第2篇成形加工

1、 第第2篇篇 金屬材料的成形加工基礎(chǔ)金屬材料的成形加工基礎(chǔ)1.主要內(nèi)容鑄造壓力加工焊接2.重點(diǎn) 各個(gè)方法對(duì)質(zhì)量的影響及其應(yīng)用第第3章章 鑄造鑄造3 31 1 概述概述1 1定義定義液態(tài)金屬注入鑄型中，凝固后得到一定形狀、尺寸產(chǎn)品的工藝。2 2鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)1）可制造形狀復(fù)雜的制品。如四羊尊，龍鳳，發(fā)動(dòng)機(jī)箱體等。2）可制造各種尺寸的鑄件。如繡花針，滄州鐵獅（五代),山東13層的鐵塔等。3）可制造塑性差的制品。4）成本低。5）工序復(fù)雜。6）質(zhì)量不穩(wěn)定。32 液態(tài)金屬的充型能力液態(tài)金屬的充型能力一概念概念 液態(tài)金屬充滿型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的健全鑄件的能力。二二. .金屬液與鑄型之間

2、的作用金屬液與鑄型之間的作用熱作用：高溫、導(dǎo)熱機(jī)械作用：力物理化學(xué)作用：吸附、反應(yīng)等三影響充型能力的因素三影響充型能力的因素 1 1合金流動(dòng)性合金流動(dòng)性 成分（溫度間距，雜質(zhì)）、物性（蓄熱系數(shù)、焓、粘度）、溫度 2 2鑄型鑄型 蓄熱系數(shù)、鑄型溫度、鑄型表面、鑄型氣體 3 3澆注條件澆注條件 外力場、澆注系統(tǒng) 4 4鑄件結(jié)構(gòu)鑄件結(jié)構(gòu) 厚度、復(fù)雜程度四提高充型能力的措施四提高充型能力的措施 1選擇合理的合金成分 2工藝措施流動(dòng)性螺旋試樣流動(dòng)性螺旋試樣33 鑄造收縮鑄造收縮一合金的收縮特性一合金的收縮特性總收縮=液態(tài)收縮+液固收縮+固態(tài)收縮1 1液態(tài)收縮：液態(tài)收縮：T TP PTTL L2 2液固收

3、縮：液固收縮：T TL LTTS S 液固相變體積變化 TLTS溫度降低的體積收縮3固態(tài)收縮：固態(tài)收縮：T TS STTO O4 4線收縮開始溫度線收縮開始溫度：合金固相骨架形成溫度 介于TLTS之間，液相占2040% 二收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響二收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響1液態(tài)收縮+液固收縮導(dǎo)致縮孔和疏松控制措施：順序凝固冒口補(bǔ)縮加壓補(bǔ)縮壓縮變形電磁攪拌2線收縮導(dǎo)致熱裂、應(yīng)力、變形和冷裂三熱裂及其控制三熱裂及其控制1熱裂：在固相線溫度附近出現(xiàn)的斷裂或裂紋2形成溫度：線收縮開始溫度液相結(jié)束溫度3形成機(jī)理：鑄件收縮引起的應(yīng)力大于鑄件高溫下的強(qiáng)度，或 鑄件收縮引起的應(yīng)變大于鑄件高溫下的變形極限。 1）高溫脆

4、性：合金在固相線附近延伸率、強(qiáng)度極低，稱脆性溫度區(qū) 間。 強(qiáng)度為1/100-1000，延伸率為1% 2）液膜理論：晶間液膜的存在4熱裂傾向：T，熱裂傾向；，熱裂傾向5防止熱裂的主要措施 1）提高合金抗熱裂的能力 2）改善鑄型退讓性 3）合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)（減少熱節(jié)和應(yīng)力集中、加加強(qiáng)筋） 4）提高鑄件溫度的均勻性（同時(shí)凝固） 脆性溫度區(qū)間線收縮開始至固相線以下某溫度3.4 鑄件的應(yīng)力、變形和冷裂鑄件的應(yīng)力、變形和冷裂一鑄造應(yīng)力一鑄造應(yīng)力1）概念：固態(tài)鑄件在冷卻過程中由于體積和尺寸的變化受到阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力2）分類 鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力按機(jī)理按機(jī)理熱應(yīng)力熱應(yīng)力相變（組織）應(yīng)力相變（組織）應(yīng)力機(jī)械阻礙應(yīng)力

5、機(jī)械阻礙應(yīng)力按存在周期按存在周期臨時(shí)應(yīng)力臨時(shí)應(yīng)力殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力1 1熱應(yīng)力熱應(yīng)力 1）概念：由于各部位冷速不同而造成的收縮受阻所產(chǎn)生的應(yīng)力。 2）影響因素：溫差，膨脹系數(shù)，E2相變應(yīng)力相變應(yīng)力 1）概念：由于固態(tài)相變時(shí)的體積變化受阻而產(chǎn)生的應(yīng)力。 2）影響因素：溫差，比容差，E 特點(diǎn)：可能收縮，也可能膨脹3機(jī)械阻礙應(yīng)力機(jī)械阻礙應(yīng)力 1）概念：材料變形受到外界的機(jī)械阻礙而造成的應(yīng)力。 2）影響因素：鑄型退讓性 3）特點(diǎn)： 臨時(shí)應(yīng)力4 4減小鑄造應(yīng)力的途徑減小鑄造應(yīng)力的途徑 1）鑄件壁厚盡量均勻 2）采用合理的工藝使溫度均勻 3）控制鑄型的退讓性及打箱時(shí)間5 5消除鑄造應(yīng)力的途徑消除鑄造應(yīng)力的途

