項目任務(wù)1.1常用量具的使用目錄01.知識梳理07.1.6量具使用注意事項03.1.2千分尺（螺旋測微器）05.1.4孔規(guī)02.1.1游標(biāo)卡尺與電子數(shù)顯卡尺04.1.3內(nèi)徑卡表和千分表06.1.5標(biāo)準(zhǔn)量具01知識梳理021.1游標(biāo)卡尺與電子數(shù)顯卡尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺是最常用的測量尺，制式和精度比較多，圖1.1是一種通用型公制游標(biāo)卡尺，一般精度為0.02mm。圖1.1公制的游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺卡尺測量結(jié)果讀數(shù)由主尺和副尺兩部分之和獲得，主尺最小刻度為1mm，尺面標(biāo)記數(shù)值1cm，副尺49mm長度刻50個小格，每個格的長度0.98mm，每一個小格代表主尺的0.02mm，其精度也就是0.02，副尺尺面標(biāo)記數(shù)值0.1mm，5個小格為一個單元，每小格讀數(shù)0.02mm。測量時首先通過副尺的零刻線位置確認(rèn)主尺的讀數(shù)，如果零刻線恰好對齊主尺刻線，直接讀取數(shù)值，如果沒有對齊主尺刻線，超出的尺寸則通過副尺的游標(biāo)刻線找到和主尺對齊的刻線，累加計算，附加在主尺上，按照精度有效數(shù)字要求標(biāo)記，即可完成測量。由于我國民用飛機(jī)大部分是進(jìn)口歐美的飛機(jī)，多數(shù)使用英制計量，其測量原理與公制的相同，但刻度和讀數(shù)差異較大，如下以英制單位游標(biāo)卡尺為例說明刻度和計量方法。游標(biāo)卡尺英制游標(biāo)卡尺主尺采用十進(jìn)制標(biāo)記，主尺每英寸分10大格，每大格為0.1英寸；每1大格又分成4小格，每小格為0.025英寸；副尺0.6英寸刻線25小格，每格0.024英寸，和主尺差0.001英寸，相當(dāng)于將主尺上每一小格（0.025英寸）分為25份，因此其精度為0.001英寸，其有效數(shù)字為小數(shù)點(diǎn)后3位。測量工件尺寸時，從主尺上讀出對應(yīng)于副尺零刻度的大格數(shù)及最后1個大格后面的小格數(shù)；再找到主尺與副尺刻度線對正的副尺讀數(shù)，工件尺寸即可得到。如圖1.2為英制游標(biāo)卡尺刻度、讀數(shù)方法和測量結(jié)果。游標(biāo)卡尺圖1.2英制游標(biāo)卡尺刻度及讀數(shù)方法游標(biāo)卡尺航空器大多數(shù)的緊固件為英制，并且采用分?jǐn)?shù)制式表示其長度和直徑，普通游標(biāo)卡尺測量的數(shù)值需要換算為分?jǐn)?shù)格式，一種帶英制分?jǐn)?shù)表盤的游標(biāo)卡尺，如圖1.3所示，可以方便快捷直接讀取需要的數(shù)值。英制的分?jǐn)?shù)游標(biāo)卡尺表盤一周為一英寸，將一英寸分為64等份，每小格代表1/64英寸，讀數(shù)時將主尺上整數(shù)讀數(shù)與表盤上分?jǐn)?shù)讀數(shù)相加即可。圖1.3分?jǐn)?shù)格式的英制游標(biāo)卡尺電子數(shù)顯卡尺電子數(shù)顯卡尺是配置自動讀取數(shù)值裝置的游標(biāo)卡尺，一般卡尺由尺身（固定部分）和帶有數(shù)字顯示器和三個按鈕的尺框（滑動部分）組成，如圖1.4所示。該類卡尺使用方便，尺寸可直接從顯示屏上讀出，并可通過“in/mm”按鈕實(shí)現(xiàn)公制與英制兩種讀數(shù)的換算。圖1.4電子數(shù)顯卡尺電子數(shù)顯卡尺測量工件尺寸之前，首先將尺框上的開關(guān)按鈕按下，接通電路；再將尺框向左滑動到固定卡腳與活動卡腳并攏的端頭位置，按下調(diào)零按鈕調(diào)零；然后右移尺框，將被測工件置于固定卡腳和活動卡腳之間（下面的卡腳用于測量外部尺寸，上面的卡腳用于測量孔徑），當(dāng)卡腳與工件表面剛好接觸又不卡得太緊時，擰緊止動螺釘，從顯示屏上直接讀出讀數(shù)，并根據(jù)需要選讀公制讀數(shù)或英制讀數(shù)。與普通游標(biāo)卡尺先比，數(shù)顯卡尺使用方便，功能多，測量數(shù)值直觀，但不足的是含有電子裝置的卡尺要保持清潔，避免油水等液體物質(zhì)滲入尺框內(nèi)，以免損壞電子元件，同時由于靈敏度非常高，測量時手法要穩(wěn)定，以保證數(shù)值準(zhǔn)確。031.2千分尺（螺旋測微器）1.2千分尺（螺旋測微器）千分尺，又稱為螺旋測微器，是一種精密測量工具，廣泛應(yīng)用于零件高精度檢測。千分尺根據(jù)其功能分為：外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺和深度千分尺。所有千分尺讀數(shù)方法相同，許多千分尺還兼有數(shù)顯功能，圖1.5所示的是一種數(shù)顯功能的千分尺。圖1.5數(shù)顯功能的千分尺1.2千分尺（螺旋測微器）普通的千分尺（以外徑千分尺為例）一般由框架和圓筒組合而成，相對游標(biāo)卡尺結(jié)構(gòu)，千分尺構(gòu)造比較復(fù)雜。圖1.6是普通的千分尺結(jié)構(gòu)示意圖，其主要結(jié)構(gòu)包括：1-尺架；2-固定測砧；3-測微螺桿；4-螺紋軸套；5-固定刻度套筒；6-微分筒；7-調(diào)節(jié)螺母；8-接頭；9-墊片；10-測力裝置；11-鎖緊螺釘；12-絕熱板。圖1.6普通千分尺結(jié)構(gòu)示意圖1.2千分尺（螺旋測微器）千分尺的可動零件是測微套筒和測量軸，測微套筒和測量軸固定在一起，當(dāng)測微套筒在圓筒上轉(zhuǎn)動時，測量軸隨之轉(zhuǎn)動并向左或向右移動。測量軸和砧座之間的開度為被測工件尺寸。千分尺圓筒上的刻度區(qū)稱為主尺部分，測微套筒上的刻度區(qū)稱為副尺部分。在以毫米為單位的千分尺上，主尺在軸線上下都有刻度線，上下刻度線之間的距離是0.5毫米，同一方向兩刻線之間的距離是1毫米，主尺上的數(shù)字是毫米數(shù)。副尺圓周等分50格，其轉(zhuǎn)動一周在主尺上移動0.5毫米，因此其每小格代表0.01毫米，副尺上的數(shù)字是指第幾刻線。讀尺時應(yīng)先讀主尺的數(shù)值，然后數(shù)副尺上與軸向線相對處刻線是多少格，副尺刻線讀數(shù)乘以0.01即為副尺讀數(shù)。將主副尺讀數(shù)相加即為被測件尺寸。如圖1.7為公制千分尺刻度示意圖。1.2千分尺（螺旋測微器）圖1.7公制千分尺刻度示意圖在以英寸為單位的千分尺上，主尺在軸向線上的數(shù)字是0.1英寸，數(shù)字線之間被分為4小格，每小格為0.025英寸。副尺圓周等分25小格，其轉(zhuǎn)動一圈在主尺上移動一小格（0.025英寸），副尺每小格為0.001英寸。其數(shù)值讀取方法與以毫米為單位的千分尺相同，但單位不同。如圖1.8為英制千分尺刻度示意圖。1.2千分尺（螺旋測微器）圖1.8英制千分尺刻度示意圖千分尺的測量過程有別于游標(biāo)卡尺的對線定副尺刻度，測微套筒是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，副尺的讀數(shù)常常在刻度之間，一般情況下采用估讀方法確定讀數(shù)。為了更精確地測量和準(zhǔn)確估讀，有些千分尺上帶有游標(biāo)尺，如圖1.9所示。1.2千分尺（螺旋測微器）

