機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)教案

1、緒論、機(jī)械制造工藝機(jī)械制造工藝是各種機(jī)械的制造方法和過(guò)程的總稱。制造方法：熱加工方法鑄、鍛、焊冷加工方法機(jī)床切削組裝實(shí)驗(yàn)鉗工裝配、實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)本課就是了解整個(gè)機(jī)械制造中各種機(jī)械加工方法的工藝過(guò)程。、課程的性質(zhì)和任務(wù)本課的性質(zhì)是技校機(jī)械類專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。主要內(nèi)容包括：（1）毛坯制造工藝（俗稱熱加工工藝）（2） 零件切削加工工藝（俗稱冷加工工藝）（3）機(jī)械加工工藝規(guī)程制定 （編寫(xiě)工藝文件：根據(jù)零件圖樣進(jìn)行工藝分析，制定 加工工序、工步。）（4）裝配（將合格零件裝配成成品的工藝過(guò)程）學(xué)習(xí)本課的基本要求：（1）以機(jī)械制造工藝過(guò)程為主線，了解毛坯制造（鑄、鍛、焊）零件切削加工（車、銃、包I、磨）各主要

2、工種的工作內(nèi)容、工作特點(diǎn)、工藝裝備和應(yīng)用范圍等基礎(chǔ) 知識(shí)。（2） 一般了解各工種主要設(shè)備（包括附件、工具）的基本工作原理和使用范圍。（3）初步掌握選擇毛坯和零件加工方法的基本知識(shí)。（形狀復(fù)雜的宜選用鑄件毛坯，強(qiáng)度要求高的宜選用鍛件毛坯）（5）初步掌握確定常見(jiàn)典型零件加工工藝過(guò)程的基本知識(shí)。（典型零件：軸類、套類、齒輪、箱體等）（6） 了解裝配的基本知識(shí)和典型機(jī)械、部件的裝配方法。三、生產(chǎn)過(guò)程概述1、生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程（1）生產(chǎn)過(guò)程將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程叫生產(chǎn)過(guò)程。金屬材料 鑄、鍛、焊 毛坯 切削、熱處理 零件 裝配、實(shí)驗(yàn) 機(jī)械（成品）生產(chǎn)過(guò)程包括：生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程 （設(shè)計(jì)、編寫(xiě)工藝規(guī)程、制定材

3、料設(shè)備采購(gòu)計(jì)劃、制定生產(chǎn)計(jì)劃等）工藝過(guò)程（需要的各工種工序工藝過(guò)程）生產(chǎn)輔助過(guò)程（原材料購(gòu)置、運(yùn)輸保管、成本核算、銷售服務(wù)）2） 工藝過(guò)程改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸及相對(duì)位置和性質(zhì)，使其成為成品或半成品的過(guò)程。包括：毛坯制造、零件加工、產(chǎn)品組裝。（工藝過(guò)程實(shí)際就是零件及產(chǎn)品的制造過(guò)程，它是直接作用于生產(chǎn)對(duì)象的加工過(guò)程，在整個(gè)生 產(chǎn)過(guò)程中，它是一個(gè)主要部分）2、工藝規(guī)程規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過(guò)程和操作方法的工藝文件。1）工藝規(guī)程中常用的文件形式：（有以下兩種）（ 1） 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 零件從毛坯到成品需安排的工藝過(guò)程。（ 2） 機(jī)械加工工序卡片 某一工藝過(guò)程的加工工序（粗、精加工工序）2）

4、工藝規(guī)程的作用：（見(jiàn)P3、）3）工藝規(guī)程的重要性：工藝規(guī)程是工藝過(guò)程的書(shū)面文件，在生產(chǎn)中有著極其重要的作用。在正常條件下，必須按照工藝規(guī)程組織生產(chǎn)，以建立和保持正常的生產(chǎn)秩序。工藝規(guī)程是各項(xiàng)生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)，是全體有關(guān)生產(chǎn)人員必須認(rèn)真貫徹和嚴(yán)格執(zhí)行的紀(jì)律性文件。第一章、鑄造§ 1 1、概述將熔融金屬澆注、壓射或吸入鑄型型腔中，待其凝固后而得到一定形狀和性能鑄件的方法稱為鑄造。鑄造所得到的金屬工件或毛坯稱為鑄件。一、鑄造的分類根據(jù)生產(chǎn)的方法不同，鑄造可分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。1、砂型鑄造用型砂緊實(shí)成形的鑄造方法。濕砂型鑄造（潮模鑄造）干砂型鑄造（干模鑄造）掛圖解讀砂型

5、鑄造工藝過(guò)程。2 、特種鑄造一般稱砂型鑄造以外的其它鑄造方法為特種鑄造。金屬型鑄造：將熔融金屬澆入金屬鑄型獲得鑄件的方法。壓力鑄造：使熔融金屬在高壓下充型、凝固的鑄造方法。離心鑄造：利用離心力澆鑄鑄件的方法溶模鑄造：（蠟?zāi)ｈT造、失蠟鑄造）利用蠟料制成模樣，再在模樣上包覆耐火材 料浸入水玻璃石英粉涂料，撒上石英砂，浸入氧化銨溶液中硬化，如此重復(fù)，制成型殼，再將型殼加熱，熔出蠟?zāi)＃玫娇涨恍蜌と缓筮M(jìn)行澆鑄的方法。（ P5）1、優(yōu)點(diǎn)：（ 1） 可獲得各種復(fù)雜外形及內(nèi)腔的鑄件。（各種箱體、床身、機(jī)架、汽缸體等）（ 2） 鑄件尺寸與質(zhì)量幾乎不受限制。（小至幾毫M 、幾克的金銀飾品，大至十幾M 、幾百噸的

6、鑄件均可鑄造）（ 3） 可鑄造任何金屬和合金鑄件。（ 4） 鑄件成本低廉。（指普通鑄造：原材料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單）（ 5） 鑄件的形狀、尺寸與零件接近，可減小切削加工的工作量，并可節(jié)省大量金屬材料。（以齒輪加工為例解讀：圓鋼毛坯、鑄件毛坯）由于鑄造具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以，鑄造工藝被廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件的毛坯制造，在各種機(jī)械和設(shè)備中，鑄件所占的比重是非常大的。鑄件在各種機(jī)械設(shè)備中的質(zhì)量比：（1）各種農(nóng)業(yè)機(jī)械達(dá)40%70%（2）普通機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)達(dá)70 %-80%（ 3）重型機(jī)械設(shè)備高達(dá)90 由此可見(jiàn)鑄造在機(jī)械制造中的地位是非常顯赫的，素有“機(jī)械之母”的稱2、缺點(diǎn)：（1） 鑄造生產(chǎn)工藝繁多，工藝過(guò)程較

7、難控制，鑄件易產(chǎn)生缺陷。（2） 尺寸均一性差，精度低。（給毛坯加工帶來(lái)一定困難，需找正基準(zhǔn)）（3） 內(nèi)在質(zhì)量差，承載能力不及鍛件。（4） 工作環(huán)境差，溫度高，粉塵多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。小結(jié)：§ 1 2、砂型的制作一、造型材料和砂型1 造型材料造型材料是制作砂型和砂芯的基本材料。一般由以下材料配制而成：砂硅砂：經(jīng)篩洗目數(shù)符合要求（粒度為 0.0751mm）的硅砂。舊砂：使用過(guò)的型砂。黏土顆粒小于2um 的黏性粉土。黏結(jié)劑無(wú)機(jī)黏結(jié)劑：水玻璃、澎潤(rùn)土等。有機(jī)黏結(jié)劑：干性油（桐油）淀粉、紙漿殘液等。黏結(jié)劑的作用：使型砂、芯砂具有一定的強(qiáng)度和可塑性。附加物煙煤粉、鋸末屑等。煙煤粉的作用：可防止鑄件表

