熱加工工藝技術(shù)

1、熱加工工藝技術(shù)熱加工工藝技術(shù)1 1 焊接焊接2 2 鑄造鑄造3 3 鍛壓鍛壓目目 錄錄焊接：焊接：是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件達到原子結(jié)合的一種方法。不用填充材料，使焊接件達到原子結(jié)合的一種方法。焊接方法：焊接方法：熔化焊、壓力焊、釬焊等。熔化焊、壓力焊、釬焊等。焊接的主要特點是：焊接的主要特點是： （1 1）節(jié)省材料，減輕質(zhì)量；）節(jié)省材料，減輕質(zhì)量； （2 2）簡化復雜零件和大型零件的制造；）簡化復雜零件和大型零件的制造； （3 3）適應(yīng)性好，可實現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)；）適應(yīng)性好，可實現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)； （4 4）滿足特殊

2、連接要求；可實現(xiàn)不同材料間的連）滿足特殊連接要求；可實現(xiàn)不同材料間的連 接成型；接成型； （5 5）降低勞動強度，改善勞動條件。）降低勞動強度，改善勞動條件。焊接方法的應(yīng)用：焊接方法的應(yīng)用： （1 1）制造金屬結(jié)構(gòu)件；）制造金屬結(jié)構(gòu)件； （2 2）制造機器零件和工具；）制造機器零件和工具； （3 3）修復。）修復。焊接概述焊接概述壓力焊壓力焊摩擦焊摩擦焊超聲波焊超聲波焊爆炸焊爆炸焊擴散焊擴散焊高頻焊高頻焊釬焊及封粘釬焊及封粘軟釬焊軟釬焊硬釬焊硬釬焊封接封接粘接粘接熔熔焊焊電弧焊電弧焊電渣焊電渣焊等離子弧焊等離子弧焊電子束焊電子束焊激光焊激光焊手弧焊手弧焊氣體保護焊氣體保護焊埋弧焊埋弧焊電阻焊電

3、阻焊焊接方法分類焊接方法分類熔焊工藝技術(shù)熔焊工藝技術(shù)目目 錄錄1.1 1.1 熔焊原理與過程熔焊原理與過程1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊1.3 1.3 氣體保護焊氣體保護焊( (氬氣、二氧化碳氬氣、二氧化碳) )1.4 1.4 等離子弧焊等離子弧焊1.5 1.5 電子束焊電子束焊 1.1 1.1 熔焊原理及過程熔焊原理及過程熔焊的本質(zhì)及特點熔焊的本質(zhì)及特點 熔化焊的本質(zhì)是小熔熔化焊的本質(zhì)是小熔池熔煉與鑄造，是金池熔煉與鑄造，是金屬熔化與結(jié)晶的過程。屬熔化與結(jié)晶的過程。 熔池存在時間短，溫熔池存在時間短，溫度高；冶金過程進行度高；冶金過程進行不充分，氧化嚴重；不充分，氧化嚴重；熱影響區(qū)大。熱影響區(qū)

4、大。 冷卻速度快，結(jié)晶后冷卻速度快，結(jié)晶后易生成粗大的柱狀晶。易生成粗大的柱狀晶。熔化焊的三要素熔化焊的三要素熱源熱源能量要集中，溫度要高。以保證金屬快速熔化，減能量要集中，溫度要高。以保證金屬快速熔化，減小熱影響區(qū)。滿足要求的熱源有電弧、等離子弧、電渣熱、小熱影響區(qū)。滿足要求的熱源有電弧、等離子弧、電渣熱、電子束和激光。電子束和激光。熔池的保護熔池的保護可用渣保護、氣保護和渣可用渣保護、氣保護和渣-氣聯(lián)合保護。以防止氧化，氣聯(lián)合保護。以防止氧化，并進行脫氧、脫硫和脫磷，并主要通過藥皮給熔池過渡合并進行脫氧、脫硫和脫磷，并主要通過藥皮給熔池過渡合金元素。金元素。填充金屬填充金屬保證焊縫填滿及給