圖1.9帶游標(biāo)的千分尺帶游標(biāo)尺的千分尺是在主尺軸線上方，靠近測微套筒橫向排列11條（0—0）水平線構(gòu)成游標(biāo)尺。游標(biāo)尺上10小格對應(yīng)副尺上的9小格，即將副尺上一小格（0.001英寸）再等分10份，每一小格為0.0001英寸。讀值時應(yīng)將三部分?jǐn)?shù)據(jù)按位相加。圖示的尺寸讀數(shù)應(yīng)該為0.2947英寸。1.2千分尺（螺旋測微器）上述形式的千分尺只能測量外徑，對于內(nèi)徑測量需要使用內(nèi)徑千分尺，此種千分尺一般量程很小，用于對較小孔的直徑測量，如圖1.10為量程為10-12毫米的帶有游標(biāo)刻線的內(nèi)徑千分尺，測量精度可達(dá)0.001毫米。圖1.10帶有游標(biāo)刻線的內(nèi)徑千分尺1.2千分尺（螺旋測微器）千分尺是精密測量工具，使用時必須謹(jǐn)慎，跌落和不規(guī)范操作，可能造成框架變形，影響精度，甚至造成永久變形報廢。每次使用前應(yīng)仔細(xì)檢查（含校驗(yàn)標(biāo)簽），嚴(yán)格按使用說明操作，使用完畢要保持清潔，同時要定期校驗(yàn)以保證有效性?！救蝿?wù)延伸】：深入了解千分尺結(jié)構(gòu)和測量方法，熟知并能夠講解游標(biāo)卡尺測量機(jī)理以及帶游標(biāo)千分尺精度確定方法。分析說明如果出現(xiàn)千分尺零線不對正情況下，如何通過補(bǔ)償方法測量和讀數(shù)，如何通過維修保證調(diào)零。041.3內(nèi)徑卡表和千分表內(nèi)徑卡表彌補(bǔ)內(nèi)徑千分尺測量范圍受限的另外一類量具是內(nèi)徑卡表，如圖1.11所示的卡表測量范圍為5-15mm，表頭精度0.001。圖1.11內(nèi)徑卡表內(nèi)徑卡表內(nèi)徑卡表主要有可開合的卡鉗和千分表頭組合而成，卡鉗的開合通過特殊機(jī)構(gòu)驅(qū)動表頭顯示開度大小，這種量具靈活多樣，使用方便，卡表的卡鉗是向外伸出的，開放性的測尖可以設(shè)計為各種結(jié)構(gòu)和形狀，可以完成不同空間角度的小尺寸孔的精確測量，特別是內(nèi)徑千分尺不能觸及的環(huán)槽、中窄小縫隙以及有深度的內(nèi)孔測量。內(nèi)徑卡表測量的關(guān)鍵部件是千分表，這是一種應(yīng)用廣泛的精密位移測量裝置。千分表千分表及表架安裝如圖1.12所示。表頭由表殼、測量桿以及內(nèi)部齒輪機(jī)構(gòu)組成，表盤有大指針和小指針，表盤圓周分100格，大指針轉(zhuǎn)動一圈（100格）為1毫米，每小格代表0.01毫米。小指針用于記錄大指針轉(zhuǎn)動圈數(shù)，大指針轉(zhuǎn)一圈，小指針轉(zhuǎn)一格，對于測量桿行程大且變化快的情況，小指針的輔助計數(shù)功能非常重要。千分表是用比較的方法檢查工件尺寸偏差的量具，用它不能直接讀出工件的尺寸，需要借助表架的支撐和固定來完成各種測量。通常千分表可完成各類平行度、圓柱體錐度、圓柱體的橢圓度、內(nèi)孔的橢圓度、變形和回轉(zhuǎn)體跳動等測量。千分表圖1.12千分表及表架051.4孔規(guī)1.4孔規(guī)航空維修中許多測量是在不可見或空間狹窄環(huán)境下完成的，這種無法直接讀數(shù)的取樣測量工具孔規(guī)應(yīng)運(yùn)而生。典型孔規(guī)用于對一定深度位置的孔徑進(jìn)行測量?？滓?guī)自身沒有刻度，需和千分尺或游標(biāo)卡尺一起使用。常用的孔規(guī)有兩種，一種如圖1.13所示，習(xí)慣稱為“T”型規(guī)，通常規(guī)格為0.5—5英寸可多種范圍選擇。另一種習(xí)慣稱“球”型規(guī)，如圖1.14所示，通常所用規(guī)格為0.125—0.5英寸，也有多種范圍選擇?！癟”型規(guī)使用方法“T”型規(guī)外觀結(jié)構(gòu)為“T”字型，橫桿內(nèi)裝有彈性測桿，垂直手柄桿端處有鎖鈕，當(dāng)使用時先將彈性測桿收縮到合適位置，用手柄鎖鎖住放入被測孔內(nèi)，然后松開鎖鈕使測量桿端面彈出與孔壁接觸（保持手柄和孔的軸線平行），旋緊鎖鈕拿出孔規(guī)，用千分尺或游標(biāo)卡尺測量孔規(guī)兩個測量桿端的尺寸，得出孔的尺寸。用后放松鎖鈕保存好。由于“T”型規(guī)橫桿內(nèi)裝有雙側(cè)彈簧，使用時要用手保護(hù)彈性測桿，以防松開鎖鈕時彈性測桿脫出（嚴(yán)禁無保護(hù)直接松開鎖）?！扒颉毙鸵?guī)“球”型規(guī)主要用于測量小孔時取樣。“球”型規(guī)端頭是兩個分裂頭，通過調(diào)節(jié)手柄旋鈕使分裂頭張開和閉合以此獲得小孔的直徑?！扒颉毙鸵?guī)使用方法與“T”型規(guī)一樣，不同的是“球”型規(guī)沒有彈簧裝置，一般用后要使規(guī)頭閉合保存?！救蝿?wù)延伸】分析“T”型規(guī)工作原理，結(jié)合圖紙從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)說明使用過程的保護(hù)措施必要性（不允許沒有使用手指保護(hù)情況下放空松開鎖緊旋鈕）。061.5標(biāo)準(zhǔn)量具1.5標(biāo)準(zhǔn)量具許多標(biāo)準(zhǔn)件、常用件以及定制的尺寸規(guī)范不需要使用可調(diào)的通用量具，而是使用標(biāo)準(zhǔn)量具快速測量，如系列化的緊固件、標(biāo)準(zhǔn)化的導(dǎo)線、常用的圓角、常規(guī)的鉆頭以及鉚釘孔等。使用標(biāo)準(zhǔn)量具無需精確測量，只需對應(yīng)選擇驗(yàn)證，極大節(jié)省測量時間，而且可避免測量錯誤。塞尺（間隙規(guī)）塞尺是測量間隙的量規(guī)，如圖1.15所示。它是一組厚薄不同的不銹鋼片，使用時選一片或多片合在一起放入待測間隙中，感到稍有摩擦即為合適，從片上的數(shù)字可以計算出間隙的大小。圖1.15塞尺圓角規(guī)圓角規(guī)也稱半徑規(guī)，如圖1.16所示，一組不同半徑的序列化標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼片，用于測量板材及各種加工件的內(nèi)、外圓角半徑。使用時找出適合被測表面的一片，然后讀出上面標(biāo)注的數(shù)值，便是被測的半徑值。圖1.16半徑規(guī)鉆頭規(guī)航空制造與裝配中鉆頭使用頻繁，種類也繁多，其直徑的確定可以使用鉆頭規(guī)，如圖1.17所示。它是開有不同標(biāo)準(zhǔn)直徑孔的板卡，上面標(biāo)有英制鉆頭的三種規(guī)格：分?jǐn)?shù)型號、字母型號和數(shù)字號。分?jǐn)?shù)標(biāo)有0.063(l/16)到1英寸直徑，并有六十四分之幾的刻度：字母型號從A（最?。┑絑（最大）；數(shù)字號從1號（最大）到80號（最?。．?dāng)鉆頭桿上標(biāo)記的鉆頭規(guī)格不清楚時，就可以利用鉆頭規(guī)來檢定。使用它測量鉆頭直徑時，插鉆頭尖端到孔中，如鉆頭容易進(jìn)入，再插下一個較小的孔，正確尺寸是鉆頭輕碰孔壁。鉆頭規(guī)圖1.17鉆頭規(guī)”線徑規(guī)線徑規(guī)是快速測量金屬絲直徑的量規(guī)（直徑的大小用號數(shù)表示），如圖1.18所示。它的周邊有很多大小不同的缺口，使用時找兩個相鄰缺口，金屬絲能通過其中的一個但不能通過另一個，能通過的缺口上數(shù)字就是金屬絲的直徑或號數(shù)。線徑規(guī)是航空維修中標(biāo)準(zhǔn)線路施工必備的工具。圖1.18線徑規(guī)螺距規(guī)螺紋緊固件最重要的參數(shù)之一是螺距，并且螺距是系列化的標(biāo)準(zhǔn)值。螺距規(guī)，如圖1.19所示，是測量螺紋緊固件螺距的快速量規(guī)，它是一組螺紋樣板，使用時選一片放在螺紋上面，觀察是否密合，如密合則可從該片上的數(shù)字獲得出螺距的大?。ㄓ⒅茷檠罃?shù)每英寸）。圖1.19螺距規(guī)組合量具許多航空板材或零件需要確認(rèn)其角度或圓心位置，通常可以借助組合量具來完成標(biāo)準(zhǔn)的45度，90度以及任意角度的測量，也可以標(biāo)記出圓心的位置。圖1.20是一個以鋼尺作為主要測量和連接件，另配三個與之組合測量件的組合量具。組合量具是通過中間擁有一條長槽的鋼尺來安裝其他測量件，其中：鋼尺和中心頭組合，構(gòu)成有中線的V型鐵，自定心功能同時可以標(biāo)記出直徑，兩個直徑交點(diǎn)則為圓心；鋼尺和量角器組合可以測量任意的角度；鋼尺和支撐座組合可以測量45度和90度特殊角，也可以用作直角尺檢查垂直度等。除此之外，支撐座和量角器上裝有水平儀，也可組合檢查材料表面的平直度等。071.6量具使用注意事項1.6量具使用注意事項1.量具應(yīng)定期校驗(yàn)，使用前應(yīng)檢查量具的校驗(yàn)期；2.應(yīng)保持清潔，用后擦凈，在沒有保護(hù)層處要涂一層凡士林或黃油；3.不要沾上有腐蝕的物質(zhì)，如酸、堿；4.不和其他工具堆放在一起，不能受到敲擊和碰撞；5.測量時不要用力過猛；6.不要測量發(fā)熱或轉(zhuǎn)動的工件；7.不要用精密量具測量粗糙工件。1.6量具使用注意事項1.量具必須有專門部門或?qū)Ｈ斯芾?，并建立保管制度?.簡單個人常用量具由維修單位制定個人保管規(guī)則和清單。個人或小組保管的量具必須做出明顯的標(biāo)記，以免與其它工作單位相混；3.應(yīng)設(shè)立量具使用登記，常用量具與不常用量具分開管理。在保管期間量具增、減變動時應(yīng)在清單上登記，不準(zhǔn)將量具帶出工作場所，未經(jīng)登記的量具嚴(yán)禁帶入工作場所；4.量具應(yīng)按其用途使用，不得隨意互相替代，不得隨意拋扔和敲打；5.量具應(yīng)放在專用盒內(nèi)，工作中不得隨意亂放，不得將量具留放在飛機(jī)上；6.量具在使用過程中，應(yīng)堅持做到開工前、工作結(jié)束后、地點(diǎn)轉(zhuǎn)移前的三清點(diǎn)制度，防止丟失。7.所有精密、復(fù)雜、專用的量具，應(yīng)由設(shè)備管理部門或?qū)Ｈ私y(tǒng)一管理，并建立管理制度；1.6量具使用注意事項8.維修單位使用的所有量具、計量儀器，要按國家規(guī)定或行業(yè)規(guī)定定期校驗(yàn)和標(biāo)定，保證計量工作的準(zhǔn)確可靠。對記錄不清或超期的量具不準(zhǔn)使用。謝謝1.2.1.鉗工工作臺和臺虎鉗演講人2025-02-23

01.02.03.04.05.目錄2.1.鉗工工作臺和臺虎鉗2.2.劃線平板及配套工具2.3.手錘和鏨子2.4.手鋸2.5.銼刀及其使用

鈑金制作的基礎(chǔ)是鉗工，鉗工的主要工作包括劃線、鏨削、鋸割、銼削、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、攻絲、套扣、刮削、研磨、裝配、檢測和修理。除攻絲、刮削、研磨外，大多數(shù)鉗工工作在鈑金加工中都涉及。01ONE2.1.鉗工工作臺和臺虎鉗

2.1.鉗工工作臺和臺虎鉗鉗工大多數(shù)操作是在鉗工工作臺和臺虎鉗上進(jìn)行的。傳統(tǒng)的鉗工工作臺如圖1.21所示，一般用堅實(shí)的木材或鑄鐵制成，要求牢固平穩(wěn)，臺面高度為800—900毫米。為了安全，臺面前方裝有防護(hù)網(wǎng)。

圖1.21鉗工工作臺鉗工工作臺配置的臺虎鉗有固定式(如圖1.22a)和回轉(zhuǎn)式(如圖1.22b)兩種，尺寸的大小是以鉗口寬度來表示的，常用的在100—150毫米之間。

（a）固定式（b）回轉(zhuǎn)式1－固定鉗口；2－活動鉗口；3－鉗口鐵；4－砧座；5－導(dǎo)軌；6－絲杠；7－手柄；8－轉(zhuǎn)盤；9－底座；10－夾緊螺栓；11夾緊手柄

