶液氧化。4.碱性溶液电化学氧化法。工件为阳极,在氢氧化钠中通电。

二、金属材料表面装饰

1.镀层装饰技术:在金属表面形成有色金属特性的镀层。增加耐蚀,耐磨,增强色彩,光泽，表2-23。

镀层装饰金属有Cu,Ni,Cr,Fe,Zn,Sn,Al,Pb,Au,Ag,Pt及其合金。2.涂层装饰技术

表面以有机物为主体的涂层，干燥成膜。作用----保护;装饰;特殊作用,如隔热绝缘。3.搪瓷被覆技术 用玻璃质材料在金属制品表面形成被覆层,然后在800℃烧制。铁,铜,铝,金等都可用此法。

三、其他面饰工艺(一)表面精加工 1.切削与研削。

2.研磨(机械研磨,电解研磨,化学研磨)。3.蚀刻。

(二)其他表面装饰方法

1.层压塑料薄膜:用层压法把塑料薄膜粘结在钢板上,制成薄膜钢板。薄膜材料有---丙烯酸树脂膜,氯乙烯膜,聚乙烯膜,聚氟乙烯膜。2.热浸涂层:把金属件浸入熔融金属液中获得涂层。(1)热浸锌层。(2)热浸锡层。(3)热浸涂铅。3.暂时性防护涂层

其主要材料是防锈油防锈纸,可剥性塑料。

表2-24为表面处理分类。

第三次课： 1．教学内容

（1）金属特性及分类

（2）钢铁材料

2．讲授重点及要求：了解1。掌握2。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

第三章 工程塑料及其加工技术 第一节 常用工程塑料及性质

塑料是一种以合成树脂为主要成分的高分子材料。应用最广,最多的高分子材料。是取代金属木材天然纤维玻璃的主要材料。

一、高分子材料的基本知识

是一种或多种简单低分子化合物(单体)聚合生成的分子量特别大的有机化合物。又称聚合物,高聚物。天然橡胶,纤维,淀粉是自然存在的。聚乙烯,聚氯乙烯,酚醛,锦纶等是人工合成的高分子化合物。

二、塑料的组成

(1)树脂:是塑料中主要成分，起粘结作用，胶结成一个整体，对塑料类型,性能和应用起决定作用。

(2)填充剂:常称为填料。提高力学性能热学性能,电学性,降低成本。如纸,棉花,木片,玻璃纤维,石墨粉.....。

(3)增塑剂:提高其可塑性,柔软性,不与树脂反应。如聚氯乙烯加邻苯二甲酸二丁酯增塑能制成薄膜,人造革。

(4)着色剂:使塑料有多种色彩。其分有机和无机。(5)固化剂:与树脂反应形成不熔三维交联网结构。形成固体坚硬结构。酚醛用六次甲基四胺,环氧树脂常用乙二胺等胺类化合物。

(6)稳定剂:防止老化,延长寿命,耐水,耐油,耐化学。常用有酚类,胺类,硬脂酸盐,环氧化物。(7)润滑剂:便于脱膜,表面光亮，常用有硬脂酸及其盐类。(8)抗静电剂:静电集尘,影响安全。

(9)其他添加剂:发泡剂,防老剂,阻燃剂......。

三、工程塑料的分类

按应用范围分

(1)通用塑料---产量大,价低,适用广。如聚乙烯,聚氯乙烯。

(2)工程塑料---强度韧性,刚度高。用于制机械零件及工程构件，如:尼龙,聚甲醛。(3)功能塑料---如医用,导电...。按塑料热行为分

(1)热塑性塑料:合成树脂为基，ABS,尼龙。反复加热。(2)热固性塑料:缩聚树脂为基，固化后不能加热软化。

四、塑料的性能

取于高分子化合物的组成,分子量,分子结构,物理状态等。还与成型工艺及条件有关。

(1)重量轻:钢铁的1/8---1/4，用于运输业。

(2)耐腐蚀性好:有较好的化学稳定性,抗酸碱,耐腐蚀性。如聚四氟乙烯在王水中不反应。用于化工,机械,军工...(3)绝缘性好:用于无线电,电子元件,电机...。(4)比强度高:按单位质量计算的强度，表3-2。

(5)减磨耐磨性好:摩擦系数小。如尼龙本身有润滑性能,制轴承,凸轮。

塑料还具有高弹性,吸震,隔热等优点。但塑料的强度,硬度及弹性模量低于金属;同时还具有易老化,热膨胀系数大,耐热性差等缺点。

第三次课： 1．教学内容

（1）金属特性及分类

（2）钢铁材料

2．讲授重点及要求：了解1。掌握2。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

五、常用的工程塑料: 1.聚乙烯(PE)---白色蜡状半透明材料。按生产分高压法,中压法,低压法。应用于化工设备、管道罩、手柄、机床、低速导轨、农用薄膜......，表3-3。

2.聚丙烯(PP)---白色蜡状更透明,价格便宜用途广。用于薄膜、纤维、耐热、耐化学化工容器,食品用具、水桶、蚊帐，表3-4。

3.聚苯乙烯(PS)----无色透明,仅次于有机玻璃。无味,无毒,密度小,耐水,耐光,耐腐 蚀。用于仪表壳、灯罩、电子元件、玩具、容器......，表3-5。

4.聚氯乙烯(PVC)----生产量大,仅次于聚乙烯。硬度刚度大,耐酸碱,耐水,无毒,难燃。用于各种管材,棒材,管件,建筑材料,薄膜......，表3-6。

5.ABS塑料----是由丙烯晴(A),丁二烯(B),苯乙烯(C)组成。具有优良综合性能。用于制造齿轮、轴承、泵叶轮、飞机窗框、仪表盘、外壳，表3-7。

6.聚碳酸脂(PC)----微带褐色的透明。优良的综合性能。冲击韧性耐热性耐寒性好。代替有色金属及合金。如小齿轮、泵体、轴承、电器外壳、安全帽，表3-8。

7.聚砜(PSF)----透明微黄的树脂。耐热,耐氧化,抗蠕变性。用于电器元件、仪表、管、板，表3-9。

8.聚酰胺(PA)----俗称“尼龙,尼龙6,尼龙66,尼龙610...。” 白色淡黄色不透明,固体力学性能好。自润滑,耐磨性好,耐热性差。代替有色金属做耐磨件、轴承、齿轮、轴瓦，表3-12。9.聚甲醛(POM)----半透明不透明的白色粉末。综合性能好,疲劳强度在热塑性塑料中最高。耐磨,自润滑,硬度高。替代有色合金制造轴承、齿轮、凸轮、滑轮，表3-13。

10.聚四氟乙烯(PTEE.F4)---又称特氟隆。不透明半透明蜡状，化学稳定性好,塑料王,耐热,耐寒优异。用于化工机械及元件，电气元件及一些机械零件。还有氯化聚脂，聚甲基丙脂等都为热塑性塑料。

11.有机硅塑料(SI)---又叫聚硅氧烷。耐热,耐寒,绝缘,强度低,成本高。用于层压板,耐热垫片,电工零件......，表3-14。

12.酚醛塑料(PF)---由酚类醛类缩合制得酚醛树脂加热固化剂填料等。价廉成本低,机械强度高,耐热,耐磨,.耐蚀。常用来制齿轮轴承皮带轮替代有色金属，表3-15。

13.环氧塑料(EP)---环氧树脂中加入固化剂,填料,万能胶。其强度高,化学稳定性好,绝缘,耐热,耐寒。但成本高,有毒,良好的粘接剂(环氧树脂)。用于飞机汽车结构件,容器,地板......，表3-16。

上面三种为热固性塑料，常见塑料的燃烧特征见表3-17。

第三次课： 1．教学内容

（1）金属特性及分类

（2）钢铁材料

2．讲授重点及要求：了解1。掌握2。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

第二节 工程材料的成型技术

一、塑料成型的基本知识

是指将树脂和各种添加剂的混合物,制成有一定形状制品的工艺过程。(一)塑料的工艺性

1.流动性:在一定温度压力下以流动态充填型腔的能力。与塑料的性质,树脂分子的大小和结构,添加剂,温度和压力有关。加入填料以降低树脂的流动性,加入润滑剂和增塑剂可改善和增加塑料的流动性。

2.吸湿性:塑料对水的亲疏程度。一类吸湿性好,如ABS,有机玻璃,....；另一类吸湿性差,聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,....。

3.收缩性:成型和冷却过程中体积收缩的特性。与塑料品种有关,还与成型方法,尺寸,工艺条件有关。加收缩余量。

4.结晶性:具有结晶现象的塑料有此性能。厚壁制品不透明或透明的是结晶性塑料。如聚苯乙烯,有机玻璃。成型工艺温度高,冷却慢,结晶度大,密度,硬度和刚度高,耐磨性好。

5.相溶性:不同塑料在熔融态不能混溶的性质。分子结构相似易相溶,通过改变配比,选添加剂以调整塑料性能,提高塑料的性能。

6.热敏性;对热的敏感程度。高温下受热时间长,塑料解聚,分解和变色。如聚甲醛,聚氯乙烯。

(二)生产工艺过程

将组成原料经筛选,干燥,过滤,研磨,按配方配料搅拌并塑化,混炼均匀和再塑炼成物料,经过成型设备在一定温度,时间,压力下制成各种成品。

二、注射成型:(一)注射成型的特点和原理 适于热塑性和部分流动性好的热固性塑料。成型周期短,易于自动化,生产率高,不要加工，图3-2。(二)工艺要点

1.温度的控制 主要是料桶,喷嘴,模具温度的控制。应使塑料塑化好又不分解。2.压力 塑化压力和注射压力。

3.成型周期:完成一次注射所需时间。4.成型材料的预干燥。针对吸湿性材料。预干燥后使成型周期缩短,降低料桶温度，表3-19。

三、挤出成型

(一)挤出成型的特点和原理

原理--物料在料桶中熔化,由蜗杆在一定压力下挤出与开口形状一样的形状,再经冷却固化制成型材,如板,管,膜,丝...，图3-3。

特点--连续生成同一截面长件;复杂件整体成型;自动化生产;易于复合成型;设备低价、面积小、生产环境好,工艺简单;形状受限,复杂件难成型。(二)工艺要点: 1.温度控制。2.模具---模孔。

3.蜗杆转速,机头压力。

4.牵引速度---与挤出速度一致。

四、压制成型

(一)压制成型的特点及原理

用于热固性塑料制品的生产。有模压法和层压法。

特点--设备投资低;工艺条件易于控制;制品取向现象少;不需要流道与浇口;可压制较大制品;收缩变形小;易修整光洁;成型周期长;不适于复杂,加强筋密集的制品;在加压方向不易得到高精度尺寸;模具材料要求高。

(二)工艺要点 1.温度控制。2.压力。

3.压制时间(温度一定时,压力增加,压制时间可缩短。)

五、其他成型技术

1.吹塑成型，图3-

5、图3-6。2.真空成型，图3-7。3.浇铸成型。

4.流动浸渍成型。5.压延成型。6.缠绕成型。

六、塑料成型常见缺陷

（1）壁厚过厚,易产生凹陷、空洞、气泡、缺料、流痕等缺陷，图3-8。

(2)小裂纹 产生原因----脱模不良;物料充填过度;模具温度过低;产品结构有缺陷，图3-9。

(3)圆角过渡，图3-10。(4)加强筋应用，图3-11。

(5)金属镶嵌件设计，图3-12。(6)防止翘曲和扭曲，图3-13。(7)设计冷料穴，图3-14。（8）树脂流纹，图3-15。第三次课： 1．教学内容

（1）金属特性及分类

（2）钢铁材料

2．讲授重点及要求：了解1。掌握2。

3．时间安排：两次课衔接10分钟，小节10分钟。

第三节 表面处理及装饰技术

一、塑料制品的表面质量要求: 外形要光滑,平整,清洁,无裂纹,气泡,孔穴,凹陷,变形,色彩均匀,耐用性,安全性,硬度,耐磨,导电,导热...。

二、塑料涂装技术

1.目的:防腐老化延长寿命;提高耐化学药品和溶剂的能力;着色;提高硬度,亮度,导热,导电,绝缘。

2.涂装工艺

(1)表面活化处理或氧化处理;解决粘附问题,除掉脱模剂。(2)刷涂或喷涂。降低污染用有机溶剂。(3)涂层干燥。

三、塑料电镀

有些塑制品表面要求有金属特性。表面金属化不仅美观,而且耐磨,提高硬度,耐腐蚀。常见电镀法---喷镀法;化学镀。

电镀先在制品表面渗入金属或石墨粉形成导电体。镀层金属有---铜,镍,铝,银,金...。工艺过程: 塑料表面粗化，去油，敏化，活化，化学浸镀，电镀，抛光。

第四章 工业陶瓷及加工技术

无机非金属材料,新型工业陶瓷成为重要工程材料之一。

第一节 常用陶瓷材料及性能

一、陶瓷材料特点及分类

天然矿物和人工制成的化合物,按一定配比成型烧结制成。耐高温,耐磨,高温性能好,硬脆,绝缘性好。分类：

(1)普通陶瓷 天然硅酸盐矿物(粘土,长石,石英)烧结成。如日用陶瓷，建筑陶瓷，绝缘陶瓷，化工陶瓷。

(2)特种陶瓷 纯度较高的人工合成材料烧结而成。

如按性能分有：高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、压电陶瓷、电介质陶瓷、电光和光学陶瓷、半导体陶瓷等。

