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同学们好
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在汽车制造工艺这一部分中
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前面我们讲了
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冲压工艺
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焊接工艺
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涂装工艺
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总装工艺
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那么这四大工艺
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通常我们讲的是汽车车身的制造
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从钢板变成冲压件
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然后通过焊接
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把冲压件焊接在一起
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然后进行涂装进行总装
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但是大家都知道在一部汽车中
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动力总成部分
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也就是发动机和变速箱
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总称为动力总成
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是汽车的核心技术之一
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我们通常讲的一辆汽车动力性
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经济性 安全性
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包括减能减排 环保
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都和汽车发动机有关
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所以我们还有一部分要讲
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那就是汽车发动机动力总成
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零部件的制造工艺
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这就是我们要讲的铸造工艺
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第五节铸造工艺
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我们分四部分来讲
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铸造工艺在汽车制造业的重要性
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常用的动力总成铸件材料
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也就是黑色合金与有色合金
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作为主要的有色合金
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铝合金主要铸造工艺
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最后就是
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铸造铝合金材料与工艺选择原则
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我们先看一下铸造工艺在汽车制造业的重要性
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先看一下铸造业的地位
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大家都知道铸造是制造业的基础
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也是国民经济的基础产业
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从汽车
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机床到航空航天
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国防以及家用电器
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建筑五金
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日用品等各行各业都离不开铸造
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那么具体到我们一辆汽车中铸件重量
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占整车重量的19%到23%
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那么轿车相对小一点19%
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卡车上面铸件更多
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达到23%
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在一台发动机中铸造件
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占发动机重量的70%以上
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许多关键零部件
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比如发动机的缸体 缸盖
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进气歧管 排气歧管
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曲轴 凸轮轴
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活塞 变速箱壳体轮毂等
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都是铸造工艺生产的
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这是一台发动机零部件组成图
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所以从这个图中我们可以看到
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发动机的关键构件关键零部件
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从上面开始
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气门室罩盖
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发动机缸盖
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缸体
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下面的油底壳
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左侧的排气管
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右侧的振气管等等
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都是铸造工艺成形的
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下面我们通过一些图来看一下
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在发功机里面的铸造件
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黑色铸件
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凸轮轴 排气管 曲轴 刹车盘 自动片
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都是黑色铸件
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各类支架连杆
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一些大柴油机的缸盖
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发动机的缸体下缸体
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这都是黑色铸造件
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也就是说我们通常讲的铸铁件
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随着汽车轻量化的发展
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我们越来越要求一辆车要减重
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要节能减排
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那么有色合金
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也就是通常讲的铝合金镁合金
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在汽车上的应用越来越多
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那么有色合金它有什么优势
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第一个明显的减重效益
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第二个客观的节能效果
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第三减少大气污染改善环境质量
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第四有助于提高汽车的行驶性能
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乘客的舒适性和安全性
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所以有色合金
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在汽车上的应用越来越广
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有色合金在汽车上的应用
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包括以下几个方面
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一个是在发动机上的应用
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在变速箱离合器上的应用
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在轮毂上的应用
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在汽车覆盖件等其他方面的应用
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在发动机里面
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发动机的缸体 框架
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缸盖 进气管 油底壳
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气门室罩盖 活塞
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都是铝合金制成的
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关键的零部件
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发动机的缸体下缸体
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也是铝合金
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铝合金的缸盖
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现在在汽车上
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特别是轿车上
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用的已经非常非常普遍
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现在的轿车发动机缸盖
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都是铝合金制造的
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那么气缸盖
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在发动机的工作特点
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是处于高温状态
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承受较大的热冲击和产生应力集中
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那么他用铝合金制造汽缸盖的优点
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除了减轻重量以外
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还有一个突出的优点
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就是导热性好
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对于轿车轻型发动机来讲
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使用铝合金杠杆
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可以使发动机热效率更好
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避免缸盖燃烧室中的零件
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产生过热现象
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各类进气管
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都是铝合金做成的
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高压铸造生产的铝合金
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油底壳 气门室罩盖
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铝合金在变速箱离合器中的应用
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汽车轮毂
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那么铝制轮毂
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具有重量轻
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还有30块减震性能好
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轮胎寿命长 安全可靠
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外观美丽 图案丰富多彩
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尺寸精确 平衡好等优点
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那么铝合金的车轮与钢制车轮相比
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可以减轻30%到40%的重量
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震动可以减少10%到15%
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下面看一下铝合金
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在汽车覆盖件等其他方面的应用
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在其他方面的应用
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包含引擎盖 行李箱盖
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前端翼子板 挡泥板
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保险杠 发动机支架
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水泵壳体 油泵壳体等等
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这些材料都是铝合金制作的
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那么作为另一种有色合金镁合金
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现在那
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在汽车方面的应用也越来越广泛
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在这个图中
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这个仪表板的横量
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方向盘的骨架
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气门室罩盖
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离合器的壳体
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是镁合金材料做成的
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那么在我国的轿车中