2.1.鉗工工作臺和臺虎鉗從臺虎鉗的結(jié)構(gòu)分析，臺虎鉗的夾緊力是通過轉(zhuǎn)動手柄使絲杠螺桿旋進(jìn)，帶動活動鉗口運(yùn)動而產(chǎn)生，使用臺虎鉗時只能用雙手的力來扳動手柄，不允許用加長手柄或用手錘敲擊手柄的方法來夾緊工件，這樣會把絲杠，導(dǎo)軌，鉗身和底座拉裂或把絲杠螺紋損壞。臺虎鉗在使用時還應(yīng)注意下面幾點(diǎn)：1)臺虎鉗應(yīng)固定在工作臺上，夾緊手柄必須扳緊，操作時虎鉗無松動；2)有砧座的臺虎鉗允許在砧座上做輕度的錘擊工作，其它各部不允許用手錘直接敲打；3)絲杠螺桿、螺母及活動面要經(jīng)常加油保持潤滑；4)臺虎鉗夾持工件時，應(yīng)盡可能使工件夾在鉗口中部，以使鉗口受力均勻；5)工件超過鉗口太長時，要另用支架支撐，不能用加大夾緊力的方法來夾緊工件；

2.1.鉗工工作臺和臺虎鉗6)安裝的臺虎鉗須使鉗身的鉗口工作面位于工作臺邊緣，以便夾持長工件?！救蝿?wù)延伸】：通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)拓展知識面，了解現(xiàn)代多功能虎鉗，深入學(xué)習(xí)現(xiàn)代鈑金虎鉗的構(gòu)造和功能。同時了解為鈑金和管件等配備的鉗口配件，如橡膠鉗口和異性襯墊等。02ONE2.2.劃線平板及配套工具

2.2.劃線平板及配套工具航空鈑金制作首先要根據(jù)圖紙在平面板材劃線，為后續(xù)加工提供參考和加工界線。在生產(chǎn)批量不大的情況下，很多要在劃線以后才能進(jìn)行加工，因此，劃線是鉗工的基本操作，也是決定加工效率和質(zhì)量的關(guān)鍵。劃線平板是完成劃線的工作臺，圖1.23是一種傳統(tǒng)的鑄造劃線平臺，其上表面經(jīng)過精細(xì)加工（如刮削或研磨）后，平直且光潔。劃線平板屬于精密設(shè)備，放置要平穩(wěn)，表面要保護(hù)，長期不用時，還需要涂油防銹和加蓋木板防護(hù)，現(xiàn)代劃線平板還有大理石等材質(zhì)。圖1.23劃線平板

2.2.劃線平板及配套工具（a）劃針（b）使用方法圖1.24劃針及其使用方法傳統(tǒng)的鉗工劃線操作主要使用劃針，圖1.24列出幾種典型的劃針以及使用方法。對于航空鈑金，不允許使用劃針，以防劃傷板材工作面，大多數(shù)使用鉛筆或記號筆。與劃線平板配套使用的其他工具一般有：方箱、V形鐵、千斤頂、劃針盤、劃規(guī)、高度尺、高度游標(biāo)尺和樣沖等，如下重點(diǎn)介紹航空鈑金制作使用較多的典型工具。圖1.25是幾種圓規(guī)和使用方法；圖1.26是一種針沖，航空維修專用劃線工具；圖1.27為樣沖，包括兩種，第一種為實(shí)心沖，主要應(yīng)用在普通鉗工鉆孔前定位，第二種是空心沖，又稱為自動中心沖，主要在飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理，特別是蒙皮維修中使用。自動中心沖內(nèi)部配置了彈簧壓縮預(yù)制沖擊裝置，通過手壓可以直接沖擊出標(biāo)準(zhǔn)的定位坑，方便快捷。

2.2.劃線平板及配套工具樣沖的功能是獲得定位坑，固定鉆尖方便鉆孔，但使用不當(dāng)可能會造成蒙皮表面劃傷，因此在飛機(jī)裝配過程中，一些區(qū)域不允許使用。圖1.25劃規(guī)及其使用方法圖1.26針沖

（a）實(shí)心沖（b）空心沖【任務(wù)延伸】：空心沖（自動中心沖）是鈑鉚典型定位工具，拓展學(xué)習(xí)了解結(jié)構(gòu)和工作原理。在實(shí)際工作中，可能出現(xiàn)自動中心沖沖頭無法彈出，沖擊功能失效，討論分析其中的原因并根據(jù)圖紙和工作原理提出維修方法。

2.2.劃線平板及配套工具航空鈑金維修中還有一類經(jīng)常使用的套裝沖子，用于拆卸鉚釘?shù)钠鹗紱_和直桿沖，如圖1.28所示。該類工具主要是方便頂出孔內(nèi)的零件，應(yīng)用非常廣泛，對于鈑金維修，主要應(yīng)用在鉚釘拆除過程中，頂出鉚釘孔內(nèi)殘留的鉚釘。沖子的規(guī)格按照鉚釘孔直徑系列配置，并且每種直徑配套2種類型，起始沖和直桿沖，前者有錐度，增加其強(qiáng)度，特別是小尺寸的孔，直接使用直桿沖，極易折彎變形；后者有長度，保證一定孔深。起始沖只適合初始推動變形的鉚釘，持續(xù)使用可能因?yàn)殄F度損傷鉚釘孔，后續(xù)頂出操作應(yīng)使用直桿沖完成。圖1.28起始沖和直桿沖飛機(jī)蒙皮維修可能會遇到面積大，鉚釘眾多的情況，大批量鉚釘孔要保證位置精度是非常困難的，任何一個鉚釘孔位置的超差都可能導(dǎo)致整個蒙皮報廢。如果將舊的蒙皮和新的蒙皮疊加，拓印全部需要加工的孔和區(qū)域，這是最簡單的方法。轉(zhuǎn)換沖就是可以直接把孔拓印到新蒙皮的制孔工具，而且可以直接獲得定位坑，如圖1.29所示。

2.2.劃線平板及配套工具轉(zhuǎn)換沖是一系列按照鉚釘標(biāo)準(zhǔn)孔制作的圓柱體，尺寸系列與標(biāo)準(zhǔn)孔一致，同時在端部預(yù)制了樣沖尖，對應(yīng)孔徑的轉(zhuǎn)換沖通過舊蒙皮孔同時在新蒙皮上標(biāo)記出準(zhǔn)確的鉆孔位置，從而可快速準(zhǔn)確的完成所有的預(yù)制孔。圖1.29轉(zhuǎn)換沖03ONE2.3.手錘和鏨子

2.3.手錘和鏨子手錘和鏨子是鉗工最基本的工具，航空鈑金制作也會使用。

手錘手錘是鏨削的配套工具，也是鉗工拆裝零件時的重要工具。手錘可分為硬手錘和軟手錘兩種。通常所用的為硬手錘——鋼制手錘，一般就稱為手錘或榔頭。圖1.30為鉗工典型的圓頭錘，其特征為一端為平頭，另一端為球型頭。通常用于某些部件的敲擊。由于其錘面設(shè)計硬度大，只能用于錘擊較硬的金屬部件，而不能敲擊鋁及銅等軟金屬部件和螺栓。鋼手錘多用碳素工具鋼鍛成，并經(jīng)淬火和回火處理。其規(guī)格大小用錘頭的重量來表示。鉗工用的鋼手錘有0.25公斤、0.5公斤、1公斤等幾種（在英制中有1/2磅、1磅、1-1/2磅等幾種）。常用的是O.5公斤。231

手錘圖1.30圓頭錘飛機(jī)鈑金維修中有窄槽（如桁條）環(huán)境下使用手錘的情況，圓頭錘常常無法進(jìn)入，一種特殊的錘頭可以達(dá)到要求，橫錘和直錘，如圖1.31，橫錘和直錘的特征為：在錘的一端用橫向或縱向楔形端代替了圓頭錘的圓頭端，這種設(shè)計用于對金屬板的初始彎曲、校直金屬端邊或窄槽內(nèi)操作。橫錘楔形端與手柄中線垂直，直錘契形端平行與手柄。圖1.31橫錘和直錘在裝配或拆卸時，可能敲擊精度較高的零件以及軟金屬部件，或者軟金屬成型加工，這類容易損壞表面的敲擊作業(yè)需要使用軟錘。不同的錘頭材料其硬度各不相同，軟錘錘頭所用的材料通常有銅、鋁、木料、橡膠、塑料、牛皮面料及合成材料等。有時為了節(jié)約金屬，常在硬手錘上鑲或焊上一段銅或鋁作為軟錘。某些合成材料制成的軟錘，其錘面硬度可根據(jù)需要更換，從而適用多種工作環(huán)境。通常木料和牛皮面料錘用于鈑金加工；橡膠錘用于震動機(jī)件；塑料及合成料錘用于安裝固定卡箍、敲擊螺栓。圖1.32所示的是一種橡膠軟錘。

手錘圖1.32橡膠軟錘手錘的使用涉及到安全和效率，從握持位置到揮錘方法都有嚴(yán)格的規(guī)范。手錘一般要握持在錘柄后三分之一處，握手錘的方法有松握法和緊握法兩種：1）緊握法（如圖1.33）：用右手的食指、中指、無名指和小拇指握緊錘柄，柄尾伸出15—30毫米，大拇指貼在食指上，在揮錘及擊錘時不變。圖1.33緊握法

手錘2）松握法（如圖1.34）：只有大拇指和食指始終握緊錘柄，其余手指放松。錘擊時（手錘打向鏨子時）中指、無名指、小拇指一個接一個地握緊錘柄；揮錘時以相反的次序放松。此法使用熟練時可以加強(qiáng)錘擊力，而且不易疲勞。圖1.34松握法揮錘的方法有手揮、肘揮、臂揮三種：1）手揮：只有手腕的運(yùn)動，錘擊力小，一般用于鏨削開始或鏨油槽、鏨制磨具等場合；2）肘揮：手腕和肘一起動作，錘擊力較大，運(yùn)用最廣；3）臂揮：手腕、肘和全臂一起運(yùn)動，錘擊力最大，需專業(yè)訓(xùn)練，應(yīng)用較少。【任務(wù)延伸】：通過網(wǎng)絡(luò)視頻，了解鉗工揮錘方法和安全操作要領(lǐng)，同時訓(xùn)練釘釘子。

鏨子鏨削是用手錘錘擊鏨子，對金屬進(jìn)行切削加工的操作，它對于操作者有非常高的技術(shù)要求，無論是鏨子的選擇，握持方法以及手錘的使用，都直接關(guān)系到鏨削的質(zhì)量、效率和安全。通常鏨削的質(zhì)量高于鋸割，鏨削的效率，除了決定鏨子和錘子的質(zhì)量外，還決定于對鏨子的錘擊力和每分鐘的錘擊次數(shù)。一般每分鐘推薦40次左右。鏨子多用工具鋼鍛成，刃部經(jīng)淬火和回火處理后，刃磨而成。鏨子全長一般約為125-150毫米，由切削刃、斜面、柄部和頭部四個部分組成。鏨子種類很多，一般有平鏨（也叫扁鏨、平頭鏨）、槽鏨（也叫窄鏨、斜刃鏨）及油槽鏨三種，如圖1.35所示。（a）平鏨（b）槽鏨

鏨子（c）油槽鏨圖1.35鏨子的種類鏨子的握法隨工作條件而定，有正握法、反握法和立握法三種，如圖1.36所示。

鏨子a）正握法b）反握法c）立握法圖1.36鏨子的握法鏨削時一般要借助虎鉗固定（注意保護(hù)被夾持表面），工件的鏨切線要夾持的和鉗口平齊，用平鏨沿著鉗口并斜對著板料（約成45o角）自右向左鏨削（如圖11.37a）。鏨削時鏨子切削刃不能平對著板料鏨削（如圖1.37b），這種正面全切削刃鏨削，不僅費(fèi)力而且由于金屬薄板彈性大，切面也不會平整，鏨掉的上部分金屬容易出現(xiàn)圖示的裂縫。（a）正確（b）錯誤圖1.37板材鏨削04ONE2.4.手鋸