5、焊縫帶入有益的合金元素，并達保證焊縫填滿及給焊縫帶入有益的合金元素，并達到力學性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊絲。到力學性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊絲。 1.1 1.1 熔焊原理及過程熔焊原理及過程 埋弧焊的原理及特點埋弧焊的原理及特點埋弧自動焊是用焊劑進行渣保埋弧自動焊是用焊劑進行渣保護，焊絲為一電極在焊劑層下引燃護，焊絲為一電極在焊劑層下引燃電弧燃燒。因電弧在焊劑包圍下燃電弧燃燒。因電弧在焊劑包圍下燃燒，所以熱效率高；焊絲為連續(xù)的燒，所以熱效率高；焊絲為連續(xù)的盤狀焊絲，可連續(xù)饋電；焊接無飛盤狀焊絲，可連續(xù)饋電；焊接無飛濺，可實現(xiàn)大電流高速焊接，生產(chǎn)濺，可實現(xiàn)大電流高速焊接，生產(chǎn)

6、率高；金屬利用率，焊接質(zhì)量好，率高；金屬利用率，焊接質(zhì)量好，勞動條件好。埋弧焊適于平直長焊勞動條件好。埋弧焊適于平直長焊縫和環(huán)焊縫的焊接?？p和環(huán)焊縫的焊接。 1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊埋弧焊的工藝埋弧焊的工藝 焊前準備焊前準備板厚小于板厚小于14mm時，可不開坡口；時，可不開坡口；板厚為板厚為1422mm時，應(yīng)開時，應(yīng)開Y型坡口；型坡口；板厚為板厚為2250mm時，可開雙時，可開雙Y型或型或U型坡口。型坡口。Y型和雙型和雙Y型坡口的角度為型坡口的角度為5060。 1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊 焊縫間隙應(yīng)均勻，焊直縫時，應(yīng)安裝焊縫間隙應(yīng)均勻，焊直縫時，應(yīng)安裝引弧板和熄弧板引弧板和熄弧板，以防止

7、起弧和熄弧時產(chǎn)生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等缺陷以防止起弧和熄弧時產(chǎn)生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等缺陷進入工件焊縫之中進入工件焊縫之中 1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊 平板對接焊平板對接焊一般采用雙面焊，可不留間隙一般采用雙面焊，可不留間隙直接進行雙面焊接，也可采用打底直接進行雙面焊接，也可采用打底焊或焊劑墊或墊板。為提高生產(chǎn)率，焊或焊劑墊或墊板。為提高生產(chǎn)率，也可采用水冷銅成型底板進行單面也可采用水冷銅成型底板進行單面焊雙面成型。焊雙面成型。環(huán)焊縫環(huán)焊縫焊接環(huán)焊縫時，焊絲起弧點應(yīng)焊接環(huán)焊縫時，焊絲起弧點應(yīng)與環(huán)的中心線偏離一距離與環(huán)的中心線偏離一距離e，以防止，以防止熔池金屬的流淌。一般偏離距離為熔

8、池金屬的流淌。一般偏離距離為2040mm，直徑小于，直徑小于250mm的環(huán)的環(huán)縫一般不采用埋弧自動焊?？p一般不采用埋弧自動焊。多絲埋弧焊多絲埋弧焊同時有兩個以上焊絲起焊接，同時有兩個以上焊絲起焊接，焊接速度高，焊縫成型好。前一電焊接速度高，焊縫成型好。前一電弧保證熔深，后續(xù)電弧調(diào)節(jié)熔寬，弧保證熔深，后續(xù)電弧調(diào)節(jié)熔寬，使熔池形狀及焊縫成型較為合理。使熔池形狀及焊縫成型較為合理。埋弧焊的應(yīng)用埋弧焊的應(yīng)用埋弧焊主要用于壓力容器的埋弧焊主要用于壓力容器的環(huán)縫焊和直縫焊環(huán)縫焊和直縫焊，鍋，鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，爐冷卻壁的長直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機械（行車）和冶金

9、機械（高爐爐身）的焊接起重機械（行車）和冶金機械（高爐爐身）的焊接。 1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊氬弧焊氬弧焊利用氬氣保護電弧熱源及焊縫區(qū)進行焊接。利用氬氣保護電弧熱源及焊縫區(qū)進行焊接。 1.3 1.3 氣體保護焊氣體保護焊氬弧焊的特點及應(yīng)用氬弧焊的特點及應(yīng)用機械保護效果很好，焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量優(yōu)良，焊縫機械保護效果很好，焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量優(yōu)良，焊縫成型美觀。成型美觀。電弧穩(wěn)定，可實現(xiàn)單面焊雙面成型。電弧穩(wěn)定，可實現(xiàn)單面焊雙面成型?？扇恢米詣雍附??？扇恢米詣雍附?。氬氣貴，成本高。氬氣貴，成本高。氬弧焊主要用于易氧化的有色金屬和合金鋼的焊接。如氬弧焊主要用于易氧化的有色金屬和合金鋼的