按化学组成分：有氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、复合陶瓷、金属陶瓷、纤维增强陶瓷等。见表4-1。

二、陶瓷材料的性能(一)力学性能

1.弹性模量: E=δ/ε抵抗变形能力的重要参数。比金属大得多，表4-2。

2.强度:理论强度高实际上因气孔晶界低1%---10%。抗拉强度比金属低得多,而抗压非常高。

3.韧性:如塑性。断裂韧性也极低，表4-3。4.硬度:硬度最高。比钢高得多，表4-4。(二)热性能

1.比热容:单位质量的物质温度升高1℃所需的热量。2.热膨胀系数:线膨胀系数小，表4-5。3.导热性:比金属差，表4-6。

热稳定性、抗冲击性比金属低的多。(三)电学性能

1.导电性:变化范围广,重要半导体材料，表4-7。2.绝缘强度:大多数是良好绝缘体,半导体常有击穿。3.介电常数(略)。4.介质损耗(略)。(四)光学性能主要有: 1．白度(对白光的反射能力)。2.透光度(可见光透过程度)。

3.光泽度(可见光反射能力)。

(五)化学性能:化学稳定性好.1000℃也不会氧化。对酸碱盐有较强抗腐能力，很好的坩埚材料。

(六)气孔率及吸收性

1.气孔率:是陶瓷制品中全部孔隙的体积与该制品总体积之比,是衡量质量与工艺是否合理的指标。

2.吸收率:是指陶瓷制品中孔隙可吸水的重量与制品经110℃干燥恒重之重量的百分比。

三、常用工业陶瓷及制品(一)日用陶瓷

可分为精陶,细瓷,炻瓷。

1.精陶---分为土质,石灰质和硬质。生产工艺可采用可塑成型、注浆成型、半干压成型等,经素烧和釉烧制成。

制备 → 成型 → 干燥 → 素烧 → 施釉 → 釉烧

原料有SiO2 占70%，高硅系及高铝系。Al2O3占30%，表4-9，表4-11。

2.细瓷:晶莹透彻,质量较高。外观不许有裂纹,斑点等缺陷。分为长石质,水云母质,骨灰质及滑石质。按颜色分为白瓷和青瓷。

生产工艺:一般采用可塑成型和注浆成型,干燥 釉烧。火候,窑的类型,装窑方式,温度对质量影响较大。

(二)建筑陶瓷

包括卫生瓷,墙面砖,地砖,马赛克,陶土管,琉璃等。

1.釉面砖:是重要饰面材料。采用半干燥法和浇注成型,干燥素烧和釉烧。2.卫生陶瓷:以粘土类矿物,长石,石英为原料。

生产工艺:配料→ 球磨→ 过筛→ 压力注浆→ 干燥→ 施釉→ 烧结。烧结采用隧道窑烧结。

卫生陶瓷制品主要有---洗面瓷,便器,水箱......。3.其他建筑陶瓷 如地砖,马赛克,玻璃制品。

（三）电工瓷

绝缘性和力学性能优良,作绝缘材料。

其强度,化学稳定性好,不易老化,耐温,防污染。分为高碱瓷,高铝质,高硅质瓷，表4-12，表4-13。

电工瓷可塑成型干燥烧结而成。生产中注意事项:(1)严格控制原料组成和杂质；

(2)加强浆料过筛和细度的控制；(3)注意真空练泥,挤压成型；

(4)结合制品类型及尺寸,选成型方法,注重回泥清洁处理；(5)结合制品形状和大小分类干燥,严格干燥制度；

(6)根据制品形状尺寸和产量选择施釉方法,不需施釉表面均匀涂蜡；(7)严格烧成制度。(四)化工陶瓷

具有良好耐酸碱腐蚀。广泛用于石油化工,冶炼,造纸......。主要原料有粘土,焦宝石,滑石,长石，表4-

15、表4-14。

(五)多孔陶瓷

有大量气孔,多为开口气孔。能耐强酸,耐高温。

微孔形成机制-----或是有机物燃尽,配料中一些原料分解所致;或是晶体发育不全;颗粒之间堆积形成孔隙。

成型方法有注浆,半干压,可塑成型,热压注成型等。

主有用于两物相分离或把一物相分散到另一物相中。过滤作用,化工生产...。(六)功能陶瓷

利用陶瓷特有的物理性能或对力,光,电,磁,热,声,气等敏感特性在国防,卫生,环保,家电,自动控制等广泛应用。

1.结构瓷:指在电子元件,部件,器件,电路中作基体,外壳,绝缘件的陶瓷材料。

(1)滑石瓷:主要原料为天然矿物,滑石,粘土,碳酸钡等组成。主要用于绝缘器件，表4-16。

(2)氧化铝瓷:以刚玉(Al2O3)为主原料。硬度高,耐高温好,耐磨性好。主要用于电容器管,微波管,半导体管壳,火箭导流管,气罩......，表4-

17、表4-18。

(3)氧化铍瓷:为降低烧成温度,在配料中加入Al2O3和MgCO3,生产BeO含量95%的陶瓷。主要用于功率晶体管散热片,高频管壳,集成电路管壳，表4-19。

结构陶瓷有优异的耐磨,耐腐蚀,耐热,抗氧化和高温强度的特性。用于制牙齿,骨骼,发动机部件。

(4)氮化硅瓷:用反应烧结法,热压烧结法生产。高温稳定性好,强度高。(5)氧化锆陶瓷:导电系数小,耐热性高,有良好耐蚀性。

2.介电陶瓷----电容器的陶瓷介质。绝缘电阻高。介电常数大。介电损耗少。有一定介电强度。

(1)铁电介质瓷:以钛酸钡BaTiO3为基。用于制造小型大容量的电容器，图4-2。(2)反铁电介质瓷:由锆酸铅PbZrO3或以其为基的固溶体组成。用于高压电容器,非线性元件,介质天线等，图4-3。

(3)半导体介质瓷:电容器介质材料。

(4)压电陶瓷:能把机械能转换成电能或把电能转换成机械能的陶瓷材料，表4-

24、表4-25。

BaTiO3-----CaTiO3 BaTiO3----PbTiO3 压电陶瓷(5)半导体陶瓷:热敏电阻陶瓷。电阻随温度变化。用于测温,温度补偿,稳压,稳流,限流保护......，以 BaTiO3为基。

(6)超导陶瓷: 有些材料温度降到某温度,电阻会消失------“超导现象” 如图4-

7、8。

Ba---La---Cu---O Bi----Sr---Ca----Cu---O La---Sr----Ca----Cu---O 都具有超导性，表4-26。

(7)其他功能陶瓷有磁性陶瓷,电光和光学陶瓷,导电陶瓷。

4--2 工业陶瓷成型技术

成型方法很多-----可塑法,注浆法,热压铸,轧膜,流延成型,印刷,等静压,车坯,干压,挤制,滚压成型等。

一、可塑法成型

包括挤制法,车坯法,旋坯法和压膜法。

1.挤制法成型:挤压成型制造管棒类制品,生产效率高,产量大,操作简便。粘土和粘结剂，表4-29。

2.车坯成型:在车床上加工出干坯料制品,然后烧制。

3.旋坯法成型:装有泥料的石膏膜随陶车机头旋转时,外表面由型刀旋压。阳膜--石膏膜内凹;阴膜--石膏膜凸起。

4.滚压法成型:把泥料模型和圆柱状滚压头相向旋转,把泥料压成一定形状。可分成阳膜滚压和阴膜滚压。

5.压膜法成型:用于薄片状陶瓷制品。

二、注浆法成型

在石膏膜中注入瓷浆料吸水成型。浆料由料粉,水,粘结剂组成。常见有空心注浆和实心注浆，图4-

9、图4-10。

三、干压法成型

在模具中通过加压使其在模具中成型,粉料中加结合剂。加压分单面和双面加压，图4-

11、图4-12。

4--3 陶瓷制品表面装饰技术

目的:美化制品外观,调整其色彩光洁度,改变其表面性质如亮度,硬度,绝缘,导电。

一、表面加工

1.机械加工-----车,铣,刨,研磨,抛光等加工。分为一般加工、精密加工和超精加工,除此还有电火花,离子束加工。

2.超精加工主要有：(1)弹性发射加工；

(2)车削金刚石刀具精密加工；

(3)软质微粉机械化学抛光法，图4-13；(4)漂浮抛光法，图4-14；

(5)水合作机械抛光法，图4-15。

二、表面改性处理

主要是急冷(淬火),缓冷(退火处理)。

急冷:烧结高温,急速降温。要达到： 1.保留高温组织满足某些性能要求。2.产生表面压应力,提高抗张强度。

缓冷:烧结后在炉中缓冷或在某一温度保温。其作用： 1.冷却时晶粒长大,分凝,相变;满足某些要求。2.消除体表面和内部应力。

三、表面金属化处理

作用:形成金属导电层;形成金属引出端,如管壳引出线;用于陶瓷焊接与封闭;形成表面金属装饰。

方法有烧渗法,化学镀法真空蒸发等金属膜形成法。常用金属有Au、Ag、Pt、Mo、Mn、Ni、Cu、Al....。

四、表面施釉处理

在陶瓷表面烧结一层连续玻璃态物质的工艺。很薄对表面性能、电性能、机械性能、化学稳定性影响很大。美观、不吸水、不易沾污,起装饰和保护作用。

方法有浸、喷、滚、浇、涂、刷。注意选合适的烧釉制度。

4--4 陶瓷成型常见缺陷及防止

主要介绍压型法的主要缺陷及防止。

1.坯体结构与模型设计易产生缺陷，见教材表4-30。

2.要有合适的干燥制度,均匀干燥.防止因收缩不均发生变形,如收缩应力集中,严重时还会发生坯体开裂，图4-16。

3.防止可溶性盐类向表面富集。为防止此现象,可在坯料中加离子沉淀剂;降低成型坯料的含水率,快速干燥;减少或使热风中不含SO2或SO3气体,防止它们使金属离子溶解度增大,加快富集，图4-17。

常见成型方法比较见表4-31。

第五章 玻璃及其加工技术 5--1 玻璃的基本知识

一、玻璃的性质

把SiO2、Al2O3、CaO...氧化物熔化,按一定方式冷却,不结晶形成非晶态固体,各向同性。1.相对密度随温度升高而减小,与化学组成有关。

2.强度:理论上10,000MPa,实际上却很低。微裂纹不溶物等造成应力集中。抗压强度高,抗张强度低。

3.硬度:硬度大。莫氏硬度在4--7之间。加工方法如雕刻,抛光,研磨,切割。

4.光学性质:高透明具有一定光学常数,光谱特性。吸收或透过紫外线、红外线、感光、光存储等;铅玻璃防辐射。

5.电学性能:一般是绝缘体。有些是半导体。高温导电性升高。熔融为良导体,与成分有关。6.热性能:导电性差,急冷易裂,热膨胀系数小。

7.化学稳定性:较稳定,耐蚀性好、耐酸性好、耐碱性差、高温水能侵蚀玻璃。

二、玻璃的分类和应用

按用途分有日用玻璃:瓶、碗； 技术玻璃:光学仪器、管道、电器； 建筑玻璃:平板镜、安全玻璃；

玻璃纤维:分为低碱、无碱、中碱、高碱。

按化学成分分有石英玻璃；钠钙玻璃；硼酸玻璃；高硅氧玻璃；铅玻璃；镁铝硅微晶玻璃；氧硫系。

常见玻璃及用途如下，表5-1。分类 用途 容器玻璃 瓶罐和器皿 仪器,医疗玻璃 温度计、玻璃管

平板玻璃 普通平板玻璃、磨砂玻璃、镜玻璃 电真空玻璃 灯泡壳、荧光灯、显相管、汽车灯 工艺美术玻璃 晶质玻璃、刻花玻璃、玻璃球 光学玻璃 镜头、眼镜玻璃、滤片 光纤玻璃 芯、皮

建筑用玻璃 玻璃砖、玻璃大理石、玻璃瓦 照明器具玻璃 灯罩、反射镜、信号灯 纤维泡沫玻璃 玻璃纤维、玻璃丝、毡 特种玻璃 具有特殊用途的玻璃 其他 小面计、仪表壳、绝缘子

