金属材料及制备加工工艺

第一章金属材料的制备－冶金第二章铸造第三章金属的压力加工第四章金属材料热处理第五章金属的焊接第六章工程材料金属材料及制备加工工艺第一节冶金工艺概述第二节钢铁冶炼第三节有色金属冶炼第一章金属材料的制备－冶金因此，要获得各种金属及其合金材料．必须首先通过各种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 将金属元素从矿物中提取出来，接着对粗炼金属产品进行精练提纯和合金化处理，然后浇注成锭，加工成形，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。第一节冶金工艺概述绝大多数金属元素〔除Au、Ag、Pt外〕都以氧化物、碳化物等化合物的形式存在地壳之中。金属的冶金工艺可以分为火法冶金、湿法冶金、电冶金以及真空冶金等。火法冶金定义：火法冶金是指利用高温从矿石中提取金属或其化合物的方法。工艺过程：矿石准备矿石冶炼精炼提纯选矿、焙烧球化或烧结金属化合物的还原除去杂质提纯金属工艺方法分类：火法冶金提取冶金真空冶金喷射冶金氯化冶金湿法冶金定义：湿法冶金是指利用一些化学溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、复原、中和、水解和络合等反响，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和别离的冶金过程。工艺过程：离子浸取固液分离金属或化合物提取溶液富集电冶金定义：利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精炼金属的冶金过程。工艺分类：电热熔炼：直接用电加热生产金属的一种冶金方法。电热熔炼包括电弧熔炼、等离子熔炼和电磁熔炼等。水溶液电解：应用水溶液电解精炼金属的一种冶金方法。熔盐电解：直接利用高导电率、低熔点的熔盐作为电解质在熔池中进行电解。Fe在地壳中的含量为5％左右，在金属中仅次于铝，除陨石外，纯铁在地壳中还未见到，铁容易与其它元素化合，特别是与氧化合，因此铁矿石多以氧化物形式存在。铁矿石中除铁的氧化物外，还有其它元素的氧化物(SiO2、MnO2等)，这些统称为脉石。炼铁的目的就是使铁从铁的氧化物中复原，并使复原出的铁与脉石别离。第二节钢铁冶炼原料：脉石、熔剂（如CaCO3用于造渣）以及焦炭等。生铁冶炼主要反应过程：CO2＋C＝2COFe2O3－Fe3O4－FeO－Fe生铁〔主要产品〕：分为炼钢生铁和铸造生铁。炉渣〔副产品〕：含SiO2、CaO和Al2O3的铝硅酸盐，主要用于生产水泥。煤气〔副产品〕：含26％左右的CO，用作燃料。炼铁产品及副产品：钢铁冶炼炼钢的目的：除去生铁中多余的碳和大量杂质元素，使其化学成分达到钢的要求。炼钢的根本过程：铁元素的氧化：2〔Fe〕＋｛O2｝＝2〔FeO〕〔Si〕〔Mn〕〔P〕〔C〕｝＋(FeO）（SiO2）（MnO）（P2O5）（CO）｝＋〔Fe〕铁元素的再复原：2P+5FeO+4CaO=5Fe+4CaO·P2O5FeS+CaO=FeO+CaS由于P、S元素的存在严重影响钢的性能，所以必须脱除。造渣除P、S：脱氧：消除钢中的氧化杂质，提高钢的质量。合金化：按照不同钢种对合金元素成分的要求，进行合金化处理。炼钢的常见工艺：碱性平炉炼钢：以液态生铁或废钢为原料；利用炉气和矿石供氧；以气体或液体燃料供热。电弧炉炼钢：利用石墨电极和金属炉料之间形成的电弧高温(通常5000℃一6000℃)加热和熔化金属，金属熔化后参加铁矿石、熔剂等，并吹氧，以加速钢中的碳、硅、锰、磷等元素的氧化。当碳、磷含量合格时，扒去氧化性炉渣．再参加石灰、萤石、电石、硅铁等造渣剂和复原剂，形成高碱度复原渣，脱去钢中的氧和硫。氧气顶吹转炉炼钢：熔池搅拌；放热升温；无需燃料。已成为现代冶炼碳钢和低合金钢的主要方法。第三节有色金属冶炼铜的冶炼铜在地壳中的含量只有％，在自然界中大多以硫化物和氧化物的形式存在于各种伴生矿中。一般，硫化铜矿采用火法冶炼；氧化铜矿采用湿法冶炼。铜精矿的火法冶炼：精铜矿熔炼粗铜冰铜火法精炼电解精炼纯铜目前，湿法冶炼的开展出现新的契机，基于环保的要求，湿法冶炼的地位正在显示出不可取代的作用。