2.4.手鋸鋸割是用手鋸鋸斷金屬材料或在工件上鋸出窄縫的操作，手鋸是鉗工鋸切所使用的工具，它由鋸弓和鋸條組成。如圖1.38為鋸弓的結(jié)構(gòu)圖，鋸弓一般為鋼或鋁合金制成，其作用是安裝和張緊鋸條，它有可調(diào)式和固定式兩種。固定式鋸弓是整體的，如圖1.38a，它只能安裝一種長度規(guī)格的鋸條?？烧{(diào)式鋸弓分成前后兩段，前段可在后段中伸出或縮進(jìn)，可以安裝幾種長度規(guī)格的鋸條，如圖1.38b。（a）固定式（b）可調(diào)式圖1-38鋸弓的結(jié)構(gòu)鋸條一般用滲碳軟鋼冷軋而成，也有用碳素工具鋼或合金工具鋼制成，并經(jīng)淬火處理。鋸條的長度是以兩端安裝孔的中心距來表示的，一般有200、250、300毫米（10-16英寸）幾種。鉗工常用的鋸條長度為300毫米，寬度為12毫米，厚度為0.8毫米。

2.4.手鋸鋸條的鋸齒在制造時按一定的規(guī)則左右錯開，排列成一定形狀，稱為鋸路。鋸路有交叉形和波浪形，如圖1.39。鋸條的鋸路設(shè)計，使工件上的鋸縫寬度大于鋸條背的厚度，這樣鋸割時鋸條既不會被卡住，又能減少鋸條與鋸縫的摩擦阻力，工作比較順利，鋸條也不致因過熱而加快磨損。（a）交叉形（b）波浪形圖1.39鋸路的排列鋸條不僅設(shè)計了鋸路，其切削部分的眾多鋸齒相當(dāng)于一排同樣形狀的鏨子，所以鋸齒的角度也有楔角（β0）、后角（α0）、前角（γ）和切削角（δ）。一般前角為0o，后角為40o，楔角為50o（如圖1.40）。圖1.40鋸齒的形狀

2.4.手鋸鋸割時，要切下較多的鋸屑，鋸齒間要有較大的容屑空間。鋸條齒距大小以25毫米（約1英寸）長度所含齒數(shù)多少分為粗(14-16個齒)、中(18-22個齒)、細(xì)(24-32個齒)三種。粗齒鋸條適宜鋸割銅、鋁等軟金屬及厚的工件，因?yàn)殇徃钴洸牧箱彈l容易切入，鋸屑厚而且多；鋸割厚材料鋸屑比較多，所以要求有較大容屑空間的粗齒鋸條容納鋸屑。若用細(xì)齒鋸條則鋸屑容易堵塞，只能鋸的很慢，浪費(fèi)工時，很不經(jīng)濟(jì)。細(xì)齒鋸條適宜鋸割硬材料、薄的板料及薄壁管子，因?yàn)殇徃钣膊牧蠒r，鋸齒不易切入，鋸屑量少，不需要大的容屑空間。另外鋸割薄板材料時一定使用細(xì)齒鋸條是因?yàn)榇铸X鋸條容易被薄板鉤住，一般鋸割時至少要有三個以上的鋸齒同時工作。如果鋸條滿足不了上述條件，還可通過改變鋸條與切割面的夾角，一增大接觸面積來達(dá)到。

2.4.手鋸中齒鋸條適宜鋸切普通鋼、鑄鐵及中等厚度的工件?！救蝿?wù)延伸】：通過網(wǎng)絡(luò)拓展學(xué)習(xí)，了解鋸割技術(shù)要領(lǐng)；思考討論薄鋁板如何裝卡和鋸割。05ONE2.5.銼刀及其使用

銼刀銼刀是對工件表面進(jìn)行切削加工的工具，它可以加工平面、各種形狀的孔、曲面、溝槽及內(nèi)外倒角等，其尺寸精度可達(dá)0.01毫米，表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6—0.8μm，是鉗工最基本的操作，在鈑金加工制作過程中使用也非常廣泛。銼刀由碳素工具鋼制成，并經(jīng)過淬火處理。銼刀的硬度應(yīng)在HRC62—67之間（鋁板銼硬度應(yīng)在HRC56—62之間）。銼刀的規(guī)格一般以截面形狀、銼刀長度、銼紋粗細(xì)來表示。用銼刀長度表示時，有100毫米（4英寸），150毫米（6英寸），250毫米（10英寸），300毫米（12英寸）等。銼刀由銼刀面、銼刀邊、銼刀尾和銼刀舌等組成（如圖1.41）。圖1.41銼刀各部分的名稱

銼刀一般的鉗工銼按其用途分為：普通銼、特種銼、整形銼（也叫什錦銼）三類。普通銼：適用于銼削一般工件表面。按其斷面形狀分為平銼（扁銼、板銼）、方銼、圓銼、半圓銼、三角銼等五種（如圖1.42見教材）。特種銼：用于加工各類零件上的特殊表面。它有直的和彎的兩種，斷面形狀很多，便于選用，這種銼刀常用于銼削各種溝槽和內(nèi)孔，所以通常叫做掏銼。（如圖1.43見教材）整形銼：適用于工件上細(xì)小部分的修整和精密工件（如樣板、磨具等）的加工以及小型工件上難以機(jī)械加工的部位。圖1.44（見教材）是整形銼的各種形狀，每5把、6把、8把、10把或12把不等成為一組。圖1.42普通銼及其應(yīng)用圖1.43特種銼

銼刀圖1.44整形銼銼刀的齒紋有單齒紋和雙齒紋兩種。按每10毫米長的銼面上，按照銼齒的齒數(shù)分為：粗齒銼（4—12齒）、中齒銼（13—23齒）、細(xì)齒銼（30—40齒）和油光銼（50—62齒）。對于鉗工來說，必須能正確地選用不同類型和適合齒數(shù)的銼刀。選擇的一般規(guī)則可參考如下：1）銼刀長度選擇按工件加工表面的大小選用；2）銼刀斷面形狀的選擇按工件加工表面的形狀選用（如圖1.42）；3）銼刀齒紋粗細(xì)的選用要根據(jù)工件材料、加工余量、加工精度和表面粗糙度等情況綜合考

銼刀的使用方法銼刀的握法銼削時應(yīng)正確掌握銼刀的握法及施力的變化。使用大的銼刀時，右手握住銼柄，左手用掌心壓在銼刀前端或用五指壓在銼刀的前端，使其保持水平（如圖1.45a）。使用中型銼力時，因用力較小，可用左手的拇指和食指握住銼刀的前端部，以引導(dǎo)銼刀水平移動。（如圖1.45b）圖1.45銼刀的握法

銼刀的使用方法銼削的姿勢正確的姿勢動作，能較少疲勞，提高工作效率，保證銼削質(zhì)量，因此必須掌握正確的銼削姿勢。銼削時人的站立位置與鏨削相似，站立要自然并便于用力，以能適應(yīng)不同的加工要求為準(zhǔn)。進(jìn)行銼削時，身體的重心放在左腳上，右膝伸直，左腿稍微彎曲，身體稍向前傾，腳始終站穩(wěn)不移動，靠左腿的屈伸作往復(fù)運(yùn)動（如圖1.46）。銼削時，要充分利用銼刀的有效全長。銼削的動作是由身體和手臂運(yùn)動合成的。開始銼削時身體要向前傾斜10o左右，右肘盡可能收縮到后方（如圖1.46a）。最初三分之一行程時，身體前傾到15o左右，使左腿稍彎曲（如圖1.46b），其次三分之一行程，右肘向前推進(jìn)，同時身體亦逐漸傾斜到18o左右（如圖1.46c），最后三分之一行程，用手腕將銼刀推進(jìn)，身體隨著銼刀的反作用力退回到15o左右位置（如圖1.46d），銼削行程結(jié)束后，取消壓力將手和身體退回到最初位置。

銼刀的使用方法水平運(yùn)銼的控制方法銼削平面時應(yīng)始終保持銼刀水平移動，因此要特別注意兩手施力的變化。銼削力量有水平推力和垂直壓力兩種。推力主要由右手控制，其大小必須大于切削阻力才能銼去切屑。壓力是由兩手控制的，其作用是使銼齒深入金屬表面。圖1.47水平運(yùn)銼的控制方法

銼刀的使用方法水平運(yùn)銼的控制方法由于銼刀兩端伸出工件的長度隨時都在變化，因此兩手的壓力大小也必須隨著變化，使兩手壓力對于工件中心的力矩相等，這是保證銼刀平直運(yùn)動的關(guān)鍵，如圖1.47。即開始推進(jìn)銼刀時，左手壓力大右手壓力??；銼刀推到中間位置時，兩手的壓力大致相等；再繼續(xù)推進(jìn)銼刀，左手的壓力逐漸減小，右手的壓力逐漸增大。銼刀返回時不加壓力，以免磨鈍銼齒和損傷已加工表面。運(yùn)銼控制是需要長期訓(xùn)練，兩手對銼刀的壓力控制不好，會習(xí)慣性偏斜，加工出的表面可能偏斜，鼓形等。若要銼的平，必須掌握銼刀用力平衡，動態(tài)調(diào)整兩手的壓力，注意銼刀的往復(fù)運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。此外，通過變換銼削方法也有助于互補(bǔ)糾正。

平面銼削方法運(yùn)銼的方法很多，常用的銼削方法有三種：順銼法、交叉銼法、推銼法。（a）交叉銼法（b）順銼法（c）推銼法交叉銼法適用于粗銼較大的平面（如圖1.48a）。由于交叉銼的銼刀運(yùn)動方向是交叉的，銼刀與工件接觸面大，銼刀容易掌握平穩(wěn)，同時，從銼紋上也可以判斷出銼削面的凹凸情況，因此交叉銼容易銼出較平整的平面。交叉銼進(jìn)行到平面即將銼削完成之前，要改用順銼法，使銼刀紋絲方向一致順直。交叉銼一般用于銼削余量較大的工件。順銼法是最基本的銼法，適用于粗銼和最后的修光（如圖1.48b）。其中左圖多用于粗銼，右圖只用于修光。順銼可得到正直的銼紋，使銼削的平面較為整齊美觀。

平面銼削方法推銼法一般用來銼削狹長平面或用順銼法推進(jìn)受阻礙時采用（如圖1.48c），也可以用來修光表面。推銼法不能充分發(fā)揮手的力量，因?yàn)椴皇窃阡S齒切削方向上進(jìn)行切削，故切削效率不高，只適合于加工余量較小或用順銼法受阻的情況下。推銼法是兩手橫握銼刀，沿工件表面平穩(wěn)地推拉銼刀，可得到平整光潔的表面?！救蝿?wù)延伸】：通過網(wǎng)絡(luò)視頻拓展學(xué)習(xí)銼削技術(shù)要領(lǐng)；思考討論航空板材如何裝卡和銼削斷口平面；進(jìn)階訓(xùn)練，選擇不同面積的金屬材料，訓(xùn)練銼削平面，垂直正交面，窄長平面，內(nèi)方孔，圓孔以及零間隙配合裝配體，提升鉗工加工基本技能，要求速度和質(zhì)量同步。