8、面粘砂保證鑄件表面光潔。鋸木屑的作用：可改善砂型和砂芯的透氣性和退讓性，保證鑄造的工藝性。將以上材料按一定比例，經(jīng)攪拌碾壓混制而成。2型砂和芯砂型砂按一定比例配合的造型材料，經(jīng)過(guò)混制，符合造型要求的混合料稱為型砂。（用于制作砂型的砂料）芯砂按一定比例配合的造型材料，經(jīng)過(guò)混制，符合造芯要求的混合料稱為芯砂。（用于制作芯型的砂料）由于砂型在澆注和凝固過(guò)程中要經(jīng)受熔融金屬的沖刷、靜壓力和高溫的作用，型芯則還要承受凝固收縮時(shí)的壓力，因此要求型砂在物理上應(yīng)具有以下幾方面要求：（1） 可塑性好，易于成形。（有利于型腔清晰）（2） 強(qiáng)度高。（能承受鐵水的沖擊壓力，不致砂型毀壞，避免鑄件產(chǎn)生夾砂、結(jié)疤、砂眼等

9、缺陷。）（3） 耐火性好（不易軟化，熔融燒結(jié)；避免鑄件表面粘砂，導(dǎo)致清理、切削困難。）（4） 透氣性好（能使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生的氣體迅速排出。）（5） 退讓性好（能使鑄件收縮時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力得到一定釋放，避免鑄件產(chǎn)生變形和裂紋。）在以上的特性中，芯砂比型砂要求更高。（以芯砂的工作條件解讀）3砂型定義：用型砂制成，包括形成鑄件形狀的空腔、型芯和澆冒口系統(tǒng)的組合整體稱 為砂型。砂型的制作是砂型鑄造工藝工程中的主要工序。（俗稱造型工序）砂型的制作材料及工藝裝備：造型材料（型砂）：面砂、背砂、用于潮模造型。配制砂 用于干模造型。砂箱：由生鐵鑄成，用于支撐砂型。模樣：木制模樣、鋁制模樣、用于造型。芯盒： 木制芯盒

10、、鋁制芯盒、用于造芯。二、模樣、芯盒1 .模樣與芯盒模樣用木材、金屬或其它材料制成，用來(lái)形成鑄型型腔的工藝裝備。（金屬模樣常用于大批量生產(chǎn)中的鑄件）芯盒制造型芯或其它耐火材料芯所用裝備（根據(jù)鑄件內(nèi)部形狀尺寸設(shè)計(jì)制造）2 .制造模樣與芯盒的注意要點(diǎn)：（P7）（1）分型面（分型面是指鑄型組元之間的結(jié)合面。圖例示意）選擇分型面時(shí)，應(yīng)使分型面具有最大水平投影尺寸（這樣便于鑄型的組合）并應(yīng)盡 量滿足澆注位置的要求（便于澆注）同時(shí)應(yīng)考慮造型時(shí)的起模方便，簡(jiǎn)化造型工藝。要點(diǎn)：1）分型面應(yīng)盡量為平面，不用或少用曲面。（這樣可以簡(jiǎn)化造型工藝，便于 造型和鑄型的組合）2）分型面數(shù)量應(yīng)盡可能少。（分型面過(guò)多會(huì)使鑄型

11、不緊湊，影響澆注的工藝 性）3）分型面應(yīng)能使整個(gè)鑄件或鑄件的重要表面、基準(zhǔn)面都在鑄型的同一組元內(nèi)（最好將整個(gè)鑄件都設(shè)置在下型之內(nèi)，這樣能保證鑄件尺寸和形狀的完整 性和準(zhǔn)確性。）4）分型面的選擇應(yīng)避開(kāi)活塊、減少型芯或使型芯安置方便、穩(wěn)固（2）收縮余量：根據(jù)金屬的收縮率，適當(dāng)增大鑄件的體積尺寸。（3）加工余量：根據(jù)零件的公差尺寸適當(dāng)增大的加工尺寸。（通常指鑄件加工面尺寸，一般小型鑄件的加工余量為 26mm）（4）起模斜度：便于造型時(shí)模樣的取出。一般 a = 0.5030 （見(jiàn)P&圖1-5）（5）鑄造圓角：主要為方便取?；蛎撃ＴO(shè)置（見(jiàn) P8、圖1-6）（6）設(shè)置芯頭：模樣上突出部分，造型后形

12、成芯座，用于放置砂芯。三、造型定義：用造型混合料（型砂或石英耐火材料）及模樣等工藝裝備制造鑄型的工藝過(guò) 程稱為造型。造型分為：手工造型、機(jī)器造型和自動(dòng)化造型。1、手工造型全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序。特點(diǎn)：造型方法簡(jiǎn)便，工藝裝備簡(jiǎn)單（簡(jiǎn)單的修型工具、杵砂桿等）適應(yīng)性強(qiáng)（適應(yīng)各種鑄造生產(chǎn)，特別是大型、復(fù)雜鑄件生產(chǎn)） 缺點(diǎn)：生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定。手工造型包括：有箱造型（干砂型）整體模造型：模樣無(wú)分面模（適用于形狀簡(jiǎn)單的鑄件）分開(kāi)模造型：模樣有分面模（適用于形狀復(fù)雜的鑄件）（據(jù) P9、圖 1-9、1-10、解讀）脫箱造型（見(jiàn)P10、圖1-11）特點(diǎn)：可用一個(gè)砂箱造出許多鑄型。（

13、一般用于批量較大的小型鑄件的鑄造，可節(jié)省砂箱的制作且造型方便。）地坑造型（見(jiàn)P10、圖1-12）特點(diǎn)：利用地坑造型，主體鑄型不用砂箱，（只用上砂箱） 且鑄件形體尺寸不受限制。（主要用于大、中型鑄件的單間生產(chǎn)。）刮板造型（見(jiàn)P11、圖1-13）特點(diǎn)：可以節(jié)省制作模樣的材料和工時(shí)，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。（主要用于尺寸較大的回轉(zhuǎn)體鑄件的生產(chǎn)。如：帶輪、齒輪、飛輪等。）手工造型工藝過(guò)程：安放模樣、下砂箱填砂杵砂刮平翻箱修整分型面、（注意撒上隔離干砂）安放澆口棒和上砂箱填砂杵砂刮平、打定位銷孔、取出澆、冒口棒、分型脫模修模涂料烘2、機(jī)器造型和自動(dòng)化造型機(jī)器造型用機(jī)器完成緊砂和起?；蛑辽偻瓿删o砂操作的造型工序

14、。自動(dòng)化造型所有造型工序基本不需人力完成的造型過(guò)程。特點(diǎn) ：生產(chǎn)效率高，可改善勞動(dòng)條件。提高鑄件精度和表面質(zhì)量。（因采用精度較高的金屬模樣）適應(yīng)大批量生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)。但是，其設(shè)備、工藝裝備投資較大，且鑄造適應(yīng)范圍小。4、 造芯制造型芯的過(guò)程稱造芯。型芯是為獲得鑄件內(nèi)孔或局部外形，用芯砂或其他耐火材料制成的安放在鑄型內(nèi)部的鑄型組元。造芯可分為手工造芯和機(jī)器造芯手工造芯利用芯盒造芯，型芯質(zhì)量不穩(wěn)定。適應(yīng)單件、小批量生產(chǎn)。（通常與手工造型配合）機(jī)器造芯造芯機(jī)造芯，型芯質(zhì)量好，適應(yīng)于大批量生產(chǎn)。（通常與機(jī)器造型配合）手工造芯工藝過(guò)程： 緊固芯盒填砂置入芯骨杵緊型砂撤芯盒修型涂料烘干。5、 澆注系統(tǒng)1