铜的湿法冶炼：铜矿溶剂铜离子置换法溶解电沉积氢还原铜由于铝的化学性质活泼，不能通过各种化学处理直接复原得到粗金属，所以长期以来铝的价格极高。后来，人类发现电解法很容易制备金属铝，铝的价格大约降低了20倍。电解法制备金属铝必须包括两个环节：一是从含铝的矿石中制取纯洁的氧化铝；二是采用熔盐电解氧化铝得到纯铝。铝的冶炼铝的生产流程示意图纯冰晶石铝锭萤石铝矿石生产氧化铝纯氧化铝电解制铝碳素材料阳极糊或其它产品电极生产选矿再熔或精炼电能生产冰晶石或氟化物铝冶炼的主要过程：Al3＋＋3e→AlAlO33--6e→Al2O3矿石（Al2O3）NaAlO2Al2O3•Na2OAl（OH）3Al2O3Al矿石（Al2O3）NaAlO2Al（OH）3NaOHNaOHNa2CO3煅烧950~1000℃165℃0.35Pa1100℃CO2900℃　高速电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除了主轴速度和精度大幅提高外，还简化了主轴箱内部结构，缩短了制造周期，尤其是能进行高速切削，电主轴转速最高可大10000r/min以上。缺乏之处在于功率受到限制，其制造本钱较高，尤其是不能进行深孔加工。而镗杆伸缩式结构其速度有限，精度虽不如电主轴结构，但可进行深孔加工，且功率大，可进行满负荷加工，效率高，是电主轴无法比较的。因此，两种结构并存，工艺性能各异，却给用户提供了更多的选择。　　现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有一机两用的成效，用户根据不同的加工对象选择使用，即电主轴和镗杆可相互更换使用。这种结构兼顾了两种结构的缺乏，还大大降低了本钱。是当今卧式镗铣床的一大创举。电主轴的优点在于高速切削和快速进给，大大提高了机床的精度和效率。　　卧式镗铣床运行速度越来越高，快速移动速度到达25～30m/min，镗杆最高转速6000r/min。而卧式加工中心的速度更高，快速移动高达50m/min，加速度5m/s2，位置精度～，重复定位精度～。　　落地式铣镗床铣刀　　由于落地式铣镗床以加工大型零件为主，铣削工艺范围广，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势，这也是落地铣镗床的传统工艺概念。而当代落地铣镗床的技术开展，正在改变传统的工艺概念与加工方法，高速加工的工艺概念正在替代传统的重切削概念，以高速、高精、高效带来加工工艺方法的改变，从而也促进了落地式铣镗床结构性改变和技术水平的提高。　　当今，落地式铣镗床开展的最大特点是向高速铣削开展，均为滑枕式(无镗轴)结构，并配备各种不同工艺性能的铣头附件。该结构的优点是滑枕的截面大，刚性好，行程长，移动速度快，便于安装各种功能附件，主要是高速镗、铣头、两坐标双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺性能及加工范围到达极致，大大提高了加工速度与效率。　　传统的铣削是通过镗杆进行加工，而现代铣削加工，多由各种功能附件通过滑枕完成，已有替代传统加工的趋势，其优点不仅是铣削的速度、效率高，更主要是可进行多面体和曲面的加工，这是传统加工方法无法完成的。因此，现在，很多厂家都竞相开发生产滑枕式(无镗轴)高速加工中心，在于它的经济性，技术优势很明显，还能大大提高机床的工艺水平和工艺范围。同时，又提高了加工精度和加工效率。当然，需要各种不同型式的高精密铣头附件作技术保障，对其要求也很高。　　高速铣削给落地式铣镗床带来了结构上的变化，主轴箱居中的结构较为普遍，其刚性高，适合高速运行。滑枕驱动结构采用线性导轨，直线电机驱动，这种结构是高速切削所必需的，国外厂家在落地式铣镗床上都已采用，国内同类产品还不多见，仅在中小规格机床上采用线性导轨。高速加工还对环境、平安提出了更高的要求，这又产生了宜人化生产的概念，各厂家都非常重视机床高速运行状态下，对人的平安保护与可操作性，将操作台、立柱实行全封闭式结构，既平安又美观。工艺特点精品课件文档，欢送下载，下载后可以复制编辑。更多精品文档，欢送浏览。