6、徑 1）自然時(shí)效 2）人工時(shí)效 3）共振方法 二變形二變形當(dāng)鑄造應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生變形。1 1危害危害 無法加工而報(bào)廢 加工后變形，影響精度或報(bào)廢2 2防范防范 減小鑄造應(yīng)力 預(yù)變形法附加工藝筋三冷裂三冷裂 當(dāng)鑄造應(yīng)力大于斷裂強(qiáng)度時(shí)，發(fā)生斷裂。1)冷裂特征：穿晶斷裂2)冷裂傾向：鑄件應(yīng)力，冷裂塑韌性，冷裂3）防止： 減小鑄造應(yīng)力 控制合金的成分及質(zhì)量35 鑄件中的偏析鑄件中的偏析一偏析：材料化學(xué)成分的不均勻性稱偏析。二形成原因：凝固過程中溶質(zhì)的再分配三偏析系數(shù)：1-K=（Cl-Cs）/Cl四分類 偏析偏析微觀偏析微觀偏析晶內(nèi)偏析晶內(nèi)偏析晶間偏析晶間偏析宏觀偏析宏觀偏析正（常）偏析正（常）

7、偏析逆偏析逆偏析V型型/倒倒V型偏型偏析析帶狀偏析帶狀偏析重力偏析重力偏析1微觀偏析微觀偏析：晶粒尺度化學(xué)成分的不均勻現(xiàn)象1）晶內(nèi)偏析：晶粒內(nèi)部化學(xué)成分的不均勻現(xiàn)象 （先結(jié)晶部分的溶質(zhì)含量少于后結(jié)晶部分）2）晶間偏析：晶粒與晶間化學(xué)成分的差異現(xiàn)象。 晶間溶質(zhì)含量高，且富含雜質(zhì)。3）對(duì)比：前者成分連續(xù)變化，后者有突變。4）減少微觀偏析的措施 細(xì)化晶?？焖倌虜U(kuò)散退火：晶內(nèi)偏析可消除，晶間偏析不能完全消除2宏觀偏析宏觀偏析（區(qū)域偏析）：鑄件不同區(qū)域化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象1）正常偏析：在宏觀上符合溶質(zhì)再分配規(guī)律的偏析2）反（逆）偏析：與正常偏析相反的宏觀偏析 產(chǎn)生原因：鑄件收縮造成鑄件內(nèi)部富含溶質(zhì)的殘留

8、液體流向鑄件外層，使 溶質(zhì)出現(xiàn)反常分布。 影響因素：枝晶粗大，反偏析收縮率，反偏析氣體含量，反偏析 防止措施：增大溫度梯度減少含氣量細(xì)化晶粒3）比重偏析：由于比重不同而在重力作用下所形成的宏觀偏析4）帶狀偏析：鑄件內(nèi)部與凝固方向相垂直的帶狀的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象5) V型/倒V型偏析3.6 砂型鑄造砂型鑄造 以型砂以型砂和芯砂為和芯砂為造型材料造型材料制成鑄型制成鑄型，液態(tài)金，液態(tài)金屬在重力屬在重力下充填鑄下充填鑄型來生產(chǎn)型來生產(chǎn)鑄件的鑄鑄件的鑄造方法。造方法。砂型鑄造的工藝過程砂型鑄造的工藝過程 砂型鑄造方法分類砂型鑄造方法分類u手工造型手工造型 u機(jī)器造型機(jī)器造型 v震壓造型震壓造型 v微震

9、壓實(shí)造型微震壓實(shí)造型 v高壓造型高壓造型 v射壓造型射壓造型v 空氣沖擊造型空氣沖擊造型v 拋砂拋砂手工造型手工造型 生產(chǎn)率低；生產(chǎn)率低； 對(duì)工人技術(shù)水平要求較高；對(duì)工人技術(shù)水平要求較高； 鑄件尺寸精度及表面質(zhì)量較差；鑄件尺寸精度及表面質(zhì)量較差； 主要用于單件、小批生產(chǎn)，有時(shí)也可用于大批量的生產(chǎn)。主要用于單件、小批生產(chǎn)，有時(shí)也可用于大批量的生產(chǎn)。機(jī)器造型機(jī)器造型生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好，鑄件尺寸精確，表面光潔，加工余生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好，鑄件尺寸精確，表面光潔，加工余量小，用于大批生產(chǎn)。量小，用于大批生產(chǎn)。澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道之總稱。澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型