15、、 澆注系統(tǒng) 簡(jiǎn)稱澆口。作用：（1）保證熔融金屬平穩(wěn)、均勻、連續(xù)地充滿型腔。（ 2）阻止熔渣、氣體和砂粒隨熔融金屬進(jìn)入型腔。（ 3）控制鑄件的凝固順序。澆注系統(tǒng)的構(gòu)成：澆口杯漏斗形外澆口。能緩和熔融金屬對(duì)鑄型的沖擊，并使熔渣、雜質(zhì)上浮，起擋渣作用。直澆道澆注系統(tǒng)中垂直通道?？烧{(diào)節(jié)鐵水流入型腔的速度和壓力，直澆道越高，澆注的流速越快壓力越大。橫澆道澆注系統(tǒng)中的水平通道。其截面多為梯形，用以分配熔融金屬流入內(nèi)澆道。內(nèi)澆道澆注系統(tǒng)中，引導(dǎo)液態(tài)金屬進(jìn)入型腔的通道，用以控制熔融金屬的流動(dòng)速度和方向。開(kāi)設(shè)澆注系統(tǒng)的要求：一般情形下，直澆道截面應(yīng)大于橫澆道截面，橫澆道截面應(yīng)大于內(nèi)澆道截面這樣能形成壓差，以保

16、證熔融金屬充滿澆道，并使熔渣浮集在澆道上部，起擋渣作用。2、 冒口冒口是在鑄型內(nèi)儲(chǔ)存供補(bǔ)縮鑄件用熔融金屬的空腔。除補(bǔ)縮外，還起排氣和集渣 的作用。一般設(shè)置在鑄件的最高處和最厚處。（設(shè)置在高處是為了便于澆注時(shí)能順利 排氣、排渣；設(shè)置在最厚處有利于冒口清理時(shí)避免損傷鑄件體。）6、 合型將鑄型的各個(gè)組元如上型、下型、型芯、澆口盆等組合成一個(gè)完整鑄型的操作過(guò)程稱為合型。合型時(shí)應(yīng)注意：1）合型時(shí)應(yīng)對(duì)砂型和型芯的質(zhì)量進(jìn)行檢查，若有損壞，需要進(jìn)行修理；為檢查型腔頂面與型芯頂面之間的距離，需要進(jìn)行試合型（也叫驗(yàn)型）。2）合型時(shí)，要保證鑄型型腔幾何形狀和尺寸的準(zhǔn)確及型芯的穩(wěn)固。3）合型后，上、下型應(yīng)用夾具夾緊或

17、在鑄型上放置壓鐵，以防止?jié)沧r(shí)上型被熔融金屬頂起，造成抬箱、射箱（熔融金屬流出箱外）或跑火（著火的氣體逸出箱外）等事故合型的工藝過(guò)程：補(bǔ)型安置型芯試合型檢查調(diào)整清潔型腔合型夾裝或放置壓鐵小結(jié)：1 3、澆注、落砂和清理一、澆注定義：將熔融金屬?gòu)臐舶⑷腓T型的操作稱為澆注。1 澆包澆包是用來(lái)容納、輸送和澆注熔融金屬用的容器。構(gòu)造：由鋼板焊制或鉚制，內(nèi)襯耐火材料而成。（掛圖簡(jiǎn)介幾種常用澆包：P14、圖1-19）a）握包用手掌握的小型澆包，用于小型鑄件澆注。b）抬包雙人或多人抬澆的澆包，用于小型或中型鑄件澆注。c）吊包用起重行車吊澆的大型澆包，用于大型鑄件澆注或輸送熔融金屬供抬包澆為了獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，除

18、正確的造型，熔煉合格的鑄造合金溶液外；澆注溫度的高低以及澆注速度的快慢也是影響鑄件質(zhì)量的重要因素。2 澆注溫度和澆注速度澆注溫度熔融金屬澆入鑄型時(shí)所測(cè)得的溫度。（舉例解讀溫度的影響）灰鑄鐵的澆注溫度一般在13400C黃銅青銅10600C12000C澆注速度單位時(shí)間澆入鑄型中的金屬液質(zhì)量。（用 kg/s表示） 一般根據(jù)鑄件的大小，憑感覺(jué)控制。澆注要點(diǎn)：（ 1）除渣將金屬液表面熔渣除盡。（ 2）澆注時(shí)，須使?jié)部诒３殖錆M，不允許中途澆注中斷。（ 3）防止飛濺和漫溢。（要求澆注準(zhǔn)確，收水及時(shí)）二、落砂和清理1、落砂（清砂）用手工或機(jī)械使鑄件和型砂、砂箱分開(kāi)的操作。手工落砂機(jī)械落砂注意：落砂應(yīng)在鑄件充

19、分冷卻后進(jìn)行，過(guò)早的落砂，會(huì)因鑄件冷卻太快而使其內(nèi)應(yīng)力增加，導(dǎo)致變形開(kāi)裂。干砂型（特別是大型）澆注，冷卻時(shí)間需長(zhǎng)些；濕砂型澆注，所需冷卻時(shí)間短些。2、清理（清產(chǎn)）落砂后從鑄件表面清除粘砂、型砂、多余金屬（冒口、飛翅、氧化皮）的過(guò)程。1）澆冒口清理鑄鐵件：可用鐵錘敲除；鑄鋼件：可用氣割切除；有色金屬：可用鋸除法。2）飛翅（飛邊）清理垂直于鑄件表面上厚薄不均的薄片狀突起物。（一般出現(xiàn)在鑄件分型面和芯頭部位）較大的飛翅和毛刺可用鏨子或移動(dòng)式砂輪機(jī)清理；較小的飛翅和毛刺可用鐵錘直接敲除。3）粘砂清理：大型鑄件可采用水力清砂、噴砂清理；小型的大批量鑄件一般用專用清理設(shè)備清理。4）精整：將清理后的鑄件進(jìn)行

20、打磨、矯正、上底漆。三、鑄件的外觀檢查及缺陷鑄件經(jīng)落砂、清理后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。一般的鑄件均需進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，重要的鑄件還需進(jìn)行內(nèi)在質(zhì)量檢查和使用質(zhì)量檢查。3、鑄件的外觀質(zhì)量表面粗糙度：應(yīng)達(dá)到圖樣上給定的用不去除材料獲得的表面粗糙度要求。表面缺陷：夾砂、結(jié)疤、皺皮、縮陷應(yīng)不影響切削工藝。尺寸公差、形狀偏差、質(zhì)量偏差等應(yīng)符合技術(shù)要求。4、鑄件的內(nèi)在質(zhì)量化學(xué)成分：鐵、硅、錳、硫、磷含量是否符合要求；力學(xué)性能：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性以及抗疲勞強(qiáng)度是否符合要求；金相組織：灰鑄鐵中石墨以片狀形態(tài)存在，斷口呈灰色；球墨鑄鐵石墨呈球狀。（內(nèi)在質(zhì)量一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)和金相分析檢測(cè)）內(nèi)部孔洞、裂紋、夾雜物缺陷：通過(guò)無(wú)

