材料加工原理
机械制造工艺的基本原理和应用
机械制造工艺的基本原理和应用机械制造工艺是指利用各种机械设备和工艺方法对材料进行加工和加工成型的过程。
在现代工业生产中，机械制造工艺是制造各种机械产品的基础和核心。
本文将介绍机械制造工艺的基本原理和常见应用。
一、机械制造工艺的基本原理1.材料加工原理机械制造工艺的第一步是对原材料进行加工。
材料加工原理主要包括切削原理、变形加工原理和焊接原理等。
切削原理是指利用刀具切削力对材料进行切削，使其获得所需形状和尺寸。
变形加工原理是指通过施加外力使材料发生塑性变形，例如挤压、压力成型等。
焊接原理是指利用焊接热源加热材料，并施加外力使材料熔化并连接在一起。
2.加工工艺流程机械制造工艺的第二步是确定加工工艺流程。
加工工艺流程是指按照产品的形状和加工要求，确定相应的加工顺序和方法。
一般来说，加工工艺流程包括工序的选择、刀具的选择、切削速度和进给量的确定等。
合理的加工工艺流程能够提高生产效率，降低成本。
3.机械设备与工具的选择机械制造工艺的第三步是选择合适的机械设备和工具进行加工。
机械设备的选择包括机床的选择、模具的选择等。
机床是机械制造的核心设备，根据产品要求选择合适的机床能够提高加工精度和效率。
工具的选择包括切削工具、量具等，合适的工具可以保证加工质量和尺寸精度。
二、机械制造工艺的应用1.数控加工数控加工是机械制造工艺的一种现代化应用。
数控加工是利用计算机控制的数控机床进行加工，具有高精度、高效率、重复性好等优点。
数控加工广泛应用于汽车制造、航空航天等领域，可以加工复杂形状的零件。
2.3D打印3D打印是机械制造工艺的一种新兴应用。
它通过分层堆积材料的方式进行加工，可以制造出带有复杂结构的产品。
3D打印在医疗、航空航天、制造业等领域具有广阔的应用前景。
3.焊接技术焊接技术是机械制造工艺中常用的加工方法之一。
焊接技术可以将两个或多个零部件连接在一起，具有连接牢固、加工速度快等优点。
焊接技术广泛应用于汽车、建筑、船舶等领域。
材料加工冶金传输原理
材料加工冶金传输原理一、材料加工材料加工是用各种方法（如机械、热、化学、电等）改变材料的形态、组织、结构和性能的过程。
主要分为塑性加工、切削加工、焊接、热处理等几种。
塑性加工是利用金属材料可塑性变形的特性，通过变形使其得到所需形状、尺寸和性能的过程。
常见的塑性加工方法有锻、挤压、拉伸等。
锻造是利用重锤、压力机等装置对金属材料进行加工的过程；挤压则是利用挤压机对材料进行轴向挤压得到所需的截面形状和尺寸；拉伸则是利用拉伸机将金属材料拉长而得到所需的形状。
切削加工是通过将金属材料的形状、尺寸、表面粗糙度、轮廓等进行切除，从而得到所需的形状、尺寸和性能的过程。
常见的切削加工方法有车削、铣削、钻削等。
车削是利用车床将金属材料旋转进行切除的过程；铣削则是利用铣床进行平面上的加工和修整；钻削则是利用钻床进行孔的加工。
焊接是通过固化剂的作用，将金属材料在高温或者高压的条件下进行接合的过程。
常见的焊接方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。
热处理则是通过加热金属材料到一定温度，进行保温和冷却，改变金属组织结构从而改变其性能的过程。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火等。
二、冶金冶金是对金属资源进行提取、加工和利用的过程。
包括选矿、冶炼、铸造、加工等几个环节。
选矿是将含金属矿石中的金属元素和有用矿物从其它无用的矿物中进行分选的过程。
常见的选矿方法有重选、浮选等。
冶炼是将选出的含金属矿石通过热加工或者化学反应将其提炼出来的过程。
常见的冶炼方法有火法冶炼、湿法冶炼等。
铸造则是用熔融的金属材料通过铸造工艺在合适的模具内进行凝固而得到所需的形状和尺寸的过程。
常见的铸造方法有压铸法、砂型铸造法、永久模铸造法等。
加工则是对金属材料进行塑性加工和切削加工等的过程。
常见的加工方法与上述相似。
三、传输原理传输是指物体或物质在空间中向某一方向运动的过程。
而传输原理是指在某种条件下物质传递的规律、原理和机制。
材料加工和冶金的过程中，传输原理起到了至关重要的作用。
材料热加工原理
材料热加工原理材料热加工是指通过加热和变形来改善材料的性能和形状的加工方法。
热加工可以使金属材料变得更加柔软，易于加工，同时也可以改变材料的组织结构和性能，使其具有更好的力学性能和耐磨性。
在工程领域中，热加工是一种常见的加工方法，它广泛应用于铸造、锻造、热轧、热挤压等工艺中。
热加工的基本原理是利用高温对金属材料进行加热，使其达到一定的塑性，然后通过外力使其发生塑性变形，从而改变其形状和性能。
热加工的原理主要包括以下几个方面：1. 材料的塑性变形。
在高温下，金属材料的塑性会大大增加，这是因为高温可以使金属晶粒的结构发生变化，使其形成一种较为柔软的状态，从而使得金属材料更容易发生塑性变形。
在热加工过程中，金属材料会受到外力的作用，从而发生塑性变形，改变其形状和性能。
2. 材料的组织结构变化。
在热加工过程中，金属材料的组织结构也会发生变化。
在高温下，金属材料的晶粒会发生再结晶，从而使其晶粒尺寸变大，晶界移动，晶粒形状发生变化，这些都会影响材料的性能。
通过控制热加工过程中的温度、变形速率等参数，可以使金属材料的组织结构得到精细化和均匀化，从而提高材料的力学性能和耐磨性。
3. 热加工的应用。
热加工广泛应用于金属材料的加工和制造过程中。
例如，在铸造过程中，通过对金属熔体进行热处理，可以使其达到一定的流动性，从而便于铸造成型；在锻造过程中，通过对金属坯料进行加热，可以使其变得更加柔软，从而便于进行塑性变形；在热轧和热挤压等工艺中，也需要对金属材料进行加热处理，以便于进行变形加工。