銼削操作注意事項1)銼刀必須裝柄使用，以免刺傷手心；012)銼削時，不要用手摸工件表面，以免再銼時打滑；023)銼削時，不可用嘴吹切屑，防止切屑飛進(jìn)眼里；也不可用手清除切屑，以防傷手；034)銼刀放置時，不要露出工作臺邊緣，以免碰落摔斷銼刀或砸傷人腳；045)不允許把銼刀當(dāng)作拆裝的工具，用來敲擊或撬動其他器件或造成事故；056)銼刀堵塞后，用銅（鋼）絲刷順著銼紋的方向刷去切屑即可；067)使用整形銼刀或特種銼刀時，用力不宜太大，以免折斷銼刀。07謝謝1.3.1.鉗工制孔設(shè)備3.1.鉗工制孔設(shè)備013.2.鈑金制孔設(shè)備023.3.鉆頭03目錄鉗工范疇的孔加工主要是鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔，一般在鉆床上進(jìn)行，常用的鉆床有臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床三種。鈑金范疇的孔加工主要是通過氣鉆、電鉆完成，大直徑制孔或挖切多邊形及橢圓通常采用排孔挖切后修整，也可通過模具完成。013.1.鉗工制孔設(shè)備臺式鉆床臺式鉆床簡稱臺鉆，是鉗工使用最多的孔加工設(shè)備，它由底座、工作臺、立柱、頭架（主軸架）、主軸和進(jìn)給手柄等組成（如圖1.50）。鉆孔直徑一般在12毫米以內(nèi)為小型工件鉆孔。臺鉆主軸的轉(zhuǎn)速可通過改變?nèi)瞧г谄喩系奈恢脕碚{(diào)節(jié)。主軸的向下進(jìn)給是手動的。臺式鉆床圖1.50臺式鉆床圖1.51立式鉆床立式鉆床立式鉆床簡稱立鉆。主要由主軸、主軸變速箱、進(jìn)給箱、立柱、工作臺和機(jī)座等組成（如圖1.51）。立鉆在結(jié)構(gòu)上比臺鉆多了主軸變速箱和進(jìn)給箱，因此主軸的轉(zhuǎn)速和走刀量變化范圍較大，而且可以自動進(jìn)刀。此外，立鉆剛性好，功率大，允許采用較大的切削用量，生產(chǎn)率較高，加工精度也較高，適于用不同的刀具進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋等多種加工。由于立鉆的主軸對于工作臺的位置是固定的，加工時需要移動工件，對于大型或多孔工件的加工十分不便，因此立鉆主要用于加工中、小型工件上的中、小孔。搖臂鉆床搖臂鉆床主要由機(jī)（底）座、立柱、搖臂、主軸箱、主軸及工作臺等組成（如圖1.52）。它有一個能繞立柱旋轉(zhuǎn)的搖臂，搖臂帶動主軸箱可沿立柱垂直移動，主軸箱還能在搖臂上橫向移動，這樣就能方便地調(diào)整刀具位置，以對準(zhǔn)被加工孔的中心。此外，主軸轉(zhuǎn)速范圍和走刀量范圍很大，因此適于對笨重的大型、復(fù)雜工件及多孔工件的加工。圖1.52搖臂鉆床1-立柱；2-主軸箱；3-搖臂；4-主軸；5-工作臺；6-機(jī)座023.2.鈑金制孔設(shè)備電鉆電鉆是通過電源提供動力的制孔工具，其工作原理是電磁旋轉(zhuǎn)式或電磁往復(fù)式小容量電動機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子做磁場切割做功運(yùn)轉(zhuǎn)，通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動作業(yè)裝置，帶動齒輪加大鉆頭的動力，從而使鉆頭產(chǎn)生加工。圖1.53是小型手持式電鉆。電鉆圖1.54手持式氣鉆氣鉆氣鉆是通過氣源提供動力的制孔工具，其工作原理是利用壓縮空氣驅(qū)動風(fēng)葉轉(zhuǎn)子，再帶動齒輪鉆夾頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使鉆頭旋轉(zhuǎn)。氣鉆主要用于對金屬構(gòu)件的鉆孔工作，尤其適用于薄壁殼體件和鋁鎂等輕合金構(gòu)件上的鉆孔。圖1.54是小型手持式氣鉆。033.3.鉆頭3.3.鉆頭鈑金制孔最主要一類刀具是鉆頭，典型的鉆頭有麻花鉆、孔鉆、埋頭鉆（锪鉆）等，其中應(yīng)用最為廣泛的是麻花鉆。麻花鉆麻花鉆是尖頭工具，通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在材料上鉆孔，通常由碳素工具鋼或高速鋼制造。麻花鉆的組成部分由刀柄、頸部和刀體組成（如圖1.55）。麻花鉆切削部分由兩條對稱的主切削刃（主刀刃）、兩條副切削刃（副刀刃）和一條橫刃組成。主切削刃承擔(dān)切削工作，其夾角為2?為118±2o，稱為鋒角或頂角。在硬、脆材料和板料上鉆孔，頂角可以選大一些（150），在軟材料上鉆孔，頂角可以小一些（90）。后角指切削刃后跟隨的角度，后角越小，工作時鉆頭與工件的摩擦越大，后角一般在6—12之間。麻花鉆圖1.55鉆頭及切削部分角度兩個主后刀面的交線叫橫刃。橫刃會大大增加鉆孔時的軸向力。導(dǎo)向部分包括兩條對稱的螺旋槽和兩條沿螺旋槽凸出的棱邊（刃帶），螺旋槽的作用是形成切削刃、排除切屑及輸入冷卻液。棱邊的作用是在鉆孔時，棱邊與工件壁接觸，起導(dǎo)向和減少鉆頭與孔壁摩擦的作用。麻花鉆鉆頭的直徑規(guī)格有毫米單位和英寸單位，公制單位通常以整數(shù)和小數(shù)表示，比如2毫米、3毫米、7毫米……等等和2.5毫米、2.6毫米、4.1毫米、4.2毫米、5.7毫米……等等。英制單位的鉆頭分三個系列，有以號數(shù)表示的，從80號—1號（?0.00135—02280英寸）數(shù)字系列；有以分?jǐn)?shù)表示的，從1/64—1/2英寸（?0.0156—0.5英寸）分?jǐn)?shù)系列；有以字母表示的，從A—Z（?0.02340—0.4130英寸）字母系列。三個系列的鉆頭沒有重疊。字母規(guī)格的鉆頭大于號數(shù)規(guī)格的所有鉆頭。由于鉆頭剛性較差，鉆頭容易引偏，同時鉆頭工作部分大都處在已加工表面的包圍中，排屑困難，切削熱不易傳散，導(dǎo)致加工精度低。因此鉆孔的一般尺寸公差等級為IT14—IT11,表面粗糙度Ra值為50—12.5μm。麻花鉆【任務(wù)延伸】：通過網(wǎng)絡(luò)拓展學(xué)習(xí)，深入了解麻花鉆的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理，學(xué)習(xí)麻花鉆刃磨技術(shù)；同時了解麻花鉆自動刃磨機(jī)工作原理和技術(shù)現(xiàn)狀?？足@（開孔器）孔鉆，也稱為開孔器，主要用于在金屬板件上鉆制較大的圓孔，如圖1.56所示，這類制孔工具鉆頭的衍生品，為電鉆或氣站的配套工具，并且是定制孔徑，一般成系列化，用戶可以就近選擇稍小尺寸的完成預(yù)加工?？足@由中心支柱和圓環(huán)鋸兩部分組成。中心支柱的一端是鉆柄，另一端裝有一導(dǎo)孔鉆，用于在板件上定位。導(dǎo)孔鉆鉆體較短，鉆柄較長，在鉆削時鉆體很快穿過金屬，使鉆柄（圓柱段）與金屬板料接觸。避免鉆體上刃帶部分將導(dǎo)孔擴(kuò)大。圖1.56孔鉆在飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理中，外蒙皮要求良好的氣動外形。為了獲得表面平滑的效果，需要使用埋頭的鉚釘或螺釘，制孔時需要在材料上制出與釘頭相近的凹窩。埋頭鉆就是用于在孔的邊緣切削錐形窩的工具，這種加工又稱為锪孔，因此埋頭鉆也稱為锪孔鉆，航空鈑金加工又稱之為限位劃鉆。123孔鉆（開孔器）航空用標(biāo)準(zhǔn)埋頭鉆頂角一般為100，如圖1.57（a）所示。大多數(shù)實(shí)際工作中使用的是可調(diào)深度埋頭鉆，如圖1.57（b）所示。這種埋頭鉆帶有止動圈和導(dǎo)向桿，可以控制锪孔的深度。孔鉆（開孔器）止動埋頭鉆在刀具軸上增加了許多套型零件，刀頭可以更換，刀具軸加裝了帶螺紋的圓筒（殼體），端頭有帶排屑口的纖維導(dǎo)套，和止動圈一起控制锪孔深度，調(diào)整好止動圈通過鎖緊螺母鎖緊，整體結(jié)構(gòu)緊湊，使用安全可靠。謝謝項目任務(wù)2.1金屬材料基礎(chǔ)項目任務(wù)2.1金屬材料基礎(chǔ)011.1.金屬材料的基本性能02知識梳理031.2.金屬材料的力學(xué)性能04目錄金屬材料是航空工業(yè)的基本材料，在現(xiàn)代大型民用航空器的結(jié)構(gòu)重量中大約占90%。航空工業(yè)的發(fā)展始終依托材料的發(fā)展，從民用運(yùn)輸機(jī)選材的發(fā)展趨勢來看，復(fù)合材料和鈦合金的使用在增加，鋁合金和鋼的用量在減少。為降低飛機(jī)的自重，提高飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效率，飛機(jī)結(jié)構(gòu)一般應(yīng)選用輕質(zhì)、高強(qiáng)度和高模量的材料。同時為確保飛機(jī)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，還應(yīng)綜合考慮材料的韌性、抗疲勞性、斷裂韌性、耐蝕性以及市場價格。因此，無論是飛機(jī)的設(shè)計生產(chǎn)還是適航維護(hù)，認(rèn)識和了解航空材料是非常必要的。航空材料種類繁多，即使同種材料，處理方式不同其各自力學(xué)特性也不同，解釋和準(zhǔn)確使用這些材料，需要了解金屬的組織特性和熱處理工藝。航空材料理論基于金屬學(xué)基礎(chǔ)理論，從分子結(jié)構(gòu)層面，分析組織結(jié)構(gòu)特性和變化過程，運(yùn)用金相圖譜全面展示金屬材料家族構(gòu)成，系統(tǒng)解釋熱處理原理和組織成分控制技術(shù)，準(zhǔn)確定位材料差異性力學(xué)外觀的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，從專業(yè)層面提升了材料正確使用的機(jī)理。具備了金屬學(xué)與熱處理基礎(chǔ)理論，對金屬切削工具的選擇使用，對航空鈑金特別是鋁合金材料（如鉚釘）和板材使用及施工具有精準(zhǔn)的指導(dǎo)意義。項目目標(biāo)：熟悉金屬材料的力學(xué)特性，應(yīng)用金屬學(xué)理論解釋熱處理方法和技術(shù)；了解常用材料的類別和力學(xué)特性；評估標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)應(yīng)用條件準(zhǔn)確選擇鋁合金板材類型；正確完成金屬材料硬度測試。01項目任務(wù)2.1金屬材料基礎(chǔ)1.1.金屬材料的基本性能金屬的基本性能通常包括：物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能和工藝性能。金屬的物理性能金屬的物理性能一般包括：顏色、比重、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱膨脹性和磁性。1）顏色：金屬都具有一定的顏色，根據(jù)顏色可將金屬分為黑色金屬和有色金屬兩大類。鐵、錳、鉻是黑色金屬，其余的金屬都是有色金屬。2）比重：單位體積金屬的重量，用符號γ表示。根據(jù)比重可以將金屬分為輕金屬和重金屬兩大類，γ＜5g/cm3的金屬是輕金屬，反之為重金屬。比重是金屬材料的一個重要的物理量，特別是在航空工業(yè)中，為了增加有效載重和減少燃料消耗，飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件大部分都采用輕合金（如鋁合金等）來制造。