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过程与方法:
1.经历运用材料力学性能参数分析和刀具在加工中的变化过程,掌握刀具材料性能;
2.对刀具材料性能的掌握,能依据不同应用场合选择不同材料的刀具。
情感、态度与价值观:
乐于接触实际加工中的刀具知识,积极探讨在加工中关于刀具的问题,在教学中发挥积极的作用,并能够把学到的知识运用到实际加工中。
教学重点、难点及解决措施
教学重点、难点:
刀具材料性能指标及其应用
解决措施:
从学生学过的金属材料力学性能入手,联系金属切削实际加工过程,引导学生对切削现象分析及思考,逐步掌握问题的关键。
教学设计思路
本课的教学设计内容主要分为部分;
\
1.从熟悉的金属材料力学性能开始新课,激发学习兴趣,把抽象的问题引入到已掌握的知识体系中,初步体会刀具材料的切削性能要求
2.将知识的学习实际加工情景中,调动学生积极讨论解决问题的办法,让学生在讨论中学到知识,引导他们学会分析问题的方法
3.让学生明白刀具材料的性能衡量指标,如何鉴定刀具材料
4.让学生掌握常用刀具材料的性能及其应用场合,能够依据加工工艺要求,选择合理的材料刀具
5.巩固检测,教师提问,学生回答,本课小结,布置作业
依据的理论
授导、经验、引导型学习
信息技术应用分析
知识点
学习水平
媒体形式
使用方式
使用效果
刀具材料性能指标
衡量刀具材料性能的指标
PPT
用投影仪显示演示文稿内容
引起学生兴趣,促进学生参与课堂活动,使他们从形象中掌握抽象的知识。
常用刀具材料分析
熟悉常用刀具材料的性能及应用
教学过程(可续页)
教学环节
教学内容
所用
时间
教师活动
学生活动
设计意图
从学过的金属材料力学性能开始,学生明白衡量刀具材料性能的指标
导入新课,说明刀具材料要用特定的指标来衡量其性能
5min
师:
金属材料力学性能指标有哪些?
强度、硬度、韧性、塑性等
力学性能指标作用是什么?
作为使用选材重要参数
作为加工金属材料的刀具材料需不需要用一定的性指标来衡量?
我们根据自己的实作感受试着归纳一下?
需要。
硬度、强度、耐高温等
以上使我们自己的认识,刀具材料究竟如何衡量,我们今天就来研究它?
(在教学中使用PPT辅助教学:
金属材料力学性能;
刀具材料性能指标)
学生思考并回答
利用学生已经掌握的知识,引入对新的教学内容学习
从实际切削加工现象中,总结刀具材料的性能指标
刀具材料及刀具材料的性能指标
10min
认识刀具材料概念?
刀具材料是指刀具上参与切削的那部分材料。
刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状,而且还要求有相应的刀具材料。
在实际切削中,刀具切削部分发生了怎样的变化?
1.刀尖钝圆半径变大(图示)
2.刀刃出现较大的钝圆半径
3.刀具的前、后刀面均有磨损痕迹
4.刀具发热……
出现上述现象,对加工的影响?
1.切削质量下降
2.缩短刀具寿命
3.增加加工成本……
为了保证切削效果,提高生产效率,要求刀具材料必须具备的性能:
1.硬度和耐磨性
刀具材料的硬度一定要大于工件材料的硬度,一般常温硬度超过60HRC以上。
高速钢在63~66HRC以上,硬质合金在74~81.5HRC左右,人造金刚石10000HV。
一般来说,刀具材料的硬度越高,耐磨性越好。
因为均匀分布的细化碳化物数量越多,颗粒越小,耐磨性就越高。
2.强度和韧性
在切削过程中,刀具承受很大的压力,只有抗弯强度好,切削用量才不会发生变化。
粗加工余量不均,切削力发生变化,对刀具有冲击和震动,如果韧性不好,常会出现崩刃或折断。
硬度和韧性是一对不可解决的矛盾,如高速钢的韧性好,而硬质合金的硬度高,
3.耐热性
耐热性是指在高温下刀具材料保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。
用红硬性表示。
高温下硬度越高,则红硬性越好。
碳素工具钢的红硬性200~250℃,高速钢不超过650℃,硬质合金约800~1000℃。
4.良好的工艺性
热处理性能好——淬透性
焊接性能好——易焊性
锻造性能好——易锻性
磨削性能好——易刃磨
刀具在切削前后的对比;
学生思考、参与讨论、做好笔记
利用实际分析,把抽象的问题直观的展示给学生,便于学生掌握。
根据常见的金属切削刀具,分析常见刀具材料
常见刀具材料性能、用途
20min
我们接触过的刀具?
锉、锯条、钻头、硬质合金车刀、高速钢车刀……
这些刀具的材料是什么?
碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等
具体分析刀具材料性能及其应用场合?