总之，材料热加工是一种重要的加工方法，通过控制热加工过程中的温度、变形速率等参数，可以使金属材料的组织结构得到精细化和均匀化，从而提高材料的力学性能和耐磨性。
在工程领域中，热加工被广泛应用于铸造、锻造、热轧、热挤压等工艺中，为材料加工和制造提供了重要的技术支持。
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工简介高分子材料成型加工是指通过加热、挤压、拉伸等工艺将高分子材料转变成所需形状和尺寸的过程。
高分子材料广泛应用于各个领域，如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等。
本文将介绍高分子材料成型加工的基本原理、常用的加工方法以及在实际应用中的注意事项。
基本原理高分子材料成型加工是利用高分子材料的可塑性进行加工的过程。
高分子材料的可塑性是指在一定的温度和压力下，可以被加工成各种形状的性质。
其基本原理可以归纳为以下几点：1.熔融：高分子材料在一定的温度范围内可以被熔化成流体状态，使得材料更易于流动和变形。
2.成型：将熔融的高分子材料注入到模具中，通过模具的形状和尺寸限制，使得熔融材料在冷却后得到所需的形状和尺寸。
3.冷却固化：熔融材料在模具中冷却后逐渐固化成固体，成为最终的成型品。
常用的加工方法注塑成型注塑成型是一种常用的高分子材料成型加工方法，适用于制造各种塑料制品。
其基本流程包括：1.材料准备：选择合适的塑料颗粒作为原料，将其加入注塑机的进料口中。
2.加热熔融：注塑机将原料加热、熔融，并将熔融的塑料材料注入到模具中。
3.冷却固化：模具中的熔融塑料材料在冷却后逐渐固化成固体，形成最终的成型品。
4.取出成品：将固化的成型品从模具中取出，并进行后续加工，如修整边缘、打磨表面等。
挤出成型挤出成型是另一种常用的高分子材料成型加工方法，适用于制造各种管材、板材等长型产品。
其基本流程包括：1.材料准备：将高分子材料以颗粒形式加入到挤出机的料斗中。
2.加热熔融：挤出机将颗粒状的高分子材料加热、熔融，并通过螺杆将熔融的材料挤出。
3.模具成型：挤出的熔融材料通过模具的形状和尺寸限制，被冷却成所需的形状和尺寸。
4.冷却固化：在模具中冷却后，熔融材料逐渐固化成固体，形成最终的成型品。
5.切割成品：挤出机会根据需要将成型品切割成所需的长度，以便后续使用。
除了注塑成型和挤出成型，还有许多其他的高分子材料成型加工方法，如压延成型、注射拉伸成型等，根据材料和产品的需求选择合适的加工方法。
材料加工原理课件课件
欢迎来到材料加工原理课件！本课程将带你深入了解材料加工的基本原理和 各种工艺，展示最新的技术和行业趋势。让我们开始探索吧！
材料加工原理介绍
1
加工基础
解释什么是材料加工以及其在工业生产中的重要性。
2
物质结构
探索不同材料的结构和性质对加工过程的影响。
3
加工参数
介绍影响加工质量和效率的关键参数。
了解车削的基本原理以及用于粗加工和精加工的不同类型。
2
铣削
探索铣削的原理和用途，以及不同刀具类型的特点。
3
钻削
介绍钻削工艺及其在孔加工中的应用。
塑性加工及其原理
挤压
了解挤压工艺以及在制造连续性截面的材料中 的应用。
冲压
介绍冲压工艺及其在快速制造大批量零件中的 应用。
拉伸
探索拉伸过程中材料的行为和塑性变形的机制。
基本材料加工工艺
1 铸造
了解铸造工艺以及其在制造复杂形状和大型 件和热量改变材料的形状。
3 成型
4 切削制造
介绍常见的成型工艺，如挤压、拉伸和压缩， 以及它们的应用。
讨论切削工艺及其在制造各种形状的零件时 的作用。
热加工及其原理
焊接
了解不同类型的焊接工艺和焊接过程中的热能转化。
锻压
讨论锻压的原理和用途，以及在制造高强度零 件时的优势。
材料焊接及其原理
电弧焊接
了解电弧焊接的原理、设备和常 见应用。
激光焊接
探索激光焊接技术的原理和在高 精度制造中的应用。
摩擦焊接
介绍摩擦焊接的原理以及在异种 材料连接中的优势。
材料压缩及其原理
1 挤压
了解压缩的原理和在制造复杂形状和构件中 的应用。
复试材料加工原理
《材料加工原理》复试大纲一、该课程的基本内容材料加工原理复试内容包括金属凝结原理、焊接冶金学、塑性成形原理等基本知识。
二、课程内容的基本要求1.金属液态结构金属的膨胀和熔化，液态金属的结构和液态金属的性质；液态金属的结晶过程，生核过程，晶体生长界面动力学过程；液态金属的传热、传质和液体流动的基本概念，液态金属的停止流动的机理及充型能力的计算，影响充型能力的因素及提高充型能力的措施。
2．合金凝结与控制铸件的温度场，铸件的凝结方式，金属的凝结方式与铸件质量的关系，铸件的凝结时光，单相合金的凝结、多相合金的凝结、金属基复合材料的凝结；铸件宏观结晶组织的形成及其影响因素，铸件结晶组织的控制；铸件在各种非重力条件下的结晶组织的形成及其影响因素，铸件结晶组织的控制。
3. 铸造过程化学冶金学及铸造缺陷分析液态金属与气体界面的反应，液态金属与熔渣的反应，液态金属与铸型界面的反应，合金化等过程的控制；应力、变形与裂纹的温度范围及形成机理，影响应力、变形与裂纹形成的因素和防止铸件产生应力、变形与裂纹的途径；气体在金属中的溶解和析出，析出性气孔，反应性气孔；非金属夹杂物的生成，夹杂物的长大、分布和形状；铸造合金的收缩，铸件的收缩，防止铸件产生缩孔和缩松的途径；微观偏析和宏观偏析。
4. 焊缝及热影响区的组织和性能焊接及其冶金学特点，熔化焊接头形成过程、焊缝金属的组织和性能特点、焊接热影响区的组织和性能特点及影响因素。
5. 焊接过程中的化学冶金学焊接化学各冶金反应区特点，焊接时气体-金属、熔渣-金属反应逻辑、焊缝合金化过程、工艺条件对冶金反应的影响；焊接材料基本类型及型号、牌号编制主意，焊接材料性能、设计及生产发明主意。