10、焊接。如鋁、鈦和不銹鋼等。鋁、鈦和不銹鋼等。 1.3 1.3 氣體保護焊氣體保護焊二氧化碳焊是以以二氧化碳焊是以以CO2CO2為保護氣體，用焊絲為電為保護氣體，用焊絲為電極引燃電弧，實現(xiàn)半自動焊或自動焊。極引燃電弧，實現(xiàn)半自動焊或自動焊。 COCO2 2氣體氣體CO2氣體密度大，高溫體積膨脹大，保護效氣體密度大，高溫體積膨脹大，保護效果好。但果好。但CO2在高溫下易分解為在高溫下易分解為CO和和O，導致合，導致合金元素的氧化，熔池金屬的飛濺和金元素的氧化，熔池金屬的飛濺和CO氣孔。焊氣孔。焊接接用用CO2純度要大于純度要大于99.8%。 1.3 1.3 氣體保護焊氣體保護焊CO2焊時的飛濺焊時

11、的飛濺CO2+Fe = FeO+COFeO進入熔池和熔滴，與熔池和熔滴中的碳反應(yīng)：進入熔池和熔滴，與熔池和熔滴中的碳反應(yīng)：FeO+C=Fe+CO生成的生成的CO在熔池和熔滴內(nèi)體積急劇膨脹而爆破，導致飛濺，需要采取一在熔池和熔滴內(nèi)體積急劇膨脹而爆破，導致飛濺，需要采取一些防止飛濺的措施。些防止飛濺的措施。 1.3 1.3 氣體保護焊氣體保護焊利用機械壓縮效應(yīng)利用機械壓縮效應(yīng)（電弧通過噴嘴細小孔道（電弧通過噴嘴細小孔道時的被迫收縮）、熱壓縮時的被迫收縮）、熱壓縮效應(yīng)（在冷氣流的強迫冷效應(yīng)（在冷氣流的強迫冷卻下，帶電粒子流離子卻下，帶電粒子流離子和電子往弧柱中心集中）和電子往弧柱中心集中）和電磁收縮

12、效應(yīng)（弧柱帶和電磁收縮效應(yīng)（弧柱帶電粒子的電流線為平行電電粒子的電流線為平行電流線，相互磁場作用使電流線，相互磁場作用使電流線產(chǎn)生相互吸引而收縮）流線產(chǎn)生相互吸引而收縮）將電弧壓縮為細小的等離將電弧壓縮為細小的等離子體。子體。 1.4 1.4 等離子弧焊等離子弧焊等離子弧溫度高達等離子弧溫度高達24000K以上，能以上，能量密度高，可一次性熔化較厚的材料量密度高，可一次性熔化較厚的材料等離子弧焊的特點及應(yīng)用等離子弧焊的特點及應(yīng)用 等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強。等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強。1010 12mm 12mm厚鋼材可不開坡口，一次焊透雙面成型，焊接速度快，生

13、產(chǎn)率厚鋼材可不開坡口，一次焊透雙面成型，焊接速度快，生產(chǎn)率高，應(yīng)力變形小。高，應(yīng)力變形小。 電流小到電流小到0.1A0.1A時，電弧仍能穩(wěn)定燃燒，能保持良好的挺直度與時，電弧仍能穩(wěn)定燃燒，能保持良好的挺直度與方向性，所以可焊接很薄的箔材。方向性，所以可焊接很薄的箔材。 等離子弧焊接在生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用，特別是國防工業(yè)及尖端技等離子弧焊接在生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用，特別是國防工業(yè)及尖端技術(shù)所用的銅合金、合金鋼、鎢、鉬、鈷、鈦等金屬的焊接。如術(shù)所用的銅合金、合金鋼、鎢、鉬、鈷、鈦等金屬的焊接。如鈦合金導彈殼體、波紋管及膜盒、微型繼電器、電容器的外殼鈦合金導彈殼體、波紋管及膜盒、微型繼電器、電容器的外殼封焊以

