第2篇成形加工

1、第第2 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)容主要內(nèi)容 鑄造鑄造 壓力加工壓力加工 焊接焊接2.重點(diǎn)重點(diǎn) 各個(gè)方法對質(zhì)量的影響及其應(yīng)用各個(gè)方法對質(zhì)量的影響及其應(yīng)用第第3 3章章 鑄鑄 造造3.1 概述概述一定義一定義 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。二鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)二鑄造生產(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。3.2 液態(tài)液態(tài)金屬的充型金屬的充型能力能力一概念一概念 液態(tài)金屬充滿型腔

2、，獲得形狀完整、輪廓清晰的健全鑄件的能力。二金屬液與鑄型之間的作用二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合金流動性合金流動性 成分（溫度間距，雜質(zhì)）、物性（蓄熱系數(shù)、焓、粘度）、溫度2鑄型鑄型 蓄熱系數(shù)、鑄型溫度、鑄型表面、鑄型氣體3澆注條件澆注條件 外力場、澆注系統(tǒng)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工藝措施流動性螺旋試樣流動性螺旋試樣3.3 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液態(tài)收縮：液

3、態(tài)收縮：TPTL2液固收縮：液固收縮：TLTS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：TSTO4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% 合金的線收縮開始溫度與成分的關(guān)系二收縮對鑄件質(zhì)量的影響二收縮對鑄件質(zhì)量的影響1液態(tài)收縮+液固收縮導(dǎo)致縮孔和疏松縮孔：鑄件在凝固過程中收縮而產(chǎn)生的集中孔洞縮松：鑄件最后凝固的區(qū)域沒有得到補(bǔ)縮而形成的分散的孔洞控制措施：控制措施：（1）順序凝固 （2）冒口補(bǔ)縮 （3）加壓補(bǔ)縮 （4）壓縮變形 （5）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：熱裂：在固相線溫

4、度附近出現(xiàn)的斷裂或裂紋2形成溫度：形成溫度：線收縮開始溫度液相結(jié)束溫度3形成機(jī)理：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熱裂傾向熱裂傾向：T，熱裂傾向；，熱裂傾向5防止熱裂的主要防止熱裂的主要措施：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)間脆性溫度區(qū)間線收縮開始至固相線以下某溫度3.

5、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)理熱應(yīng)力相變（組織）應(yīng)力機(jī)械阻礙應(yīng)力按存在周期臨時(shí)應(yīng)力殘余應(yīng)力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)，E（t0-t1）:當(dāng)鑄件處于高溫階段時(shí)，兩桿都處于塑性狀態(tài)，盡管此時(shí)兩桿的冷速不同、收縮也不同步，但瞬時(shí)的應(yīng)力可通過塑性變形來自行消失，在鑄件內(nèi)無應(yīng)力產(chǎn)生；（t1-t2）:繼續(xù)冷卻，冷速較快的桿II進(jìn)入彈性狀態(tài)，粗桿I仍然處于塑性狀態(tài)此時(shí)由于細(xì)桿II的冷速較快

6、、收縮較大，所以細(xì)桿II會受到拉伸，粗桿I會受到壓縮（圖b），形成暫時(shí)內(nèi)應(yīng)力，但此內(nèi)應(yīng)力很快因粗桿I發(fā)生了微量的受壓塑性變形而自行消失（圖c）；（t2-t3）:當(dāng)進(jìn)一步冷至更低溫度時(shí)兩桿均進(jìn)入了彈性狀態(tài)，此時(shí)由于兩桿的溫度不同、冷卻速度也不同，所以二者的收縮也不同步，粗桿I的溫度較高，還要進(jìn)行較大的收縮，細(xì)桿II的溫度較低，收縮已趨于停止，因此粗桿I的收縮必定受到細(xì)桿II的阻礙，使其收縮不徹底，在部產(chǎn)生拉應(yīng)力；而桿II則受到桿I因收縮而施與的壓應(yīng)力（圖d）。直到室溫，殘留熱應(yīng)力一直存在。2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 3

7、）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消除鑄造應(yīng)力的途徑消除鑄造應(yīng)力的途徑 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