3）熔點(diǎn)：金屬加熱時由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度點(diǎn)稱為熔點(diǎn)。根據(jù)熔點(diǎn)的高低，又可將金屬分為易熔金屬和難熔金屬。熔點(diǎn)低于攝氏700度的金屬屬于易熔金屬，熔點(diǎn)高于攝氏700度的金屬屬于難熔金屬。金屬的物理性能4）導(dǎo)電性：金屬傳導(dǎo)電流的能力稱為金屬的導(dǎo)電性。金屬的導(dǎo)電性用金屬的電阻率（ρ）來表示，單位為Ωmm2/m。電阻率越大，金屬的導(dǎo)電性越差。金屬是電的良導(dǎo)體，但各種金屬的導(dǎo)電性并不相同，銀的導(dǎo)電性最好，銅和鋁次之。015）導(dǎo)熱性：金屬傳導(dǎo)熱量的能力稱為金屬的導(dǎo)熱性。金屬的導(dǎo)熱性常用導(dǎo)熱系數(shù)（λ）表示，常用的單位是W/(mK)。導(dǎo)熱系數(shù)越大，金屬的導(dǎo)熱性越好。一般情況下金屬的導(dǎo)熱能力要比非金屬大的多。金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性有密切的關(guān)系，導(dǎo)電性好的金屬導(dǎo)熱性也好。026）熱膨脹性：金屬在溫度升高時體積脹大的性質(zhì)稱為熱膨脹性。金屬的熱膨脹性通常用線膨脹系數(shù)（α）來表示。金屬的線膨脹系數(shù)越大，熱膨脹性就越大。飛機(jī)結(jié)構(gòu)中鋁合金的線膨脹系數(shù)大約為合金鋼的兩倍，這是造成飛機(jī)軟操縱系統(tǒng)鋼索張力隨溫度變化的主要原因。03金屬的物理性能磁性：金屬被磁場磁化或吸引的性能稱為磁性。磁性通常用磁導(dǎo)率μ（H/m)表示。根據(jù)金屬材料在磁場中被磁化的程度不同，金屬材料可分為：鐵磁性材料——在外加磁場中，會被強(qiáng)烈磁化。如鐵、鎳、鈷等都是鐵磁材料；抗磁性材料——能夠抗拒或減弱外加磁場的磁化作用。如銅、鋁、鋅等都是抗磁材料。順磁性材料——在外加磁場中，呈現(xiàn)的磁性非常微弱。如錳、鉻、鉬等都是順磁材料；金屬的化學(xué)性能金屬的化學(xué)性能是指金屬與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用的性能。金屬材料的化學(xué)穩(wěn)定性主要影響到飛機(jī)結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力。腐蝕就是金屬和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而遭受破壞的現(xiàn)象。由于金屬的化學(xué)穩(wěn)定性不同，抵抗腐蝕能力也不同。金、銀、鎳、鉻等金屬的抵抗腐蝕的能力比較強(qiáng)，而鎂、鐵等金屬的抵抗腐蝕能力就比較差。金屬的機(jī)械性能金屬的機(jī)械性能是指金屬在載荷作用下抵抗破壞和變形的能力。飛機(jī)在使用中機(jī)身結(jié)構(gòu)要承受各種載荷，所以，金屬材料的機(jī)械性能是飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇的重要依據(jù)。金屬的工藝性能金屬接受工藝方法加工的能力稱為金屬的工藝性能。它主要包括鑄造性、鍛造性、焊接性和切削加工性等。1）鑄造性：將熔化的金屬澆鑄到鑄型中制造金屬零件的方法叫鑄造。金屬的鑄造性是指金屬是否適合鑄造的性質(zhì)。鑄造性好通常是指金屬熔化后流動性好，吸氣性小，熱裂傾向小，冷凝時收縮性小等性質(zhì)。鑄鐵、青銅等具有良好的鑄造性。2）鍛造性：金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法稱為壓力加工。軋制、沖壓、拉拔、模鍛和自由鍛等都屬于壓力加工。金屬的鍛造性是金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。金屬的塑性越大，變形抗力越小，鍛造性就越好。常用的金屬中低碳鋼、純銅等的鍛造性比較好，而鑄鐵不能鍛造。金屬的工藝性能（3）釬焊：將兩個工件的結(jié)合部位和作為填充金屬的釬料進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜幔F料的熔點(diǎn)比工件金屬的熔點(diǎn)低，在工件金屬還沒有熔化的情況下，將已熔化的釬料填充到工件之間，與固態(tài)的工件金屬相互溶解和擴(kuò)散，釬料凝固后將兩個工件焊接在一起。按釬料熔點(diǎn)不同（450攝氏度），釬焊分軟釬焊和硬釬焊，低于450攝氏度為軟釬焊，常見的如錫焊。4）切削加工性：指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件的難易程度。切削加工性的好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量。材料的切削加工性能主要決定于它們物理性能和機(jī)械性能。強(qiáng)度高、硬度高的材料，塑性好的材料和導(dǎo)熱性能差的材料，切削加工性能都比較差。041.2.金屬材料的力學(xué)性能1.2.金屬材料的力學(xué)性能金屬材料力學(xué)性能主要包括彈性（剛度）、塑性、強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性、斷裂韌性和疲勞強(qiáng)度等。彈性、塑性和強(qiáng)度彈性：指物體發(fā)生形變后，能恢復(fù)原來大小和形狀的性能；塑性：物體在外力施加時變形，在外力解除后，只有部分變形消失，其余部分變形在外力解除后不會消失的性能；強(qiáng)度：指工程材料抵抗斷裂和過度變形的力學(xué)性能。常用的強(qiáng)度性能指標(biāo)有拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度（或屈服點(diǎn)）。金屬的彈性、塑性和強(qiáng)度是通過拉伸試驗(yàn)來測定。拉伸試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗(yàn)方法。利用拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度和其它拉伸性能指標(biāo)。彈性、塑性和強(qiáng)度拉伸試驗(yàn)拉伸試樣通常有圓形截面和矩形截面如圖2.1所示是拉伸試樣結(jié)構(gòu)圖，圖2.2為低碳鋼的拉伸試驗(yàn)曲線。圖2.1拉伸試樣結(jié)構(gòu)圖圖2.2低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)曲線圖2.2的OP直線段為材料的彈性變形段，力學(xué)特性遵從胡克定律，OP直線段的斜率等于常數(shù)，用E表示，稱之為彈性模量，表示金屬材料抵抗彈性變形的能力，標(biāo)定引起材料發(fā)生單位彈性應(yīng)變時所需要的應(yīng)力，即金屬材料在彈性狀態(tài)下的應(yīng)力與應(yīng)變的比值，單位為Mpa。材料的彈性模量E越大，在一定應(yīng)力作用下，產(chǎn)生的彈性應(yīng)變越小，說明材料的剛度就越大。金屬材料的彈性模量或剛度隨著溫度的升高而降低，其主要原因是金屬的晶體結(jié)構(gòu)和內(nèi)能狀態(tài)決定了材料的整體力學(xué)特性。彈性、塑性和強(qiáng)度拉伸試驗(yàn)圖中的e點(diǎn)為彈性極限點(diǎn)，表征材料保持彈性變形的最大應(yīng)力值，稱為彈性極限，pe段變形是材料屈服的過渡，力學(xué)特性不遵守胡克定律，Pe是試件保持彈性變形的最大載荷。圖中的s點(diǎn)為屈服點(diǎn)，從拉伸圖上可以看到，當(dāng)所加載荷P達(dá)到某一數(shù)值Ps時，曲線上出現(xiàn)一個平緩區(qū)，表明此時載荷沒有增加而試樣卻繼續(xù)伸長，金屬已失去了抵抗外力的能力而屈服了，這一階段稱為屈服段，試樣屈服時的應(yīng)力稱為材料的屈服極限，也稱為屈服強(qiáng)度。Ps是試樣發(fā)生屈服時的載荷，即屈服載荷。有些金屬材料的拉伸曲線上沒有明顯的屈服段，如鑄鐵等脆性材料，因此又規(guī)定：試樣標(biāo)距部分殘余相對伸長達(dá)到原標(biāo)距長度0.2%時的應(yīng)力為屈服極限，也稱為條件屈服極限，用б0.2表示。彈性、塑性和強(qiáng)度拉伸試驗(yàn)屈服極限反映了金屬材料對微量塑性變形的抵抗能力，對于在使用中不允許發(fā)生微小塑性變形的結(jié)構(gòu)件來說，材料的屈服極限是很重要的性能指標(biāo)。圖中b點(diǎn)為強(qiáng)度極限點(diǎn)，是材料在斷裂時承受的最大應(yīng)力，Pb是試樣斷裂前所承受的最大載荷，材料的強(qiáng)度極限就是材料拉斷時的強(qiáng)度，它表示材料抵抗拉伸斷裂的能力，也稱為拉伸強(qiáng)度，強(qiáng)度極限是評定金屬材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一。大多數(shù)塑性材料斷裂有一個短暫過程，完全斷裂點(diǎn)為圖中k點(diǎn)，bk過程沒有長度變化，但力學(xué)變化有一段延伸，如圖2.2傾斜的虛線。彈性、塑性和強(qiáng)度強(qiáng)度和塑性指標(biāo)1金屬在載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力叫強(qiáng)度。強(qiáng)度指標(biāo)包括彈性極限(e、屈服極限(s和強(qiáng)度極限(b。2塑性在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力，塑性指標(biāo)有伸長率和斷面收縮率。3伸長率是試樣拉斷后，標(biāo)距長度增長量與原始標(biāo)距長度之比，對于塑性材料，拉斷前會產(chǎn)生明顯的頸縮現(xiàn)象，在頸縮部位產(chǎn)生較大的局部延伸。4斷面收縮率是試樣被拉斷后，拉斷處橫截面積的縮減量與原始橫截面積之比。5金屬材料的伸長率和斷面收縮率越大，材料的塑性越好。6【任務(wù)延伸】：網(wǎng)絡(luò)拓展學(xué)習(xí)，全面學(xué)習(xí)材料拉伸試驗(yàn)方法和標(biāo)定過程，加深了解材料力學(xué)測試專業(yè)技術(shù)方法和材料的力學(xué)特性。硬度材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度，硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。硬度的分類有多種，測定方法也各不相同，目前最常用的是布氏硬度法和洛氏硬度法，這兩種方法都是用一定的載荷將具有一定幾何形狀的壓頭壓入被測試金屬的表面，根據(jù)被壓入的程度來測定金屬材料的硬度值。布氏硬度測試方法是：以一定載荷將一定大小淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比即為布氏硬度值。布氏硬度測試方法形成的壓痕面積大小，能反映出較大范圍內(nèi)被測金屬的平均硬度，適用于組織比較粗大且不均勻的材料，但不宜測試成品件或薄金屬件的硬度，也不能測試硬度高于HB450的金屬材料。布氏硬度通常用符號HB表示。硬度洛氏硬度測試法一般采用錐形壓頭，測試壓痕深度，按照載荷大小獲得硬度值。