第1 页/共2 页6. 焊接缺陷分析与控制应力、变形产生基本缘故、逻辑及控制措施，焊接裂纹的产生机理、基本特点、影响因素及控制措施；气孔、夹杂基本类型及其特点，影响气孔形成的因素及控制措施；宏观偏析、微观偏析产生缘故，焊接接头化学不匀称性特点。
金属材料加工工作原理
金属材料加工工作原理金属材料加工是现代工业生产中不可或缺的环节，其工作原理对于产品质量和生产效率具有重要影响。
本文将介绍金属材料加工的基本原理，包括金属加工方法、材料变形以及力学原理等内容。
一、金属加工方法金属加工方法可以分为塑性加工和切削加工两大类。
塑性加工包括锻造、轧制、挤压等，它们通过对金属材料施加压力，使其发生塑性变形，从而得到所需形状的制品。
切削加工则是通过将刀具对金属材料进行削去，以达到所需尺寸和形状的目的。
常见的切削加工有车削、铣削、钻削等。
二、材料变形在金属加工过程中，材料会发生塑性变形或弹性变形。
塑性变形是指金属材料在受到外界力作用时，原子间结构发生改变，形成新的晶粒结构。
这种变形可以使材料获得所需形状，但也可能导致材料的变脆性增加。
弹性变形是指施加在材料上的力移除后，材料能够恢复到原来的形状和尺寸。
在金属加工过程中，通常会选择适当的温度和应变速率，以控制材料的塑性变形。
不同的工艺条件会对材料的变形行为和性能产生影响，因此需要进行实验和工艺参数的优化。
三、力学原理力学原理在金属材料加工中起着至关重要的作用。
材料加工过程中施加的力可以分为切削力和形变力两类。
切削力是指在切削加工过程中刀具对工件施加的力。
切削力的大小与刀具的材质、形状、切削速度、进给量等因素相关，对加工表面的质量、刀具寿命和加工效率都有重要影响。
形变力则是指在塑性加工过程中施加在金属材料上的力。
形变力会使材料的原子重新排列，从而实现材料的塑性变形。
形变力的大小与材料的物理性质、变形方式以及外界施加的力等因素有关。
四、金属材料加工的优化为了提高金属加工的效率和产品质量，需要对加工工艺进行优化。
优化的目标包括降低能耗、提高生产速度、减少工件变形和表面粗糙度等。
常见的优化方法包括改变加工参数、优化刀具形状、使用新型润滑剂以及采用先进的加工技术等。
这些方法需要综合考虑材料的性质、工件的形状和尺寸以及加工目标等因素。
结论金属材料加工工作原理是现代工业生产中的重要内容。
材料加工原理课件
随着个性化需求的增加，未来材料加工将更加注重个性化与定制化， 满足不同用户的需求。
THANKS
感谢观看
04
材料加工设备与、落砂机、抛丸机等，用于生产砂型铸件。
特种铸造设备
如金属型铸造机、离心铸造机、连续铸造机等，适用于特定类型的铸件生产。
焊接设备
手工焊接设备
包括焊枪和焊条，适用于手工焊接金属材料。
自动焊接设备
如焊接机器人、焊接专机等，能够实现自动化焊接，提高生产效率。
电子信息产业
医疗器械制造
材料加工在电子信息产业中广泛应用，涉 及芯片制造、电子封装、PCB板制造等领域， 是现代电子产品的核心技术之一。
材料加工在医疗器械制造中具有重要作用， 如钛合金、医用不锈钢等材料的加工制造， 对医疗技术的发展起到关键作用。
材料加工新技术与新工艺
增材制造
增材制造技术通过逐层堆积材料来制造三维实体，具有个 性化定制、高效、节能等优点，是现代制造技术的重要发 展方向。
对流换热定律
在流体流动过程中，流体与固体壁面之间的热量 交换速率与表面积、温差及流体的性质有关。
辐射换热定律
物体之间相互辐射和吸收热量，其交换速率与物 性、温度、波长等因素有关。
传质学原理
扩散定律
物质在静止或缓慢流动的流体中传递 的速率与该物质的浓度梯度和扩散系 数成正比。
对流传质定律
在流动的流体中，溶质传递的速率与 浓度梯度、流体流动的速度、扩散系 数及质量作用系数成正比。
钎焊
使用熔点低于母材的金属作为钎料，将母材连接在一起。
塑性加工技 术
轧制
01
通过旋转轧辊将金属板材轧制成各种形状和尺寸的板材和管材。
锻造
材料加工原理01
现代材料加工
• 材料加工技术先于材料科学的发展，是 材料科学与工程的先导。材料科学与工 程学科的发展反过来有推动了材料加工 技术的进步 —— 建立在材料科学基础上 的材料加工技术的发展与材料科学的关系
– 从宝剑的故事说起
• 材料加工技术与国防实力的关系
– – – – – 铸造（液态成形加工） 锻压（固态变形加工） 焊接（连接加工） 表面加工（局部成形与改性） 材料热处理（主要是改性）
第二类：冷加工
– 车、铣、镗、刨、磨、钻、切、剪、锯、冲 – 电火化加工、电解加工、超声加工、激光加工
主要成形加工方法及特点
• 铸造
– – – – – – 长的发展历史 可制造几乎任意尺寸和复杂程度的产品 适用于几乎所有材料 材料制备和成形一体化技术 新材料开发的重要手段 直接导致了凝固理论的产生和发展
第一章：绪论
• 什么是材料加工和现代材料加工 • 材料加工的意义和作用 • 材料加工原理课程的定位和内容
什 么 是 材 料 加 工？
• 材料加工 —— 通过改变和控制材料的外 部形状和内部组织结构，将材料制造成 满足人类使用要求的零部件或成品的技 术和科学的统称。
把材料制造成产品的方法
第一类：热加工
– – – – 卧薪尝胆，三千越甲吞吴 秦始皇统一中国 叙利亚帝国 美国称霸世界
• 材料加工技术与人民生活水平的关系
材料加工的学科定位
材料科学与工程
材料加工工程
材料学
材料物理化学
材料加工制造的基本方法
材料加工 （ 成 形 +控 性 ） 切削加工 （成形不改性） 变性加工 （不改变形状）
表面处理 （局部改性）
热处理 （整体改性）
本课程的内容
金属材料的加工硬化原理