5--2 玻璃的成型技术

一、常见玻璃制品

1.平板玻璃:主要有窗用、磨光、磨砂、压花、有色、夹层等。Na2O,CaO使 SiO2熔点由1600℃下降到730℃。

2.瓶罐玻璃:化学稳定性,机械强度,抗热震性较好。

价便宜。由模制法,管制法，表5-2。

3.泡沫玻璃:加发泡剂,熔融,膨胀成型得轻质多孔玻璃。不燃、不腐、不透水、隔声、隔热、又可锯钻钉和机加工。多用于隔声保温墙、地板。

4.钢化玻璃:加热至软化温度完全退火后迅速冷却的钢化处理,可做到抗震,耐温。作汽车挡风,防盗...。

5.石英玻璃:如SiO2含量大于99.7%则透明。抗热震,化学稳定性,电绝缘性好。

6.微晶玻璃:在玻璃中加入成核物质,经热处理制成各种性能的微晶玻璃,膨胀系数可较大范围变化,用途广泛。

7.铅玻璃:配料中用氧化铅代替氧化钙,提高光色散能力,吸收X射线,对高能辐射屏蔽作用,用于显象管,辐射窗口。

8.光学玻璃:用于光学仪器或棱镜,各种球面或反射镜的玻璃材料，具有较好的光学常数,透明性,化学稳定性。分无色玻璃和有色玻璃，表5-

3、表5-4。

9.器皿玻璃:用于制造日用器皿,艺术品,装饰用的玻璃。透明度好,白度好,彩色艳丽,有光泽。主要用于制造茶具,餐具,炊具,艺术品。

10.其他玻璃:还有仪器和医疗玻璃。用于温度计,真空玻璃,灯泡壳,光纤玻璃。

二、成型技术

原料粉碎 → 过筛 → 按配方称料 → 混合 → 在熔窑中将物料熔融 → 澄清 → 匀质化 → 成型加工 → 热处理制成产品。(一)玻璃原料(1)石英砂 SiO2占60---75%，SiO2 引入使相对密度降低,熔融温度和退火温度升高;化学稳定性,耐热性和机械强度提高。

(2)硼酸,硼砂及硼矿物 主要是B2O3,降低膨胀系数;提高化学稳定性,耐热性,折射率和光泽;降低熔融温度,韧性。是耐热玻璃或医学仪器玻璃,光学玻璃的重要组成。

(3)长石,瓷土,蜡石 Al2O3提高化学稳定性、强度、韧度、玻璃的熔融温度。长石 K2 O(NO2)﹒Al2 O3 ﹒ 6SiO2 用于一般玻璃。

瓷土 Al2O3 ﹒ 2SiO2 ﹒ 2H2O 用于高铝玻璃和乳浊玻璃。蜡石 Al2O3﹒ 4SO2﹒ H2O 用于玻璃纤维的配料。(4)纯碱 芒硝

向玻璃中引入Na2O的主要原料。Na2O的引入降低玻璃的粘度和熔融温度,降低玻璃的稳定性,韧性,机械强度;提高介电常数和热膨胀系数，一般不超过18%。

(5)方解石,石灰石,白垩

向玻璃中引入CaO的主要原料。提高玻璃的机械强度,化学稳定性和硬度,也使退火温度和析晶倾向增加。

(6)硫酸钡 碳酸钡

向玻璃中引入BaO的主要原料。使熔融温度降低,提高相对密度,使化学稳定性降低和析晶倾向增大。含BaO的玻璃防辐射。

(7)PbO 要作铅玻璃。增大玻璃的相对密度,提高折射率和光泽,降低熔融温度和化学稳定性。电性能好,硬度小。

2.辅助材料

(1)澄清剂---主要促进气泡排出,常用的有As2O3,Sb2O3,硝酸盐,氨盐,硫酸盐,氟化物。(2)着色剂----使玻璃着色,氧化铁使玻璃黄色,氧化钴使玻璃蓝色,氧化锰使玻璃紫色。(3)脱色剂----提高透明性,常用的有二氧化锰,氧化钴,氧化镍,硝酸钾。

(4)乳浊剂----使玻璃呈乳白色的半透明,常用的如冰晶石,氟硅酸钠,氧化锡。(5)助熔剂----常用萤石,硼酸钠,纯碱。加速熔融。

(6)氧化剂和还原剂-----常用的氧化剂有白砒和硝石。低价变高价;还原剂如SnO,SnCl2高价变低价。(二)熔制

在坩埚窑和池窑中进行,温度约为1300---1600℃,(三)玻璃成型

把熔融玻璃加工成一定几何形状尺寸的玻璃制品。

1.压制成型 用于较厚的工件,如玻璃砖、绝缘子、盘碟，图5-1。2.吹制成型 用于广口瓶和小口瓶，图5-2。3.拉制成型 玻璃管、棒、薄板，图5-3。4.压延成型 图5-4。

5.注法成型:注入模内,玻璃经退火冷却和加工制成。用于光学仪器,艺术雕刻...6.烧结法成型:用粉末烧结成型,可分为干压成型,注浆成型。(四)玻璃热处理

冷却不均产生内应力。强度降低甚至破裂,会使结构变化不均,光学特性不均,常需热处理。

1.退火处理:加热到退火点缓慢冷却到室温,减少消除热应力。达到结构均匀,性能质量一致性。

2.回火处理:表面引入残余压应力,使其强度和热稳定性提高。用于大型门玻璃,挡风玻璃。3.化学回火:浸入硝酸钾槽中6--10小时,槽温450℃玻璃表面附近的钠离子会被较大的钾离子取代,使表面形成压应力而心部为拉应力。用于薄玻璃。

5—3 璃制品的表面装饰技术

一、冷加工

1.研磨与抛光: 消除表面缺陷，如粗糙,形状尺寸需改变。先用粗磨料再用细磨料,最后用抛光膏。通过这些工艺加工掉余量,成光滑平整透明的制品。

2.切割喷砂和钻孔

用金刚石,碳化硅切割。局部加热快冷,使形成较大应力而折断。用于器皿玻璃制品表面磨砂,商标,刻度的打印。钻孔用于电磁振荡冲击和超声波加工。

二、热加工

复杂和特殊制品的最后定型,改变性能与外观。方法有:吹制等成型的制品切割后锋利边缘的烧口和火抛光,火焰切割。

三、表面处理

采用化学刻蚀,灯泡的毛蚀和化学抛光及制品表面涂层处理和着色。如镜子涂银,表面涂导电层。

5--4 常见玻璃制品缺陷及防止

玻璃瓶封口不严的成型缺陷，表5-4。

裂纹---为防止其产生,模型的温度应控制在要求的范围内,避免玻璃制品局部过冷或过热,应调整机器部件和模型的装配。

壁厚不均---因玻璃料滴温度不均或模具温度不均造成。解决方法是使玻璃料滴温度均匀,有时应搅拌。应使模具均温，图5-5。

变形---作业温度过高或模具制造有缺点造成的。图5-6。

瓶口不饱满----如缺口、瘪肩、花纹不清楚。应调整作业温度和压缩空气及真空系统是否正常。瓶口突出(凸边)---因模具部件制造不当或安装不吻合造成。应注意模具设计和加工的合理,还防止作业温度过高或压缩空气压制时力过大。

成型制品中的气泡---通过工艺手段消除熔融玻璃液中的气泡,主要有调节冲头行程满足要求,不使空气进入,控制燃烧喷嘴开的大小,清洁供料机附近的环境，图5-7。

第六章 木材及其加工技术 第一节 常用木材及性能

一、材的特性,分类及结构

(一)木材的特性:是优良的造型材料。质轻,坚韧,有弹性,纹理美观,易加工。

1.质轻:疏松多孔的纤维素和木质素构成,密度比金属、玻璃轻的多,纵向强度大,但抗压抗弯差。

2.天然色彩美丽花纹。杉木的心材呈深红褐色,红松的心材呈淡玫瑰色...。3.调整空气湿度。木材由长管状细胞组成,能吸水和蒸发。

4.有可塑性。蒸煮的切片在热压下弯曲成型。可用胶,钉等方法牢固结合。

5.易加工和涂饰。易锯,刨,打孔,切,组合成型。涂料附着力强(因其管状细胞)。6.良好的绝缘性。随含水量增大其绝缘性降低。

7.易变形,易燃。如开裂、扭曲、翘曲。8.各向异性。纤维分布方向不同。(二)木材的分类: 1.按成长状况分

外长树:树干成长向外发展,由细变粗,生长季节不同形成年轮.内长树:内部木质充实,热带的木质。2.按树质分: 可分为软木材和硬木材.按断面耐压能力分六级----<19.62MPa为最软;耐压在19.72--34.34MPa的为软材;34.43--49.05MPa的为略软；49.15--63.77MPa的为略硬;63.86--98.10MPa为硬材;>98.10MPa为最硬。

3.按树叶外观分: 针叶:高直大,纹理平顺,易加工,属软木。质强度高,变形小,耐腐蚀,用于承重构件。常用树种---红松,马尾松,杉木,白松,银杏....。

阔叶:树干短,质硬,难加工,属硬材。有的由美丽花纹适于作家具,常用树种---白桦,枫杨,榆树,樟木,楠木....。(三)木材的构造

树干由树皮,木质部和髓心三部分组成。

树皮:是外层组织,贮藏养分输送养分的渠道。是鉴别树种的重要特征。木质部:分边材和心材。

边材输送水分,含水多,强度低,易腐烂。

心材含水少,强度高,不易腐烂。心材价值高,颜色深。

生长层体现在横断面上形成深浅不同的同心圆环,即年轮。在同一年轮内又分春材和秋材。髓心:树干中心,质软,强度低,易腐朽,易干裂，图6-1。

从不同方向锯切木材,表面构造和物理性能不同。选不同切面---横切面,径切面,弦切面。图6-2。

1.横切面:垂直生长方向。硬度大,耐磨损,难刨削。

2.径切面:沿生长方向。经过髓心,收缩小,不翘曲,挺直,牢度好。3.弦切面:沿树干生长方向,不经过髓心,花纹美观,易翘曲。

二、木材的缺陷

1.节子:树干上活枝条或死枝条被长粗树干包围起来形成的生理现象。形,条状,掌状三种。分活节,死节,漏节，节子不均,影响美观,坚硬,不光洁,强度下降。

2.变色:一种是化学变色即阳光氧气的化学作用。生在表面经刨切后又能够恢复原材色。另一种变色即木材受真菌的侵蚀未破坏细胞壁,如青变,红斑,杂斑。

3.腐朽:受真菌破坏了细胞壁,不仅变色,且结构松软。碎,后变筛孔或粉末状的软块,强度硬度降低。

4.虫害:孔道称“虫眼”。表皮虫沟,小虫眼和大虫眼。

5.裂纹:受外力,温度,湿度变化木材纤维之间发生分离的现象。径裂,轮裂,干裂,端裂,心裂,表裂。

6.夹皮:受伤后继续生长形成的,未完全愈合形成外夹皮。全被木质部包围的称为夹皮。7.弯曲:轴线不在一条直线上。影响出材率,降低利用率。

弯曲度：C=最大弯曲高度h/内曲面水平长度L×100%。

8.斜纹与钝棱 斜纹:木材纤维排列不正常。钝棱:成材边缘欠缺部分。

三、用木材及选用

(一)常用木材有板方材和人造板材

1.板方材:按一定规格和质量标准加工制成的板材和方材。板材指横断面宽度为厚度的三倍或三倍以上者;方材指横断面宽度不足厚度的三倍者，表6-

1、表6-2。

33(1)按板材厚度分:薄板(厚度<18mm);中板(厚度19--35mm);厚板(>66mm)。

(2)按方材宽厚乘积的大小分为:小方(<54平方厘米);中方(55--100);大方(>226)。(3)按板方材规格标准

长度: 针叶树1--8m;阔叶树1--6m;尺寸公差(略)板方材的材质标准(略)，表6-3。

2.人造板材 用原木,刨花,木屑,废料及植物纤维经机械或化学处理制成板材。幅面大,质地均匀,光滑平整,变形小,美观耐用。用于造船,宾馆,家具,包装,活动房......。

(1)胶合板:用三或五或七层刨切板经涂胶热压而成人造板材,纤维互相垂直。平整,美观,不变形,不干裂。用于家具、船舶、车辆、乐器、包装......，表6-4。

(2)刨花板:废料加工成碎料及刨花,经热压胶合而成。幅面大,平整,隔热隔音好,但重量大,握钉力差,易吸湿变形。分低密度,中密度,高密度，表6-5。

(3)纤维板:利用废料或植物纤维作原料,经破碎,浸泡,制浆,成型,干燥,热压制成。结构均匀,细微,耐磨,不易胀缩,不易开裂。隔音,隔热,保温。用于装修家具，表6-6。