10、腔的通道之總稱。典型澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1-澆口環(huán) 2-直澆道 3-直澆道窩 4-橫澆道5-末端延長段 6-內(nèi)澆道 直澆道直澆道提供必要的充型壓力，提供必要的充型壓力，保證鑄件輪廓、棱角清晰。保證鑄件輪廓、棱角清晰。橫澆道橫澆道良好的阻渣能力。良好的阻渣能力。內(nèi)澆道內(nèi)澆道位置、方向和個(gè)數(shù)應(yīng)符位置、方向和個(gè)數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補(bǔ)縮合鑄件的凝固原則或補(bǔ)縮方法。方法。在規(guī)定的澆注時(shí)間內(nèi)充在規(guī)定的澆注時(shí)間內(nèi)充滿型腔。滿型腔。金屬液進(jìn)入型腔時(shí)避免金屬液進(jìn)入型腔時(shí)避免飛濺、沖刷型壁或砂芯。飛濺、沖刷型壁或砂芯。冒口冒口是在鑄型中設(shè)置的一個(gè)儲(chǔ)存金屬液的空腔。 冒口普通冒口特種冒口明冒口暗冒口保溫冒口發(fā)熱冒口

11、大氣壓力冒口易割冒口3.7 特種鑄造特種鑄造 熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造實(shí)心（消失模）鑄造熔模鑄造工藝流程 熔模制造的特點(diǎn)和適用范圍熔模制造的特點(diǎn)和適用范圍J鑄型精密無分型面，鑄型精密無分型面，鑄件精度高，表面質(zhì)量好鑄件精度高，表面質(zhì)量好。J可可制造形狀很復(fù)雜的鑄件制造形狀很復(fù)雜的鑄件，最小壁厚可達(dá)，最小壁厚可達(dá)0.7mm0.7mm，最小孔，最小孔徑可達(dá)徑可達(dá)1.5mm1.5mm。J適用于各種鑄造合金。適用于各種鑄造合金。尤其適用于高熔點(diǎn)、難加工合金尤其適用于高熔點(diǎn)、難加工合金的生產(chǎn)的生產(chǎn)，如高速鋼、不銹鋼汽輪機(jī)葉片等。如高速鋼、不銹鋼汽輪機(jī)葉片等。L工序復(fù)雜且周期長，鑄件成本

12、高，且鑄件不宜太大。工序復(fù)雜且周期長，鑄件成本高，且鑄件不宜太大。3、適用范圍適用范圍 適用于制造形狀復(fù)雜、難以加工的高熔點(diǎn)合金及有特適用于制造形狀復(fù)雜、難以加工的高熔點(diǎn)合金及有特殊要求的精密鑄件殊要求的精密鑄件，如：氣輪機(jī)葉片、汽車、拖拉機(jī)，如：氣輪機(jī)葉片、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、刀具等。、機(jī)床、刀具等。 整體式；整體式； 垂直分型式；垂直分型式； 水平分型式；水平分型式； 復(fù)合分型式。復(fù)合分型式。2、金屬型鑄造的工藝要點(diǎn)、金屬型鑄造的工藝要點(diǎn) 金屬型預(yù)熱金屬型預(yù)熱 刷涂料刷涂料 澆注溫度澆注溫度 及時(shí)開箱及時(shí)開箱3、金屬型鑄造的特點(diǎn)和適用范圍金屬型鑄造的特點(diǎn)和適用范圍 鑄件鑄件冷卻速度快，組織

13、致密，力學(xué)性能好冷卻速度快，組織致密，力學(xué)性能好； 鑄件精度和表面質(zhì)量較高；鑄件精度和表面質(zhì)量較高； 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“一型多鑄一型多鑄”，提高了生產(chǎn)效率，改善了勞動(dòng)條件；，提高了生產(chǎn)效率，改善了勞動(dòng)條件； 金屬型不透氣且無退讓性，鑄件金屬型不透氣且無退讓性，鑄件易產(chǎn)生澆不足、裂紋或白易產(chǎn)生澆不足、裂紋或白口等缺陷口等缺陷。 使用范圍：使用范圍：主要用于批量生產(chǎn)非鐵合金鑄件主要用于批量生產(chǎn)非鐵合金鑄件，如鋁活塞、氣缸如鋁活塞、氣缸蓋、油泵殼體、銅瓦、襯套。蓋、油泵殼體、銅瓦、襯套。 熔融金屬熔融金屬在高壓下（在高壓下（3070MPa）高速充型）高速充型（0.550m/s）并凝固而獲得鑄件的方法稱為壓）

14、并凝固而獲得鑄件的方法稱為壓力鑄造，簡稱壓鑄。力鑄造，簡稱壓鑄。 1、壓鑄機(jī)及壓鑄工藝過程壓鑄機(jī)及壓鑄工藝過程 合型，注入金屬合型，注入金屬 壓鑄壓鑄 開型，取出鑄件開型，取出鑄件壓鑄工藝流程壓鑄工藝流程2、壓力鑄造的特點(diǎn)和使用范圍、壓力鑄造的特點(diǎn)和使用范圍 壓鑄件加工精度和表面質(zhì)量較其它鑄造方法均高，壓鑄件加工精度和表面質(zhì)量較其它鑄造方法均高，壓鑄壓鑄件大都不需機(jī)加工即可直接使用件大都不需機(jī)加工即可直接使用； 可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁精密鑄件，或直接鑄出小孔、螺可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁精密鑄件，或直接鑄出小孔、螺紋、齒輪等；紋、齒輪等； 壓鑄件組織致密，力學(xué)性能好，強(qiáng)度和硬度都較高；壓鑄件組織致密，