一、碳素工具钢
碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢(含C一般为0.65~1.35%)。
1、常用牌号
T7A、T8A……T13A
2、主要性能
淬火后硬度较高,可达HRC61~65;
红硬性为200℃~250℃,不耐高温,
价格低廉,
切削速度不能提高,允许切削速度VC≤10m/min,
3、应用
只能制作低速手用刀具,如板牙、锯条、锉等;
4、优点:
易刃磨,可获得锋利的刀刃。
二、合金工具钢
在碳素工具钢中加入一定量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)等合金元素,能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性,同时还可以减少热处理时的变形。
1、主要牌号
9SiCr:
9表示平均含C量为0.90%,Si、Cr平均含量均小于1.5%;
CrWMn:
平均含C量大于1.0%,Cr、W、Mn平均含量均小于1.5%。
淬火后的硬度可达HRC61~65,
红硬性为300℃~400℃,
允许切削速度Vc=10~15m/min,
制作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。
如板牙、拉刀、手用铰刀(孔的精加工)等。
三、高速钢
高速钢是一种高合金工具钢,钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素,这些合金元素的含量较高,主要改变以往工具钢的性能。
(一)高速钢的性能:
1、具有高的强度和韧性;
2、良好的耐磨性,63~66HRC(加入V元素的作用);
3、红硬性为600℃(加入W元素的作用);
4、允许切削速度Vc=25~30m/min;
5、具有良好的制造工艺性;
高速钢能锻造,易刃磨,能制造形状复杂的及大型成形刀具,如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具、整体铣刀盘等都用高速钢。
高速钢的焊接、韧性、热处理性能好。
6、可获得锋利的刀刃(锋钢之称);
7、加工范围较大:
铸铁、有色金属、钢(指正火状态下,淬火状态不能加工)
(二)高速钢的分类
高速钢按用途来分可分为普通高速钢和高性能高速钢。
1、普通高速钢:
工艺性好,可满足一般工程材料的切削加工。
又可分为:
钨系高速钢:
W18Cr4V(最常见、易刃磨)
钼系高速钢:
W6Mo5Cr4V2
2、高性能高速钢
通过调整基本化学成分和添加其他合金元素,,使其性能比普通高速钢提高一步,可用于切削高强度钢,高温合金、钛合金等难加工材料。
分类:
高碳高速钢:
95W18Cr4V(硬度增加)
高钒高速钢:
W6Mo5Cr4V3(耐磨性增加)
钴高速钢:
W6Mo5Cr4V2Co8(截面粗大)
铝高速钢:
W6Mo5Cr4V2Al(使用寿命增加)
四、硬质合金
指有高硬度、高熔点的碳化物,用金属粘结剂,经过高压成形,在500℃的高温下烧结而成的材料为硬质合金。
组成:
硬质相(TiC或WC)+粘结相(Co、Ni、Mo等,其中Co比较常用)
(一)主要性能
1、常温硬度74~81.5HRC,红硬性为800℃~1000℃,耐磨性优良。
2、允许切削速度Vc=100m/min以上,最高不能超过200m/min.
3、脆性较大,怕冲击和振动。
容易出现崩刃,因此注意加工条件。
4、制造工艺性差。
5、加工范围较广。
脆性材料、钢材、有色金属等均可加工。
(二)分类
硬质合金分为
钨钴类硬质合金(YG)应用较广泛
钨钴钛类硬质合金(YT)
添加稀有金属硬质合金(YA、YW)
碳化钛基硬质合金(YN)
1、钨钴类硬质合金YG
(1)组成:
WC+Co
(2)常用牌号:
YG3、YG6、YG8(3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%)
当Co的含量较多时,WC的含量较小时,则硬度较低,韧性和强度提高,硬度下降,耐磨性降低;
反之,韧性和强度下降,硬度提高,耐磨性、耐热性提高。
(3)应用:
YG3(精加工)YG6(半精加工)YG8(粗加工)
Co的含量↑韧性↑强度↑HRC↓耐磨性↓
Co的含量↓韧性↓强度↓HRC↑耐磨性↑脆性↑
主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料,不适合加工钢料,因为在640℃时发生严重粘结,使刀具磨损,耐用度下降。
为了适应各种加工情况的需要,在含Co量相同的情况下,按WC粉末的不同粒度分为粗晶粒(YG3C)、细晶粒(YG3X)、中间晶粒(YG3)。
一般硬质合金为中间晶粒。
2、钨钴钛类硬质合金(YT)
硬质相(WC+TiC)+粘结相(Co)
YT5、YT14、YT15、YT30(数字表示TiC的百分含量)
YT5(粗加工)
YT14、YT15(半精加工)
YT30(精加工)
TiC含量↑硬度↑耐磨性↑脆性↑韧性↓
TiC含量↓硬度↓耐磨性↓脆性↓韧性↑
主要用于加工钢材及有色金属,一般不用与加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti的亲合力较大,使刀具磨损较快。
3、添加稀有金属硬质合金
4、碳化钛基硬质合金(YN)
(三)涂层硬质合金的选用
涂层硬质合金是采用韧性较好的基体(如硬质合金刀片或高速钢等),通过化学气相沉积和真空溅射等方法,对硬质合金表面涂层厚度为5~12μm的涂层材料以提高刀具的抗磨损能力。
涂层材料为TiC、TiN、
等。
适合于各种钢材、铸铁的半精加工和精加工,也适合于负荷较小的精加工。
常见刀具;
刀具材料性能及应用)
利用实际分类分析,把抽象的问题直观的展示给学生,便于学生掌握
引导学生回顾、体会刀具材料的性能与应用
刀具材料性能和巩固练习
刀具材料性能指标?
常见的刀具材料?
碳素工具钢性能及其应用?
合金工具钢性能及其应用?
高速钢钢性能及其应用?
硬质合金的性能及其应用?
课后作业1.2.3.4.5做在作业本明天早上交.
学生回答,完成课后作业
回顾、复习、加深印象、巩固
课
堂
教
学
流
程
图
应用媒体教学活动学生自主活动判断
反
思
1.本节教学内容安排了三个板块,循序渐进,逐步深入,便于学生理解,注重培养学生总结、推理能力。
2.本节教学需要改进的是:
加强案例的生动性;
注重学生知识的欠缺;
注重对学生思维的发现和调动;
注意对学生讨论问题方法的引导。
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- 刀具 材料 教学 设计