分为硬质纤维板,中硬质纤维板,软质纤维板。

(4)细木工板:拼和结构的板材。坚固耐用,板面平整,不易变形用于板式家具，图6-3。(5)空心板:心部是空心木框，图6-4。(二)木材的选用

要有美的自然纹理、材质细密、易于加工、易胶合、易着色及涂饰。因此选用木材要考虑物理和力学性能。

1.物理性质

(1)含水率：含水率=(木材初重－全干材重)/全干材重×100% 家具8--12%;乐器3--6%。

(2)容量:单位体积重量。容量大的木材强度高,硬度大,抗腐好,有光泽,但不易加工,易变形开裂。所以容量要适中。

(3)干缩与湿胀：当含水率下降时,体积减少,重量轻,强度大;当水分增加时,膨胀增重,强度降低.收缩会变形,翘曲,开裂。因此须经干燥处理。

2.力学性能:各向异性。如顺纹强度高,与纤维方向有关。常见木材的物理、力学性能见表6-8。

第二节 木材制品的成型技术

先使原料经手工或机械加工成构件,再组装成完整的制品。

一、木制构件的加工

(一)基本方式及主要工具: 1.锯割

1）手工锯---最常用的是框锯和刀锯，图6-

5、图6-6。框锯(也称拐锯)按用途又分顺锯,截锯,穴锯。

刀具适于在框锯操作不便的场合。

2）锯床---可分为带锯和圆盘锯

带锯根据用途不同分为大带锯,小带锯,细木工带锯。图6-

7、图6-8。

圆盘锯用于纵向锯割和横向锯割方材,板材,圆木。

2.木材刨削

(1)手木工刨:分平刨,槽刨,边刨,铁刨,球形刨，图6-9。(2)木工刨削机床:分平刨床和压刨床，图6-

10、图6-11。

平刨床---要校对靠山和台面是否成直角。

压刨床----把用平刨床刨好基面的工件刨成所需的厚度和宽度。

3.凿削: 榫孔的凿削是成型加工的基本操作。(1)木工凿，图6-12。

(2)榫孔机床---分立式和卧式，图6-13。4.铣削:用于曲线外形加工，图6-14。(二)加工工艺

根据工件位置,作用,形状,尺寸,材料加工精度,表面粗糙度及加工批量,合理选用加工方法,加工机床,刀具,夹具,制定加工工艺。

配料；平面加工(基准面相对面)；划线；榫头加工；型面加工；榫眼孔加工 ；表面修整； 榫眼孔加工； 型面加工。

1.配料:把不同树种,不同规格的木材锯割成符合制品规格的毛料。

要根据质量要求选用不同树种,纹理,规格,含水率等。合理搭配。

2.基准面加工:为获得正确形状,尺寸,粗糙度,定位准确,必须进行基准面的加工。基准面分为平面,侧面,端面。

3.相对面加工:以基面为基准加工其他面。

4.截端:为得到所要求的长度和平整的端面,作为开榫、打眼或铣削时的定位基准。5.划线:决定榫头,榫眼及圆孔位置,尺寸。

6.榫头,榫眼及型面加工:榫结合是常用的结合方式。7.表面修整:应根据表面质量要求来决定。

二、木制品的装配

按装配图及技术要求把构件结合成部件再把部件结合成制品,有榫结合、胶结合、螺钉结合、圆钉结合。

1.榫结合，图6-15。

2.胶结合:用于实木板拼接及榫孔胶合。常见有皮胶,骨胶,合成树脂，表6-9。3.螺钉和圆钉结合，取决木材硬度和钉的长度及纹理。4.板材拼接的结合方式，图6-16。

6--3 木材制品的表面装饰工艺

因人们对木制品表面质量的高要求,天然纹理色泽不能满足需要,因此采用表面复贴和涂饰。

一、表面复贴: 把面饰材料粘贴在木制品表面形成一体的装饰方法。(一)PVC膜(聚氯乙烯)1.PVC的种类: 是由PVC树脂,增塑剂,稳定剂,增强剂,颜料组成。经过混炼,压延,印刷,复合,压纹孔等制成半硬质膜。

2.PVC膜的特点: 真实感强;施工方便;耐气候性强;节省木材,降低成本。

3.复贴工艺:分为机械,半机械,手工。

(1)机械复贴:适用于大批量生产。工艺流程:基材除尘；涂胶；干燥；PVC覆贴辊压；裁膜；堆放冷压。

(2)半机械化复贴，图6-

17、图6-18。

涂胶机与热压机配合,适用于中型企业。

涂胶机与辊压机及冷压机配合。

(3)手工复贴

背面有不干胶的PVC膜的复贴(略)。

普通PVC膜的复贴(略)。

(4)小边处理----常用两种方法(卷边和封边)。

卷边适用于基材厚度在8mm以下的,缺点是浪费材料。封边省材省时。(二)薄木的复贴

在基材上复贴名贵木材制成薄木。

1.制造薄木常用树种,加工方式及种类: 树种----水曲柳,胡桃楸,花木,椴木,色木,樟木,楠木。加工方法---刨制和旋制。

2.薄木的选拼, 图6-

21、图6-22。

胶合方式有:胶缝胶合,胶线胶合,胶滴胶合,胶带纸胶合。3.薄木的复贴工艺

(1)机械热压复贴：基材砂磨除尘与覆贴PVC膜相同。(2)冷压:用白乳胶,骨胶等。(3)手工复贴:适用范围广。

4.复贴常见缺陷及消除 见课本表6-10。

二、木制品表面涂饰

(一)涂饰的目的，表6-11。装饰性：增加天然木材的美感；掩盖缺陷；改变木质感。

保护性：提高硬度；防水防潮；防酶防污；保色。(二)涂饰前表面处理

针对缺陷--表面干燥度,纹孔,毛刺,虫眼,节疤......。

1.干燥:木材易吸水和排水,干燥方法有自然晾干和低温烘干。

2.去毛刺:对一般木制品磨砂,对高级木制品采用水胀法,虫胶法,火燎法，表6-12。3.脱色:用漂白剂如双氧水,次氯酸钠,过氧化钠，表6-13。4.消除木材杂物:松脂及其分泌物松节油，表6-14。(三)做底层

目的: 改善平整度提高透明涂拭及模拟木纹和色彩程度,获得纹理优美颜色均匀的木质面，表6-15。

(四)涂面漆

分为透明涂饰和不透明涂饰，表6-16。

(五)涂层常见缺陷及消除方法,见下表，表6-18。

缺陷名称 原因 消除方法及制品处理 咬底 涂料不配套,如油性涂 对症处理,消除起因

料表面刷硝基涂料;对 班处理:磨干后用正确方式和

同类的热塑料反复重刷 配套涂料涂饰

颗粒 漆刷及涂料中含有杂 对症处理消除起因

质;工件表面有灰尘;处理:磨平干燥清洁后再涂

涂装场地不清洁.慢干与发粘 储存时间过长,催干剂 催干剂过量消耗

消耗过量;松木中有松 可加催干剂, 油析出,底漆中腊质过多。处理:将不干的涂层除去后重涂。

流挂 刷涂不均,厚的地方产生流挂;刷面漆时要用笔刷从上到下,从左到右

气温过低不易刷均，干燥太慢。处理:轻微流痕可磨平后补漆,严重流痕得全除

去重涂。

皱皮 涂层过厚;涂刷不均;对症处理消除起因

突然进热烘箱。处理:将皱皮处修平烘干,重涂。

泛白 环境温度过高,湿度过大;预热后再喷;溶剂不平平衡应

溶剂挥发过快;溶剂不平衡。加入醋酸乙酯。

处理：喷一 道高沸点的溶剂，不要喷太厚。水分

发笑可加肥皂。

发笑 虫胶中含蜡质;底材上有油。处理:磨平表面重新喷涂。

气泡与 木材含水率太高;涂料粘度 处理:用砂布磨去气泡, 用 针孔 太大,带入气泡;木材管孔大 腻子将凹孔填平。

涂饰时孔眼未填实。

起泡 木材含水太高,环境转热, 处理:除去起泡层重

水汽蒸发将漆膜拱起。新涂饰。

渗色 有机红颜料溶于溶剂后渗色，处理:用虫胶封闭。

补层脱落 底面漆不配套,层间有油污。处理:除去结合力不牢的涂层后重新涂饰。

第七章 涂料及涂装工艺_ 第一节 涂料的基本知识

一、涂料的性质

1.色彩:由颜料决定，表7-1。配色原则:（1）分清主副色及各色间的关系和比例。（2）涂料颜色采用由浅到深。（3）把握涂料颜色干湿的特性。2.光泽: 挥发性涂料光泽差,油性涂料或合成树脂涂料光泽好。3.粘度: 粘度小,非挥发组分多好。涂料的厚度与粘度有关,粘度大则厚，表7-3。4.硬度,附着性。

要求附着性好,抗划分能力强，表7-4。5.耐候性。

随时间加长受紫外线,湿气,水分,氧作用，表7-5。6.耐化学腐蚀性。

酚醛树脂,合成橡胶,环氧树脂抗蚀性好。

二、涂料作用

1.保护作用----在表面形成一层硬膜,能把空气,水分,阳光等隔离。防止受外力作用。2.装饰作用----通过色彩,纹理,光泽实现。

3.特殊作用----绝缘漆,防锈漆,示温涂料,伪装涂料,防雷达涂料。

三、涂料组成

挥发和不挥发两部分组成，表7-6。

涂后挥发分逐渐逸去,不挥发分干结成膜。1.主要成膜物质: 可单独成膜,也可粘颜料共同成膜,是涂料基础。化学稳定性高,多属高分子化合物。如天然合成树脂,动物油,植物油。

2.次要成膜物质

颜料是此种起着色遮盖作用,改善物理化学性能,提高强度附着力,耐热性,耐光性,......。

分色颜料,防锈颜料,体质颜料，表7-1。

3.辅助成膜物质

表面活性剂、催干剂、固化剂、增塑剂、防潮剂、乳化剂......影响成膜,对提高涂膜质量有重要作用。

4.溶剂

溶解并稀释涂料的挥发液体。降低粘度便于施工,增加附着力。

四、分类及命名

1.涂料的分类:我国以成膜物质分类，表7-7。2.涂料的命名和型号:(1)命名原则:由颜色或颜色名称+成膜物质名称+基本名称组成。如:红醇酸磁漆,锌黄酚醛防锈漆。

(2)基本名称代号，表7-8。

00--13基本品种;14--19美术漆;20--29轻工用漆;30--39绝缘漆;40--49船舶漆;50--59防锈漆。

(3)涂料的型号

F----01---1 －---序号

﹂------------基本名称(01指清漆)﹂------------------涂料类别(F指酚醛树脂漆)C01--1醇酸树脂油漆;H04----环氧树脂瓷漆。(4)辅助材料型号: X---稀释剂;F---防潮剂;G---催干剂;T---脱漆剂;H---固化剂。

7--2 常用的涂料

一、酚醛树脂涂料

以酚醛树脂为成膜物质的涂料,称酚醛树脂涂料。又称“酚醛漆”,成本低,在涂料工业中占比重大。漆膜有一定硬度,有光泽,快干,耐水,耐酸碱,绝缘。用于木制品、机械设备、机车、船、电器......。

它可分为:醇溶酚醛树脂漆,改性酚醛树脂漆,油溶性纯酚醛树脂漆三大类，性能和用途见表7-9。

二、醇酸树脂涂料

以醇酸树脂为主要成膜的涂料。

与树脂混溶性好,提高涂层物理化学性能,施工方便。价格便宜。漆膜丰满、保光、耐久好、附着力、韧性、机械强度好。

用于机械、船、桥、车辆、建筑、家具...，性能和用途见表7-10。

三、氨基树脂涂料: 以氨基树脂和醇酸树脂为主要成膜物质的一类涂料。

氨基树脂漆装饰性好,清漆色浅,不泛黄,漆膜丰满,色彩艳,坚韧,附着力强,耐水,耐油,耐磨,绝缘。

用于汽车、自行车、日用品、仪器、医疗器具。性能和用途见表7-11。

四、环氧树脂涂料

以环氧树脂为主要成膜物质的涂料。附着力最强(对金属),强度高,化学稳定性好,绝缘性好。

用于国防、化工、造船、机械、容器、管道，性能和用途见表7-12。

五、丙烯酸树脂涂料

以丙烯酸树脂为主要成膜物质的工业用漆。

色彩保色好,耐热好,化学稳定性好。用于航空、车辆、仪表、家用电器，性能和用途见表7-13。

六、沥青涂料

以沥青为主要成膜材料。价廉,施工方便,防水,耐酸,绝缘性好，性能和用途见表7-14。

七、硝基漆类

俗称“喷漆”,固化迅速。用于金属、木材、皮革、汽车、飞机、机电..，性能和用途见表7-15。

八、过氯乙烯涂料

以过氯乙烯为主要成膜物质的涂料。是挥发性涂料。

耐化学药品用于船、飞机、建筑物.....，性能和用途见表7-16。分为防腐漆,外用漆,木器用漆和其他专用漆。

九、水溶性树脂涂料

水作溶剂,合成树脂代替油脂。

十、粉末涂料

(一)特点: 1.无溶剂固态涂料,利于环保;2.涂装周期短,简单,只需预处理,喷涂,烤烘固化三道工序;3.色彩鲜艳;4.可厚涂;5.材料利用率高;6.节能。

(二)应用 在化工、电子、兵器、航天、机械.....。

7--3 涂装技术

一、涂装特点

1.选择范围广； 2.适应性强； 3.工艺简单； 4.成本低； 5.面饰果好。

二、涂装三要素

即涂料选用,涂装方法,涂装工艺管理。1.涂料的选用

(1)使用的范围和环境，如桥梁用漆、防锈、户外、耐用。(2)使用的材质，金属、木材、水泥、橡胶。

(3)涂料的配套性，底漆、腻子、面漆、罩光漆。

39(4)经济效果，要考虑涂料费用,表面处理,涂漆,干燥,打磨等费用。(5)施工设备和环境保护。2.涂装施工方法。3.涂装工艺管理。

是实施所制定工艺,达到涂装目的和质量的重要条件。

三、涂装工艺与程序(一)涂装工艺

包括漆前表面处理,涂装施工方法和涂膜的干燥三大步骤。1.涂前表面处理: 去除污物如油污,铁锈,氧化皮,灰尘,型砂,焊渣等。关系到附着力和使用寿命,影响质量。2.涂装施工方法