15、力學(xué)性能好，強(qiáng)度和硬度都較高； 生產(chǎn)率較其它鑄造方法均高；生產(chǎn)率較其它鑄造方法均高； 由于壓鑄速度高，鑄件凝固速度快，鑄件內(nèi)部易產(chǎn)生氣由于壓鑄速度高，鑄件凝固速度快，鑄件內(nèi)部易產(chǎn)生氣孔和縮松；孔和縮松； 壓鑄件不能用熱處理方法來提高性能；壓鑄件不能用熱處理方法來提高性能； 設(shè)備投資大，鑄型制造費(fèi)用高，周期長，只適用于大批設(shè)備投資大，鑄型制造費(fèi)用高，周期長，只適用于大批量生產(chǎn)；量生產(chǎn)； 應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于鋁、鎂、鋅合金鑄件生產(chǎn)主要用于鋁、鎂、鋅合金鑄件生產(chǎn)，如汽缸體、箱體、，如汽缸體、箱體、喇叭外殼、化油器等。喇叭外殼、化油器等。2、低壓鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍、低壓鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 充型平穩(wěn)

16、，無沖擊、飛濺現(xiàn)象，充型平穩(wěn)，無沖擊、飛濺現(xiàn)象，不易產(chǎn)生夾渣、砂眼、不易產(chǎn)生夾渣、砂眼、氣孔等缺陷氣孔等缺陷； 鑄件組織致密、輪廓清晰，對(duì)于薄壁、耐壓、防滲漏氣鑄件組織致密、輪廓清晰，對(duì)于薄壁、耐壓、防滲漏氣密性鑄件的生產(chǎn)尤為有利；密性鑄件的生產(chǎn)尤為有利； 澆注系統(tǒng)簡單，澆口兼冒口，金屬利用率高，通常達(dá)到澆注系統(tǒng)簡單，澆口兼冒口，金屬利用率高，通常達(dá)到90%以上；以上； 充型壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適用于金屬型、砂型、石充型壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適用于金屬型、砂型、石膏型、陶瓷型及熔模型殼等，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化膏型、陶瓷型及熔模型殼等，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化生產(chǎn)。生產(chǎn)。應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于生

17、產(chǎn)質(zhì)量要求高的鋁、鎂、鋅合金鑄件主要用于生產(chǎn)質(zhì)量要求高的鋁、鎂、鋅合金鑄件， 如汽缸體、缸蓋、活塞、曲軸箱等。如汽缸體、缸蓋、活塞、曲軸箱等。2、離心鑄造的特點(diǎn)和適用范圍離心鑄造的特點(diǎn)和適用范圍 組織致密，鑄件組織致密，鑄件無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)性能好；性能好； 生產(chǎn)圓筒形或環(huán)形鑄件時(shí)，可省去型芯和澆注系統(tǒng)，因而生產(chǎn)圓筒形或環(huán)形鑄件時(shí)，可省去型芯和澆注系統(tǒng)，因而省工省料，降低了鑄件成本。省工省料，降低了鑄件成本。 便于制造雙金屬鑄件。便于制造雙金屬鑄件。 依靠自由表面所形成的內(nèi)孔尺寸偏差大，因而表面粗糙，依靠自由表面所形成的內(nèi)孔尺寸偏差大，因而

18、表面粗糙，加工余量大加工余量大； 鑄件易發(fā)生成分偏析，鑄件易發(fā)生成分偏析，不適于密度偏析大的合金及輕合金不適于密度偏析大的合金及輕合金鑄件。鑄件。 適用范圍：適用范圍：離心鑄造是生產(chǎn)離心鑄造是生產(chǎn)管、套類鑄件的主要生產(chǎn)方管、套類鑄件的主要生產(chǎn)方法，如鑄鐵管、氣缸套、銅套、雙金屬軸承等，法，如鑄鐵管、氣缸套、銅套、雙金屬軸承等，鑄件最鑄件最大重量可達(dá)十多噸。大重量可達(dá)十多噸。五、消失模造型五、消失模造型1. 鑄造原理和工藝過程鑄造原理和工藝過程 消失模鑄造（EPC）為美國1958年專利，1962年開始應(yīng)用，又稱實(shí)型鑄造和氣化模鑄造，其原理是用泡沫聚苯乙烯塑料模樣（包括澆冒口）代替普通模樣，造好型

19、后不取出模樣就澆入金屬液，在灼熱液態(tài)金屬的熱作用下，泡沫塑料氣化、燃燒而消失，金屬液取代了原來泡沫塑料模所占的空間位置，冷卻凝固后即可獲得所需要的鑄件。 消失模鑄造主要用于形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以起?；蚧顗K和外型芯較多的鑄件。 與普通鑄造相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 工序簡單、生產(chǎn)周期短、效率高，鑄件尺寸精度高(造型后不起模、不分型，沒有鑄造斜度和活塊)，精度達(dá)CT8級(jí)，可采用無粘結(jié)劑型砂，增大了鑄件設(shè)計(jì)的自由度，簡化了鑄造生產(chǎn)工序，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。 近年來，消失模鑄造技術(shù)在歐美發(fā)展很快，表2-6為美國消失模鑄造情況。2. 鑄造特點(diǎn)和應(yīng)用范圍鑄造特點(diǎn)和應(yīng)用范圍本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 1、鑄造收縮及影響 2、鑄造應(yīng)