21、損探傷法檢測(cè)。5、使用質(zhì)量在強(qiáng)力、高速、磨耗、腐蝕、高熱等不同條件下的工作性能；切削性能、焊接性能、運(yùn)轉(zhuǎn)性能。鑄件的缺陷（掛圖解讀）（ 1）氣孔特點(diǎn)：存在于鑄件內(nèi)部（接近上表面）孔壁較光滑，呈梨形、圓形或橢圓形；大孔孤立存在，小孔則成群出現(xiàn)。原因：砂型中水分過(guò)多、發(fā)氣性物質(zhì)配比過(guò)高、澆注速度過(guò)快（型腔中氣體來(lái)不及排出）（ 2）縮孔特點(diǎn)：出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位（中間部位）其孔壁形狀不規(guī)則，孔壁粗糙并帶有枝狀晶。原因：澆注時(shí)補(bǔ)縮不良造成。（鑄件斷面出現(xiàn)分散而微小的縮孔稱為縮松；有縮松缺陷的部位，在氣密性實(shí)驗(yàn)時(shí)可能出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。）（ 3）砂眼特點(diǎn)：鑄件內(nèi)部或表面帶有砂粒的孔洞。小結(jié)：作業(yè)布置：原因：

22、型砂強(qiáng)度不夠、砂型緊實(shí)度不足、澆注速度太快。4）粘砂特點(diǎn)：鑄件部分或整個(gè)表面粘附一層砂粒和金屬的機(jī)械混合物（芯骨材料）或由金屬氧化物、砂子和黏土相互作用而生成的低熔點(diǎn)化合物。原因：型砂的耐火性差或澆注溫度過(guò)高。5）裂紋特點(diǎn)：鑄件表面或內(nèi)部形成開(kāi)裂。原因：鑄件壁厚相差大；（應(yīng)緩慢冷卻，避免過(guò)早落砂）澆注系統(tǒng)開(kāi)設(shè)不當(dāng)；（應(yīng)開(kāi)設(shè)在鑄件較厚處）砂型與砂芯的退讓性差。（增強(qiáng)型砂或芯砂的退讓性） 這些缺陷使鑄件在收縮時(shí)產(chǎn)生較大的應(yīng)力從而導(dǎo)致開(kāi)裂。1 4、特種鑄造簡(jiǎn)介一、金屬型鑄造定義：通過(guò)重力作用進(jìn)行澆注，將熔融金屬澆入金屬鑄型獲得鑄件的方法。金屬型一般用灰鑄鐵或鑄鋼制成，尺寸精度高。 型心可用：砂芯（因

23、砂芯耐火性好常用于高熔點(diǎn)合金鑄件）金屬芯（常用于有色金屬鑄件）與砂型鑄造比較，金屬型鑄造有如下特點(diǎn)：（ 1） 可多次使用，澆注次數(shù)可達(dá)數(shù)萬(wàn)次而不損壞。（ 2） 尺寸精度高（IT12IT10）,表面粗糙度 Ra可達(dá)（12.56.3）可使鑄件形狀，尺寸準(zhǔn)確、表面光潔。（ 3） 傳熱迅速，鑄件冷卻速度快，因而鑄件結(jié)晶晶粒細(xì)，力學(xué)性能好。（此特性只適合非鐵合金鑄件，有細(xì)化組織的作用。鑄造灰鑄鐵則易出白口）白口鐵一種斷口呈銀白色，性能既脆又硬，切削性能極差的鑄鐵。（ 4） 生產(chǎn)率高，無(wú)粉塵，勞動(dòng)條件比砂型鑄造好。（ 5） 但設(shè)計(jì)、制造、使用及維護(hù)要求高，制造成本高；生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。（這是金屬型比較砂型成

24、本高的地方）金屬型主要應(yīng)用于非鐵合金鑄件的大批量生產(chǎn)，其鑄件不宜過(guò)大，形狀不能太復(fù)雜，壁不能太??；所以金屬型鑄造有一定的局限性。二、壓力鑄造（壓鑄）定義： 使熔融金屬在高壓下高速充型，并在壓力下凝固的鑄造方法。主要由壓鑄機(jī)完成壓鑄充型的過(guò)程。（據(jù)圖解讀壓鑄機(jī)工作原理）壓鑄機(jī)主要由壓射裝置和合型機(jī)構(gòu)組成。（P17、圖）類型按鑄型是否預(yù)熱分為：冷室壓鑄機(jī)適應(yīng)于非鐵合金壓鑄。（如：鋅、鋁、鎂、銅等有色金屬）熱室壓鑄機(jī)適應(yīng)于鐵合金壓鑄。（如：鑄鐵、碳素鋼、合金鋼等） 按壓射沖頭位置分為：立式、臥式兩種。壓鑄的特點(diǎn)：（ 1） 可以鑄造形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。因鑄件在高壓下充型、凝固、可消除鑄件在凝固收縮時(shí)的

25、應(yīng)力作用。（ 2） 鑄件質(zhì)量高，強(qiáng)度和硬度都較砂型和金屬型鑄件高。尺寸精度可達(dá)IT12IT10, Ra可達(dá)3.20.8。（這也是壓鑄收縮影響小的原故）（ 3） 生產(chǎn)率高，成本低，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。（ 4） 但壓鑄機(jī)投資大，鑄型制造復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。壓力鑄造是實(shí)現(xiàn)少切削或無(wú)切削的鑄造工藝，壓鑄產(chǎn)品可一次成型無(wú)須加工。主要用于鋅、鋁、鎂、銅等有色金屬的中、小型薄壁鑄件的大批量生產(chǎn)。三、離心鑄造定義：使熔融金屬澆入繞水平軸、傾斜軸或立軸旋轉(zhuǎn)的鑄型，在慣性力作用下，凝固成形的鑄件軸線與旋轉(zhuǎn)鑄型軸線重合。這種鑄造方法稱為離心鑄造。特點(diǎn)：（1） 用金屬型或砂型，在離心作用下澆注成型。（2） 鑄件

26、組織細(xì)密，無(wú)氣孔、縮孔、夾渣等缺陷。（3） 設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，生產(chǎn)率高。（4） 但內(nèi)表層余量大，機(jī)械加工量大。（這是因?yàn)樵陔x心力作用下，金屬液中的熔渣、雜質(zhì)都積聚在鑄件內(nèi)表面，因此，內(nèi)表層的加工余量通常都比較大。）應(yīng)用：主要用于空心回轉(zhuǎn)體鑄件的單件、成批、大量生產(chǎn)。（例：軸套、琺瑯套 等）還可進(jìn)行雙金屬襯套（銅、鋁合金襯套）軸瓦的鑄造。四、熔模鑄造 定義：用易熔材料制成摸樣，在模樣上包覆若干層耐火涂料，制成型殼，熔出模 樣后經(jīng)高溫焙燒，然后進(jìn)行澆注的鑄造方法稱為熔摸鑄造。也稱失蠟鑄造。（據(jù)圖解讀熔模鑄造法工藝過(guò)程）熔模鑄造的特點(diǎn)：（ 1）可以制造形狀很復(fù)雜的鑄件。因?yàn)樾螤顝?fù)雜的整體蠟?zāi)？梢杂扇?/p>

27、干形狀簡(jiǎn)單的蠟?zāi)卧M合而成。（ 2） 鑄件的尺寸精度高（IT12IT9） Ra值可達(dá)（12.51.6）（ 3） 適應(yīng)性廣，既可澆注低熔點(diǎn)的有色合金鑄件，也可生產(chǎn)高熔點(diǎn)的金屬鑄件。因型殼由石英耐火材料構(gòu)成，耐火性比普通型砂要好。（ 4） 但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本較高，且鑄件質(zhì)量不能太大。應(yīng)用：主要用于鑄造各種形狀復(fù)雜的精密小型零件的毛坯。小結(jié)：作業(yè)布置：P19 1、 2、 10、任務(wù)二 鍛造鍛造是指在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以便獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。鍛件則是指金屬材料經(jīng)鍛造變形而得到的工件毛坯。鍛造從本質(zhì)上講就是利用固