(1)刷涂:毛刷蘸漆刷工件,适于单件小批。(2)擦涂:用棉纱或棉花球蘸漆擦涂工件。(3)刮涂:用刮刀刮涂,涂腻子。

(4)浸涂:工件被浸入涂料中,滴尽多余涂料。缺点是上薄下厚。(5)淋涂:把涂料淋浇到被涂物上,滴尽多余涂料。优点是省漆。(6)喷漆:把涂料雾化喷到被涂物上获得涂膜。目前采用空气喷涂法,热喷涂法,高压无气喷涂法,气雾喷涂法,静电喷涂法。

(7)电泳涂装:水溶性涂料的涂装法。原理是----漆槽(阴极)和工件(阳极)间加电压使带电涂料粒子被吸向工件,并在工件上沉积成涂层。

(8)粉末涂装，分为粉末熔融法和静电粉末涂装法。3.涂膜的干燥: 液态涂膜或粉末涂膜在室温或加热条件下,通过物理化学变化转变成具有一定强度的干硬涂膜。

(二)涂装工艺程序

1.涂底漆:表面处理的第一道工序。分为保养底漆,一般底漆和防锈底漆。2.涂刮腻子:涂过底漆的工件表面因有不平整缺陷如孔,裂纹,钉眼,故刮腻。3.打磨:又称磨光。腻子干燥后用磨具或砂纸打磨平整。

4.涂二道底漆:磨光后再涂一层稠度稀薄的底漆,后用细纱纸打磨。5.涂面漆:要有色调,光泽,肌理,可在最后一道面漆时加清漆。

6.抛光上蜡:高装饰要求的面漆层要上蜡抛光,增加光泽和保护性。7.装饰与保养:面漆上要印图案,标志,色带,须在罩清漆前。

汽车车的典型三层涂饰工艺流程见表7-17。

工程材料及工艺教案 篇2

1 铜合金的制作工艺

铜合金是以纯铜为基本材料加入一种或多种其他元素所构成的合金, 具有很强的延展性和耐蚀性, 在饰品生产中, 通常会作为一种仿金材料。本文以银铜合金为例对铜合金的制作工艺流程进行阐述。

银铜合金是将纯铜和纯银加入电熔炉中进行熔炼形成的, 其一般制作工艺流程如下:

(1) 配料。根据需求选择合格的铜及其他金属原材料, 经成分分析和冶金配料计算数据配备所需材料。

(2) 熔炼。要严格按照铜合金的熔炼工艺进行。

(3) 铸造。铜合金的铸造分为水平连续生产的带坯和立式连续铸造两种生产工艺。水平连续铸造是采用计算机控制交流电机, 实现微引程反推工艺, 从而生产出符合冷轧开坯的大卷重带坯。

(4) 铣面。水平连续生产的带坯以及立式半连铸经热轧后的带坯, 经双面铣削铣去带坯表皮缺陷, 为冷轧提供良好的带坯。

(5) 热轧和冷开坯。立式半连续的锭坯需经加热后由热轧机轧制成8~12 mm厚的带坯;水平连续带坯无需加热轧, 经铣面后直接经冷轧机轧制成2.5 mm (根据不同合金和工艺而定) 带坯。

(6) 中间退火。合金在冷轧到一定厚度时, 经钟罩式保护气体退回火炉中间退火, 防止冷轧硬化, 恢复金属塑性。

(7) 中轧。经退火后的2.5 mm带卷由四辊轧机轧到0.5~0.1 mm, 再经中间退火、酸洗后轧到留底厚度或直接冷轧到留底厚度。

(8) 连续退火和张力退火。部分合金铜带通过单张连续退火来控制产品的性能;对部分弹性铜带和电子铜带, 通过张力退火, 达到需要的性能状态并消除内应力不均匀的状况, 以保证铜带的平整。

(9) 按照产品标准规定进行尺寸偏差、机械性能、工艺性能和表面质量检验。

(10) 对铜合金首饰进行整形修正、抛光研磨以及镶嵌等, 制作出不同类型的铜合金饰品。

2 锌合金制作工艺

锌合金是以锌为基本材料加入其他元素组成的合金, 主要添加元素有铝、铜和镁等。锌合金按加工工艺可以分为形变与铸造锌合金两类, 锌合金具有很强的耐腐蚀性, 也是合金饰品中运用比较普遍的饰品材料。锌合金的生产工艺如下:

(1) 按照规格配料, 锌合金的主要原料有电锌片、铝锭、电解铜板以及铅锭等, 在压铸锌合金时还需要一些辅助材料如氯化铵。

(2) 锌合金的熔炼一般包括两种方法。一是直接熔制法。在熔制的过程中, 将锌、铝、铜等材料同时放入炉内进行融化;二是两段熔制法。这种熔制法是先将铝、铜进行中间合金, 然后再根据合金饰品的规格完成配料的熔制。

3 不锈钢饰品制作工艺

不锈钢饰品质地非常坚韧, 具有很强的耐腐蚀性, 在常温下, 能够保持本身的色调, 对人体不会产生任何副作用, 是高档绿色环保饰品, 因此也是饰品生产中常用的合金材料。其制作工艺如下:

(1) 把合金铁 (铬铁、镍铁) 等不锈钢主要原材料加到普通钢中去, 并根据要求进行搅拌, 然后放进电炉里加热和熔炼。

(2) 在不锈钢溶液里加入精炼剂除去电炉中的氧分, 并加入氩气, 用来减少溶液中炭和硫的成分, 达到改变化学成分的目的。

(3) 精炼后的不锈钢溶液制成扁坯模型, 并放入电炉中进行加热直至达到热轧的程度。

(4) 对加热锅的毛坯进行一次热轧 (即粗轧) , 然后再压制形成热轧卷。

(5) 退火工艺是为了除去锌合金在热轧过程中产生的热应力, 使金属的组织恢复到正常, 同时用酸清洗掉热轧产生的废物, 然后制作成热轧卷。

(6) 按照客户的要求修磨不锈钢饰品。

(7) 成品入库检测, 对不符合规格的饰品进行及时的补修。

4 结束语

合金饰品以其多样性和实用性越来越受到广大消费者的喜爱。为了合金饰品的可持续发展, 生产和设计人员在日常实践活动中, 应不断改进合金饰品材料的生产工艺, 从而生产出更符合人们需求的合金饰品。

参考文献

[1]贾建新, 张德忠, 张金生, 等.铝合金钴盐无铬化学转化技术的发展现状及展望[J].材料保护, 2010, 43 (10) :46-49.

工程材料及工艺教案 篇3

关键词：工程材料及热加工；工艺课程；行动导向教学法

随着世界经济的全球一体化及中国经济的迅猛发展，当前我国对于人才的需求也是更加严格，不仅需要他们拥有专业的技术，更需要具备较高的实践能力，同时还需要具备一定的管理知识。因此当前高校应当以适应和满足社会需要的人才为教育目标，不仅应该注重学生对基础理论和专业知识的学习，还应该积极强化学生相关技术实践能力的培养。应该从传统的“教师教”转变为当前的“学生学”，使得学生更好的将学到的理论和实践相结合，满足当前社会对现代技术型人才的需求。因此在工程材料及热加工工艺课程教学中引进了行动导向教学法，更好的帮助学生成为能适应和满足社会的综合型人才。

1.简述行动导向教学法

行动导向教学法充分体现了学生在学习中的主体作用，它要求学生积极主动的去学习，为了行动而学习并通过行动进行学习；而教师则是引导、组织学生去主动学习，并在这个过程中为学生提供帮助，真正的让学生在学习中达到手脑统一。行动导向教学法侧重对相关案例的学习，注重学生通过解决实际问题而进行自主学习。行动导向教学法主要包含：利用图片进行学生思维的训练、通过卡片进行简单的展示、活动演讲、课堂提问、问题启发、分组合作学习法、实际案例分析法、情境导入法、多媒体辅助法、角色扮演法、模拟情境法、项目教学法等。行动导向教学法中教师主要是指导、引导的作用，而学生在学习过程中，则需要掌握相关的知识和技能，这个过程中，学生的学习能力以及各种行为能力都能得到很好地提升。

2.行动导向教学法在课程中教学的意义

工程材料及热加工工艺课程包含了大量的知识，并且涉及的范围也较广。随着信息技术的发展，新材料、新工艺、新技术的出现，其课程的内容也越来越多。这就要求教师要不断改进和完善传统的教学方法，找出能适应现代社会发展的新型教学模式，帮助学生更好的进行工程材料及热加工工艺课程的学习。同时热加工工艺的实践性特别强，仅仅通过课堂上知识的讲解，学生无法真正理解工艺的具体做法，因此教师还应该加强学生的实践操作能力。此外，学生在很长阶段的学习中，很少甚至没有参加过一些社会实践活动，更别说工程实践了。他们虽然在课堂上学习相关技术的理论知识，但也是非常有限的，因为很多技术是需要通过具体的操作才能理解的。因此教师应该合理引进行动导入教学法进行工程材料及热加工工艺课程的教学，不仅要求学生积极掌握相关理论知识，还要多锻炼学生的动手操作能力，这样可以更好的提高教学质量，达到理想的教学效果。

3.行动导向教学法在课程中的实践

3.1营造适合行动导向教学法的教学环境和学习背景

教师应当根据当前的教学设施和环境，为学生提供多样化的学习环境和学习方式，如做实验、观看录像、参加实践活动等，更好的实现行动导向教学。教师可以多让学生自己做实验，这样可以培养学生的创造性思维，同时还可以锻炼学生的行动能力。如在金工实习阶段，教师要求学生自己动手做一个小锤子，并给出小锤子的力学性能指标，学生需要根据这些性能指标，制定小锤子的加工工艺路线，设计热处理方案，然后进行动手操作处理，同时检验产品的性能指标是否满足规定，并填写实验报告。这样学生就可以更好的将理论与实际相联系，并懂得应该根据物体的使用条件来确定其使用性能，通过合理选材，确定最佳工艺，同时提高生产效率。

3.2编排的课程内容

在教学实践活动中，教师应当秉承以“运用导向，提高能力”、“基础与实用相结合”、“理论与技能融会贯通”三个原则，以提高工程技术人员的专业技能为核心，转变传统的教学体系，将教材合理分为工程材料、热加工工艺、材料选用三大部分，运用问题引导、项目教学、案例分析的方法，让学生真正做到学和做的融会贯通。工程材料、热加工工艺两部分多为比较抽象的理论知识及较为复杂的工艺参数，学生往往也提不起兴趣，因此教师将该部分的课堂安排在金工实习之后，这样通过金工实习学生对一些工程材料的性能、应用，以及相关的热工艺方法有了简单的了解，可以促使他们更好的进行理论知识的学习。如教师给出焊接件的零件，要求学生分析它的工作条件，并合理选择材料及生产方法，合理安排热处理工艺及制造工艺流程，进而了解设计产品的一般过程及实际生产的步骤。

3.3建立多样化的立体教材

行动导向教学法主要是促使学生积极主动的进行学习，但是当前的教材并不适应行动导向教学法。因此，教师应当对当前教材进行改进，首先教材内容要贴合生产实践，并强调以生产应用性内容为主，理论知识为辅。其次应当按照“必需、够用”的原则改进理论知识，并在教材编写足够的实践内容，强化实践性教学部分；最后教材应当实用、简单、直观、多样化，还应当多编排一些简洁直观的插图、简单易懂易操作的实验、具体的实例、案例，形成利于学生学习需要的立体化的教材体系。

3.4转换教师的角色

行动导向教学中教师主要扮演一个引导学生学习的角色。因此教师应当改变教学观念、教学习惯，积极参与专业的实践活动，提升他们的现场教学能力。教师应当积极开展多种样式的实践活动，调动学生的兴趣和积极性，并积极了解学生，注重学生的个性差异，充分挖掘他们的潜力，引导他们积极参与到教学中，并根据学生反馈的知识及时调整教学内容，运动先进的现代技术进行教学。在教学初始，教师可以运用一些有效的方式，如提问、巧设悬念等，合理引入课题。如在结构钢的讲解中，教师首先提问学生：钢属于结构钢吗？结构钢都有哪些？生活中哪些属于结构钢？随后教师用学生熟悉的实际例子进行讲解和讨论，调动了学生的兴趣，同时使抽象的知识变得更加具体实际，利于学生的学习。

3.5改变学生的学习意识

行动导向教学要求学生改变学习意识，积极主动参与到学习中，并有效跟教师和学生进行互动、交流。兴趣是最好的老师，只有学生对这门课堂有了浓厚的兴趣，他们才会积极主动学习。因此在教学过程中，教师应当多举一些学生身边比较常见的与工程材料有关的实例，积极调动学生的兴趣，并逐步引导学生学习相关的工程材料知识，同时将工程材料及其热加工工艺和工程材料应用的实例结合起来更好的进行教学。教师还可以依据教学目标，巧设一些模拟项目，让学生自主去完成，这样不但可以激发学生的兴趣，促使他们积极主动的参与到项目的执行中，同时强化了学生的团队合作意识，有利于他们综合能力的提升。