20、力及影響 3、鑄造偏析第第4章章 金屬塑性壓力加工金屬塑性壓力加工4 41 1 概述概述1.1.定義定義：金屬坯料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀尺寸和力學(xué)性能制品的工藝過程。2.2.特點(diǎn)特點(diǎn)可減少金屬的消耗改變（改善）金屬的組織 空隙壓合 細(xì)化晶粒 減小偏析（組織細(xì)化、偏析相破碎） 形成纖維組織改變性能難以加工復(fù)雜制品無法加工脆性材料成本高 3.分類分類壓力壓力加工加工按工藝按工藝原材料加工原材料加工軋制軋制擠壓擠壓拉拔拉拔零件加工零件加工鍛造鍛造沖壓沖壓特種加工方法特種加工方法按加工溫度按加工溫度熱變形熱變形（TTT再再）冷變形冷變形（TTT再再）冷變形無再結(jié)晶現(xiàn)象，只有加工硬化

21、現(xiàn)象冷變形無再結(jié)晶現(xiàn)象，只有加工硬化現(xiàn)象熱變形有再結(jié)晶現(xiàn)象，無加工硬化現(xiàn)象熱變形有再結(jié)晶現(xiàn)象，無加工硬化現(xiàn)象上砧鐵上砧鐵 下砧鐵下砧鐵 坯料坯料 自由鍛自由鍛模鍛模鍛沖壓沖壓軋制軋制拉拔拉拔42 金屬的塑性壓力加工成形性金屬的塑性壓力加工成形性金屬的塑性壓力加工成形性金屬的塑性壓力加工成形性: : 金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形而不金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形而不易產(chǎn)生裂紋的能力。易產(chǎn)生裂紋的能力。金屬的塑性壓力加工熱成形性可鍛性金屬的塑性壓力加工冷成形性一、可鍛性一、可鍛性定義定義：金屬在熱加工時(shí)塑性變形的難易程度衡量指標(biāo)衡量指標(biāo)：塑性、變形抗力影響因素影響因素： 1）金屬的成分 2）金屬的組

22、織晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：面心體心密排六方面心體心密排六方組織狀態(tài)組織狀態(tài)：鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織，晶粒粗大，晶粒粗大，碳化物，碳化物，純金屬及固溶體，純金屬及固溶體。 3）變形條件：變形溫度：一般溫度高，可鍛性好，見圖4-1變形速度：有極值，見圖4-2應(yīng)力狀態(tài)：拉省力，壓提高變形能力，但抗力大4.4.降低變形抗力的途徑降低變形抗力的途徑降低材料自身的變形抗力 改善受力狀態(tài)減小加工時(shí)的接觸面積金屬的塑性壓力加工冷成形性（自學(xué)）金屬的塑性壓力加工冷成形性（自學(xué)）43 原材料成形加工技術(shù)原材料成形加工技術(shù)一、軋制一、軋制1.1.概述概述1)概念: 坯料進(jìn)入軋輥之間，通過碾壓而產(chǎn)生塑性變形的壓力加工方法。2)種

23、類按溫度：熱軋普通熱軋、控制軋制 冷軋按方式：縱軋坯料軋輥橫軋坯料軋輥斜軋1 1) ) 熱軋熱軋優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)規(guī)模大，效率高、成本低工藝過程：清理-加熱-軋制-冷卻 2)2)控制軋制（控軋）控制軋制（控軋）概念：通過控制軋制工藝，將變形與固態(tài)相變相結(jié)合，以獲得細(xì)小晶粒組織的軋制方法?？剀埞に嚪诸惣皺C(jī)理 奧氏體再結(jié)晶區(qū)控軋：變形-再結(jié)晶-細(xì)化 奧氏體未再結(jié)晶區(qū)控軋：變形-變形帶，晶界-形核數(shù)目-細(xì)化 奧氏體、鐵素體雙相區(qū)控軋：奧氏體同上； 鐵素體變形-恢復(fù)-形成亞晶粒優(yōu)點(diǎn)：組織細(xì)?。蛇_(dá)12級(jí)），強(qiáng)度、低溫塑性高 簡化生產(chǎn)工藝（可省去正火或調(diào)質(zhì)處理）2.2.軋制工藝軋制工藝3) 3) 冷軋冷軋優(yōu)點(diǎn)可

24、生產(chǎn)厚度極薄、精度很高的軋材；光潔度高；可得到高綜合力性及特殊結(jié)構(gòu)工藝流程：酸洗-冷軋-退火-精整二擠壓擠壓1概述概述1）原理：加壓使坯料通過?？壮尚偷膲毫庸し椒?）工藝流程：坯料準(zhǔn)備-加熱-除鱗-涂潤滑劑-擠壓-矯正-酸洗-成品3）特點(diǎn)：可提高材料變形能力尺寸精度及表面質(zhì)量高生產(chǎn)靈活性大組織不均勻固定廢料損失大工模具損耗大4)應(yīng)用：有色金屬、脆性材料、復(fù)雜端面線、管、棒、型材2 2質(zhì)量控制質(zhì)量控制1）擠壓溫度2）擠壓速度3）變形程度：擠壓比一般大于10-12三拉拔拉拔1概述概述1）原理：在拉力作用下使坯料通過?？壮尚偷膲毫庸し椒?）工藝流程：打頭-酸洗清理-涂潤滑劑-拉拔-脫脂-退火（循

