1、冶金与建筑工程系 教 案第 3 教学单元课 题：金属表面预处理知识目标1了解金属表面整平、脱脂、除锈和活化等金属表面预处理工艺的原理；2熟悉上述金属表面预处理工艺的特点和应用。能力目标能够通过查阅相关的技术手册，针对不同的金属工件选择和制订适当的表面预处理工艺方法。教学目标职业素质目标 自主创新教学重点 金属表面预处理工艺的特点和应用教学难点 脱脂、除锈工艺的特点和应用辅助教学手段 采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段教学准备准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准 备 教学心理、准备教学过程、准备教学评价授课班级授课日期 月 日 月 日 月 日 月 日 月 日教 学 进 程教学方
2、法及时间分配复习提问：金属耐磨性的影响因素？金属腐蚀的防护措施？导 言：采用任务教学法、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，冶金与建筑工程系 教 案教学内容：金属材料或工件在运输、加工、存放过程中，表面往往带有氧化皮、铁锈、残留的型砂、 尘土以及油脂等污物。 这些污物如不能很好去除，将直接影响表面涂覆层与基体的结合力和耐腐蚀性能，将无法得到与基体 结合牢固、致密、外观平整光滑的涂覆层，影响材料或工件的力学性能和使用寿命。金属表面状态和清洁程度是保证表面处理效果的先决条件。金属表面预处理同时是焊接生产及压力加工的准备工序，在工厂中常采用预处理生产线来完成。金属表面预处理一般包括表面整平、脱脂、
3、除锈和活化等工序。一、表面整平所有的金属材料都不可避免与环境相接触,而与环境真正接触的是金属的表面，如各种机械零件和工程构件。金属表面发生破坏或失效，进而引起整个设备或零（构）件的破坏或失效。发展金属表面防护和强化技术， 是各国普遍关心的重大课题。 金属材料表面整平包括： 机械整平 化学处理方法1. 机械整平借助手工工具、动力工具或喷、抛丸（粒）等机械力去除材通过教师讲解、示范，引导学生学习。6 学时冶金与建筑工程系 教 案料表面的腐蚀产物、油污及其他杂物，以 获得清洁表面的过程，称为机械整平。机械整平方法包括喷砂、喷丸、磨光、抛光和滚光等。其中喷丸同时也是一种金属表面形变强化手段，将在第三单
4、元介绍。1.1 喷砂喷砂是利用压缩空气把磨料高速喷射到零件表面，对其进行清理的一种方法。工厂里也叫吹砂，常用的磨料有 钢砂、石英砂、氧化铝、碳化硅等，最常用的是石英砂，砂粒的尺寸一般为2.53.5mm。喷砂的应用范围： 清除热处理件、锻件、铸件以及轧制板材表面的氧化皮或型砂。 清除工件表面的锈蚀、毛刺或油脂。 对于一些不能用酸浸蚀去除的氧化皮，或在去除氧化皮时容易引起过度浸蚀的情况下，对工件的表面进行预处理。 在进行特殊无光泽电镀前，获得均匀无光泽表面的零件。喷砂的分类： 喷砂分干喷砂和湿喷砂两种。有些零件的特殊部位不允许喷砂，必须进行适当地保护。例如内外螺旋齿、花键、大型内外螺纹、鉴别标记、
5、精密尺寸、冶金与建筑工程系 教 案光表面等。这些非喷砂表面可采用机械夹具、胶 带、纸带、橡胶堵头等保护。干喷砂又分机械喷砂与空气压力喷砂两种类型。每一类型又可分为手工、半自动或连续 自动等多种方式。采用的喷砂机有自流式、离心式、吸入式和压力式等。生产上常用的是吸入式和压力式。吸入式设备简单，但效率低，适用于小零件。压力式主要用于大、中型零件的大批量生产，适用性广，效率高。国内广泛使用的是手工空气压力喷砂室，适用于各种形状复杂的中、小型零件。湿喷砂是在砂料中加入定量的水，使之成为砂水混合物，以减少砂料对零件表面的冲击作用，从而减少金属材料的去除量，使零件表面更光洁。为防止钢铁件锈蚀，水中可加入亚