28、態(tài)金屬的塑性變形能力實(shí)現(xiàn)成形加工的。鍛造的特點(diǎn)和分類1、特點(diǎn)：（ 1） 鍛件的組織性能好。（ 通過(guò)鍛造可以改善金屬的內(nèi)部組織，提高金屬的力學(xué)性能。經(jīng)鍛造的金屬其內(nèi)部結(jié)晶組織晶粒更加細(xì)密）（ 2） 成形困難且適應(yīng)性差（這是由于鍛造時(shí)金屬的塑性流動(dòng)類似于鑄造時(shí)熔融金屬的流動(dòng)，但固態(tài)金屬的塑性流動(dòng)必須在施加外力的條件下，采取加熱等工藝措施才能實(shí)現(xiàn)。因此，塑性差的金屬材料（如灰鑄鐵）是不能進(jìn)行鍛造的，而且形狀較復(fù)雜的鍛件也難以鍛造成形。特別是不能鍛造內(nèi)部形狀復(fù)雜的鍛件。）（ 3） 成本較高（由于鍛造的成形相對(duì)鑄造來(lái)說(shuō)困難得多，鍛件毛坯與零件的形狀相差較大，材料利用率較低；而且鍛造設(shè)備投資成本較高，故鍛

29、件的成本通常比鑄件要高。2、分類：根據(jù)成形方式不同分為（ 1）自由鍛（按工件所受作用力來(lái)源不同又分為）手工自由鍛應(yīng)用鐵砧、手錘等簡(jiǎn)易工具手工鍛造，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。機(jī)器自由鍛應(yīng)用鍛造設(shè)備氣錘等進(jìn)行自由鍛造，效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度改善。（機(jī)器自由鍛是自由鍛的主要生產(chǎn)方法。）（ 2）模型鍛（模鍛）（按使用鍛造設(shè)備不同又分為）胎膜鍛使用自由鍛設(shè)備進(jìn)行鍛造。模具不與設(shè)備裝在一起，只在使用時(shí)才將模具放在設(shè)備的下砧上。模鍛使用專門(mén)的模鍛設(shè)備進(jìn)行鍛造。（如：模鍛空氣錘、螺旋壓力機(jī)、平鍛機(jī)、模鍛水壓機(jī)等；）模具是分別裝在錘頭和砧座上的。一、 自由鍛自由鍛定義：自由鍛是指利用沖擊力或壓力使高溫金屬坯料在上、下兩個(gè)鐵

30、砧之間受力向各個(gè)方向自由流動(dòng)產(chǎn)生變形，從而得到所需要的形狀、尺寸鍛件的一種工藝方法。自由鍛的特點(diǎn)：（ 1） 鍛件精度不高，形狀簡(jiǎn)單。（主要鍛造桿類零件毛坯和盤(pán)餅類零件毛坯）其形狀和尺寸一般通過(guò)操作者使用通用工具來(lái)保證。主要用于多品種，或單件、小批量鍛件生產(chǎn)。（ 2） 對(duì)于大型及特大型鍛件，自由鍛也是唯一有效的方法。因?yàn)槟ｅ懹幸欢ň窒扌??？梢哉f(shuō)：在鍛造工藝中，自由鍛是應(yīng)用最多和最普遍的鍛造方法。1自由鍛設(shè)備 1、空氣錘以壓縮空氣為工作介質(zhì)，驅(qū)動(dòng)錘頭上下運(yùn)動(dòng)打擊鍛件，使其獲得塑性變形的鍛錘。（據(jù)圖解讀氣錘結(jié)構(gòu)及工作原理）空氣錘的噸位以落下部分的質(zhì)量表示：常用的噸位有：0.150.75t （1507

31、50kg）還有15t的大氣錘主要適用于中小型鍛件生產(chǎn)。在空氣錘上進(jìn)行自由鍛時(shí)，應(yīng)根據(jù)鍛件的體積大小和質(zhì)量，合理選用鍛造 設(shè)備。設(shè)備噸位太小會(huì)造成鍛不透，生產(chǎn)效率低。噸位太大則造成動(dòng)力浪費(fèi)，增加鍛 造成本。2、水壓機(jī)以水作為工作介質(zhì)傳遞能量的機(jī)器。工作時(shí)以靜壓力作用在鍛件上，使其發(fā) 生變形。水壓機(jī)噸位是以上砧塊的最大工作壓力來(lái)表示。常用噸位有50012000t主要用于大型和特大型鍛件生產(chǎn)。（據(jù)圖解讀水壓機(jī)工作原理 見(jiàn)：P21、圖26）2.自由鍛工序自由鍛工序可分為基本工序、輔助工序和精整工序三大類1）基本工序有：鍛粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割等。（1）鍛粗和局部鍛粗2.53倍定義：使毛坯高度減小，橫斷面

32、積增大的鍛造工序稱為鍛粗。 鍛粗一般用來(lái)制造齒輪毛坯或盤(pán)餅類毛坯。為防止坯料鍛粗時(shí)產(chǎn)生軸彎曲，徽粗部分的高度應(yīng)不大于坯料直徑的50<150在坯料上某一部分進(jìn)行的鍛粗叫局部鍛粗。局部鍛粗只需加熱需鍛粗的部分，然后利用墊環(huán)鍛壓鍛粗部分。（見(jiàn)P9表1.1圖）（2）拔長(zhǎng)、芯棒拔長(zhǎng)和擴(kuò)孔使毛坯橫斷面積減小、長(zhǎng)度增加的鍛造工序?yàn)榘伍L(zhǎng)。減小空心毛坯壁厚，而增加其內(nèi)外徑的鍛造工序?yàn)閿U(kuò)孔。（掛圖解讀）拔長(zhǎng)主要用于鍛造桿軸類零件或空心軸類零件的拔長(zhǎng)，擴(kuò)孔則用于空心類零件的孔徑 擴(kuò)大。（3）沖孔在坯料上沖出透孔或不透孔的鍛造工序雙面沖孔單面沖孔（P23、圖211、12）用于鍛造環(huán)套類零件和齒輪坯件的軸孔沖制。

33、（ 4）彎形采用一定的工模具，將鍛件彎制成所需形狀的變形工序自由彎形成形彎形（P23、圖213）適應(yīng)于鍛造吊鉤，彎板、角尺等零件（ 5）切割利用剁子將坯料切斷或部分割開(kāi)的鍛造工序單面切割雙面切割（P2324、圖215）用于切除鍛件的料頭、分段、劈縫或切割成所需形狀等。（ 6）錯(cuò)移以坯料軸線為基準(zhǔn)，將坯料一部分相對(duì)另一部分平移錯(cuò)開(kāi)的鍛造工序。 用于鍛造曲軸類零件（ 7）扭轉(zhuǎn)將坯料一部分相對(duì)另一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工序。用于鍛造相錯(cuò)軸連桿類零件或扭曲類零件。2）輔助工序是指協(xié)助基本工序操作時(shí)所采用的一些工序方法。如壓鉗口、（鍛造時(shí)由助手壓制鉗 口位置避免打偏）壓肩、鋼錠倒棱等。3）精整工

34、序 是以減少鍛件鍛件表面缺陷而進(jìn)行的工序。例如用整形模對(duì)鍛件校正整形等。小結(jié)：二、模鍛模鍛是使金屬坯料在鍛模模膛內(nèi)一次或多次承受沖擊力或壓力的作用，而被迫流動(dòng)成形的鍛造方法。由于模膛對(duì)金屬坯料的流動(dòng)限制，最終被鍛成與模膛形狀相符的鍛件。模鍛的主要特點(diǎn)：（見(jiàn)P10、共六點(diǎn)，逐條解讀）模鍛按使用設(shè)備的不同分為錘上模鍛和胎模鍛兩種。1錘上模鍛定義：用專用模鍛設(shè)備進(jìn)行鍛造的方法。錘上模鍛所使用的專用模鍛設(shè)備有：模鍛空氣錘、螺旋壓力機(jī)、平鍛機(jī)、模鍛水壓力等。錘上模鍛的最大特點(diǎn)就是其鍛模是緊固在錘頭（或滑塊）與砧座（或工作臺(tái)）上的，（見(jiàn)P11、圖1.13）錘頭沿導(dǎo)向性良好的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，砧座通常與模鍛設(shè)備的機(jī)