金属材料的加工硬化原理金属材料是现代工业中最常用的材料之一，因为金属材料具有高强度、耐磨损、导电、导热等优异的物理化学特性。
然而，纯金属的塑性、延展性等物理特性不足以满足现代工业对材料的需求。
为此，金属加工硬化技术成为了必不可少的材料处理方法，它可以使得金属材料表面硬度提高，更加耐用。
1. 什么是金属材料的加工硬化金属材料加工硬化是利用外部力量对金属材料进行变形处理，增效材料的硬度和耐磨性。
该技术常应用于车床加工、冲压、拉伸、滚压等工艺中。
2. 加工硬化的原理金属材料加工硬化的原理源于材料在加工过程中的塑性变形。
加工硬化的基本过程是：当材料受力变形后，内部原子之间的距离发生了变化，原子充分之间的作用力增强，晶粒变得更加细小，这些变化使得金属材料表现出更高的硬度和强度。
3. 加工硬化的方法冲压加工：冲压加工的原理就是通过模具将金属材料强制成形，以增加材料的硬度，提高其耐磨性。
常见的冲压加工方式有压铸、剪切、拉伸、展开等方法。
滚压加工：滚压加工是一种可以在材料表面产生加工硬化效果的方法。
它通过滚动来产生塑性变形，以达到材料表面硬度增加的目的。
滚压加工通常应用于金属管道制造。
淬火：淬火是指把金属材料在高温下快速冷却的方法，可以通过改变淬火时的温度和冷却速度来改变材料的硬度和强度。
4. 加工硬化的应用金属材料加工硬化技术在现代工业中应用广泛，特别是在高强度、高耐磨、高密度等工程领域中得到了广泛的应用。
比如汽车制造、航空航天、核能领域。
5. 加工硬化的优缺点加工硬化技术的优点是可以使得金属材料硬度增加、延展性减弱、耐磨型能更好、细晶粒化更好，从而更适合现代工业的需求。
然而，加工硬化技术并不是毫无缺点的，存在以下几个问题：- 可能会增加材料的疲劳断裂风险；- 如果工艺不当，可能会导致材料发生开裂和变形等问题；- 加工硬化后的材料难以修复和加工，因此制造费用较高。
综上，金属材料加工硬化是一种常用的金属处理技术，可以显著提高材料的硬度和耐用性。
材料加工原理课件
材料加工技术面临的挑战
技术创新不足
当前材料加工技术的发展面临着技术创新不足的挑战。新 的材料加工技术需要不断探索和研究，需要加大科研力度 和资金投入。
人才短缺
随着材料加工技术的不断发展，人才短缺问题逐渐凸显。 培养具备专业技能和创新能力的材料加工人才成为当前的 重要任务。
成本压力
随着材料加工技术的精密化、智能化发展，生产成本不断 提高。如何在保证产品质量和性能的同时降低生产成本是 当前材料加工技术面临的重要挑战。
电子领域应用
半导体制造
半导体制造是电子领域的关键环节，其中材料加工技术如薄膜沉积、光刻和刻 蚀等是必不可少的。这些技术可以制造出高度集成的半导体芯片。
电子封装
电子封装中，材料加工技术如金属引线框架的制作和焊接等是关键。这些技术 可以确保电子产品的可靠性和性能。
建筑领域应用
钢结构制造
建筑领域中，钢结构是常见的结构形式之一。为了确保钢结构的安全性和稳定性 ，材料加工技术如切割、弯曲和焊接等是必不可少的。
案例三：高强度钢焊接工艺研究
总结词
高强度钢焊接工艺研究可以提高焊接质量和效率，降 低成本。
详细描述
高强度钢焊接工艺研究主要包括优化焊接参数、选择合 适的焊接方法和采用先进的焊接设备等。优化焊接参数 可以控制熔池温度、冷却速度和热影响区等，提高焊接 质量和效率。选择合适的焊接方法可以适应不同的材料 类型和厚度要求，例如激光焊接、电子束焊接和气体保 护焊等。采用先进的焊接设备可以实现自动化和机器人 焊接，提高生产效率和质量稳定性。此外，高强度钢焊 接工艺研究还可以涉及焊接缺陷检测和修复技术，以确 保产品质量。
推动科技进步
材料加工技术的发展不断推动着科 技进步，促进新材料、新工艺和新 设备的研发和应用。
材料加工技术的基本原理和应用
材料加工技术的基本原理和应用材料加工技术是现代工业生产的重要基础之一，通过对各种材料进行加工，可以制造出各种复杂的零部件和设备，大大提高了人们生产和生活的便利性。
在材料加工技术中，有许多的基本原理和应用需要掌握，下面我们就来详细了解一下这些内容吧。
一、基本原理1.1 金属材料加工原理金属材料加工原理是指通过一系列工艺和加工设备来改变金属材料的形状和性能，使其符合特定的设计要求。
金属材料加工原理主要包括塑性变形、切削加工和热加工等方面。
其中，塑性变形包括挤压、拉伸、压缩和扳动等加工方式。
切削加工则是通过下切削、横向切削和斜向切削等方式来加工金属材料。
热加工则是通过工件和设备的热变形来加工金属材料，主要包括热挤压、热轧和热拉伸等方式。
1.2 非金属材料加工原理非金属材料加工原理主要包括挤压、拉伸、压缩和扳动等方式。
比如说，塑料加工过程中，通过一系列的挤压、拉伸和压缩等方式，来改变材料的形状和性能。
另外，非金属材料的切削和热加工与金属材料有所不同，采用的工艺和设备也有所差别。
二、应用方向2.1 金属材料加工技术在汽车工业中的应用汽车工业是金属加工技术的一个重要应用领域，通过各种材料的加工和组装，可以完成整个汽车的生产制造过程。
在汽车工业中，金属材料加工技术主要应用于车身部件的加工和制造、发动机及变速器的加工和制造、悬挂和制动系统的加工和制造等方面。
其中，钣金加工、铸造加工和焊接加工是汽车工业中最为常见的加工技术。
2.2 金属材料加工技术在电子工业中的应用电子工业也是金属加工技术的一个重要应用领域，通过各种材料的加工和制造，可以完成整个电子产品的生产制造过程。
在电子工业中，金属材料加工技术主要应用于电容器、电感、变压器、继电器和半导体等电子元件的制造过程中。
金属材料的加工方式有钣金加工、铸造加工、冷锻加工、热压加工和切削加工等，它们都可以实现对电子空间进行复杂的形状和性能的加工。
2.3 非金属材料加工技术在建筑工程中的应用随着建筑工程的大规模发展，在建筑材料的加工和制造过程中，非金属材料加工技术得到了广泛应用。