25、環(huán)）-成品3）特點(diǎn)：設(shè)備簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)率高尺寸精度及表面質(zhì)量高金屬利用率高斷面形狀多4）應(yīng)用：有色金屬線、管、棒、型材；小直徑薄壁鋼管及精密高強(qiáng)度鋼管5）質(zhì)量控制?？仔螤詈统叽缱冃纬潭龋旱来巫冃温?0-60%一、一、 鍛造鍛造自由鍛模鍛 利用外力利用外力( (沖擊力或壓力沖擊力或壓力) )使金使金屬屬在在間或間或中變形，獲得一定中變形，獲得一定形狀和尺寸鍛件的工藝方法。形狀和尺寸鍛件的工藝方法。44 零件加工及質(zhì)量控制零件加工及質(zhì)量控制自由鍛自由鍛件及基本工序自由鍛件及基本工序盤類件盤類件:鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔軸類件軸類件:拔長（鐓粗、拔長）、切肩、鍛臺(tái)階拔長

26、（鐓粗、拔長）、切肩、鍛臺(tái)階筒類件筒類件:鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長環(huán)類件環(huán)類件:鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上擴(kuò)孔鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上擴(kuò)孔彎曲類件彎曲類件:拔長（鐓粗、拔長）、彎曲拔長（鐓粗、拔長）、彎曲曲軸類件曲軸類件:拔長（鐓粗、拔長）、錯(cuò)移、鍛臺(tái)階、扭轉(zhuǎn)拔長（鐓粗、拔長）、錯(cuò)移、鍛臺(tái)階、扭轉(zhuǎn)1、自由鍛自由鍛特點(diǎn) 坯料表面變形自由；坯料表面變形自由； 設(shè)備及工具簡單，鍛件重量不受限制；設(shè)備及工具簡單，鍛件重量不受限制； 鍛件的精度低；鍛件的精度低； 生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)；生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)； 是大型鍛件的唯一鍛

27、造方法。是大型鍛件的唯一鍛造方法。模鍛2 2、模鍛、模鍛模鍛特點(diǎn)典典 型型 模模 鍛鍛 件件 生產(chǎn)率高；生產(chǎn)率高； 材料利用率高；材料利用率高； 可鍛造形狀較復(fù)雜的零件；可鍛造形狀較復(fù)雜的零件； 鍛件重量小。鍛件重量小。 鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量高；鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量高； 模具成本高、設(shè)備昂貴；模具成本高、設(shè)備昂貴；錘上模鍛鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu)錘上模鍛鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu)模膛模膛錘上模鍛鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu)模模 膛膛模鍛模膛模鍛模膛制坯模膛制坯模膛拔長模膛拔長模膛終鍛模膛終鍛模膛預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛滾壓模膛滾壓模膛彎曲模膛彎曲模膛切斷模膛切斷模膛模膛模膛壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)上模鍛曲柄壓

28、力機(jī)上模鍛曲柄壓力機(jī)上模鍛二、板料沖壓二、板料沖壓利用沖模對(duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生利用沖模對(duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形獲得所需零件的工藝方法。分離或變形獲得所需零件的工藝方法。沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備1. 1. 剪床：剪床：2. 2. 沖床：沖床：下料設(shè)備下料設(shè)備沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備使坯料在凸模作用下壓入凹模，獲得開口空心體零件的沖壓工序。變形工序拉深拉深拉深動(dòng)畫拉深動(dòng)畫變形工序彎曲彎曲將平直板料彎成一定的角度或圓弧的沖壓工序。變形工序翻邊翻邊在帶孔的平坯料上用擴(kuò)孔的方法獲得凸緣的工序。變形工序成形成形神洲五號(hào)返回倉神洲五號(hào)返回倉熱加工常見缺陷熱加工常見缺陷氧氧化化: :表面形成氧化皮表面形

29、成氧化皮危害：影響尺寸精度和表面質(zhì)量危害：影響尺寸精度和表面質(zhì)量 2. 2. 脫碳：表層含碳量低于內(nèi)部的現(xiàn)象脫碳：表層含碳量低于內(nèi)部的現(xiàn)象危害：表層的硬度及強(qiáng)度危害：表層的硬度及強(qiáng)度 3. 3.過熱：加熱溫度過高，保溫時(shí)間過長，引起奧氏體晶粒顯著粗化的現(xiàn)過熱：加熱溫度過高，保溫時(shí)間過長，引起奧氏體晶粒顯著粗化的現(xiàn)象。象。危害：易形成魏氏體或晶間網(wǎng)狀滲碳體；塑、韌性下降危害：易形成魏氏體或晶間網(wǎng)狀滲碳體；塑、韌性下降 4. 4.過燒：加熱溫度太高，引起晶界氧化甚至熔化的現(xiàn)象。過燒：加熱溫度太高，引起晶界氧化甚至熔化的現(xiàn)象。危害：易形成魏氏體、晶粒粗大或晶間網(wǎng)狀滲碳體；易發(fā)生開裂危害：易形成魏氏體