洛氏硬度測試可以在制成品或較薄的金屬材料上進(jìn)行測試；而且從較軟材料到較硬材料，測試范圍比較廣泛。但對組織比較粗大且不均勻的材料，測量結(jié)果不準(zhǔn)確。洛氏硬度通常用符號HR表示，并根據(jù)壓頭的種類和所加載荷的大小分為HRB、HRC和HRA三種。通常根據(jù)金屬材料的硬度值可估計出材料的近似強(qiáng)度極限和耐磨性。特別是布氏硬度和許多金屬材料的強(qiáng)度極限之間存在著近似的正比關(guān)系，硬度值大，材料的強(qiáng)度極限也大。通過測量金屬材料的布氏硬度，可以近似確定材料強(qiáng)度極限，并可推斷材料的熱處理狀態(tài)。對于硬度較小的材料，容易被劃傷、碰傷和磨損，在維修工作中，應(yīng)注意保護(hù)。金屬材料的硬度對材料的機(jī)械加工性能也有影響。【任務(wù)延伸】：網(wǎng)絡(luò)拓展學(xué)習(xí)，了解布氏、洛氏、維氏、里氏、肖氏、努氏和邵氏等硬度測試方法，拓寬專業(yè)知識面。韌性韌性是指金屬材料斷裂時，吸收能量的能力。韌性好的金屬材料，脆性就小，斷裂時，吸收能量較多，不易發(fā)生脆性斷裂。韌性沖擊韌性金屬材料在沖擊載荷作用下，抵抗破壞的能力稱為沖擊韌性。金屬材料的沖擊韌性用沖擊韌性值aK來表示，并需要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)來確定。沖擊韌性值就是沖斷試樣所消耗能量和試樣斷裂處橫截面積的比值，單位是J/cm2。aK低的材料稱為脆性材料，在斷裂前沒有明顯的塑性變形，吸收能量少，抵抗沖擊載荷的能力低；aK高的材料稱為塑性材料。在斷裂前有明顯的塑性變形，吸收能量多，抵抗沖擊載荷的能力強(qiáng)。對于在使用中承受較大沖擊載荷的構(gòu)件來說，材料的沖擊韌性是很重要的性能指標(biāo)。材料的沖擊韌性越大，說明在沖擊載荷作用下越不容易損壞。因此飛機(jī)上受沖擊載荷大的結(jié)構(gòu)件，如起落架結(jié)構(gòu)中的承力構(gòu)件，就采用強(qiáng)度高韌性好的合金鋼來制造。韌性斷裂韌性金屬材料的斷裂韌性是指金屬材料對裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展而引起的低應(yīng)力脆斷的抵抗能力。低應(yīng)力脆斷就是在工作應(yīng)力低于或遠(yuǎn)低于材料的屈服極限時，發(fā)生的脆性斷裂，且多發(fā)生在高強(qiáng)度合金鋼（(0.2＞1324Mpa(135Kg／mm2)）材料結(jié)構(gòu)件和大型焊接結(jié)構(gòu)中。低應(yīng)力脆斷是結(jié)構(gòu)件中原有缺陷形成的裂紋，發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展而引起的，所以，裂紋擴(kuò)展難易，也就是裂紋擴(kuò)展所需的能量大小，就成為判定材料是否易于斷裂的一個重要指標(biāo)。含有裂紋的構(gòu)件，在承受載荷時，由于應(yīng)力集中，裂紋尖端附近區(qū)域的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均應(yīng)力值，因此，決定構(gòu)件中裂紋是否發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，不是承力構(gòu)件的平均應(yīng)力，而是裂紋尖端附近區(qū)域應(yīng)力的大小。量化標(biāo)定裂紋尖端附近區(qū)域的應(yīng)力情況，引進(jìn)一個表示裂紋尖端附近區(qū)域應(yīng)力場強(qiáng)弱的因子，稱為應(yīng)力強(qiáng)度因子KI。韌性斷裂韌性對于無限大厚板的中央穿透I型裂紋（張開型裂紋）的應(yīng)力強(qiáng)度因子KI計算公式為：式中：(—名義應(yīng)力；a—裂紋長度的一半。隨著(增加，KI也增加，當(dāng)增加到某一個臨界值時，裂紋會突然失穩(wěn)擴(kuò)展，使構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂。這時KI達(dá)到了臨界值，稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，用KIc表示，通常稱為金屬材料的平面應(yīng)變斷裂韌性。對于平面應(yīng)變狀態(tài)，I型裂紋發(fā)生裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的條件是：KI≥KIc韌性斷裂韌性式中的兩個物理量KI和KIc不能混淆。KI是衡量裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)弱的一個物理量，它與外載荷大小，裂紋情況，構(gòu)件結(jié)構(gòu)幾何形狀和尺寸有關(guān)。知道這些條件后，可以計算出KI值的大小，就像我們知道外載荷大小和結(jié)構(gòu)尺寸，可以計算出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力值一樣。KIc是材料平面應(yīng)變斷裂韌性，它只與材料有關(guān)，是反映材料抵抗脆性斷裂能力的一個重要的物理量。對于一定的材料，在一定工作環(huán)境下，它基本上是一個常數(shù)，可以通過材料試驗(yàn)來確定KIc的值，這和材料抵抗拉伸破壞的性能指標(biāo)強(qiáng)度極限(b一樣，可以通過試驗(yàn)確定。KIc值高的材料，對裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的抵抗能力就強(qiáng)，構(gòu)件也就不易發(fā)生脆性斷裂，由試驗(yàn)可知，材料的斷裂韌性KIc會隨著材料屈服極限的提高而降低。所以，在航空材料的選用過程中，不能一味追求材料的高強(qiáng)度，應(yīng)在滿足斷裂韌性需要的情況下，提高材料的靜強(qiáng)度性能?？蛊谛阅芙饘俨牧显诮蛔冚d荷作用下發(fā)生的破壞，稱為疲勞破壞。金屬材料抵抗疲勞破壞的能力，稱為金屬材料的抗疲勞性能?？蛊谛阅芙蛔冚d荷和交變應(yīng)力交變載荷是指載荷的大小和方向隨時間作周期性或者不規(guī)則改變的載荷。在交變載荷作用下，結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力稱為交變應(yīng)力，圖2.3表示了一種應(yīng)力S的大小和方向隨時間T呈周期性變化的交變應(yīng)力過程。應(yīng)力從某一數(shù)值開始，經(jīng)過變化又回到這一數(shù)值的應(yīng)力變化過程稱為一個應(yīng)力循環(huán)。在一個應(yīng)力循環(huán)中，代數(shù)值最大的應(yīng)力叫做最大應(yīng)力Smax，代數(shù)值最小的應(yīng)力叫做最小應(yīng)力Smin。應(yīng)力循環(huán)的性質(zhì)是由循環(huán)應(yīng)力的平均應(yīng)力Sm和交變的應(yīng)力幅Sa所決定的。圖2.3為交變應(yīng)力曲線。圖2.3交變應(yīng)力曲線平均應(yīng)力Sm是應(yīng)力循環(huán)中不變的靜態(tài)分量，它的大小是：應(yīng)力幅Sa是應(yīng)力循環(huán)中變化的分量，它的大小是：抗疲勞性能交變載荷和交變應(yīng)力最小應(yīng)力代數(shù)值和最大應(yīng)力代數(shù)值之比稱為應(yīng)力循環(huán)的特征，用R來表示：R的比值定義了三種交變應(yīng)力：當(dāng)R=1時稱為對稱循環(huán)；R=0時稱為脈動循環(huán)；R為任意值時，稱為非對稱循環(huán)?？蛊谛阅芙饘俨牧峡蛊谛阅堋跇O限在一定循環(huán)特征下，金屬材料承受無限次循環(huán)而不破壞的最大應(yīng)力稱為金屬材料在這一循環(huán)特征下的疲勞極限，也稱為持久極限。通常應(yīng)力循環(huán)特征R=1時，疲勞極限的數(shù)值最小，如果不加說明，材料的疲勞極限都是指R=1特征應(yīng)力循環(huán)下的最大應(yīng)力，用S1表示。在工程應(yīng)用中，是在一個規(guī)定的足夠大的有限循環(huán)次數(shù)，比如N=5(107-108，作用下而不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力，作為金屬材料在該循環(huán)特征下的持久極限（見圖2.4）。為了與前面所說的疲勞極限加以區(qū)別，也稱為“條件持久極限”或“實(shí)用持久極限”?？蛊谛阅芷谄茐牡闹饕卣髟诮饘贅?gòu)件中的交變應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的強(qiáng)度極限的情況下，破壞就可能發(fā)生。不管是脆性材料還是塑性材料，疲勞破壞在宏觀上均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的突然斷裂，這使得疲勞破壞具有很大的危險性。疲勞破壞是一個損傷累積的過程，要經(jīng)過一個時間歷程。這個過程由三個階段組成：裂紋形成、裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展和裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸時的快速斷裂。觀察疲勞破壞斷口，有三個區(qū)域表明了這三個階段：疲勞裂紋起源點(diǎn)，稱為疲勞源；疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)，稱為光滑區(qū)；還有呈現(xiàn)粗粒狀的快速斷裂區(qū)。疲勞破壞常具有局部性質(zhì)，而并不牽涉到整個結(jié)構(gòu)的所有材料。影響金屬材料疲勞極限的因素很多，除了材料本身的質(zhì)量外，試件的形狀，連接配合形式，表面狀態(tài)及所處環(huán)境等等都對疲勞極限有影響?？蛊谛阅芷谄茐牡闹饕卣髟谄谄茐牡母鞣N特征中，應(yīng)力集中是重要因素。圖2.4是鋁銅合金（2024-T3）板材在不同應(yīng)力集中情況下R=1對稱循環(huán)條件下的S—N曲線狀況。SN曲線是以材料標(biāo)準(zhǔn)試件疲勞強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以疲勞壽命的對數(shù)值lgN為橫坐標(biāo)，表示一定循環(huán)特征下標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞強(qiáng)度與疲勞壽命之間關(guān)系的曲線，也稱應(yīng)力－壽命曲線。圖中S—N曲線列舉了5種不同表面光滑程度的試樣，可以看到與光滑試件（Kt=1）相比，存在有應(yīng)力集中試件的疲勞極限要下降很多。應(yīng)力集中是指受力時結(jié)構(gòu)件中應(yīng)力分布的不均勻程度。金屬結(jié)構(gòu)件表面或內(nèi)部的缺陷處（如劃傷、夾雜、壓痕、氣孔等）以及截面突變處（如螺紋、大小截面轉(zhuǎn)接處等），都會在載荷作用下出現(xiàn)應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象，形成應(yīng)力集中。