材料加工原理课件课件
压制成型
02
将金属粉末压制成所需形状和尺寸的生坯。
烧结
03
通过加热使生坯中的粉末颗粒结合在一起，形成致密的金属材
料。
表面处理技术
电镀
利用电解原理在金属表面镀覆一层金属或合金的过程。
喷涂
通过喷枪或喷涂机将涂料喷涂在金属表面，形成保护层或装饰层。
化学转化膜技术
通过化学反应在金属表面形成一层具有保护作用的氧化膜或磷酸盐 膜。
。
加工设备与工艺不断更新
加工设备和工艺的不断更新换代，提高了材料加工的自动化和 智能化水平，减少了人工干预，提高了加工质量和效率。
材料加工面临的挑战
加工精度与表面质量要求 更高
随着产品性能的提高，对材料加工的精度和 表面质量要求也越来越高，需要不断改进加 工技术和设备。
复杂结构与异形件加工难度 大
材料加工原理课件
目录
• 材料加工概述 • 材料加工原理 • 材料加工技术 • 材料加工应用 • 材料加工发展与挑战
01 材料加工概述
材料加工的定义
定义
材料加工是将原材料转化为具有 特定形状、尺寸、组织和性能的 产品的过程。
目的
满足各种工程和产品的需求，实 现材料的高效利用和优化。
材料加工的重要性
新型加工方法与技
术
未来将不断涌现出新型的加工方 法和技术，如激光熔覆、超声波 加工等，这些新技术将为材料加 工带来更多的可能性。
复合加工与多工艺
融合
未来的材料加工将更加注重复合 加工和多工艺融合，如激光切割 与焊接、切削与磨削等工艺的结 合，以提高加工效率和精度。
THANKS FOR WATCHING
塑性加工过程
塑性加工过程包括变形、流动、 再结晶等步骤。
高分子材料加工原理
高分子材料加工原理一、高分子材料加工原理：1．高分子材料的加工性质：1）、高分子材料的加工性：高分子具有一些特有的加工性质，如良好的可塑性，可挤压性，可纺性和可延性。
正是这些加工性质为高分子材料提供了适于多种多样加工技术的可能性，也是高分子能得到广泛应用的重要原因。
高分子通常可以分为线型高分子和体型高分子，但体型高分子也是由线型高分子或某些低分子物质与分子量较低的高分子通过化学反应而得到的。
线型高分子的分子具有长链结构，在其聚集体中它们总是彼此贯穿、重迭和缠结在一起。
在高分子中，由于长链分子内和分子间强大吸引力的作用，使高分子表现出各种力学性质。
高分子在加工过程所表现的许多性质和行为都与高分子的长链结构和缠结以及聚集态所处的力学状态有关。
根据高分子所表现的力学性质和分子热运动特征，可将其划分为玻璃态、高弹态和粘流态，通常称这些状态为聚集态。
高分子的分子结构、高分子体系的组成、所受应力和环境温度等是影响聚集态转变的主要因素，在高分子及其组成一定时，聚集态的转变主要与温度有关。
不同聚集态的高分子，由于主价健与次价健共同作用构成的内聚能不同而表现出一系列独特的性质，这些性能在很大程度上决定了高分子材料对加工技术的适应性，并使高分子在加工过程表现出不同的行为。
高分子在加工过程中都要经历聚集态转变，了解这些转变的本质和规律就能选择适当的加工方法和确定合理的加工工艺，在保持高分子原有性能的条件下，能以最少的能量消耗，高效率地制备良好的产品。
玻璃态高分子不宜进行引起大变形的加工，表现为坚硬的固体，但可通过车、铣、削、刨等进行加工。
在玻璃化温度Tg以下的某一温度，材料受力容易发生断裂破坏，这一温度称为脆化温度，它是材料使用的下限温度。
在Tg以上的高弹态，高分子的模量减少很多，形变能力显著加大。
在Tg－Tf 温度区靠近Tf，由于高分子的粘性很大，可进行某些材料的真空成型、压力成型、压延和弯曲成型等。
把制品温度迅速冷却到Tg以下温度是这类加工过程的关键。
高分子材料成型加工原理
高分子材料成型加工原理
高分子材料成型加工是一种将高分子材料加工成所需要形状并赋予特定性能的过程。
这类材料具有高分子化学键的共价键，通过化学交联或物理交联可以具有不同的物理、力学和化学性质。
高分子材料成型加工的原理是利用热、化学或/和机械能对高分子材料进行重构，形成所需形状和特性。
高分子材料成型加工可分为热成型和冷成型两类。
热成型是在高温和高压下加工材料，形成所需形状和性质。
这类材料通常被称为热塑性材料。
冷成型是在正常温度和压力下进行加工，这种材料通常被称为热固性材料。
两种材料的加工方法略有不同。
热成型加工的主要方法包括挤出法、注射法、吹塑法、热压缩法和热成型法等。
这些方法的共同点是使用高温和高压，使高分子材料流动并具有所需形状。
与热成型不同，冷成型是通过化学反应或光固化将高分子材料固化成所需形状。
这些加工方法包括浇注、压制、浸渍、喷涂和光固化等。
在实践中，选择合适的高分子材料加工方法非常重要。
通过了解高分子材料的特性和与加工方法相关的因素，可以选择出最适合的成型加工方法。
这种方法可以提高产量，保证产品质量和降低成本。
材料加工原理
第二章液态金属第二节液态金属的结金属和合金材料的加工制备过程？配料、熔化和凝固成型三个阶段。
配料是确定具有某些元素的各金属炉料的加入百分数；熔炼是把固态炉料熔化成具有确定成分的液态金属；凝固是金属由液态向固态转变的结晶过程，它决定着金属材料的微观组织特征。
1.液体与固体、气体结构比较固态按原子聚集形态分为晶体与非晶体。
晶体：凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列的物质称为晶体。
单晶体：在晶体中所有原子排列位向相同者多晶体：金属通常是由位向不同的小单晶（晶粒）组成，属于多晶体。
2、液态金属的结构直接法— X射线或中子线分析研究液态金属的原子排列。
液态金属中原子的排列在几个原子的间距范围内，与其固态的排列方式基本一致，但由于原子间距的增大和空穴的增多，原子的配位数略有变化，热运动增强。