35、架連 接成整體。錘上模鍛所使用的鍛模較一般胎模更復(fù)雜、精密。（見(jiàn)P11、圖1.14）鍛模的模膛分為：制坯模膛完成坯料的拔長(zhǎng)、滾擠、彎形。模鍛模膛完成預(yù)緞和終鍛。2胎模鍛定義：在自由鍛設(shè)備上使用可移動(dòng)胎模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。胎模鍛所使用的坯料必須先經(jīng)自由鍛制成粗坯，再在模鍛中終鍛成形。由于胎?？梢砸苿?dòng)，一臺(tái)自由鍛設(shè)備可用各種不同形狀的胎模鍛造各種不同形狀尺寸的模鍛件。因此，胎模鍛既具有自由鍛簡(jiǎn)單、靈活的特點(diǎn)又具有模鍛能鍛造形狀復(fù)雜，尺寸準(zhǔn)確的鍛件的優(yōu)點(diǎn)。適用于小批量生產(chǎn)中用自由鍛成形困難，模鍛又不經(jīng)濟(jì)的復(fù)雜形狀鍛件的鍛造。1）胎模鍛特點(diǎn)：（見(jiàn)P11、共六點(diǎn)）逐條解讀 2）胎模的分類：制坯

36、整形模（摔模）用于回轉(zhuǎn)體軸類坯件的制坯、整形、拔長(zhǎng)、校正。成形模：扣模用于非回轉(zhuǎn)體桿料的制坯、彎形或終鍛成形（三棱條等）套模分為開(kāi)式、（只有下模）閉式（由凸模凹模組成）用于回轉(zhuǎn)體齒輪坯件的制坯成形。合模由上下模及導(dǎo)向裝置（定位銷）組成用于形狀復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體鍛件成形。切邊沖孔模由沖頭、墊環(huán)組成。用于切除坯件的飛邊或坯件的沖孔。任務(wù)三 板料沖壓板料沖壓是指利用沖壓設(shè)備使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。、沖壓設(shè)備最常見(jiàn)的沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)和剪切機(jī)。1、機(jī)械壓力機(jī)（沖床）2、剪切機(jī)（剪扳機(jī)）掛圖解讀其工作原理二、沖壓的基本工序1、分離工序：使板料的一部分和另一部分分開(kāi)的工序。（包括沖裁和切斷）

37、沖裁利用沖模將板料以封閉的輪廓與坯料分離的一種沖壓方法。包括落料和沖孔落料是利用沖裁獲取制件或坯料的方法，其沖落部分為制件或坯料。沖孔是將沖壓坯內(nèi)的材料以封閉輪廓分離出來(lái)，得到帶孔制件的沖壓方法， 其沖落部分為廢料。沖裁時(shí)，板料的變形過(guò)程分為三個(gè)階段：（見(jiàn)P13、圖1.16所示）（ 1）彈性變形階段就是在凸模接觸板料時(shí)，板料產(chǎn)生彈性壓縮及彎曲變形。此時(shí)凹模上的板料會(huì)向上翹起，凸凹模間隙越大，上翹現(xiàn)象會(huì)越嚴(yán)重。（沖裁效果也會(huì)越差）（ 2） 塑性變形階段凸模繼續(xù)壓入，當(dāng)材料的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形。隨著凸模壓入深度的增加，塑性變形程度愈大，此時(shí)，凸凹模刃口處材料硬化加劇，產(chǎn)生微裂狀態(tài)。（

38、 3） 斷裂分離階段刃口處的上、下微裂紋在凸模的繼續(xù)施壓下，向材料內(nèi)部擴(kuò)展并重合，使板料被剪切分離。2、成形工序：使板料發(fā)生塑性變形，以獲得規(guī)定形狀工件的工序。（包括彎形和拉深）彎形將板料在彎矩作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。彎形工藝的特點(diǎn)：（P13）（ 1） 彎形時(shí)，坯料內(nèi)側(cè)受壓縮，處于壓應(yīng)力狀態(tài)，外側(cè)受拉伸，處于拉應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)外側(cè)的拉應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，將產(chǎn)生彎裂的現(xiàn)象。坯料越厚且彎形半徑越小，坯料承受的壓縮和拉伸應(yīng)力越大，坯料越容易彎裂。為防止坯料彎形時(shí)產(chǎn)生彎裂，應(yīng)采取三個(gè)方面的工藝措施：控制相對(duì)彎形半徑r/t （即：彎形件內(nèi)表面圓角半徑與材料厚度的比值）彎形半徑愈小

39、，彎形的變形程度愈大，彎形件外側(cè)愈易彎裂。為防止彎裂，一般要求彎曲模的彎形半徑要大于限定的最小彎形半徑rmin通常?。?.251） t（材料越厚相對(duì)彎形半徑應(yīng)大些，反之可小些；塑性好的熱軋板或經(jīng)退火的材料，彎形半徑可小些；塑性差的冷軋板彎形半徑應(yīng)大些。） 正確截取彎形用板料裁料時(shí)，板料的纖維方向與彎形時(shí)的拉、壓應(yīng)力方向應(yīng)盡可能一致。即：板料的彎形曲線應(yīng)與板料的纖維方向垂直或成450 （畫(huà)圖例解讀）若彎曲線與纖維方向平行，則要求該處的彎形半徑應(yīng)比正常值大一倍以上。例：2mmffl板正常最小彎形半徑為2.5,若彎曲線與纖維方向平行，則其最小彎 形半徑應(yīng)5 凸模和凹模的工作部位應(yīng)設(shè)計(jì)合理的圓角（通常

40、按彎形半徑合理設(shè)置）（ 2） 彎形后的零件還容易產(chǎn)生回彈和偏移?；貜検侵笍澬螘r(shí)，當(dāng)外力去除后，由于彈性變形的回復(fù)，會(huì)使零件的彎曲角增大，此現(xiàn)象稱為回彈。（彎形零件的回彈勢(shì)必影響零件的尺寸和形狀精度。）為防止回彈影響彎形零件的尺寸和形狀精度，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮其曲率角度應(yīng)比零件角度小一個(gè)回彈角。一般回彈角為 0100偏移是指坯料沿凹模圓角變形時(shí)，由于坯料受到不同摩擦阻力的影響而產(chǎn)生向左或向右偏移的現(xiàn)象。一般可利用零件上的工藝孔進(jìn)行壓延定位，或利用壓料裝置進(jìn)行限位消除偏移現(xiàn)象。（ 3）拉深變形區(qū)在一拉一壓的應(yīng)力狀態(tài)作用下，使板料成形為空心件，而厚度基本不變的加工方法。拉深工藝特點(diǎn)分析：（P13、

41、14）拉深模與沖裁模不同，拉深模具有一定的圓角而不是鋒利的刃口，且凸凹模之 間的單邊間隙一般都稍大于板料的厚度。（可保證板料的拉深成形而不被剪切）拉深件容易產(chǎn)生起皺和拉裂的缺陷 拉裂通常發(fā)生在拉深件的側(cè)壁和底部的過(guò)渡圓角處；起皺多發(fā)生在拉深件頂部環(huán)口的法蘭面。主要是由于拉深過(guò)程的拉應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度引起的拉裂，或因法蘭部分受切向壓應(yīng)力的擠壓作用引起的波紋皺褶現(xiàn)象。防止拉深件的缺陷，應(yīng)采取以下工藝措施：（見(jiàn)P14、共六點(diǎn)）正確選擇拉深系數(shù)。（拉深系數(shù)是指拉深件直徑與坯料直徑的比值）一般不應(yīng)小于0.50.8 塑性好的坯料可取下限值。對(duì)于變形量大的拉深件應(yīng)采用多次拉深（防止一次拉深引起的變形過(guò)大