14、及飛機上一些薄壁容器均可用等離子弧焊接。封焊以及飛機上一些薄壁容器均可用等離子弧焊接。 但等離子弧焊接設(shè)備比較復雜，氣體耗量大，只宜于室內(nèi)焊接但等離子弧焊接設(shè)備比較復雜，氣體耗量大，只宜于室內(nèi)焊接 1.4 1.4 等離子弧焊等離子弧焊電子束焊接過程電子束焊接過程電子束焊是利用高速運動的電子撞擊電子束焊是利用高速運動的電子撞擊工件時，將動能轉(zhuǎn)化為熱能將焊縫熔工件時，將動能轉(zhuǎn)化為熱能將焊縫熔化進行的熔化焊方法?；M行的熔化焊方法。為擴大電子束焊的應(yīng)用范圍，先后研為擴大電子束焊的應(yīng)用范圍，先后研制出了低真空電子束焊和非真空電子制出了低真空電子束焊和非真空電子束焊，為防止電子槍的污染，采用氦束焊，為防

15、止電子槍的污染，采用氦氣隔離電子槍與工作室，使電子束能氣隔離電子槍與工作室，使電子束能在大氣中進行焊接。在大氣中進行焊接。電子束焊一般不加填充金屬，如要求電子束焊一般不加填充金屬，如要求焊縫有突出表面的堆高可在接縫預加焊縫有突出表面的堆高可在接縫預加墊片。對接縫間隙為墊片。對接縫間隙為0.1倍的板厚，倍的板厚，一般不能超過一般不能超過0.2mm。 1.5 1.5 電子束焊電子束焊電子束焊的特點及應(yīng)用電子束焊的特點及應(yīng)用 保護效果好，焊縫質(zhì)量高，適用范圍廣。保護效果好，焊縫質(zhì)量高，適用范圍廣。 能量密度大，穿透能力強，可焊接厚大截面工件和難熔能量密度大，穿透能力強，可焊接厚大截面工件和難熔金屬。

16、金屬。 加熱小，焊接變形小。加熱小，焊接變形小。 電子束焊成本高，主要用于微電子器件焊裝、導彈外殼電子束焊成本高，主要用于微電子器件焊裝、導彈外殼的焊接、核電站鍋爐汽包和精度要求高的齒輪等的焊接。的焊接、核電站鍋爐汽包和精度要求高的齒輪等的焊接。 1.5 1.5 電子束焊電子束焊壓力焊工藝技術(shù)壓力焊工藝技術(shù)目目 錄錄2.1 2.1 壓力焊方法及工藝壓力焊方法及工藝2.2 2.2 摩擦焊摩擦焊2.1. 2.1. 壓力焊方法及工藝壓力焊方法及工藝 壓力焊壓力焊是指通過加熱等手段使金屬達到塑性狀態(tài)，加壓使是指通過加熱等手段使金屬達到塑性狀態(tài)，加壓使其產(chǎn)生塑性變形、再結(jié)晶和擴散等作用，使兩個分離表面的

17、原子其產(chǎn)生塑性變形、再結(jié)晶和擴散等作用，使兩個分離表面的原子接近到晶格距離（接近到晶格距離（0.30.30.5nm)0.5nm)，形成金屬鍵，從而獲得不可拆，形成金屬鍵，從而獲得不可拆卸接頭的一類焊接方法。卸接頭的一類焊接方法。 熱源形式為熱源形式為：電阻熱、高頻：電阻熱、高頻熱、摩擦熱等。熱、摩擦熱等。 力的形式為力的形式為：靜壓力、沖擊力：靜壓力、沖擊力（鍛壓力）和爆炸力等。（鍛壓力）和爆炸力等。 壓力焊為壓力焊為：冷壓焊、擴散焊：冷壓焊、擴散焊和熱壓焊和熱壓焊 壓力焊動畫模擬壓力焊動畫模擬2.2 2.2 摩擦焊摩擦焊1.1.摩擦焊的工藝過程原理摩擦焊的工藝過程原理 摩擦焊是利用焊件接觸面