6、硝酸钠、碳酸 钠、重铬酸钠等作缓蚀剂。湿喷砂通常有雾化喷砂、水-气喷砂和水喷砂三种类型，喷砂方式和喷砂机的结构各不相同。生产上最适用的是水-气喷砂。湿喷砂的应用与干喷砂相似，但主要用于较精密的加工，其优点是污染小。冶金与建筑工程系 教 案喷砂房系统项目：1、室体除尘器2、分选 除尘器3、砂(丸) 料斗4、斗式提升机5、一级 分离器6、AC 型喷砂机7、输送机构8、吸尘 口9、蜂窝 地板料斗10、大型 风机11、消音器12、进风 口13、地轨 台车冶金与建筑工程系 教 案14、二级分离器 1.2 磨光 什么是磨光？磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮 的旋转，以切削金属零件表面的过程。磨光可去掉零件表
7、面的毛刺、 锈蚀、划痕、焊瘤、焊缝 、砂眼、氧化皮等各咱宏 观缺陷，以提高材料或零件的平整度。 磨光可根据零件表面状态和质量要求进行一次磨光和几次（磨料粒度逐渐减小）磨光，磨光后零件表面粗糙度 Ra 值可达0.4m，油磨效果更好。磨光适用于加工全部金属材料和部分非金属材料。磨光效果主要取决于磨料的特性、磨光轮的刚性和轮轴的旋转速度。 魔光轮磨光轮是用棉布、特种纸、毛毡、呢绒或皮革制成的 圆片叠冶金与建筑工程系 教 案在一起，外面包上皮革心再经压粘或缝合而成，表面用骨胶或皮胶粘结适宜的磨料。磨光轮分为软轮和硬轮，材料硬、形状简单的工件用硬轮；材料软、形状复杂的工件用 软轮磨光。 磨光带磨光带是由
8、安装在电动机轴的接触轮带动，调整另一从动轮使其具有一定的张力，以便 对零件进行磨光。磨光带由衬底、粘结剂和磨料三部分组成。 衬底用 13 层不同类型的纸、布制成，粘结剂 用合成树脂、骨胶或皮胶。 常见磨料的特性和用途：冶金与建筑工程系 教 案 磨光速度的选择磨光的效果除取决于磨料的种类和粒度外，还与磨光轮或磨光带的刚性和磨光速度有关。应根据工件材料的不同，选择适宜的磨轮转速。生 产实践表明，磨光时磨轮的转速一般 应控制在 12002800 转/分。零件形状简单或钢铁件粗磨时，可用较大的转速，而零件形状复杂或磨光非铁金属(铜、锌、 铝) 以及其合金的，要采用较小的速度。但过大的圆周速度会使磨光轮
9、的使用寿命降低；而磨光速度太小时，生产效率低，表面质量差。不同金属材料磨光时磨料线速度与磨轮转速的关系：1.3 机械抛光冶金与建筑工程系 教 案抛光通常都在表面处理后进行，对表面涂镀层进行精加工；也可用于表面前对基体表面进行预加工。机械抛光是用涂有抛光膏的抛光轮对工件表面进行加工，其目的是去除金属表面的细微划痕, 降低工件的表面粗糙度值，使工件获得装饰性外观。抛光 轮有布轮和毡轮等， 轮 的大小视生产零件的特征和要求而定，抛光轮的圆周速度一般为 2035 m/s。 抛光分类依据抛光后表面质量的不同，机械抛光可分为粗抛、中抛与精抛三类。粗抛是用硬轮对经过或未经过磨光的表面进行抛光，有一定的磨削作
10、用，能除去粗的磨痕。中抛是用较硬的抛光 轮对经过粗抛的表面做进一步的加工，能除去粗抛留下的划痕，产生中等光亮的表面。精抛是用软轮抛光获得镜面光亮的表面，磨削作用很小，可使金属表面获得镜面光泽。 抛光膏的类型与用途：1.4 滚光和刷光冶金与建筑工程系 教 案滚光是将零件放入盛有磨料和滚光溶液的滚筒中，借助滚筒的旋转，使零件与磨料、零件与零件相互摩擦达到清理零件表面的目的。滚光可以除去零件表面的油污和氧化皮，使零件表面光泽。滚光可以全部或部分代替磨光、抛光，但只适用于大批量且表面粗糙度要求不高的零件。离心滚光：滚光有干法和湿法之分： 干法滚光时使用砂子、金刚砂、碎玻璃及皮革等作磨料。湿法滚光时使用钢球、碎石块、 锯末、碱液、茶仔粉等作磨料。滚光时的转速，视零件的特征、 滚筒的结构而定，一般在 1550 r/min。转速太高时由于离心力大，零件随滚筒转动而不能互相摩擦，起不到滚光作用，转速低了效率低。 滚光时，如零件表面有大量的油污和锈蚀， 应先进行脱脂和浸蚀。当油污较少时，可加入碳酸 钠、肥皂、皂荚粉等少量碱性物质或乳化剂一起进行滚光；零件表面有锈时可加入稀硫酸或稀盐酸。当零件在酸性介质中滚