结语

在工程材料及热加工工艺课程的教学实践中教师应当合理运用行动导向教学法，给学生提供一个多样化的学习环境，将课程教材内容进行有效整合，建立多样化的立体教材，引导学生积极主动的进行探究学习，更好的完成教学目标，提高教学质量和效率。（作者单位：华北理工大学轻工学院）

参考文献：

[1] 曹黎华.行动导向教学法在工程材料及热加工工艺课程中的应用[J].机械管理开发，2009

[2] 韩茂源.行动导向教学法的理论释义及实践解读[J].黑龙江高教研究，2011

工程材料及成形公益基础试题 篇4

1、 常见的金属晶体结构：、

2、 晶体缺陷可分为：。

3、 点缺陷包括：、、。

线缺陷包括：位错。位错的最基本的形式是：刃型位错、螺型位错。

面缺陷包括：晶界、亚晶界。

4、合金的相结构可分为：

5、弹性极限： 屈服极限： 抗拉强度 ：b 弹性模量：

6、低碳钢的应力应变曲线有四个变化阶段：、颈缩阶段。

7、洛氏硬度HRC 压印头类型： 、总压力：

8、疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。

9、冲击韧度用在冲击力作用下材料破坏时单位面积所吸收的能量来表示。

10、过冷度影响金属结晶时的 和。

11、以纯铁为例 α – Fe

γ – Fe、δ – Fe为12、热处理中，冷却方式有两种，一是连续冷却，二是等温冷却。

13、单晶体的塑性变形主要通过 滑移 和 孪生 两种方式进行。

14、利用再结晶退火消除加工硬化现象。

15、冷变形金属在加热时的组织和性能发生变化、将依次发生、和

16、普通热处理分为：退火、正火、淬火、回火。

17、退火可分为:完全退火、球化退火、扩撒退火、去应力退火。

18、调质钢 含碳量一般为中碳、热处理为淬火+高温回火。

19高速钢的淬火温度一般不超过1300℃、高速钢的淬火后经550~570℃三次回火。

三次回火的目的：提高耐回火性，为钢获得高硬度和高热硬性提供了保证。

高速钢的淬火回火后的组织是：回火马氏体、合金碳化物、少量残余奥氏体。

20、铸铁的分类及牌号表示方法。P142

二、名词解释

1、点缺陷：是一种在三维空间各个方向上尺寸都很小，尺寸范围约为一个或几个原子间距的缺陷。包括空位、间隙原子、置换原子等。

2、线缺陷：是指三维空间中在两维方向上尺寸较小，在另一维方向尺寸相对较大的缺陷。属于这类型缺陷的主要是各种类型的位错。

3、面缺陷：是指三维空间中在一维方向上尺寸很小，另外两维方向上尺寸很大的缺陷。常见的面缺陷是金属中的晶界、亚晶界。

4的物理部分。

5、同素异构转变：同种金属体材料中，不同类型晶体结构之间的转变称为同素异构转变。

6、匀晶相图：两组元在液态和固态中均为无限互溶最后形成单相固溶体的相图称为匀晶相

图。如Cu—Au、Au—Ag、Fe—Cr和W—Mo等合金系相图都是匀晶相图。

(L→α)

7、共晶相图 ：两组元在液态无限互溶，在固态有限溶解(或不溶)，并在结晶时发生共晶

转变所构成的相图称为二元 共晶相图。(L→α+β)

8、包晶相图：两组元在液态下无限互溶，在固态有限溶解，并在结晶时发生包晶转变的相

图，称为包晶相图。(L+α→β)

9、冷作硬化：金属经过冷态下的塑性变形后其性能发生很大的变化，最明显的特点是强度

随变形程度的增大而大为提高，其塑性却随之有较大的降低，这种现象称为

形变强化。(加工硬化、冷作硬化)

10、热处理：是金属材料在固态下，通过适当的方式进行加热、保温和冷却，改变材料内部

组织结构，从而改善材料性能的一种工艺方法，也称之为金属材料的改性处

理。

11、退火：是将钢加热到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却(通常随炉冷却)，获得接近

于平衡组织的热处理工艺。

12、正火：正火是将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Accm(共析钢和过共析钢)以上30~50℃，

保温适当时间后在静止空气中冷却的热处理工艺。

13、淬火：是将钢加热到Ac3或Ac1以上30~ 50℃，经过保温后在冷却介质中迅速冷却的

热处理工艺。

14、回火;就是把经过淬火的零件重新加热到低于Ac1的某一温度,适当保温后，冷却的室

温的热处理工艺。

15、调质处理：淬火和高温回火相结合的热处理方法称为调质处理。

16、铸造：是将液态金属或合金浇注到与零件的形状，尺寸相适应的铸型内，待其冷却凝固

后，获得毛坯或零件的方法。

17、塑性加工：利用金属材料在外力作用下所产生的塑性变形，获得所需产品的加工方法称

为塑性加工。

18、焊接：是一种永久性连接金属材料的工艺方法，焊接过程的实质是利用加热或加压等手

段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。

三、问答题

1、晶粒大小如何控制?

答：方法有三种①增加过冷度②变质处理③机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。

2、过冷奥氏体的转变可分为哪几种基本类型?各种类型的组织分别是什么?

答：过冷奥氏体的转变可分三种

①珠光体型转变(扩撒型转变)：普通片状珠光体(P)、索氏体(S)、托氏体(T)。

②贝氏体型转变(过渡型或半扩撒型转变)：上贝氏体(B上)、下贝氏体(B下)。

③马氏体型转变(无扩撒型转变)：板条状马氏体、片状马氏体。(钢中出现何种形态的马氏体主要取决于含碳量)

3、 球化退火的定义及主要适用于什么情况，主要目的是什么?

答：(1)球化退火是将钢加热到Ac1以上10~30℃，保温较长时间后以及其缓慢的速度冷却

到600℃以下，再出炉空冷的热处理工艺。

(2)主要适用于共析和过共析钢及合金工具钢的退火，使钢中的网状二次渗碳体和珠光体

中的片状渗碳体球化，降低材料硬度，改切削加工

性能，并可减小最终淬火变形和开裂，为以后的热处理做准备。

(3)目的是为了使珠光体中的渗碳体变为球状，降低硬度，提高塑性，大大有利于冷拔、

冷冲压等冷变形加工。

4、 亚共析钢和过共析钢淬火温度为什么不能过高又为什么不能过低?

答：(1)亚共析钢的淬火温度为Ac3+(30-50)℃。淬火后的组织为均匀细小的马氏体。

如果加热温度过高，将导致马氏体晶粒粗大并引起工件变形;如果加热温度过低(< Ac3)，淬火组织为马氏体和铁素体，严重影响淬火钢的整体性能，造成强度和硬度不足。

(2)过共析钢的淬火温度为Ac1+(30-50)℃。淬火后的组织为均匀细小的马氏体和粒

状二次渗碳体，有利于增加钢的硬度和耐磨性。如果加热温度过高，则二次渗碳体将全部溶入奥氏体，使马氏体转变温度降低，淬火组织中残余奥氏体增多，而粒状渗碳体减少，使钢的硬度和耐磨性降低，并增加变形和开裂的倾向。

5、 铸铁性能特点?

答：(1)力学性能低，铸铁的抗拉强度和塑性都较低，这是由于石墨对钢基体的割裂作用和

所引用的应力集中效应造成。

(2)耐磨性和消振性好，是因为铸铁中的石墨有利于润滑及贮油。

(3)工艺性能好，由于铸铁含碳量高，接近共晶成分，熔点比钢低，因而铸铁流动性好。

6、指出下列合金钢的类型、用途、碳和合金元素的主要作用及热处理特点?

(1) 40CrNiMo;(2)60Si2Mn;(3)9SiCr;(4)65Mn.

答：(1) 40CrNiMo 类型：调质钢;用途：齿轮

C：中碳 大多在0.4%左右;含碳过低影响钢的强度，过高则刃性不足。 Cr、Ni：提高淬透性，耐回火性，强化基体，提高屈强比。

Mo：阻止第二类回火脆性。

热处理特点：采用调质处理，将淬火和高温回火相结合的热处理方法，

处理后的组织为回火索氏体，具有良好的综合力学性能。

(2)60Si2Mn类型：弹簧钢;用途：机车板簧、测力弹簧等

C：中高碳(0.45%~0.85%)含碳量过高时，塑性、韧性降低，疲劳强度下降。

Si、Mn：提高淬透性，耐回火性，强化基体，提高屈强比。

热处理特点：淬火加中温回火，处理后的组织为回火托氏体。具有高高弹性

极限、屈服点和屈强比，并具有足够的韧性。

(3)9SiCr类型：合金工具钢; 用途：板牙、丝锥、绞刀、搓丝板、冷冲模

C：高碳 (0.65%~1.35%)保证高硬度和高耐磨性，若要兼顾耐冲击性能，

含碳量取下限;若要强调耐磨性则含碳量取上限。

Si、Cr：可提高钢的淬透性和耐回火性，强化铁素体。

热处理特点：正常淬火加低温回火，热处理后的组织为回火马氏体、未溶碳化

物和残余奥氏体。具有高硬度、高耐磨性和一定的韧性。

(4)65Mn 类型：弹簧钢 用途：弹簧、阀簧

C：中高碳(0.45%~0.85%)含碳量过高时，塑性、韧性降低，疲劳强度下降。

Mn：提高淬透性，耐回火性，强化基体，提高屈强比。

热处理特点：淬火加中温回火，处理后的组织为回火托氏体。具有高高弹性

极限、屈服点和屈强比，并具有足够的韧性。

7、 P160 (6-5)热处理工序的主要作用?指出最终组织是什么?

杆类零件加工工艺路线：下料→锻造→退火→机加工→淬火+高温回火→机加工

答：退火的目的是为了改善锻造组织，细化晶粒;降低硬度，便于切削加工，为调质处理作

组织准备。

在840+10℃加热，油淬，经(540+10℃)回火(水冷)防止第二次回火脆性; 其组织为回火索氏体;硬度为30~80HRC。

四、看图回答问题

1、铁碳合金相图P46

(1)、五个重要的成份点:

P：0.0218%、碳在α – Fe中的最大溶解度;

S：0.77%、共析点;

E：2.11%、碳在γ – Fe中的最大溶解度;

C：4.3%、共晶点;

K：6.69%渗碳体。

(2)、四条重要的线: ECF:共晶线ES：Acm线 GS：A3线

PSK: 共析线又称A1线PQ：碳在铁素铁中的固溶线

(3)、三个重要转变: 包晶转变反应式：L+δ——A

共晶转变反应式：L——A+ Fe3C

共析转变反应式：A——F + Fe3C

(4)、二个重要温度:ECF 1148 ℃ 、PSK727 ℃ 。

(5)、公式：F + Fe3C → P (珠光体)

A + Fe3C →Ld(高温莱氏体)

2、共析碳钢连续冷却转变P57(图2.45)

V1 炉冷 P

V2 空冷 S

V3 油冷 T+M+A

V4 水冷 M+A

3、 各种淬火方法示意P81(图4.10)

1— 单介质淬火法

2— 双介质淬火法

3— 马氏体分级淬火方法

4— 贝氏体等温淬火法

4、铸铁壁之间避免锐角连接

不合理 合理

5、铸件壁或筋的连接形式

工程材料及工艺教案 篇5

一、办理程序

取得注册建筑师资格证书的人员,应受聘于一个具有建设工程勘察、设计、施工、监理、招标代理、造价咨询、施工图审查等一项或多项资质的单位，经注册后方可从事相应的执业活动。从事建设工程勘察、设计执业活动的，应受聘并注册于一个具有建设工程勘察、设计资质的单位。

取得勘察设计注册工程师资格证书的人员，应受聘于一个建设工程勘察、设计、施工、监理、检测、招标代理、造价咨询、城市规划、施工图审查等单位

按照属地化管理的有关规定，各地勘察设计企业所属注册建筑师、勘察设计注册工程师申请注册时，一级注册建筑师、勘察设计注册工程师应将有关申请材料报所在市建委汇总后统一送省注册办进行初审，初审合格后，报全国注册委审定。

二级注册建筑师、结构工程师申报材料由所在市建委（局）初审合格并汇总后报送省注册办审定。省直及部属驻豫勘察设计企业直接报送省注册办审定。

办理相关专业的初始、延续、变更、更改补办、注销申请时，需通过企业版进入申报系统进行申报并打印申请表并上报。具体操作说明详见http://下载中心 1

之《河南省注册人员管理信息系统（企业版）注册申报流程和注意事项》及《注册系统企业版常见问题及解决办法》。其中申报初始注册者，填写取得执业资格证书时间切记填写批准日期，而不是发证日期。