18、相對旋轉(zhuǎn)運動中相互摩擦所產(chǎn)生摩擦焊是利用焊件接觸面相對旋轉(zhuǎn)運動中相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端部達到塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種的熱，使端部達到塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種壓焊方法。壓焊方法。 接頭的焊接質(zhì)量好、穩(wěn)定，其接頭的焊接質(zhì)量好、穩(wěn)定，其廢品率是閃光對焊的廢品率是閃光對焊的1%1%左右。左右。 適于焊接異種鋼和異種金屬，適于焊接異種鋼和異種金屬，如碳素結(jié)構(gòu)鋼如碳素結(jié)構(gòu)鋼- -高速鋼、銅高速鋼、銅- -不不銹鋼、鋁銹鋼、鋁- -銅、鋁銅、鋁- -鋼等。鋼等。2.2.摩擦焊具有以下優(yōu)點：摩擦焊具有以下優(yōu)點：釬焊工藝技術(shù)釬焊工藝技術(shù)目目 錄錄3.1 3.1 軟釬焊軟釬焊3.2

19、3.2 硬釬焊硬釬焊 釬焊釬焊: :是利用熔點比焊件低的釬料作填充金屬，適當加熱后，是利用熔點比焊件低的釬料作填充金屬，適當加熱后，釬料熔化而將處于固態(tài)的焊件連接起來的一種焊接方法。釬料熔化而將處于固態(tài)的焊件連接起來的一種焊接方法。 1 1硬釬焊硬釬焊 釬料熔點在釬料熔點在450450以上，接以上，接頭強度較高，都在頭強度較高，都在200MPa200MPa以上，以上，屬于這類的釬料有銅基、銀基屬于這類的釬料有銅基、銀基和鎳基等。和鎳基等。 硬釬焊時，釬劑種類較多，硬釬焊時，釬劑種類較多，主要由硼砂、硼酸、氟化物、主要由硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等組成，應(yīng)根據(jù)釬料種氯化物等組成，應(yīng)根據(jù)釬料種類選

20、擇應(yīng)用。類選擇應(yīng)用。3.1 3.1 硬釬焊硬釬焊 2 2軟釬焊軟釬焊 釬料熔點為釬料熔點為450450以下，接頭強度較低，一般不超過以下，接頭強度較低，一般不超過70MPa70MPa，所以只用于釬，所以只用于釬焊受力不大、工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金，所以通稱錫焊。焊受力不大、工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金，所以通稱錫焊。v 釬焊過程中，一般都需要使用釬釬焊過程中，一般都需要使用釬劑。釬劑的作用是：清除被焊金屬劑。釬劑的作用是：清除被焊金屬表面的氧化膜及其它雜質(zhì)，改善釬表面的氧化膜及其它雜質(zhì)，改善釬料流入間隙的性能（即潤濕性），料流入間隙的性能（即潤濕性），保護釬料及焊件

21、不被氧化，因此釬保護釬料及焊件不被氧化，因此釬劑對釬焊質(zhì)量影響很大。劑對釬焊質(zhì)量影響很大。v 軟釬焊時，常用的釬劑為松香或軟釬焊時，常用的釬劑為松香或氯化鋅溶液。氯化鋅溶液。 3.2 3.2 軟釬焊軟釬焊第第2章章鑄造鑄造什么是金屬的液態(tài)成形什么是金屬的液態(tài)成形: 即將液態(tài)金屬澆入與零件形即將液態(tài)金屬澆入與零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的工卻凝固，以獲得毛坯或零件的工藝方法藝方法, ,亦稱亦稱鑄造鑄造. .金屬的液態(tài)成形的作用金屬的液態(tài)成形的作用:金屬的液態(tài)成形是制造毛坯、零件金屬的液態(tài)成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按鑄型材料的不同，的重要方法之一。按鑄型材料的不同，金屬液態(tài)成形可分為砂型鑄造和特種鑄金屬液態(tài)成形可分為砂型鑄造和特種鑄造（包括壓力鑄造、金屬型鑄造等）造（包括壓力鑄造、金屬型鑄造等）. .其中砂型鑄造是最基本的液態(tài)成形方法，其中砂型鑄造是最基本的液態(tài)成形方法，所生產(chǎn)的鑄件要占鑄件總量的所生產(chǎn)的鑄件要占鑄件總量的80%80%以上以上. .28 手工造型 機器造型 金屬型鑄造熔模鑄造壓力鑄造低壓鑄造陶瓷型鑄造離心鑄造液態(tài)成型工藝液態(tài)成型工藝砂型鑄造特種鑄造第第2章章鑄造鑄造第第2章