8、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3.5 鑄件中的偏析鑄件中的偏析1. 偏析：材料化學(xué)成分的不均勻性稱偏析2. 形成原因：凝固過程中溶質(zhì)的再分配3. 偏析系數(shù)：1-K=（Cl-Cs）/Cl4. 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）偏析逆偏析逆偏析V型型/倒倒V型偏析型偏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

9、）對比：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

10、 砂型鑄造砂型鑄造以型砂和芯砂為以型砂和芯砂為造型材料制成鑄造型材料制成鑄型，液態(tài)金屬在型，液態(tài)金屬在重力下充填鑄型重力下充填鑄型來生產(chǎn)鑄件的鑄來生產(chǎn)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1. 手工造型手工造型 生產(chǎn)率低；生產(chǎn)率低； 對工人技術(shù)水平要求較高；對工人技術(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

11、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)。2. 機(jī)器造型機(jī)器造型生產(chǎn)率高，勞動條件好，鑄件生產(chǎn)率高，勞動條件好，鑄件尺寸精確，表面光潔，加工余尺寸精確，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)金屬流入型腔的通道之總稱。典型澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：澆口杯、直澆道 、直澆道窩 、橫澆道、末端延長段 、內(nèi)澆道 直澆道直澆道提供必要的充型壓力，保證鑄件輪廓、棱角清晰。 橫澆道橫澆道良好的阻渣能力。 內(nèi)澆道內(nèi)澆道位置、方向和個(gè)數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補(bǔ)縮方法。在規(guī)定的澆注時(shí)間內(nèi)充滿型腔。金屬液

12、進(jìn)入型腔時(shí)避免飛濺、沖刷型壁或砂芯。冒口冒口冒口是在鑄型中設(shè)置的一個(gè)儲存金屬液的空腔。 冒口普通冒口特種冒口明冒口暗冒口保溫冒口發(fā)熱冒口大氣壓力冒口易割冒口3.7 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）鑄造一、熔模鑄造（失蠟鑄造）一、熔模鑄造（失蠟鑄造） 將易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆鑄的鑄造方法。熔模鑄造工藝流程熔模制造的特點(diǎn)：熔模制造的特點(diǎn)：J鑄型精密無分型面，鑄件精度高，表面質(zhì)量好。J可制造形狀很復(fù)雜的鑄件，最小壁厚可達(dá)0.7mm，最小孔徑

13、可達(dá)1.5mm。J適用于各種鑄造合金。尤其適用于高熔點(diǎn)、難加工合金的生產(chǎn)，如高速鋼、不銹鋼汽輪機(jī)葉片等。L工序復(fù)雜且周期長，鑄件成本高，且鑄件不宜太大。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)合金及有特殊要求的精密鑄件，如：氣輪機(jī)葉片、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、刀具等。 二、金屬型鑄造（永久型）二、金屬型鑄造（永久型） 在重力作用下將液態(tài)金屬澆入金屬鑄型，并凝固成形以獲得鑄件的方法。 1、金屬型的構(gòu)造金屬型的構(gòu)造 金屬型的結(jié)構(gòu)主要取決于鑄件的形狀、尺寸，合金的種類及生產(chǎn)批量。 整體式； 垂直分型式； 水平分型式； 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

14、刷涂料澆注溫度及時(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；實(shí)現(xiàn)“一型多鑄”，提高了生產(chǎn)效率，改善了勞動條件；金屬型不透氣且無退讓性，鑄件易產(chǎn)生澆不足、裂紋或白口等缺陷。適用范圍：適用范圍：主要用于批量生產(chǎn)非鐵合金鑄件，如鋁活塞、氣缸蓋、油泵殼體、銅瓦、襯套。 三、壓力鑄造三、壓力鑄造 熔融金屬在高壓下（3070MPa）高速充型（0.550m/s）并凝固而獲得鑄件的方法稱為壓力鑄造，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 壓鑄 開型，取出鑄件2、壓力鑄造的特點(diǎn)和使用范圍、壓力鑄造