二、所需材料

本省初始注册

1.申请表（一式两份）；

2.身份证复印件（正反两面）复印到一张A4纸上；

3.执业资格证书复印件（带国徽及带照片）复印到一张A4纸上；

4.单位资质证书复印件；

5.劳动合同(聘期不少于一个注册期，且合同必须是劳动部门监制的统一劳动合同）；

6.如考试通过单位与现注册单位不一致，需附原单位解聘证明；

7.业绩证明（前往审图机构注册者需满足审图机构所要求年限及规模）；

8.取得资格证书后调往其他单位并申报注册时，应提供工作调动证明、或仲裁机构证明或辞职的证明文件（调动证明应由具有人事管理权限部门出具）；

9.大专院校设计单位人员申请注册时，应出具申请人是否是在职教师或设计单位在编人员的证明文件。若为在职教师，还用满足下列条件：

（1）准予注册的人员，受聘于本校（院）所属设计单位，且在本校（院）所属设计单位连续工作不少于2年；

（2）准予注册人员人数不得超过本校从事专业教学并具有相应注册资格总人数的1/3，同时必须提交受聘本校（院）所属设计单位2年的证明。

10.本人到场并填写注册人员从业简历。

变更注册：

1.申请表（一式一份）；

2.原单位解聘证明；

3.新单位劳动合同（聘期不少于一个注册期，且合同必须是劳动部门监制的统一劳动合同）；

4.业绩证明（前往审图机构注册者需满足审图机构所要求年限及规模）；

5.本人到场并填写注册人员从业简历。

6.办理变更注册时，提出延续注册申请的，还应当提交在本注册有效期内达到继续教育要求的证明材料。

注：

1、办理变更注册时，原执业印章需要上交原聘用单位所在的省级注册管理机构;

2、变更注册的注册材料和申报数据由现聘用单位上报。跨省变更注册的需先将变更注册材料交原聘用单位所在的省级注册管理机构盖章（只需交注册材料，不交申报数据），再由

现聘用单位将注册材料及申报数据（使用“企业版”网上报）报到现聘用单位工商注册所在地的省级注册管理机构。（已注销注册的人员申请跨省变更注册的，需提交已由全国注册管理机构盖章的注销注册申请表复印件，不需要将变更注册材料交原聘用单位所在的省级注册管理机构盖章）。

延续注册：

1.申请表（一式一份）；

2.继续教育证书复印件（地市审核中，系统提示无继续教育者，请携带继续教育证书原件）；

3.填报上一注册期内完成的项目业绩证明；

4.劳动合同（聘期不少于一个注册期，且合同必须是劳动部门监制的统一劳动合同）。

更改补办申请需提供材料：

1.更改补办申请表一份；

2.企业资质证书复印件一份；

3.补办注册证书者还需提供在国家正式发行的报纸刊登遗失声明原件一份。

注销申请

1、注销申请表一份；

2、原注册证书及印章；

3、原单位解聘证明。

企业更名需要提交的材料：

1、更名申请；

2、工商出具的更名证明；

3、营业执照复印件；

4、新的企业资质证书复印件；

5、组织机构代码复印件。

个人修改姓名或身份证号需要提交的材料：

1、修改申请（单位签章）；

2、户籍管理部门出具的修改证明；

3、正确的身份证复印件（注：军人需要原军官证复印件和转业证明）。

外省进豫注册

初始注册：

1.本人到场并填写注册人员从业简历；

2.申请表（一式两份）;

3.身份证复印件（正反两面）复印到一张A4纸上;

4.执业资格证书复印件（带国徽及带照片）复印到一张A4纸上;

5.单位资质证书复印件;

6.劳动合同（聘期不少于一个注册期，且合同必须是劳动部门监制的统一劳动合同）；

7.原单位解聘证明、自律保证书；

8.需留原单位人事部门或办公室电话（通过网上或114核查有无出租出借证书印章情况）;

9.业绩证明（前往审图机构注册者需满足审图机构所要求年限及规模）；

10.注册成功后，要对注册人员执业情况、业绩进行检查；不定期抽查，落实本人执业情况。

变更注册：

1.本人到场并填写注册人员从业简历；

2.申请表（一式一份，转往外省一式三份）；

3.原单位解聘证明、自律保证书；

4.新单位劳动合同（聘期不少于一个注册期，且合同必须是劳动部门监制的统一劳动合同）；

5.业绩证明（前往审图机构注册者需满足审图机构所要求年限及规模）；

6.注册成功后，要对注册人员执业情况、业绩进行检查；不定期抽查，落实本人执业情况。

注：以上申请表均需双面打印

工程材料及工艺教案 篇6

料及审核标准模拟试题

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）

1、提高安全意识和自我保护意识，确保作业人员班前充分休息；班中严格遵章作业，线上施工作业确保__人以上，加强安全防护，来车按规定提前下道等。A．2 B．3 C．4 D．5

2、矿山安全开采需要具备__的安全保障条件。A．严格的、精确的 B．严格的、系统的 C．精确的、系统的 D．万无一失的

3、定性安全评价的结果是一些__。A．安全措施 B．安全技术 C．定性的指标 D．定量的指标

4、（）的目的是要求生产经营单位的最高管理者依据确定的时间间隔对职业健康安全管理体系进行评审，以确保体系的持续适宜性、充分性和有效性。A．初始评审 B．内部审核 C．管理评审 D．外部审核

5、系统中包含许多能消除、预防、减弱初始事件影响的__。A．安全技术 B．安全功能 C．安全措施 D．安全提示

6、在甲烷浓度低于__的情况下，电桥输出的电压与瓦斯浓度基本上呈直线关系，因此可以根据测量电桥输出电压的大小测算出瓦斯浓度的数值。A．3% B．4% C．7% D．8%

7、__足以一个单位工程或一个交工的系统工程为对象而编制的。A．单位工程施工组织设计 B．施工组织总设计 C．分部工程施工组织设计 D．分项工程施工组织设计

8、对于事故的预防与控制，应从__、__、__等几方面入手。A．安全教育；安全管理；安全法律法规 B．安全技术；安全管理；安全信息交流 C．安全教育；安全技术；安全管理

D．安全技术；安全法律法规；安全信息交流

9、某有毒物质为人体致癌物，生产中易发生中毒，患病率为6%，根据《职业性接触毒物危害程度分级》，该种物质的危害程度为（）。A．高度危害 B．中度危害 C．极度危害 D．轻度危害

10、根据《刑法》的规定，强令他人违章冒险作业，因而发生重大伤亡事故或者造成其他严重后果，情节特别恶劣的，处__有期徒刑。A．3年以上 B．5年以上

C．3年以上7年以下 D．10年以上

11、下列选项中，不属于工伤的是__。A．在上下班途中，受到机动车事故伤害的 B．因犯罪或者违反治安管理伤亡的

C．因工外出期间，由于工作原因受到伤害或者发生事故下落不明的 D．患职业病的

12、审核计划应至少提前__天由审核组长通知被审核方。A．5 B．7 C．10 D．14

13、硝酸铵炸药为粉状，用纸包装加工成圆柱形药卷，外涂一层石蜡防水。硝酸铵炸药的贮存期为__个月。A．2～3 B．6～8 C．4～6 D．5～6

14、__是指人们在从事管理工作时，运用系统观点、理论和方法，对管理活动进行充分的系统分析，以达到管理的优化目标。A．系统原理 B．系统原则 C．人本原理 D．预防原理

15、违法行为在__未被发现的，不再给予行政处罚。A．一年内 B．两年内 C．三年内 D．四年内

16、安全生产行业标准有关安全生产方面的标准，主要由国家__负责。A．煤监局 B．安监局 C．人事部 D．民政部

17、在系统、设备、设施的一部分发生故障或破坏的情况下，在一定时间内也能保证安全的技术措施称为（）。A．限制能量或危险物质 B．隔离

C．故障——安全设计 D．避难与救援

18、__IEC和ITU是目前国际上最普遍的标准。A．ISO B．OTC C．UFO D．UN

19、通讯设施是__的各种信息的电讯设施。A．传递生产和安全管 B．生产和管理

C．传递组织生产和安全管 D．安全管理 20、《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号）划分生产安全事故等级的主要依据是人员伤亡或__。A．直接经济损失 B．间接经济损失 C．社会影响范围 D．环境破坏程度

21、电石库周围__m以内不得有明火。A．5 B．7 C．9 D．10

22、下列选项中，不属于行政相对人的权利的是__。A．陈述权 B．申辩权 C．索赔权 D．罚没权

23、安全人机工程是研究“人—机—环境”系统的安全本质，并使三者从安全的角度上达到最佳匹配，以确保系统__运行的一门应用科学。A．快速、高效 B．高效、经济 C．可靠、经济 D．高效、可靠

24、机动车辆载物应当符合__严禁超载。A．国家规定的重量 B．《道路交通安全法》规定的重量 C．核定重量 D．载重重量

25、利用职业之便，贪污、索贿、受贿或者是谋取不正当利益的由县级以上安全生产监督管理部门、有关主管部门或者煤矿安全监察机构处__万元以下的罚款；吊销其执业证，__年内不得再申请注册。A．3，5 B．3，3 C．5，5 D．3，1

二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、煤矿安全监察体制的特点包括__。

A．加强执法监督，由国家对煤矿安全实行监察

B．实行政企分开，按精简、统一，效能原则，改革现行煤矿安全监察体制 C．把安全管理和安全监察分开，实行垂直管理 D．加强“预防为主”的监察原则 E．强化有效安全管理

2、依照我国《消防法》的规定，__应当开展群众性的消防工作，组织制定防火安全公约，进行消防安全检查。A．乡镇人民政府 B．城市街道办事处 C．村民委员会 D．居民委员会 E．公安消防机构

3、以下控制作业场所有害物质措施中属于个体防护措施的包括__。A．缩短接触时间

B．提供合格的个体防护用具 C．局部通风 D．封闭 E．隔离

4、生产经营单位的决策机构及其主要负责人、个人经营的投资人未能保证安全生产所必需的资金投入，使生产经营单位不具备安全生产条件，应该__。A．责令限期改正，提供必需的资金，并处罚金 B．逾期未改正的，责令停产停业整顿

C．有违法行为，导致发生安全生产事故、构成犯罪的，依照刑法有关规定追究刑事责任；尚不够刑事处罚的，对主要负责人给予撤职处分，对个人经营的投资人处以罚款

D．责令限期提供必需的资金 E．直接给予经济处罚

5、根据《煤矿安全监察条例》的规定，关于煤矿安全监察的主要内容的表述中，正确的有__。

A．煤矿安全监察机构发现煤矿未依法建立安全生产责任制的，煤矿安全监察机构协助建立安全生产责任制

B．煤矿安全监察机构对煤矿安全技术措施专项费用的提取和使用情况进行监督，对未依法提取或者使用的，应当责令限期改正

C．煤矿安全监察机构审查煤矿建设工程安全设施设计，应当自收到申请审查的设计资料之日起30日内审查完毕，签署同意或者不同意的意见，并书面答复 D．煤矿安全监察机构对煤矿建设工程安全设施和条件进行验收，应当自收到申请验收文件之日起30日内验收完毕，签署合格或者不合格的意见，并书面答复 E．煤矿安全监察机构发现煤矿矿井使用的设备、器材、仪器、仪表、防护用品不符合国家安全标准或者行业安全标准的，吊销煤矿安全生产许可证

6、生产安全事故处理必须坚持“四不放过”原则。下列有关事故处理的说法中，属于”四不放过”原则要求的是__。A．事故原因不查清楚不放过 B．事故防范措施不落实不放过 C．事故相关人员未受到教育不放过 D．事故责任者未受到处理不放过 E．事故责任者未受到刑事处罚不放过

7、生产性粉尘监测中，我国目前采用的卫生标准有__。A．时间加权平均容许浓度 B．总粉尘浓度

C．呼吸性粉尘容许浓度 D．游离二氧化硅含量 E．最高容许浓度

8、下列对疏散指示标志设置的要求，描述正确的有__。

A．应急照明灯和灯光疏散指示标志应在其外面设玻璃或其他不燃烧透明材料制成的保护罩

B．疏散通道出口处的疏散指示标志应设在门框边缘或门的上部；标志牌的上边缘距天花板不应小于0.50m；位于门边时，其下边缘距地面的高度不应小于2.00m C．疏散通道中，疏散指示标志(包括灯光式)宜设在通道两侧及拐弯处的墙面上；标志牌的上边缘距地面应不大于2.00m D．如天花板的高度较小，疏散指示标志也可在疏散门的两侧墙上设置，标志的中心点距地面高度应在，1.30～1.50m之间

E．悬挂在室内大厅或走道处的疏散指示标志的下边缘距地面的高度不应小于2.00m

9、根据《安全生产法》的规定，生产经营单位应当告知从业人员的事项包括__。A．生产经营计划 B．作业场所危险因素 C．环境保护政策 D．事故应急措施 E．安全防范措施