應(yīng)力集中的程度用應(yīng)力集中系數(shù)Kt來表示，Kt越大，表示構(gòu)件局部出現(xiàn)的高應(yīng)力比均勻分布時的應(yīng)力大的越多?？蛊谛阅芷谄茐牡闹饕卣鲌D2.4鋁銅合金（2024-T3）板材的S-N曲線（對稱循環(huán)）應(yīng)力集中系數(shù)是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受載荷作用時，局部區(qū)域的應(yīng)力超過材料強(qiáng)度極限而引起應(yīng)力集中所導(dǎo)致的破壞失效。應(yīng)力集中的地方往往會成為疲勞裂紋的起源點(diǎn)，產(chǎn)生疲勞裂紋，導(dǎo)致疲勞破壞。應(yīng)力集中會使試件的疲勞極限大大下降，是影響疲勞強(qiáng)度的主要因素之一。所以，改進(jìn)局部的細(xì)節(jié)設(shè)計，提高金屬構(gòu)件表面光潔度，減少熱處理造成的各種小缺陷，都可以較明顯地提高金屬構(gòu)件的疲勞極限，延長它的使用壽命。在使用中發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋時，一般并不需要更換全部結(jié)構(gòu)，只需更換損傷部分。在疲勞損傷不嚴(yán)重的情況下，有時只需要排除疲勞損傷，比如：擴(kuò)鉸孔排除孔邊裂紋；在裂紋尖端打止裂孔終止裂紋延伸等。謝謝項目任務(wù)2.2金屬學(xué)基礎(chǔ)理論01.02.03.04.05.目錄知識梳理2.1.金屬的結(jié)晶2.2.金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2.3.鐵碳合金及其相圖2.4.鋼的熱處理01知識梳理ONE022.1.金屬的結(jié)晶ONE2.1.金屬的結(jié)晶自然界的物質(zhì)是由原子、離子或分子等微粒組成。按照微粒聚集時排列情況，固體物質(zhì)可分為兩大類：晶體和非晶體。所謂晶體物質(zhì)就是組成物質(zhì)的微粒在空間呈現(xiàn)有規(guī)律的周期性排列；而非晶體物質(zhì)是指結(jié)構(gòu)無序或者近程有序而長程無序的物質(zhì)。金屬在固態(tài)下是晶體物質(zhì)。由于金屬的原子在空間呈現(xiàn)有規(guī)律周期性排列，金屬具有非晶體物質(zhì)不具備的特性：金屬具有一定的熔點(diǎn)，即當(dāng)溫度升高時金屬材料將在一定溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。如鐵的熔點(diǎn)是1538℃，銅的熔點(diǎn)是1083℃，鋁的熔點(diǎn)是660℃。非晶體無定形體內(nèi)部原子或分子排列，呈現(xiàn)雜亂無章的分布狀態(tài)，沒有固定的熔點(diǎn)，如瀝青和塑料等，當(dāng)溫度升高時，硬度下降，甚至達(dá)到流體狀態(tài)，但沒有明確的液態(tài)。2.1.金屬的結(jié)晶金屬按其成分可分為純金屬和合金兩大類。純金屬是由單一金屬元素組成，如紫銅。合金是由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的材料。有些合金全部是由金屬元素組成的，如黃銅，是由銅和鋅兩種金屬元素組成的；有些合金則是由金屬元素和非金屬元素組成的，如碳鋼，則是由金屬元素鐵和非金屬元素碳組成的。工程應(yīng)用的鋼鐵材料是以鐵和碳為主要成份的合金，含碳量一般在0.02%到2.11%之間為鋼，2.11%到6.69%之間為鐵。合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上增加一定的合金元素獲得的。金屬的晶體結(jié)構(gòu)原子間的結(jié)合方式——金屬鍵金屬元素原子構(gòu)造的共同特點(diǎn)是：外層價電子數(shù)目較少，而且與原子核之間的結(jié)合力很弱，很容易與原子核脫離。當(dāng)大量金屬原子聚集在一起組成金屬晶體時，最外層的價電子就會擺脫原子核的束縛變成自由電子。失去價電子的原子核成為正離子，按一定幾何規(guī)律排列起來，并在固定的位置上做高頻熱振動。而擺脫原子核束縛的自由電子，成為離子的共有電子，在離子間自由運(yùn)動，形成電子氣。如圖2.5所示。金屬的晶體結(jié)構(gòu)原子間的結(jié)合方式——金屬鍵圖2.5金屬的電子氣正離子和正離子之間及電子和電子之間是互相排斥的，正離子和共有電子之間又互相吸引。金屬晶體就是靠正離子與共有電子之間的吸引力克服排斥力，保持金屬穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。金屬原子的這種結(jié)合方式稱為“金屬鍵”。正是因?yàn)榻饘僭拥慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)及金屬原子之間這種金屬鍵的結(jié)合方式，使金屬材料具有一些非金屬材料不具備的物理特性，運(yùn)用“金屬鍵”的理論可以從分子學(xué)層面解釋金屬的許多物理和力學(xué)現(xiàn)象：（1）金屬晶體中自由電子能吸收可見光的能量，成為較高能量級的電子。當(dāng)它返回低能量金屬的晶體結(jié)構(gòu)原子間的結(jié)合方式——金屬鍵級時，會將吸收的光能量輻射出來，所以，金屬是不透明的，并且具有金屬光澤。金屬晶體中的自由電子在外電場作用下會做定向運(yùn)動，形成電流，這就使金屬具有導(dǎo)電性。而金屬晶體結(jié)構(gòu)中，正離子以固定位置為中心的高頻熱振動，會對自由電子流動產(chǎn)生阻礙，這就是金屬對電流產(chǎn)生電阻的原因。（2）純金屬的電阻隨溫度的升高電阻增大，溫度升高1℃電阻值要增大千分之幾（剛接通電路時燈絲電阻小電流很大，用電設(shè)備容易瞬間損壞）。碳和絕緣體的電阻隨溫度的升高阻值減小。半導(dǎo)體電阻值與溫度的關(guān)系很大，溫度稍有增加電阻值減小很大。有的合金如康銅和錳銅的電阻與溫度變化的關(guān)系不大。電阻隨溫度變化的特性具有許多應(yīng)用：鉑電阻溫度計能測量—263℃到1000℃的溫度，半導(dǎo)體鍺溫度計可測量很低的溫度。康銅和錳銅是制造標(biāo)準(zhǔn)電阻的好材料。金屬的晶體結(jié)構(gòu)原子間的結(jié)合方式——金屬鍵（3）金屬晶體結(jié)構(gòu)中自由電子的運(yùn)動和正離子的熱振動可以傳遞熱量，因此金屬具有良好的導(dǎo)熱性。因?yàn)閷?dǎo)電性和導(dǎo)熱性的產(chǎn)生原理均屬于熱振動傳遞能量，所以，導(dǎo)電性好的金屬導(dǎo)熱性也好（不包含某些新型人工合成材料）。如果在純金屬中加入其它化學(xué)成分，會使金屬的晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，對自由電子的運(yùn)動和正離子的振動造成附加阻礙，使導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性下降，所以純金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都比合金好。工業(yè)上常用純銅、純鋁作導(dǎo)電材料；而用導(dǎo)電性差的銅合金、鐵鉻鋁合金作電熱元件。（4）金屬鍵結(jié)合方式中，正離子和自由電子之間有較強(qiáng)的吸引力，在比較大的外力作用下，才能破壞這種結(jié)合使材料發(fā)生斷裂，所以，金屬材料具有較高的強(qiáng)度。此外，金屬在外力作用下（主要是剪切載荷作用下）金屬晶體的晶格會發(fā)生位錯，材料發(fā)生塑性變形，但正離子和自由電子之間互相吸引的關(guān)系不變。所以，金屬材料在發(fā)生較大塑性變形時也不會斷裂，金屬材料具有良好的塑性。金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬晶體基本概念金屬晶體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，晶體不同方向會表現(xiàn)出不同的物理性能和不同的機(jī)械性能，也就是具有各向異性的特征。在工程中應(yīng)用的金屬材料通常不會表現(xiàn)出各向異性的特征，這是因?yàn)樵谧匀唤绯尸F(xiàn)的金屬材料極少數(shù)是規(guī)則排列的單晶體，大多數(shù)都是不規(guī)則的多晶體。所謂多晶體材料就是由許多小晶體組成，每個小晶體內(nèi)晶格位相一致，都表現(xiàn)出各向異性的特征，這些最小的晶體單元被稱為晶粒，各晶粒之間的晶格位相不相同，將晶格位相不同的晶粒分開的內(nèi)界面稱為晶界。金屬晶體類似于細(xì)胞，為簡化方便，我們以純金屬的晶體結(jié)構(gòu)介紹晶體的基本概念。（1）晶格：晶體的原子排列外觀上類似空間小球堆積排列，電子氣高速運(yùn)動形成小球的外徑空間。將在固定位置上進(jìn)行振動的原子看成是在固定位置上的質(zhì)點(diǎn)，用一些假想的直線將各質(zhì)點(diǎn)的中心連接起來，得到一幾何空間格架，稱為晶格，如圖2.6a和b。金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬晶體基本概念（2）晶胞：從晶格中取出一個能完全代表晶格的最小單位，稱為晶胞，如圖2.6c。晶胞結(jié)構(gòu)組成各不相同，通過對晶胞結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究可以得到該晶體中原子在空間排列的規(guī)律和特點(diǎn)，得出不同的晶格形式。（3）晶格類型：晶胞有多種結(jié)構(gòu)型，以此組成不同的晶格。常見的晶格有三類：體心立方晶格，面心立方晶格和密排六方晶格，如圖2.7所示。金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬晶體基本概念a晶體的原子排列b晶格c晶胞圖2.6晶體結(jié)構(gòu)模型金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬晶體基本概念a體心立方晶格b面心立方晶格c密排立方晶格圖2.7晶格類型體心立方晶格：圖2.7a所示，一個正方體，每個節(jié)點(diǎn)上有一個原子，正方體中心有一個原子。鉻、鎢、鉬及室溫下的鐵（α—Fe）屬于這種晶體結(jié)構(gòu)；面心立方晶格：圖2.7b所示，也是一個正方體，每個節(jié)點(diǎn)上有一個原子，正方體六個面的每個面中心有一個原子。金屬鋁、銅、鎳、鉛、銀、金和溫度在912-1394℃之間的鐵（γ—Fe）屬于這種晶體結(jié)構(gòu)；；密排六方晶格：圖2.7c所示，密排六方晶格是八面體，上下兩個底面呈六角形，六個側(cè)面呈長方形。在八面體每個節(jié)點(diǎn)上有一個原子，兩個底面中心各有一個原子，上下底面之間有三個原子。金屬鎂、鋅、鎘、鈦屬于這種晶體結(jié)構(gòu)。金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬晶體基本概念上述三種晶格類型為典型的，除此之外還有許多，這些晶格是由于金屬分子特殊組成結(jié)構(gòu)，在結(jié)晶過程中按照能量最低原則組合而成，正如同雪花的形成。金屬的結(jié)