15、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；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)生氣孔和縮松；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，只適用于大批量生產(chǎn)；適用范圍：適用范圍：主要用于鋁、鎂、鋅合金鑄件生產(chǎn)，如汽缸體、箱體、喇叭外殼、化油器等。 四、低壓鑄造四、低壓鑄造 用較低的壓力（0.020.06Mpa）使金屬液自下而上充填型腔，并在壓力下結(jié)晶，獲得鑄件的方法。 1、低壓鑄造

16、的工藝過程低壓鑄造的工藝過程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)，無沖擊、飛濺現(xiàn)象，不易產(chǎn)生夾渣、砂眼、氣孔等缺陷； 鑄件組織致密、輪廓清晰，對于薄壁、耐壓、防滲漏氣密性鑄件的生產(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90%以上； 充型壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適用于金屬型、砂型、石膏型、陶瓷型及熔模型殼等，容易實(shí)現(xiàn)自動化、機(jī)械化生產(chǎn)。適用范圍：適用范圍：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。 五、離心鑄造五、離心鑄造 將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型，使使其在離心力作用下充填鑄型并結(jié)晶。 1、離心鑄造的類型離心

17、鑄造的類型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，鑄件無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學(xué)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)，因而省工省料，降低了鑄件成本。 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，加工余量大； 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鑄件。適用范圍：適用范圍：離心鑄造是生產(chǎn)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，鑄件最大重量可達(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

18、，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，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，降低了勞動強(qiáng)度。2. 消失模鑄造特點(diǎn)和應(yīng)用范圍消失模鑄造特點(diǎn)和應(yīng)用范圍本章重點(diǎn)本章重

19、點(diǎn) 1、鑄造收縮及影響、鑄造收縮及影響 2、鑄造應(yīng)力及影響、鑄造應(yīng)力及影響 3、鑄造偏析、鑄造偏析 4、概念、概念第第4 4章章 金屬塑性壓力加工金屬塑性壓力加工4.1 概述概述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.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. 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

20、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）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)象冷變形無再結(jié)晶現(xiàn)象，只有加工硬化現(xiàn)象冷變形無再結(jié)晶現(xiàn)象，只有加工硬化現(xiàn)象鍛造鍛造沖壓沖壓軋制軋制拉拔拉拔擠壓擠壓世界上最大噸位的油壓機(jī)世界上最大噸位的油壓機(jī)4.2 4.2 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金屬的塑性壓力加工成形的塑性壓力加工成形性性: 金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形而不易產(chǎn)生裂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。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1. 定義定

21、義：金屬在熱加工時(shí)塑性變形的難易程度2. 衡量指標(biāo)衡量指標(biāo)：塑性、變形抗力3. 影響因素影響因素：l 金屬的成分l 金屬的組織l 晶體結(jié)構(gòu)：面心體心密排六方l 組織狀態(tài)：鑄態(tài)組織，晶粒粗大，碳化物，純金屬及固溶體 l變形條件變形條件變形溫度：一般溫度高，可鍛性好，見圖4-1變形速度：有極值應(yīng)力狀態(tài)：拉省力，壓提高變形能力，但抗力大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)）4.3 4.3 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.概述概述1）概念: 坯料進(jìn)入軋

22、輥之間，通過碾壓而產(chǎn)生塑性變形的壓力加工方法。2）種類 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) 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)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），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

23、理）2.軋制工藝軋制工藝3）冷軋）冷軋優(yōu)點(diǎn)可生產(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)雜斷面線、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）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：

24、打頭-酸洗清理-涂潤滑劑-拉拔-脫脂-退火（循環(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、鍛造一、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)使金屬使金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。4.4 4.4 零件加工及質(zhì)量控制零件加工及質(zhì)量控制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（

25、鐓粗、拔長）、切肩、鍛臺階拔長（鐓粗、拔長）、切肩、鍛臺階筒類件筒類件: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、鍛臺階、扭轉(zhuǎn)拔長（鐓粗、拔長）、錯(cuò)移、鍛臺階、扭轉(zhuǎn)1 1、自由鍛、自由鍛自由鍛自由鍛特點(diǎn) 坯料坯料表面變形自由；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； 鍛件鍛件的精度低；的精度低； 生產(chǎn)率生產(chǎn)率低，適用于單件小批生