间接法过比较固液态和固气态转变的物理性质的变化判断。
（1）体积和熵值的变化（2）熔化潜热和气化潜热固体可以是非晶体也可以是晶体，而液态金属则几乎总是非晶体。
液态金属在结构上更象固态而不是气态，原子之间仍然具有很高的结合能。
3、液态金属的结构特征l）组成：液态金属是由游动的原子团、空穴或裂纹构成。
2）特征：“近程有序”、“远程无序”原子间能量不均匀性，存在能量起伏。
原子团是时聚时散，存在结构起伏。
同一种元素在不同原子团中的分布量不同，存在成分起伏金属由液态转变为固态的凝结过程，实质上就是原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程，从这个意义上理解，金属从一种原子排列状态（晶态或非晶态）过渡为另一种原子规则排列状态（晶态）的转变均属于结晶过程。
金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶；金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶。
第三节液态金属的性质粘度对成形质量的影响●影响铸件轮廓的清晰程度；●影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向；●影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧；●影响精炼效果及夹杂或气孔的形成：●熔渣及金属液粘度降低对焊缝的合金过渡有利。
材料加工原理实验报告
一、实验目的1. 理解材料加工的基本原理和方法。
2. 掌握材料加工过程中的关键参数及其对材料性能的影响。
3. 培养实验操作技能，提高动手能力。
二、实验原理材料加工是指将原材料通过物理或化学方法加工成具有特定形状、尺寸和性能的产品的过程。
实验主要涉及以下几种加工方法：切削加工、挤压加工、拉伸加工等。
三、实验仪器与材料1. 仪器：万能材料试验机、切削加工机床、挤压加工机床、拉伸加工机床等。
2. 材料：金属板材、金属棒材、塑料板材、塑料棒材等。
四、实验内容及步骤1. 切削加工实验（1）实验目的：研究切削加工过程中的切削速度、进给量、切削深度等参数对切削力、切削温度、切削表面质量等的影响。
（2）实验步骤：1）设定切削速度、进给量、切削深度等参数；2）进行切削加工实验，记录切削力、切削温度、切削表面质量等数据；3）分析实验数据，得出结论。
2. 挤压加工实验（1）实验目的：研究挤压加工过程中的挤压速度、挤压比、挤压温度等参数对挤压力、挤压变形、挤压表面质量等的影响。
（2）实验步骤：1）设定挤压速度、挤压比、挤压温度等参数；2）进行挤压加工实验，记录挤压力、挤压变形、挤压表面质量等数据；3）分析实验数据，得出结论。
3. 拉伸加工实验（1）实验目的：研究拉伸加工过程中的拉伸速度、拉伸应力、拉伸应变等参数对拉伸力、拉伸变形、拉伸断裂等的影响。
（2）实验步骤：1）设定拉伸速度、拉伸应力、拉伸应变等参数；2）进行拉伸加工实验，记录拉伸力、拉伸变形、拉伸断裂等数据；3）分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 切削加工实验结果分析根据实验数据，可以得出以下结论：（1）切削速度、进给量、切削深度对切削力、切削温度、切削表面质量有显著影响；（2）切削速度增加，切削力减小，切削温度升高，切削表面质量降低；（3）进给量增加，切削力增加，切削温度升高，切削表面质量降低；（4）切削深度增加，切削力增加，切削温度升高，切削表面质量降低。
材料强化的主要方法及原理
材料强化的主要方法及原理
材料强化的主要方法包括以下几种：
1. 冷加工强化：通过冷加工方式，如冷轧、冷拔等，改变材料的晶粒结构，增强材料的强度和硬度。
原理是通过改变晶粒的形态和排列方式，使材料的位错密度增加，从而提高材料的本构行为。
2. 固溶强化：将一个或多个溶质原子溶解到固溶体中，使固溶体的晶格产生畸变，从而增加材料的抗变形能力。
原理是溶质原子破坏固溶体晶格的完整性，增加位错的形成难度。
3. 相变强化：通过相变反应改变材料的组织结构和性能。
例如固相变形成亚稳相，亚稳相具有较高的硬度和强度。
原理是相变过程中晶界和位错的动力学效应导致材料性能的变化。
4. 织构强化：通过控制材料的晶粒取向和排列，使材料获得相对较高的强度和塑性。
原理是材料的晶体取向决定了其各向异性和织构，织构的优化可提高材料的性能。
5. 粒度强化：通过控制材料的晶粒尺寸，增加晶界的数量和分布，从而提高材料的抗变形能力。
原理是晶界的能量和阻碍位错运动的效应导致材料的强化。
以上方法主要通过改变材料的微观结构和组织来实现材料的强化，从而提高其强度、硬度和耐磨性等性能。
不同的强化方法适用于不同的材料和应用场景，综合运用这些方法可以获得优化的材料性能。
材料加工原理
材料加工原理材料加工是指通过一系列的工艺和方法，将原料转化为成品的过程。
它是制造业中非常重要的一个环节，直接影响着产品的质量和性能。
在材料加工过程中，加工原理起着至关重要的作用，它决定了加工过程中的各种参数和条件，直接影响着最终产品的质量。
首先，材料加工原理涉及到材料的物理和化学特性。
不同的材料具有不同的物理和化学特性，这些特性决定了材料在加工过程中的行为和性能。
比如，金属材料通常具有良好的导热性和导电性，这就决定了金属材料在加工过程中需要采用一些特殊的方法来控制温度和电流，以避免材料变形或损坏。
而塑料材料则具有较好的塑性和可塑性，因此在加工过程中需要考虑材料的流动性和变形性。
其次，材料加工原理还涉及到加工工艺和方法。
不同的加工工艺和方法对材料的要求和影响也是不同的。
