第8教學(xué)單元金屬表面鍍層技術(shù)2--化學(xué)鍍和熱浸鍍

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1、冶金與建筑工程系教案第6教學(xué)單元課題：表面改性技術(shù)二---金屬表面形變強(qiáng)化技術(shù)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)熟悉噴丸強(qiáng)化和滾壓強(qiáng)化的原理能力目標(biāo)熟悉噴丸強(qiáng)化和滾壓強(qiáng)化的基本工藝職業(yè)素質(zhì)目標(biāo)愛崗敬業(yè)誠(chéng)實(shí)守信技能過硬自主創(chuàng)新教學(xué)重點(diǎn)噴丸強(qiáng)化教學(xué)難點(diǎn)噴丸強(qiáng)化的原理輔助教學(xué)手段采用實(shí)物、標(biāo)本、模型、圖表、幻燈和錄像等手段教學(xué)準(zhǔn)備準(zhǔn)備教學(xué)目標(biāo)、準(zhǔn)備學(xué)生情況、準(zhǔn)備教學(xué)材料、準(zhǔn)備教學(xué)心理、準(zhǔn)備教學(xué)過程、準(zhǔn)備教學(xué)評(píng)價(jià)授課班級(jí)授課日期月日月日月日月日月日教學(xué)進(jìn)程教學(xué)方法及時(shí)間分配復(fù)習(xí)提問：1．化學(xué)熱處理的基本過程2.滲碳基本工藝及滲

2、碳后的性能以一種實(shí)驗(yàn)鋼冶金與建筑工程系教案為載體，采用任務(wù)教學(xué)法、案例教學(xué)法、引導(dǎo)文教學(xué)法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法，通過教師講解、示范，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。2學(xué)時(shí)導(dǎo)言：新課內(nèi)容:理論基礎(chǔ)——加工硬化，即通過機(jī)械手段(噴丸、滾壓等)在金屬表面產(chǎn)生塑性變形，使表面形成加工硬化層，其深度可達(dá)0.5～1.5mm。表面層的兩種變化：一是在組織結(jié)構(gòu)上，亞晶粒極大細(xì)化，位錯(cuò)密度增加，晶格畸變度增大；二是形成了高的殘余壓應(yīng)力。常用方法——噴丸、滾壓等，而尤以噴丸強(qiáng)化應(yīng)用最為廣泛。一、噴丸強(qiáng)化1.定義噴丸強(qiáng)化是在受噴材料的再結(jié)晶溫度以下

3、進(jìn)行的一種冷加工方法，是利用高速噴射的細(xì)小彈丸在室溫下撞擊受噴工件表面，使材料表層發(fā)生彈、塑性變形，在零件表面產(chǎn)生一定厚度的加工硬化層，并呈現(xiàn)較大的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕能力的表面強(qiáng)化技術(shù)。噴丸強(qiáng)化已廣泛用于彈簧、齒輪、鏈條、軸、葉片、火車輪等零部件。2.原理噴丸處理后工件的表面硬度增加，距表面愈近，效果愈明顯，噴丸造成的工件表面硬度增加是由于表層組織加工加工硬化及殘余壓應(yīng)力值增大的綜合結(jié)果。此外，噴丸還能促使工件表層的組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，即殘余奧氏體誘發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并且能

4、夠細(xì)化馬氏體的亞結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了工件表面硬度和耐磨性，從而延長(zhǎng)工件的使用壽命。噴丸與噴砂都能對(duì)工件起到清整去污的目的，目的為下序作準(zhǔn)備，即要保證下道工序的粗糙度要求，也有的為了要表面的一致性，噴丸對(duì)工件有強(qiáng)化作用，噴砂就不明顯了。丸一般是球形一類沒有棱角的顆粒，如鋼絲切丸等；砂是指有棱角的砂粒,如棕剛玉、白剛玉、河砂等。冶金與建筑工程系教案1.噴丸材料的選擇應(yīng)當(dāng)指出，噴丸強(qiáng)化用的彈丸與清理、成型、校形用的彈丸不同，必須是圓球形，不能有棱角和毛刺，否則會(huì)損傷零件表面。選擇彈丸時(shí)不僅要考慮受噴零件的工藝

5、要求，包括噴丸面預(yù)期的塑性變形深度、最大殘余應(yīng)力值和表面粗糙度，還要考慮噴丸設(shè)備條件和彈丸的損耗等。一般來說，黑色金屬件可以用鑄鐵丸、鑄鋼丸、鋼絲切割丸、玻璃丸和陶瓷丸，以得到較深的變形層和較大的殘余應(yīng)力值，但要求獲得低表面粗糙度時(shí)常采用玻璃丸。有色金屬如鋁合金、鎂合金、鈦合金和不銹鋼件則需用不銹鋼丸、玻璃丸和陶瓷丸。2.噴丸設(shè)備噴丸強(qiáng)化所用的噴丸機(jī)有葉輪式和壓縮空氣式兩大類，噴丸機(jī)又有干噴和濕噴之分。干噴式工作條件差，濕噴式是將彈丸混合在液體中成懸浮狀，然后噴丸，因此工作條件有所改善。噴是以壓縮空氣

6、作為動(dòng)力將砂料或丸料噴到材料表面；拋是將丸料以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力的方法，沖擊材料表面，達(dá)到清除和一定的粗糙度。冶金與建筑工程系教案葉輪式噴丸機(jī)的原理示意圖1.噴丸應(yīng)用噴丸強(qiáng)化工藝適應(yīng)性較廣、工藝簡(jiǎn)單、操作方便；生產(chǎn)成本低、經(jīng)濟(jì)效益好、強(qiáng)化效果明顯。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，帶有信息反饋監(jiān)控的噴丸技術(shù)已在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，使強(qiáng)化的質(zhì)量得到了進(jìn)一步提高。噴丸強(qiáng)化已廣泛用于彈簧、齒輪、鏈條、軸、葉片、火車輪等零部件；可顯著提高抗彎曲疲勞、抗腐蝕疲勞、抗應(yīng)力腐蝕疲勞?？刮?dòng)磨損、耐點(diǎn)蝕（孔蝕）能力。一

7、、滾壓強(qiáng)化1.定義表面滾壓技術(shù)是在一定的壓力下，用輥輪、滾球或輥軸對(duì)被加工表面進(jìn)行滾壓或擠壓，使其發(fā)生塑性變形，形成加工硬化層的工藝過程。一些零件的內(nèi)孔擠壓同樣屬于這一范疇。2.特點(diǎn)表面滾壓可以使工件表面改性層的最大深度達(dá)5mm以上，因此滾壓強(qiáng)化能較大幅度提高材料表面的疲勞壽命和抗應(yīng)力腐蝕能力，特別適合晶體結(jié)構(gòu)為面心立方晶格的金屬與合金的表面改性。冶金與建筑工程系教案熱處理與滾壓相結(jié)合對(duì)提高疲勞強(qiáng)度的效果更加顯著，感應(yīng)加熱淬火加滾壓、滲氮加滾壓、碳氮共滲加滾壓都具有良好的強(qiáng)化效果。滾壓工藝的缺點(diǎn)是只能

8、適合一些形狀簡(jiǎn)單的平板類零件、軸類零件和溝槽類零件等，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件表面就無法使用ü任務(wù)總結(jié)：1.噴丸強(qiáng)化的原理；2.噴丸強(qiáng)化的應(yīng)用；3.噴丸強(qiáng)化的應(yīng)用；布置任務(wù)：1.噴丸強(qiáng)化的定義、原理及噴丸的選擇2.噴丸強(qiáng)化的應(yīng)用注：各欄大小可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。