26、產(chǎn)；低，適用于單件小批生產(chǎn)； 是是大型鍛件的唯一鍛造方法。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l 生產(chǎn)率高；l 材料利用率高；l 可鍛造形狀較復(fù)雜的零件；l 鍛件重量小。l 鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量高；l 模具成本高、設(shè)備昂貴；錘上模鍛鍛模結(jié)構(gòu)錘上模鍛鍛模結(jié)構(gòu)模膛模模 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錘上模鍛鍛模結(jié)構(gòu)模膛壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(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

27、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返回倉神洲五號返回倉4.4 4.4 熱加工常見缺陷熱加工常見缺陷一、常見缺陷一、常見缺陷1. 氧氧化化:表面形成氧化皮表面形成氧化皮危害：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. 脫碳脫碳：表層含碳量低于內(nèi)部的現(xiàn)象：表層含碳量低于內(nèi)部的現(xiàn)象危害：表層的硬度及強(qiáng)

28、度危害：表層的硬度及強(qiáng)度 3. 過熱過熱：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。：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。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. 過燒過燒：加熱溫度太高，引起晶界氧化甚至熔化的現(xiàn)象。：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、晶粒粗大或晶間網(wǎng)狀滲碳體；易發(fā)生開裂。 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、加熱二、加熱與冷卻工藝工藝與冷卻工藝工藝控制控制1. 始鍛

29、溫度始鍛溫度：不發(fā)生過熱、過燒。2. 終鍛溫度終鍛溫度：略高于再結(jié)晶溫度。3. 鍛后冷卻鍛后冷卻：裂紋傾向小,快冷； 反之，慢冷4 4. .5 5 其他加工方法其他加工方法1. 精密模鍛精密模鍛：少、無切削加工2. 冷冷墩：墩：室溫下以墩粗變形為主的冷成形工藝3.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.超塑性成形超塑性成形1）超

30、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)量級以上的現(xiàn)象。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 5章章 焊接焊接5.1 概述概述 焊接技術(shù)發(fā)展史:始于商朝焊接技術(shù)是隨著金屬的應(yīng)用而出現(xiàn)的，古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。中國商朝制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件，其表面銅與鐵的熔合線婉蜒曲折，接合良好。春秋戰(zhàn)國時(shí)期曾侯

31、乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍，是分段釬焊連接而成的。經(jīng)分析，所用的與現(xiàn)代軟釬料成分相近。 戰(zhàn)國時(shí)期制造的刀劍，刀刃為鋼，刀背為熟鐵，一般是經(jīng)過加熱鍛焊而成的。據(jù)明朝宋應(yīng)星所著天工開物一書記載：中國古代將銅和鐵一起入爐加熱，經(jīng)鍛打制造刀、斧；用黃泥或篩細(xì)的陳久壁土撒在接口上，分段煅焊大型船錨。中世紀(jì)，在敘利亞大馬士革也曾用鍛焊制造兵器。 19世紀(jì)初，英國的戴維斯發(fā)現(xiàn)電弧和氧乙炔焰兩種能局部熔化金屬的高溫?zé)嵩矗?8851887年,俄國的別納爾多斯發(fā)明碳極電弧焊鉗；1900年又出現(xiàn)了鋁熱焊. 20世紀(jì)初，碳極電弧焊和氣焊得到應(yīng)用，同時(shí)還出現(xiàn)了薄藥皮焊條電弧焊，電弧比較穩(wěn)定，焊接熔池受到熔渣保護(hù)，焊接