42、造成拉 傷）合理設(shè)計(jì)凸凹模圓角半徑。（鋼制拉深件凹模取：r凹=10t （t為板料厚度）凸模取凹模0.61倍的圓角半 徑r凸=（0.61） r凹凸模與凹模之間應(yīng)留有略大于板料厚度的間歇一般取 Z= （1.1 1.2） t拉深前應(yīng)對(duì)模具進(jìn)行潤(rùn)滑。以降低拉伸應(yīng)力的作用同時(shí)減少模具的磨損。為防止拉深中出現(xiàn)起皺的現(xiàn)象，可通過(guò)設(shè)置壓力圈的方法解決。小結(jié)：任務(wù)五 焊接焊接是指通過(guò)加熱或加壓或兩者并用，并使用（或不使用）填充材料，使連接件達(dá)到原子間結(jié)合的一種加工方法。焊接是一種不可拆的永久性連接金屬的工藝方法，它不僅可以連接各種同質(zhì)金屬，也可以連接不同質(zhì)的金屬。由焊接方法連接的組件稱為焊件。焊接的優(yōu)點(diǎn)：（與其

43、他金屬連接方法（如鉚接）比較，焊接具有以下優(yōu)點(diǎn)）（ 1）可以節(jié)省材料和工時(shí)，減輕結(jié)構(gòu)的重量。（根據(jù)鉚接與焊接的方式解讀）（ 2）焊接接頭致密性好，可以制造密封容器，以及雙金屬結(jié)構(gòu)件（可將不同金屬焊合一起）（ 3）生產(chǎn)率高，便于機(jī)械化。自動(dòng)化生產(chǎn)（如特種焊接：埋弧焊、電阻焊等）但是，由于焊接過(guò)程是局部加熱與冷卻的過(guò)程，焊件容易產(chǎn)生焊接應(yīng)力，形成變形及相關(guān)的焊接缺陷，有些金屬的焊接，還要求有比較復(fù)雜的工藝措施才能保證其焊接質(zhì)量（比如鋁金屬一般的焊接工藝是不能保證其焊接質(zhì)量的）焊接的應(yīng)用：焊接在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。如：船舶、化工容器、建筑構(gòu)件、橋梁以及航空、航天、電子工業(yè)等領(lǐng)域都離不開(kāi)焊接

44、。焊接的分類按焊接過(guò)程中被焊金屬所處狀態(tài)不同分為：熔焊是將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法。常見(jiàn)的有：氣焊利用氣體火焰作熱源的熔焊方法。電弧焊利用電弧作熱源的熔焊方法。壓焊是焊接過(guò)程中必須對(duì)焊件施加壓力（加熱或不加熱）以完成焊接的方法。如：電阻點(diǎn)焊、對(duì)焊、鍛焊等。釬焊采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料浸潤(rùn)母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。如：烙鐵釬焊、火焰釬焊等。本教材主要介紹手工電弧焊和一些特種焊接方面的基本知識(shí)一、手工電弧焊（焊條電弧焊）手工電弧焊是以藥皮焊條為熔化電極，被焊件為另一電極，靠手工操

45、作的電弧焊方法。手工電弧焊又稱手弧焊。它具有電弧溫度較高、熱量集中，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便、靈活，能適應(yīng)在各種條件下焊接等特點(diǎn)。手工電弧焊的缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量取決于工人的操作技術(shù)水平。電弧焊是利用電弧作為焊接熱源，下面我們了解一下焊接電弧1焊接電弧由焊接電源供給的具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間，通過(guò)氣體介質(zhì)產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象稱為焊接電弧。1、焊接電弧的基本構(gòu)造焊接電弧的形成：（引燃焊接電弧的過(guò)程稱為引?。┖附舆M(jìn)行時(shí)，先使焊條與焊件瞬時(shí)接觸，由于短路而產(chǎn)生高熱，使接觸處的金屬很快熔化，產(chǎn)生金屬蒸汽。當(dāng)焊條迅速提起離開(kāi)焊件24mm時(shí)，焊條與焊件之間充滿了高熱的氣體與金

46、屬蒸汽，由于質(zhì)點(diǎn)的熱碰撞及焊接電壓的作用，高溫金屬?gòu)年帢O表面發(fā)射出電子并撞擊氣體，從而使氣體介質(zhì)電離成為正、負(fù)離子，于是正離子流向陰極，負(fù)離子流向陽(yáng)極，這就形成了焊接電弧。焊接電弧的構(gòu)成：（見(jiàn)P17 圖 1.26）焊接電弧可分為三個(gè)不同的區(qū)域，即由電弧的陽(yáng)極區(qū)、陰極區(qū)和弧柱構(gòu)成。焊接電弧陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的熱量約占電弧總熱量的42%,溫度較高，可達(dá) 26004200K;陰極區(qū)產(chǎn)生的熱量占電弧總熱量的38 %左右，溫度較低，可達(dá) 24003500K。（K求OC273.15 0c求K +273.15）弧柱的溫度相對(duì)較低約占電弧總熱量的 20%樨P17、圖1.26解讀由于焊接電弧發(fā)出的熱量在陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)有

47、差異，所以在使用直流電焊機(jī)時(shí)就 有兩種不同的接線法。2、焊接電源極性的選用（正接與反接）焊件接電源正極、電極（焊條）接電源負(fù)極的接線法稱為正接。此時(shí)，陽(yáng)極區(qū)接近焊件，焊接溫度較高，適應(yīng)于熔點(diǎn)較高的鋼材和厚板料的焊接。焊件接電源負(fù)極、電極（焊條）接電源正極的接線法稱為反接。此時(shí)，陰極區(qū)接近焊件，焊接溫度較低，適應(yīng)于鑄鐵、有色金屬極其合金或薄鋼板的焊接當(dāng)使用交流電焊接時(shí)，由于極性是交替變化的，因此，陰極區(qū)與陽(yáng)極區(qū)的熱量分布和溫度基本相等，沒(méi)有正接與反接之分。2電焊條焊條由藥皮和焊芯兩部分組成。1）焊芯焊芯是一根不同材質(zhì)的金屬絲，根據(jù)用途分有：鋼絲、有色金屬絲和鑄造線材等。作用：（ 1） 作為電極傳

48、導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧。（ 2） 作為填充材料與焊件熔合在一起，形成焊縫。2）藥皮由多種不同的礦石粉、鐵合金粉、有機(jī)物和化工原料等按一定比例配制而成。藥皮的作用：（ 1）機(jī)械保護(hù)作用（造氣、造渣） 藥皮熔化時(shí)放出大量氣體并形成熔渣。氣體在電弧周圍形成氣層，隔絕空氣，保護(hù)熔化金屬不受空氣影響；熔渣覆蓋在熔池金屬表面也起隔離空氣的保護(hù)作用。（ 2）冶金處理（脫氧、脫硫、脫磷、摻入合金） 通過(guò)熔渣與熔化金屬的冶金反應(yīng)，除去有害雜質(zhì)、滲入有益的合金元素，使焊縫獲得良好的機(jī)械力學(xué)性能。（ 3）改善焊接工藝條件（穩(wěn)?。焊纳瞥尚?、脫渣：減少飛濺） 藥皮使焊接電弧容易引燃和燃燒穩(wěn)定，焊縫成形好；并能減少焊接時(shí)金屬顆