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汽车轻量化的现状
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刚才讲过轮毂发动机的缸体
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发动机的框架
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发动机的缸盖
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气门室罩盖 油底壳
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变速箱壳体 离合器壳体等等
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这些产品都是铸造件
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那么铝合金的主导建在我国的轿车中
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大概占到110公斤的重量
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好
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下面我们看一下
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常用的动力总成组件材料
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常用的动力总成组件材料
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一般来讲分为两大类
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即黑色合金和有色合金
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黑色合金
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就是在汽车工业中
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应用的铸铁以及铁的合金
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都叫做黑色合金
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刚才讲的铸铁件就是黑色合金
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那么黑色金属包括铁 洛 锰
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钢属于黑色金属
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但钢不完全等同于黑色金属
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那么什么是有色金属
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呢有色金属又称为非铁金属
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指除了黑色金属以外的金属
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比方说铜 锡 铅 锌 铝等
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都成为有色金属
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有色合金
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在汽车工业中
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得到广泛应用的有色合金
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主要是指的铝合金
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以及少量的镁合金
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下面我们看一下铸铁
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铸铁它是一种以铁 碳 硅为基础
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含有锰 磷 硫等元素的多元合金
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在铸铁中含碳量一般在2.0到4.0
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含硅量在0.5%到3.5%
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铸铁它生产设备和工艺相对简单
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价格比较便宜
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并且具有许多优良的使用性能
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和工艺性能
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所以应用非常广泛
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也是我们汽车制造业中
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比较常用的金属材料之一
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除了汽车上的发动机的缸体
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缸套 活塞环 曲轴 凸轮轴以外
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那么在其他过程中常见的
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比方说各种机器零件
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如机床的床身床头箱
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轧机的轧辊及机器的底座都是铸铁材料
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铸铁的分类
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我们按照铸铁中碳的存在形式
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可以分为白口铸铁
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渗碳体是碳的主要存在方式
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灰口铸铁
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那么碳是以什么形式存在
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按照石墨的形态分类
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铸铁可以分为
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灰铸铁 可锻铸铁
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球墨铸铁和蠕墨铸铁
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那么在灰色铸铁中
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石墨是成片状存在
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在可锻铸铁中
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石墨是以团絮状存在
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在球墨铸铁中
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顾名思义
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石墨是以球状形式存在
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在蠕墨铸铁中
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石墨呈蠕虫状
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这个表呢
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讲了各种铸铁的类型 组织特征
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断口特征和成分特征
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主要是灰铸铁 球墨铸铁
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蠕墨铸铁 可锻铸铁
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包括特种用途的铸铁
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耐磨铸铁 耐热铸铁 耐腐蚀铸铁
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下面看一下铝合金
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刚才讲过铝合金
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在汽车中应用越来越广泛
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那么得益于铝合金的以下主要性能
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第一个是比重比较轻
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我们都知道它的比重是铸铁的1/3
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那么导热性和导电性比较好
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容易加工
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耐腐蚀 抗氧化 化学稳定性好
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浇铸性能也就是流动性很好
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这样可以做成很多复杂的形状的铸件
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可以焊补 低温下不退
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另外铝合金资源非常丰富
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可以回收使用
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我们看一下铸造用铝合金的标识与分类
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首先我们看一下在美国AA体系
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也就是说是铝协会体系
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使用的铝合金的牌号
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分为一系列 二系列 三系列 四系列
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五系列 七系列 八系列
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那么各种系列
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它的这个成分是不一样的
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比方说一系列
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就是纯铝99%都是铝
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那么二系列主要是铝铜合金
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三系列主要是铝 硅镁 铝铜
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或者是铝镁铜合金
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四系列铝硅合金
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五系列铝镁合金
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七系列铝锌合金
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八系列铝锡合金
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那么在我们汽车行业常用的是三系列
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比方说非常有名的319合金A356合金
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都是广泛用于汽车行业的铝合金
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铝合金的缸盖 缸体 框架 活塞 滑轮
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都是这两种合金做成的
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那么它的主导性好 焊接性好
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抗压性好 性能非常稳定
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那么在我们国内的国标体系中
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铸造铝合金分为四个系列
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那么ZL打头就是铸铝
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那么一系列二系列三系列四系列
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一系列是铝硅
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二系列铝铜
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三系列铝镁
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四系列铝锌
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我们汽车行业中
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常用的铝合金就是一系列铝硅合金
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那么它的流动性好
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包含了铝硅铜镁合金
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广泛用于汽车行业
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相当于刚才讲的
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美国ATC的三系列或者四系列的核心
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这个表
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讲了常用铝合金的不同标准的对照
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为什么讲不同标准的对照
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我们大家都知道
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在我们国内的汽车制造行业
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有很多合资企业
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比方说
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通用上汽通用上汽大众一汽大众
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那就说是我们国内的汽车集团
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和国外的知名汽车公司
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比方说通用大众丰田等等
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成立的合资公司
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由于这些外资企业
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使用的大部分是他国家的标准
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比方说有德国标准
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日本 有日本标准
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有欧洲标准 有美国标准 有俄国标准
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那么我们在谈论一个产品的技术要求
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合金排号的时候
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那么一定要知道它是哪个标准
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他原用的哪个国家的标准
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那么这个表
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就把这些不同国家的标准体系
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列在一起
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可以对照
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