30、、晶粒粗大或晶間網(wǎng)狀滲碳體；易發(fā)生開裂。5.5.其他：裂紋、白點(diǎn)、網(wǎng)狀滲碳體其他：裂紋、白點(diǎn)、網(wǎng)狀滲碳體二加熱與冷卻工藝工藝控制加熱與冷卻工藝工藝控制始鍛溫度始鍛溫度：不發(fā)生過熱、過燒。終鍛溫度終鍛溫度：略高于再結(jié)晶溫度。鍛后冷卻鍛后冷卻： 裂紋傾向小,快冷；反之，慢冷45 其他加工方法其他加工方法精密模鍛精密模鍛：少、無切削加工冷墩冷墩：室溫下以墩粗變形為主的冷成形工藝高能率成形高能率成形：在極短時(shí)間內(nèi)釋放高能量而使金屬變形的方法。爆炸成形爆炸成形原理：利用爆炸形成的沖擊波進(jìn)行壓力加工的方法應(yīng)用：小批量或試制；沖壓件優(yōu)點(diǎn)：模具簡單，設(shè)備簡單電液成形電液成形原理：利用電脈沖形成的沖擊波進(jìn)行壓力

31、加工的方法電磁成形電磁成形 原理：利用脈沖磁場進(jìn)行壓力加工的方法4.4.超塑性成形超塑性成形1 1）超塑性超塑性：材料在低應(yīng)變速率、一定的變形溫度和等軸細(xì)晶粒的情況下，其拉伸延伸率比常規(guī)變形高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的現(xiàn)象。2 2）工藝）工藝：超塑性模鍛、超塑性氣壓成形3）特點(diǎn)特點(diǎn)變形抗力低充填模型能力強(qiáng)產(chǎn)品晶粒細(xì)小均勻加工工序少用于輕質(zhì)材料復(fù)雜件利用壓縮空氣加壓，使超塑性材料成形。本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)金屬的可鍛性及影響因素控制軋制機(jī)理塑性變形方法有那些常見缺陷第第5章章 焊接焊接51概述概述一概念 通過加熱/加壓，依靠互相熔合或擴(kuò)散使工件表面達(dá)到原子間的結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)分離材料永久連接的目的。二焊接方法分類

32、工件及焊絲都熔化工件及焊絲都熔化熔化焊熔化焊電弧焊電弧焊熔化極熔化極手工電弧焊手工電弧焊埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊氣氣-電焊電焊非熔化極非熔化極鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊等離子弧焊等離子弧焊其他其他氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊固態(tài)焊接固態(tài)焊接壓力焊壓力焊電阻焊電阻焊點(diǎn)焊點(diǎn)焊縫焊縫焊對(duì)焊對(duì)焊其他其他冷壓焊、超聲波焊、摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊、摩擦焊、擴(kuò)散焊、高頻焊擴(kuò)散焊、高頻焊只有釬料熔化只有釬料熔化釬焊釬焊火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、爐釬焊、電子束釬焊火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、爐釬焊、電子束釬焊1熔化焊熔化焊：將兩個(gè)被焊金屬表面局部及添充金屬加熱熔化，冷凝后，使兩個(gè)被焊金屬形成一體的一種

33、焊接方法。(1)氣焊：以氧、乙炔或其它可燃性氣體燃燒火焰為熱源。(2)鋁熱焊：以鋁熱劑放熱反應(yīng)熱為熱源。(3)電弧焊：以氣體導(dǎo)電時(shí)產(chǎn)生的熱為熱源。(4)電渣焊：以熔渣導(dǎo)電時(shí)產(chǎn)生的電阻熱為熱源。(5)電子束焊：以高速運(yùn)動(dòng)的電子束流為熱源。(6)激光焊：以單色光子束流為熱源。2壓力焊壓力焊：壓力焊是利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用，使兩個(gè)連接表面上的原子相互接近到原子間的結(jié)合距離，從而在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。3.釬焊釬焊：利用熔化金屬(稱釬料)冷凝，將焊件連接起來的焊接方法。 三焊接的特點(diǎn)及應(yīng)用三焊接的特點(diǎn)及應(yīng)用1節(jié)省材料與工時(shí)2簡化生產(chǎn)工藝3可制造異種材料結(jié)構(gòu)4可用于零件修復(fù)5接頭性能好四

34、金屬材料的焊接性四金屬材料的焊接性1 1焊接性概念焊接性概念1）金屬材料的焊接性：金屬能否適應(yīng)焊接加工而形成具有一定使用性能的焊接接頭的特性。 2）工藝焊接性：金屬材料在一定的工藝條件下形成具有一定使用性能的焊接接頭的能力。工藝條件難易程度性能滿足的方便性 2 2影響工藝焊接性的因素影響工藝焊接性的因素1）材料：Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15 （%） Ceq，焊接性2）焊接工藝焊接方法具體工藝3）接頭結(jié)構(gòu)4）服役條件：決定性能要求1定義：母材中因焊接而導(dǎo)致溫度高于相變溫度的區(qū)域。定義：母材中因焊接而導(dǎo)致溫度高于相變溫度的區(qū)域。2影響：影響： 1）可能形成淬硬