32、質(zhì)量得到提高，使手工電弧焊進(jìn)入實(shí)用階段，電弧焊從20年代起成為一種重要的焊接方法。在此期間，美國的諾布爾利用電弧電壓控制焊條送給速度，制成自動電弧焊機(jī)，從而成為焊接機(jī)械化、自動化的開端。1930年美國的羅賓諾夫發(fā)明使用焊絲和焊劑的埋弧焊，焊接機(jī)械化得到進(jìn)一步發(fā)展。40年代，為適應(yīng)鋁、鎂合金和合金鋼焊接的需要，鎢極和熔化極惰性氣體保護(hù)焊相繼問世。 1951年蘇聯(lián)的巴頓電焊研究所創(chuàng)造電渣焊，成為大厚度工件的高效焊接法。1953年，蘇聯(lián)的柳巴夫斯基等人發(fā)明二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，促進(jìn)了氣體保護(hù)電弧焊的應(yīng)用和發(fā)展，如出現(xiàn)了混合氣體保護(hù)焊、藥芯焊絲氣渣聯(lián)合保護(hù)焊和自保護(hù)電弧焊等。 1957年美國的蓋奇發(fā)明等

33、離子弧焊；40年代德國和法國發(fā)明的電子束焊，也在50年代得到實(shí)用和進(jìn)一步發(fā)展；60年代又出現(xiàn)激光焊等離子、電子束和激光焊接方法的出現(xiàn)，標(biāo)志著高能量密度熔焊的新發(fā)展，大大改善了材料的焊接性，使許多難以用其他方法焊接的材料和結(jié)構(gòu)得以焊接。 其他的焊接技術(shù)還有1887年，美國的湯普森發(fā)明電阻焊，并用于薄板的點(diǎn)焊和縫焊；縫焊是壓焊中最早的半機(jī)械化焊接方法，隨著縫焊過程的進(jìn)行，工件被兩滾輪推送前進(jìn)；二十世紀(jì)世紀(jì)20年代開始使用閃光對焊方法焊接棒材和鏈條。至此電阻焊進(jìn)入實(shí)用階段。1956年，美國的瓊斯發(fā)明超聲波焊；蘇聯(lián)的丘季科夫發(fā)明摩擦焊；1959年，美國斯坦福研究所研究成功爆炸焊；50年代末蘇聯(lián)又制成真

34、空擴(kuò)散焊設(shè)備。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。工件及焊絲都熔化熔化焊電弧焊熔化極手工電弧焊埋弧自動焊氣-電焊非熔化極鎢極氬弧焊等離子弧焊其他氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊固態(tài)焊接壓力焊電阻焊點(diǎn)焊縫焊對焊其他冷壓焊、超聲波焊、摩擦焊、擴(kuò)散焊、高頻焊只有釬料熔化釬焊火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、爐釬焊、電子束釬焊二焊接方法分類二焊接方法分類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。(

35、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. 釬釬焊：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接頭性能好四金屬材料的焊接性四金屬材料的焊接性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

36、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 1定義：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）可能形成淬硬相 2）焊接應(yīng)力大五焊接熱影響區(qū)（五焊接熱影響區(qū)（HAZHAZ）六常見焊接缺陷六常見焊接缺陷 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

37、. 4. 焊接變形焊接變形1）焊接變形的不利影響l 外形美觀l 結(jié)構(gòu)尺寸精確性l 結(jié)構(gòu)的承載能力2）預(yù)防殘余變形措施 l 焊縫數(shù)量；焊縫尺寸；增大結(jié)構(gòu)剛度; 焊縫布置等；l 先進(jìn)工藝，合理規(guī)范； l 剛性固定法l 合理的焊接順序l 反變形法5. 5. 焊接焊接裂紋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）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）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

38、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熔合線焊道下裂紋及焊趾裂紋焊道下裂紋及焊趾裂紋根部根部裂紋裂紋 防止措施防止措施冶金質(zhì)量母材：塑韌性好焊條：烘干，塑韌性好焊接工藝焊接線能量焊前預(yù)熱溫度合理焊后冷卻緩慢熱處理減小焊接應(yīng)力5.2 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焊條的作用與組成焊條的作用與組成1）作用焊條焊芯充當(dāng)電極填充藥皮保護(hù)冶金改善焊接性能2）組成）組成 焊芯：金屬焊芯：金屬 藥皮：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

39、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 勞動強(qiáng)度大 對焊工技術(shù)要求高3應(yīng)用：應(yīng)用：常用金屬；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：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 惰性氣體不溶于金屬，不反應(yīng) 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 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TIG焊的負(fù)半周，質(zhì)量較大的正離子在陽