10、安全生产法的适用范围包括__。A．空间适用

B．主体和行为的适用 C．排除适用 D．优先适用 E．其次适用

11、调查设计的主要用途为用于了解某一特定时间横断面上__。A．特种作业人员职业危害因素 B．安全卫生情况

C．人群职业病的危害情况 D．企业的发展情况 E．了解企业生产情况

12、煤矿安全监察机构监察煤矿执行__的情况。A．《煤炭法》 B．《建筑法》 C．《合同法》 D．《矿山安全法》 E．《安全生产法》

13、应急过程中存在的主要问题有__等。A．太多的人员向事故指挥官报告 B．应急过程中各机构间缺乏协调机制 C．通信不畅通

D．缺乏可靠的事故相关信息和决策机制 E．应急过程的一切活动应向领导汇报

14、隔离措施按照被保护对象与可能致害对象的关系可分为__。A．隔开 B．封闭 C．缓冲 D．救援 E．避难

15、经济损失的评价指标有__。A．千人经济损失率

B．百万元产值经济损失率 C．机器损失率 D．职工死亡率 E．新设备数

16、压力容器的设计单位应当具备的条件有__。

A．有与压力容器设计相适应的设计人员、设计审核人员

B．有与特种设备制造、安装、改造相适应的专业技术人员和技术工人 C．有与压力容器设计相适应的场所和设备

D．有与压力容器设计相适应的健全的管理制度和责任制度 E．有健全的质量管理制度和责任制度

17、救援行动结束后，进入临时应急恢复阶段，该阶段主要包括__和事故调查等。A．现场清理

B．人员清点和撤离 C．警戒解除 D．善后处理 E．事故处理

18、生产单位的主要负责人的安全生产基本职责有__。A．依法负有本单位生产安全的一切责任

B．组织制定本单位安全生产规章制度和操作规程 C．保证本单位安全生产投入的有效实施

D．及时消除生产安全隐患、组织制定并实施本单位的生产安全事故应急预案 E．保证本单位生产的有效实施

19、审核策划和准备主要包括__以及准备审核工作文件等工作内容。A．确定审核范围 B．确定审核条件 C．指定审核组长 D．制定审核计划 E．做出审核报告

20、职业安全健康管理体系认证审核中的文件审核的目的是__。A．确定是否进行现场审核 B．对现场审核的补充 C．为现场审核做准备 D．收集充分的信息 E．提出体系存在的问题

21、未经公安消防机构审核或者经审核不合格的需进行消防设计的建筑工程，__。A．建设单位可先施工，后进行消防设计改进 B．建设单位不得施工

C．建设行政主管部门不得发给施工许可证 D．报上一级公安消防机构审核 E．同时设计，同时施工

22、生产经营单位应制定书面程序，以便对职业安全健康文件的__，以及对职业安全健康有关资料进行控制。A．识别 B．批准 C．发布 D．撤销 E．销毁

23、事故应急救援预案的目的是抑制突发事件的发生，减少事故对员工、居民和环境的危害。因此，事故应急救援预案应提出详尽、实用、明确和有效的__措施。A．合同 B．组织 C．经济 D．技术 E．行政

24、根据《安全生产法》的规定，生产经营单位不具备__规定的安全生产条件，经责令停止停业整顿仍不具备安全生产条件的，安全生产监管监察部门应当提请有管辖权的人民政府予以关闭。A．法律 B．行政法规 C．部门规章 D．国家标准 E．行业标准

工程材料及工艺教案 篇7

1 更新教学理念, 适应新的形势

机械类专业的“卓越计划”旨在培养“以工程应用教学为主线, 夯实专业基础, 强化工程能力培养, 面向行业第一线, 培养掌握扎实理论基础和丰富的工程知识的卓越工程师人才[1]。材料是机械设计与机械加工的基础, 只有了解和认知了材料以及材料的加工成型方法, 才能设计出使用性能优良、工艺性能合理、性价比高的机械产品, 因此“材料及热加工工艺”课程在整个培养计划中是必不可少的一门专业基础课程。任课教师要充分领悟“卓越计划”的培养目标, 快速转变长期以来重理论轻实践的教学理念, 真正重视学生的工程实践教育, 积极适应新的形势, 为“卓越计划”的实施奠定牢固的思想基础。

2 改革教学内容, 贴合行业标准

教学内容改革是实施“卓越计划”的重点之一。任课教师认真学习“卓越工程师教育培养计划”的国家通用标准及机械工程师的行业标准后, 明确了“材料及热加工工艺”课程在上述标准中的重要地位和作用, 并按照各标准的具体要求深度改革了教学内容。

“材料及热加工工艺”课程主要内容包括常用金属材料的结晶过程、微观结构和性能之间的关系、试验方法;工业用钢的热处理原理及常用金属材料的热处理工艺;铸造、压力加工和焊接技术的基本原理及其适用材料, 特别是这些成型或者加工方法的工艺原则和对零部件结构工艺性的具体要求[2]。为此, 教师在授课过程中, 渗透材料理论的同时加大在工艺运用和零部件的结构工艺性方面的授课比重, 通过以上内容的学习, 使学生在掌握机械工程材料的基本理论及基本知识的基础上, 了解材料的组织、性能与加工工艺方法之间的关系, 使学生具有合理使用和选择工程材料及成形工艺的能力, 掌握机械零件材料和毛坯选择的方法和原则。另外, 任课教师还根据市场需求在相关章节融入最新材料和技术。所有这些都是一名机械工程师在材料学习方面应掌握的基本技能。

3 改革教学方法, 提高教育质量

教学方法改革是实现“卓越计划”目标的保障。为了达到“卓越计划”的最终目标, 任课教师改变传统的教学方式方法, 在以下三方面进行了改革。

3.1 实例入手, 激发学生思考兴趣

“材料及热加工工艺”课程的核心内容是材料理论与不同加工工艺的运用。在课堂教学中, 任课教师与时俱进, 大量引入生活中的最新实例来导入教学内容。比如各种手机或平板电脑 (苹果系列、小米系列等) 外壳的选材及加工过程、泰坦尼克号沉船事件中的材料问题和焊接问题等。另外贴近学生的例子就是“一个由榔头带来的困惑”。同学们在工程训练的时都使用钳工工艺制作了一把榔头, 但是后来发现榔头使用过程中存在诸多问题, 榔头敲钉子, 钉子没有进去, 榔头由“光脸”变为“麻坑脸”。让学生就此展开充分讨论, 然后任课教师在进行总结点评并为后续学习埋下伏笔。所选实例涉及到的教学内容包括零部件的选材、加工性能和使用性能及加工工艺等。这样一来学生带着思考和困惑学习后续内容, 针对性更强, 效果更好, 同时也学会了分析、解决问题的基本能力。

3.2 多媒体教学, 加强学生学习效果

“材料及热加工工艺”在教学手段上, 最早采用黑板板书、挂图、幻灯片、集中录像等方式教学, 这些传统教学方式局限性大。而使用多媒体教学, 把很多难以理解的工艺、原理、设备结构等采用动画演示、视频播放的方式生动直观地展示给学生。如晶体的弹塑性变形、滑移、金属的结晶过程、铸造缩孔与缩松的形成和焊接原理与焊接方法等, 直观得把基本理论与生产实际紧密结合。任课教师在搜集和制作了大量视频和动画之后, 精心制作了多媒体教学课件。学生通过看、听、思后自己比较总结出不同工艺的特点、应用范围。这样既激发学生学习热情, 又为他们今后工程实践打下基础。

3.3 因材施教, 实施探究式教学

鉴于卓越班学生人数较少, 任课教师课堂教学时采用了探究式教学法, 即为学生设计一定的问题, 让学生围绕问题, 通过讨论得出结论, 教师适时给出点评。探究式教学法有助于提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。进行分组讨论的也有助于培养学生们的团队协作意识, 锻炼他们的语言表达能力。

问题设置时针对不同专业有所区别, 例如对“机械设计与其自动化”专业, 主要选择各种机械加工设备、各种常用机械零件、刀具、模具材料及热加工工艺相关内容;而对“印刷工程”专业, 则主要侧重于印刷设备中所需要零部件的选材和加工。如此突出专业特点, 将基础知识与学生专业密切结合, 极大地提高了学生的学习积极性, 强化了学生的专业意识, 获得了很好的效果。

4 结语

总之, 只要任课教师充分认识到“卓越计划”着重培养学生的工程实践能力这一核心, 结合“材料及热加工工艺”的课程特点, 不断进行教学理念、教学内容和教学方法的改革与尝试, 就一定能为“卓越计划”的顺利实施贡献力量。

项目资助:2014年国家级专业综合改革试点项目;西安理工大学教学研究项目 (XJY1201) 。

参考文献

[1]教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[EB/O L].

园林铺装项目施工常用材料及技术 篇8

摘要：园林铺装施工质量影响到园林项目的整体质感，应用不同的方法及材料，都有着不同的效果。本文主要对园林铺装项目施工常用材料及技术进行探索，供同行借鉴参考。

关键词：园林景观；地面铺装；功能；施工技术

前言

园林的铺装是园林项目中不可缺少的构成因素，随着我国园林景观事业的不断发展，铺装的设计及施工都是园林景观工程中的重要环节。应用人工制作的铺地材料及铺后所产生的视觉效果非常明显，形成独特地表形式。

一、园林铺装的功能

园林铺装具有引导功能与组织功能，不仅能够绿化城市，还能为人们创造休息、交往、娱乐、交通集散的活动空间，吸引游客驻足观光。

（1）引导功能。一般的园林铺装设计时都是采取直线型的铺装，这样不仅可以增加空间感，还可以引导游客欣赏周边的园林景色。铺装面的深度和宽度采用垂直或平行于视觉线的铺装线条加以强调，合理的利用可以调整空间大小，如一些需要设置休息或驻足停留的地方，则铺装无方向性的地砖。

（2）组织功能。园路的线性与铺装的改变能够很好地实现空间分割、功能变化等目的。材料的改变也会对空间、景观分景等产生改变。因此，地面铺装的材料及样式发生变化时，对组织的功能及空间都会造成影响。

二、园林铺装常用材料

作为园林景观工程中关键的构成要素，地面铺装所使用的材料选取则尤为严格。选择材料时既要与园林景观的设计风格与表现形式相呼应，又要根据设计要点选择适合于自身的施工材料。目前常用的铺装材料有花岗岩、陶土砖、水洗石、鹅卵石等。

（1）花岗岩铺装

常用的花岗岩铺装方式有花岗岩乱拼、花岗岩拼花、规格花岗岩密封铺装、离缝铺装。对于所选取的花岗岩要求规格、形状等符合设计要求，无明显色差。严格要求花岗岩单个的平整度，这样才能铺装成表面平整、洁净不积水的地表形式。不同的花岗岩具有不同的铺装要求：对于规格花岗岩密封铺装板块间应接触严密，铺装缝应在2 mm以内，接缝通直且没有错缝；乱拼铺装则要求缝自然裂开，离缝要求在1.5 cm以内且大小均匀；毛面乱拼则需要低于铺装面1～2 mm的勾缝，勾缝要做到饱满、平整。花岗岩的拼花图案则主要与整个园林景观的设计相呼应，所设计的图案给人一种美的享受，将游客带入整个园林的意境中（见图1）。

图 1 花岗岩的铺装

（2）陶土砖的铺装

陶土砖铺装常用方式有斜铺、正铺、人字铺等。对于陶土砖的选材并不需要统一标准的色差，但其本身厚薄和宽窄不匀、窜角、翘曲等现象以及施工过程中未严格拉通线进行控制等因素均易造成表面不平整。因此，对陶土砖应预先严格挑选，只有铺装表面平直顺畅才会使表面保持洁净、不积水。由于陶土砖本身有一定的误差，因此一般为了防止铺装面出现小角，在铺装过程中一般采用斜铺，与走边板成45°角（见图2）。

图 2 陶土砖的铺装

（3）水洗石的铺装

水洗石是通过一定的工艺流程去除石子表面的粘合物，露出石子原貌后所形成的一种装饰材料。水洗石的原材料具有多种多样的颜色、形状、大小，因此可以装饰出各种优美的图案和形状。但水洗石铺装的地表面层容易被污染，因此水洗石地面完工后应封闭保护，保证不受污染。水洗石地面容易产生裂缝，造成地面开裂，为保证路面不开裂，地面一定要用双玻璃条，即两根玻璃条用透明胶粘在一起（见图 3）。

图 3 水洗石的铺装

（4）鹅卵石的铺装

鹅卵石铺地可以利用其特性进行脚底按摩以达到健身的目的，因此鹅卵石一般铺设在园区次要道路上。由于鹅卵石表面不平整，易积水且容易脱落，因此在铺地前应把混凝土垫层清理干净，浇水湿润，其宽度要比鹅卵石宽2～3 cm，长度根据铺装效果确定（一般为 6 m）。铺装地面完工后，为保证鹅卵石不受污染，应封闭或在其表面加以覆盖保护（见图4）。

图 4 鹅卵石的铺装

三、地面铺装施工技术

（1）施工前准备

首先，在正式施工之前应对园林中施工现场的地形进行勘察，例如施工地点周围有无障碍物、园路是否平坦等，按照勘察结果绘制设计图。其次，根据园林设计图清理旧路的基土层并对路基进行挖设，完成场地的打桩定点工作，在主要的施工场地设置填方区、零点线、挖方区和范围线。最后是相关准备工作，在确立施工方案后，为了方便对方案的相关边角进行调节，需进行施工场地的放样工作。在放样过程中明确边角料的数量和规格，以修正路基做好充分的准备。

（2）整理施工现场