35、相）可能形成淬硬相 2）焊接應(yīng)力大）焊接應(yīng)力大 五焊接熱影響區(qū)（五焊接熱影響區(qū)（HAZ）六六常見焊接缺陷常見焊接缺陷 焊縫表面缺陷 焊縫氣孔 夾雜 變形焊接裂紋1 1焊縫表面缺陷焊縫表面缺陷形狀尺寸缺陷：運(yùn)行不勻咬邊：太慢或能量過大未焊透：坡口過小，接頭間隙太窄。2 2焊縫氣孔焊縫氣孔保護(hù)不良焊條未烘干坡口未清理干凈3 3焊縫夾雜焊縫夾雜電流過小焊接速度過快運(yùn)條不當(dāng)坡口太窄未清理干凈4.焊接變形焊接變形2）焊接變形的不利影響 外形美觀 結(jié)構(gòu)尺寸精確性 結(jié)構(gòu)的承載能力3）預(yù)防殘余變形措施 焊縫數(shù)量；焊縫尺寸；增大結(jié)構(gòu)剛度; 焊縫布置等； 先進(jìn)工藝，合理規(guī)范； 剛性固定法 合理的焊接順序 反變形法

36、5 5焊接裂紋焊接裂紋熱裂紋再熱裂紋冷裂紋*層狀撕裂裂紋應(yīng)力腐蝕裂紋1）熱裂紋結(jié)晶裂紋高溫液化裂紋多邊化裂紋焊接熱裂紋種類 結(jié)晶裂紋液化裂紋多邊化裂紋2）冷裂紋類型類型焊道下裂紋焊趾裂紋根部裂紋特點(diǎn)特點(diǎn)延遲裂紋為主沿晶或穿晶產(chǎn)生于Ms點(diǎn)附近在熱影響區(qū)影響因素影響因素鋼淬硬傾向，冷裂氫，冷裂焊接應(yīng)力，冷裂 高強(qiáng)度鋼HAZ延遲裂紋形成過程（箭頭表示原子氫擴(kuò)散方向）TAF焊縫A體相變等溫面，TAM熱影響區(qū)A體相變等溫面，a、b熔合線防止措施冶金質(zhì)量冶金質(zhì)量母材：塑韌性好母材：塑韌性好焊條：烘干，塑韌性好焊條：烘干，塑韌性好焊接工藝焊接工藝焊接線能量焊接線能量焊前預(yù)熱溫度合理焊前預(yù)熱溫度合理焊后冷卻緩

37、慢焊后冷卻緩慢熱處理熱處理減小焊接應(yīng)力減小焊接應(yīng)力5.2 常見焊接方法常見焊接方法一手工電弧焊一手工電弧焊 1 1焊條的作用與組成焊條的作用與組成1）作用焊條焊條焊芯焊芯充當(dāng)電極充當(dāng)電極填充填充藥皮藥皮保護(hù)保護(hù)冶金冶金改善焊接性能改善焊接性能2）組成焊芯：金屬藥皮：造渣劑造渣劑保護(hù)熔池、熔滴；脫保護(hù)熔池、熔滴；脫P(yáng)、S造氣劑造氣劑隔離空氣隔離空氣脫氧劑脫氧劑脫氧脫氧合金添加劑合金添加劑合金化合金化穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑改善引弧性能、電弧燃燒穩(wěn)改善引弧性能、電弧燃燒穩(wěn)定性定性黏結(jié)劑黏結(jié)劑黏結(jié)藥皮黏結(jié)藥皮2特點(diǎn)特點(diǎn)設(shè)備簡單使用靈活方便不受空間及焊縫形狀限制生產(chǎn)率低勞動(dòng)強(qiáng)度大對(duì)焊工技術(shù)要求高3應(yīng)用應(yīng)用：常用金

38、屬；板厚338mm二氬氣保護(hù)焊二氬氣保護(hù)焊 -非熔化極氬弧焊（TIG）1原理：電流通過被電離的氬氣在鎢極與工件之間產(chǎn)生電弧，熔化母材和填充金屬。 2特點(diǎn)特點(diǎn)1）焊接質(zhì)量高）焊接質(zhì)量高 易控制線能量易控制線能量 惰性氣體不溶于金屬，不反應(yīng)惰性氣體不溶于金屬，不反應(yīng) 無渣無渣 2）電弧熱量集中：（電弧熱量損失少）電弧熱量集中：（電弧熱量損失少） 熱影響區(qū)窄，焊接變形小熱影響區(qū)窄，焊接變形小 3）具有陰極霧化作用：可用于活潑金屬的焊接）具有陰極霧化作用：可用于活潑金屬的焊接 陰極霧化作用：交流陰極霧化作用：交流TIG焊的負(fù)半周，質(zhì)量較大的正離子在陽極區(qū)電場加速作用下焊的負(fù)半周，質(zhì)量較大的正離子在陽極區(qū)電場加速作用下 高速?zèng)_擊熔池及其周圍表面，擊碎焊接區(qū)表面的難熔氧化膜，并使其分解、蒸發(fā)，從高速?zèng)_擊熔池及其周圍表面，擊碎焊接區(qū)表面的難熔氧化膜，并使其分解、蒸發(fā)，從 而氧化膜被清除。而氧化膜被清除。 4）可單面焊雙面成形（熔融金屬表面張力大）可單面焊雙面成形（熔融金屬表面張力大） 5）焊接速度低，生產(chǎn)率低）焊接速度低，生產(chǎn)率低 6）成本高）成本高3應(yīng)用：應(yīng)用： 適于各種金