比如，铸造工艺是将熔化的金属或合金倒入模具中，通过冷却凝固成型的工艺方法。
在铸造过程中，需要考虑金属的流动性、凝固过程中的收缩和变形等因素。
而在冲压加工中，材料需要经过强大的压力和冲击力，因此需要考虑材料的强度和韧性。
最后，材料加工原理还涉及到加工设备和工具的选择和设计。
不同的材料和加工工艺需要不同的加工设备和工具来实现。
比如，对于金属材料的切削加工，需要选择合适的刀具材料和刀具结构，以保证切削质量和效率。
而对于塑料材料的成型加工，则需要选择合适的模具和成型设备，以保证产品的尺寸和表面质量。
综上所述，材料加工原理是材料加工过程中的关键环节，它涉及到材料的物理和化学特性、加工工艺和方法，以及加工设备和工具的选择和设计。
只有深入理解和掌握材料加工原理，才能够更好地实现材料加工过程中的质量控制和效率提升。
希望本文能够对材料加工原理有所启发，为相关领域的研究和实践提供一定的参考。
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晶体自型壁生核，然后由外向内单向延伸的生长方式，称 为“外生生长”。 平面生长、胞状生长和柱状枝晶生长皆属于外生生长。 等轴枝晶在熔体内部自由生长的方式则称为“内生生长”。 枝晶间距：指相邻同次枝晶间的垂直距离。 棒状共晶：该组织中一个组成相以棒状或纤维状形态沿着生 长方向规则地分布在另一相的连续基体中。
第二
章
液态金属
第二节 液态金属的结
金属和合金材料的加工制备过程？ 配料、 熔化 和 凝固成型 三个阶段。 配料是确定具有某些元素的各金属炉料的加入百分数； 熔炼是把固态炉料熔化成具有确定成分的液态金属； 凝固是金属由液态向固态转变的结晶过程，它决定着金属材料的微
观组织特征。 1.液体与固体、气体结构比较
稳定温度场： 不随时间而变的温度场（即温度只是坐标的 函数）： 等温面：空间具有相同温度点的组合面。 等温线：某个特殊平面与等温面相截的交线。 温度梯度：对于一定温度场，沿等温面或等温线某法线方向
的温度变化率。温度梯度越大，图形上反映为等温面（或等 温线）越密集。 初始条件： 初始条件是指物体开始导热时（即 t = 0 时）的瞬时温度分布。 边界条件： 边界条件是指导热体表面与周围介质间的热交 换情况。
1. 金属性质方面的因素（流动性的高低）
2. 铸型性质方面的因素
3. 浇注条件方面的因素
浇注温度越高、充型压头越大，则液态金属的充型能力越好；
浇注系统（直浇道、横浇道、内浇道）的复杂程度，铸件的壁厚与
复杂程度等也会影响液态金属的充型能力。
第五节 半固态流变规律
在液相线和固相线之间的温度范围内，结晶析出的固相与液相共存，
临界形核功ΔG*的大小为临界晶核表面能的三分之一， 它是均质形核 所必须克服的能量障碍。形核功由熔体中的“能量起伏”提供。因 此，过冷熔体中形成的晶核是“结构起伏”及“能量起伏”的共同产 物。 非均质形核过冷度ΔT比均质形核临界过冷度ΔT*小得多时就大量成 核。 晶体长大微观上是液相原子向固相表面转移的过程。所以，微观长大 方式取决于液-固界面的结构 。 关键问题: 如何选择合适的形核剂。 由非均匀形核理论可知，一种好的形核剂首先应能保证结晶相在衬底 物质上形成尽可能小的润湿角θ； 其次形核剂还应在液态金属中尽可能保持稳定， 并且具有最大的表面积和最佳的表面特性 (如表面粗糙或有凹坑等)。 菲克第一定律：
本章总结 一、应力状态分析 1、应力张量的概念、坐标面上的应力、任意斜面上的应力 2、主应力与应力张量不变量、应力莫尔圆、主剪应力、主应力方向、 最大剪应力、应力张量的分解与应力偏张量 3、平衡微分方程式； 二、应变状态分析 1、应变的概念、应变与位移的关系、应变张量分析； 2、应变协调方程； 三、屈服准则； Tresca屈服准则、Mises屈服准则； 四、塑性变形时的应力应变关系特点、弹性变形时的应力应变关系特 点
第二节 铸件凝固温度场的解析解法
铸件的凝固时间：是指从液态金属充满型腔后至凝固完毕所需要的时 间。铸件凝固时间是制订生产工艺、获得稳定铸件质量的重要依据。
无限大平板铸件的凝固时间 (理论计算法) 大平板铸件凝固时间计算（凝固系数法） 一般铸件凝固时间计算的近似公式（模数法）
影响铸件温度场的因素
1.金属性质的影响： 热扩散率变大， 铸件内部的温度均匀化的能力就大，温度梯度
何？分析获得等轴晶的方法？
第五章
材料加工的力学基础
金属塑性成形的概念
它是指在外力作用下，使金属材料产生预期的塑性变形，以获得
所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。
在工业生产中又称压力加工。
第一节
应力状态分析
一、基本概念
外力：塑性加工时，由外部施加于物体的作用力叫外力。可以分为两
类：面力或接触力和体积力
固态 按原子聚集形态分为 晶体与非晶体。 晶体：凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列的物质称为晶体。 单晶体：在晶体中所有原子排列位向相同者 多晶体：金属通常是由位向不同的小单晶（晶粒）组成，属于多晶 体。 2、液态金属的结构
直接法 — X射线或中子线分析研究液态金属的原 子排列。 液态金属中原子的排列在几个原子的间距范围内，与 其固态的排 列方式基本一致，但由于原子间距的增大和空穴的增多，原子的配位 数略有变化，热运动增强。
金属液和熔渣的动力学粘度η低则有利于扩散的进行，从而有利于脱
去金属中的杂质元素。