49、粒的飛濺，以及能使脫渣容易。3）焊條的種類、型號(hào)和牌號(hào)（ 1）種類按熔渣化學(xué)特性不同分為：酸性和堿性兩類熔渣中以酸性氧化物為主的稱為酸性焊條，反之為堿性焊條。酸性焊條的特點(diǎn)：電弧燃燒的穩(wěn)定性較好，交流焊機(jī)和直流焊機(jī)均可使用。堿性焊條的特點(diǎn)：脫硫脫磷能力強(qiáng)，焊縫質(zhì)量好，但穩(wěn)弧性較差，只適合直流焊機(jī)的焊接。（ 2）型號(hào)焊條的型號(hào)是以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一制定的型號(hào)的內(nèi)容包括：焊條的類別、特點(diǎn)、強(qiáng)度、藥皮類型及焊接電源等。（見(jiàn)P17圖例）（ 3）牌號(hào)焊條的牌號(hào)則是根據(jù)焊條的主要用途及性能特點(diǎn)編制的。其牌號(hào)前用代號(hào)“ H”注明，其后的表示方法與綱號(hào)的表示方法相同。例：H08 （碳素綱焊條）H08Mn2Si （硅

50、鈕合金焊條）H00Cr19Ni9 （鍥銘合金焊條）（不銹鋼焊條）選用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的焊件材料和焊接技術(shù)要求選用不同型號(hào)或牌號(hào)的焊條，以確保焊接的質(zhì)量。附加：焊接工藝參數(shù)的選擇（ 1）焊條直徑的選擇：焊條直徑的選擇主要取決于焊件的厚度、其次應(yīng)考慮接頭形式、焊接位置等要素。焊件厚度不大于4mm 時(shí)，焊條直徑應(yīng)不超過(guò)焊件厚度；焊件厚度大于4mm時(shí)，焊條直徑一般取3.26mm。平焊、平角焊時(shí)，焊條直徑可取大些；橫焊、立焊、仰焊時(shí)，為防止熔池過(guò)大引起液態(tài)金屬下滴，應(yīng)選擇直徑較小的焊條。（ 2）焊接電流的選擇：焊接電流的大小對(duì)焊接質(zhì)量的影響很大，增大焊接電流能提高生產(chǎn)率，增加熔深，適于焊接厚度大的焊件。但焊

51、接電流過(guò)大易造成咬邊、增加飛濺、且藥皮易脫 落；焊接電流過(guò)小則電弧不穩(wěn)定，易造成未焊透等質(zhì)量問(wèn)題。焊接電流的大小取決于焊條直徑，焊條直徑越大，焊接電流越大。一般可按下式選用：I =Kd 見(jiàn)P37、表31° 1.6 K、1525 I、2440A ° 22.5 K、2030 I、4075A° 3.2 K、3040 I、96128A ° 46 K、40 50 I、160300A(3)焊接速度的選擇在保證接頭質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量采用較大的焊接速度以提高生產(chǎn)率，減小過(guò)熱 區(qū)和焊件變形。3.手弧焊件的焊接質(zhì)量手弧焊件的焊接質(zhì)量與焊接接頭的組織性能和焊接應(yīng)力與焊接變形

52、有很直接的關(guān) 系。(1)焊接接頭的組織與性能分析焊接接頭包括焊縫及其附近的熱影響區(qū)(即焊接時(shí)的熱擴(kuò)散區(qū)域)焊縫是由熔池 結(jié)晶而成的，具組織為鑄態(tài)柱狀晶組織，(有液態(tài)金屬凝固而成)其力學(xué)性能一般不 會(huì)低于被焊金屬。熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)受熱影響而發(fā)生組織和力學(xué)性能變化的被焊金屬區(qū)。根據(jù)與 熔池距離的遠(yuǎn)近和受熱程度的不同熱影響區(qū)可分為：熔化區(qū)、過(guò)熱區(qū)、正火區(qū)、不完 全相變區(qū)和再結(jié)晶區(qū)。其中熔化區(qū)和過(guò)熱區(qū)因靠熔池最近受了影響最大，部分或全部都形成了過(guò)熱組織，使其塑性和韌性降低，冷卻時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。這兩個(gè)區(qū)域是焊接 接頭的最薄弱區(qū)域。因此，在焊接過(guò)程中應(yīng)盡量控制熱影響區(qū)的范圍，減小半熔化區(qū)和過(guò)熱區(qū)的寬

53、度，降低其對(duì)焊接接頭的不利影響。(主要與焊接參數(shù)的選擇有關(guān))(2)焊接應(yīng)力與焊接變形焊接應(yīng)力是指焊接接頭與其余部位金屬之間由于受熱膨脹和冷卻收縮不一致而形 成的一種相互作用應(yīng)力，這種應(yīng)力在釋放過(guò)程中會(huì)使焊件產(chǎn)生焊接變形。減小焊接應(yīng)力和防止焊接變形的基本途徑就是要合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)(如焊接的接頭形式、焊縫的類型等)和采用合理的焊接工藝。(3)常見(jiàn)的焊接缺陷常見(jiàn)的焊接缺陷有：未焊透原因：焊接電流太小，坡口角度太小、鈍邊太大、間隙太小、焊條角度不當(dāng)?；鹪颍汉附与娏魈?、焊接速度過(guò)快，焊件邊緣及焊層或焊道之間清理不干凈均 會(huì)造成夾渣。氣孔原因：焊件邊緣上留有水、銹等雜質(zhì)，以及焊接電弧過(guò)長(zhǎng)等均是形成氣

54、孔的原 因。咬邊 原因：焊接參數(shù)選擇不當(dāng)或操作方法不正確。焊瘤 原因：焊接參數(shù)選擇不當(dāng)或操作方法不正確。焊接裂紋 原因：焊接參數(shù)選擇不當(dāng)或操作方法不正確。小結(jié)任務(wù)五、二 其他焊接方法簡(jiǎn)介1氣體保護(hù)電弧焊（氣體保護(hù)焊）氣體保護(hù)焊是利用某種特定的氣體（如氬氣、二氧化碳?xì)怏w等）作為保護(hù)介質(zhì)的一種電弧焊方法。其原理就是以電弧為熱源，使保護(hù)氣體噴入焊接熔化區(qū)，將熔池金屬與空氣隔開(kāi)，達(dá)到保護(hù)熔化金屬的一種焊接方法。常見(jiàn)的氣體保護(hù)焊有：氬弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。（1）氮弧焊（見(jiàn)P19、圖1.28所示）它是以氬氣作為保護(hù)氣體的一種電弧焊方法。（氬氣是一種惰性氣體，其特性不熔于液態(tài)金屬。）其原理是利用從焊槍噴嘴中噴出的氬氣流，在焊接區(qū)形成連續(xù)封閉的氣層來(lái)保護(hù)電極（焊絲）和熔池金屬，避免空氣中的氧對(duì)熔池液態(tài)金屬形成氧化作用，從而保證 焊縫的焊接質(zhì)量。氬弧焊根據(jù)所使用的電極不同分為兩種熔化極氬弧焊是用與母材金屬相近的可熔化的金屬焊絲做電極，焊接時(shí)電極熔化兼作填充材 料。特點(diǎn)：焊接時(shí)允許使用較大的焊接電流，形成的熔深大，因此熔化極氬弧焊 適用于較厚焊件焊接。鎢極氬弧焊是用鎢或鎢合金材料作電極，焊接時(shí)鎢極與焊件之間產(chǎn)生電弧，鎢極不熔化。所以又叫非熔化極氬弧焊。特點(diǎn)：焊接時(shí)需要外加焊絲作為填