表面与界面的差别在于后者泛指两相之间的交界面，而前者 特指液体（或固体）与气体之间的交界面，但更严格说，应 该是指液体或固体与其蒸汽的界面。广义上说，物体（液体 或固体）与气相之间的界面能和界面张力等于物体的表面能 和表面张力。 溶质元素 使表面张力降低的溶质元素叫表面活性元素，“活性”之义 为表面浓度大于内部浓度，也称正吸附元素 提高表面张力的元素叫非表面活性元素，其表面的含量少于 内部含量，称负吸附元素。 加入某些溶质之所以能改变金属的表面张力，是因为加入溶 质后改变了溶液表面层质点的力场不对称性程度。 热力学上，系统总是向减少自由能方向进行，液体表面的自 由能总是趋向最小。 如果加入溶质B降低了溶剂A的表面张力，则表面层就会吸收更多的溶
b2越大，冷却能力强，铸件中的gradt越大 （2）铸型的预热温度：
铸型温度上升，冷却作用小 ，gradt下降，金属型需加热，提高 铸件精度减少热裂 3.铸件结构的影响： （1）铸件的壁厚 壁厚越大， gradt 变小；壁厚越小，gradt 变大 （2）铸件的形状
铸型中被液态金属包围的突出部分，型芯以及靠近内浇道附近的铸 型部分，由于大量金属液通过，被加热到很高温度，吸热能力显著下 降，对应铸件部分的温度场较平坦。
第四章
液态金属的凝固
凝固是物质由液相转变为固相的过程，是液态成形技术的核心问题， 也是材料研究和新材料开发领域共同关注的问题。
严格地说，凝固包括： （1）由液体向晶态固体转变（结晶） （2）由液体向非晶态固体转变（玻璃化转变）
第一节 纯金属的凝固
第二节 合金的凝固
第三节 铸件及焊缝宏观组织及其控制
均质形核 ：形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发 生形核的过程，所以也称“自发形核”。 非均质形核：依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行生核过程，亦 称“异质形核”或“非自发形核”。
属于结晶过程。
金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶；金属从一种固态
过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶。
第三节
液态金属的性质
粘度对成形质量的影响
影响铸件轮廓的清晰程度；
影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向；
影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧；
影响精炼效果及夹杂或气孔的形成：
熔渣及金属液粘度降低对焊缝的合金过渡有利。
型能力？
3、根据Stokes公式计算钢液中非金属夹杂物MnO的上浮速度，已知钢
液温度为1500℃，η＝0.0049N.s/m2, kg/m3,MnO呈球行，其半径r＝0.1mm。
ρ液=7500kg/m3,ρMnO=5400
第三章
凝固过程的温度场
第一节 传热基本原理
不稳定温度场：温度场不仅在空间上变化，并且也随时间变 化的温度场：
2）特征：“近程有序”、“远程无序”
原子间能量不均匀性，存在能量起伏。
原子团是时聚时散，存在结构起伏。
同一种元素在不同原子团中的分布量不同，存在成分起伏金属由液
态转变为固态的凝结过程，实质上就是原子由近程有序状态过渡为长
程有序状态的过程， 从这个意义上理解，金属从一种原子排列状态
（晶态或非晶态）过渡为另一种原子规则排列状态（晶态）的转变均
第四节 快速凝固与微重力下的凝固
快速凝固是指采用急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前 沿推进速率的凝固过程。
作业 1、对于低碳钢薄板，采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形（背 面均匀焊透）。采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板或铝板会 出现什么后果？为什么？ 2、说明为什么异质形核比均质形核容易，以及影响异质形核的基本因 素和其它条件。 3、影响成分过冷的因素有哪些？哪些是属于可控制的工艺因素？成分 过冷对晶体的生长方式有何影响？晶体的生长方式只受成分过冷的影 响吗？ 4、影响枝晶间距的主要因素是什么？枝晶间距与材质的质量有何关 系？ 5、铸件典型宏观凝固组织是由哪几部分构成的，它们的形成机理如
此区域的金属合金称为半固态金属。
☆半固态金属是金属合金由液态变为固态的必要阶段。
☆通过实验发现，强烈搅拌正在凝固的金属，可得到具有近球状晶粒
结构的半固态金属，这种半固态金属可用于金属零部件的成形加工。
作业
1、液态金属的表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有
何关系？
2、 液态合金的流动性和冲型能力有何异同？如何提高液态金属的冲
第四节 液态金属的充型能力
充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸 件的能力，即液态金属充填铸型的能力，是设计浇注系统的重要依பைடு நூலகம் 之一；
充型能力弱，则可能产生浇不足、冷隔、砂眼、铁豆，以及卷入性 气孔、夹砂等缺陷。
内因 —— 金属本身的流动性 外因 —— 铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各 种因素的综合反映。 影响充型能力的因素
间接法 过比较固液态和固气态转变的物理性质的变化判 断。 （1）体积和熵值的变化 （2）熔化潜热和气化潜热 固体可以是非晶体也可以是晶体，而液态金属则几乎总是非晶体 。 液态金属在结构上更象固态而不是气态，原子之间仍然具有很高的结 合能。
3、液态金属的结构特征
l）组成：液态金属是由游动的原子团、空穴或裂纹构成。