材料成型技術(shù)基礎(chǔ)講稿

材料成型技術(shù)基礎(chǔ)講稿

第一章鑄造

概述

鑄造一一將液態(tài)金屬澆注到鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀的毛坯

或者零件的方法。

鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)一一零件的形狀復(fù)雜；工藝靈活；成本較低。

缺點(diǎn)一一機(jī)械性能較低；精度低；效率低；勞動(dòng)條件差。

分類：

砂型鑄造——90%以上

特種鑄造一一鑄件性能較好，精度低，效率高

我國鑄造技術(shù)歷史悠久，早在三千多年前，青銅器已有應(yīng)用；二千五百年前,

鑄鐵工具已經(jīng)相當(dāng)普遍。泥型、金屬型與失蠟型是我國制造的三大鑄造技術(shù)。

§1-1金屬的鑄造性能

合金的鑄造性能是表示合金鑄造成型獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力。通常用流淌性與

收縮性來衡量。

一、合金的流淌性

1、流淌性概念

流淌性一一液態(tài)合金的充型能力。

流淌性好的合金：

易于澆注出輪廓清晰、薄而復(fù)雜的鑄件；

有利于非金屬夾雜物與氣體的上浮與排除；

易于補(bǔ)縮及熱裂紋的彌合。

合金的流淌性是以螺旋形流淌試樣的長度來衡量。試樣越長，流淌性越好。

2、影響合金流淌性的因素

a、合金性質(zhì)方面

純金屬、共晶合金流淌性好。（恒溫下結(jié)晶，凝固層內(nèi)表面光滑）

亞、過共晶合金流淌性差。

（（在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，凝固層內(nèi)表面粗糙不平））

b、鑄型與澆注條件

提高流淌性的措施：

提高鑄型的透氣性，降低導(dǎo)熱系數(shù)；

確定合理的澆注溫度；

提高金屬液的壓頭；

澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。

C、鑄件結(jié)構(gòu)

鑄件壁厚》最小同意壁厚

二、合金的收縮

1、收縮的概念

收縮是鑄件中的縮孔、縮松、變形與開裂等缺陷產(chǎn)生的原因。

收縮的三個(gè)階段：

液態(tài)收縮1形成縮孔、縮松(體收縮率)

凝固收縮J

固態(tài)收縮一一產(chǎn)生變形與裂紋(線收縮率)

幾種鐵碳合金的體積收縮率

合金種類含碳澆注溫度液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮總體積收線收縮率

量(%)(℃)(%)(%)(%)縮(%)(%)

碳素鑄鋼0.3516101.63.07.8612.461.38~2.0

白口鑄鐵3.014002.44.05.4飛.312~12.91.35~2.0

灰鑄鐵3.514003.50.13.3~4.26.9~7.80.8~1.0

2、鑄件的縮孔與縮松

縮孔的形成：

純金屬或者共晶成分的合金易形成縮孔。

縮松的形成：

結(jié)晶溫度范圍大的合金易形成縮松。

縮孔與縮松的防止：

定向凝固一一在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位，通過增設(shè)冒口或者冷鐵等工

藝措施，使鑄件上遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，爾后是靠近冒口的

部位凝固，冒口本身最后凝固。

結(jié)果一一使鑄件各個(gè)部分的凝固收縮均能得到液態(tài)金屬的補(bǔ)充，而將縮孔轉(zhuǎn)

移到冒口之中

3、鑄造應(yīng)力

鑄造內(nèi)應(yīng)力有熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力，是鑄件產(chǎn)生變形與開裂的基本原因。

熱應(yīng)力的形成一一熱脹冷縮不均衡

機(jī)械應(yīng)力的形成一一收縮受阻

減少與消除應(yīng)力的措施：

結(jié)構(gòu)上一一壁厚均勻，圓角連接，結(jié)構(gòu)對稱。

工藝上一一同時(shí)凝固，去應(yīng)力退火。

同時(shí)凝固與定向凝固比較

定向凝固一一用于收縮大或者壁厚差距較大，易產(chǎn)生縮孔的合金鑄件，

如鑄鋼、鋁硅合金等。定向凝固補(bǔ)縮作用好，鑄件致密,

但鑄件成本高，內(nèi)應(yīng)力大。

同時(shí)凝固一一用于凝固收縮小的灰鑄鐵。

鑄件內(nèi)應(yīng)力小，工藝簡單，節(jié)約金屬，組織不致密。

4、鑄件的變形

關(guān)于厚薄不均勻、截面不對稱及具有細(xì)長特點(diǎn)的桿件類、板類及輪類等鑄件,

當(dāng)殘余鑄造應(yīng)力超過鑄件材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生翹曲變形。

用反變形法防止箱體、床身導(dǎo)軌的變形。

5、鑄件的裂紋

鑄鋼件熱裂紋

（改善型芯的退讓性，大的型芯制成中空的或者內(nèi)部填以焦碳）

輪形鑄件的冷裂（減少鑄件應(yīng)力，降低合金的脆性）

§1-2砂型鑄造

一、砂型鑄造造型方法

套筒的砂型鑄造過程:

造型方法：

手工造型一一單件、小批量生產(chǎn)

機(jī)器造型一一中、小件大批量生產(chǎn)

機(jī)器造芯一一中、小件大批量生產(chǎn)

柔性造型單元一一各類形狀與批量生產(chǎn)

（一）手工造型

手工造型方法與特點(diǎn)

造型方法特點(diǎn)

整模造型整體模型，分型面為平面

分模造型分開模型，分型面多是平面

活塊造型將模樣上有妨礙取摸的部分做成活動(dòng)的

挖沙造型造型時(shí)須挖去阻礙取模的型砂

刮板造型與鑄件截面形狀相習(xí)慣的板狀模樣

三箱造型鑄件兩端截面尺寸較大，需要三個(gè)沙箱

（二）機(jī)器造型

機(jī)器造型是將填砂、緊實(shí)與起模等要緊工序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)械化，并構(gòu)成生產(chǎn)流水

線。機(jī)器造型生產(chǎn)率高，鑄型質(zhì)量好，鑄件質(zhì)量高，適用于中小型鑄件的大批量

生產(chǎn)。

機(jī)器造型方法：振壓造型、高壓造型、拋砂造型。

1、振壓造型工作原理

a）填砂b）振實(shí)c）壓實(shí)d）起模

2、多觸頭高壓造型

3、拋砂機(jī)

（三）機(jī)器造芯

在大批量生產(chǎn)中，常用型芯制作設(shè)備是射芯機(jī)與殼（吹）芯機(jī)。

射芯機(jī)工作原理與殼（吹）芯制造原理

（四）柔性制造單元

柔性制造單元通過在造型自動(dòng)線上加設(shè)模板庫及模板快換機(jī)構(gòu)等，由計(jì)算機(jī)

集中操縱模板的調(diào)運(yùn)與更換、造型機(jī)工作參數(shù)、鑄型質(zhì)量的檢驗(yàn)等。

二、砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄造工藝圖包含：鑄件的澆注位置

鑄型分型面

鑄造工藝參數(shù)

支座的零件圖、鑄造工藝圖、模樣圖及合型圖

（一）澆注位置的選擇

澆注位置一一澆注時(shí)鑄件在鑄型中的空間位置。

澆注位置的選擇原則：

鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或者位于側(cè)面；

鑄件的大平面應(yīng)朝下；

面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或者側(cè)面;

鑄件厚大部分應(yīng)放在上部或者側(cè)面。

（二）鑄型分型面的選擇

三通的分型方案：

四箱造型、三箱造型、兩箱造型

分型面的選擇原則：

便于起模，使造型工藝簡化；

盡量使鑄件全部或者大部置于同一砂箱;

盡量使型腔及要緊型芯位于下型。

（三）工藝參數(shù)的確定

機(jī)械加工余量與最小鑄出孔；

起模斜度；

鑄造收縮率；

型芯頭設(shè)計(jì)。

（四）澆、冒口系統(tǒng)

（五）鑄造工藝設(shè)計(jì)的通常程序

（五）鑄造工藝設(shè)計(jì)的通常程序

項(xiàng)目用途設(shè)計(jì)程序

是制造模樣、模底板、芯盒等1.產(chǎn)品零件的技術(shù)條件與結(jié)構(gòu)工

工裝與進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備與驗(yàn)收的根藝性分析

據(jù)。2選.擇造型方法

鑄造工藝圖3確.定分型面與澆注位置

4選.用工藝參數(shù)

5.設(shè)計(jì)澆冒口、冷鐵等

6型.芯設(shè)計(jì)

是鑄件驗(yàn)收與機(jī)加工夾具設(shè)計(jì)7.在完成鑄造工藝圖的基礎(chǔ)上，

鑄件圖

的根據(jù)。畫出鑄件圖

是生產(chǎn)準(zhǔn)備、合型、檢驗(yàn)、工8.在完成砂箱設(shè)計(jì)后畫出

鑄型裝配圖

藝調(diào)整的根據(jù)。

鑄造工藝卡片是生產(chǎn)管理的重要根據(jù)。9.綜合整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容

（五）實(shí)例分析

1、氣缸套

方案I,軸線處于水平位置，鑄件易產(chǎn)生缺陷；用分開模兩箱造型，分型面

通過圓柱面，有飛邊，易錯(cuò)箱。

方案n,軸線處于垂直位置，鑄件是順序凝固；分型面在鑄件一端，毛刺易

清理，不可能錯(cuò)箱

2、支座

方案I,沿底版中心分型。軸孔下芯方便，但底版上四個(gè)凸臺(tái)務(wù)必使用活塊

且鑄件在上、下箱各半。

方案II,沿底面分型，鑄件全部在下箱，不可能產(chǎn)生錯(cuò)箱，鑄件易清理。但

軸孔內(nèi)凸臺(tái)務(wù)必使用活塊或者下芯且軸孔難以鑄出。

3、C6140車床進(jìn)給箱體

方案I,能鑄出軸孔，型芯穩(wěn)固性好。但基準(zhǔn)面朝上易產(chǎn)生缺陷且型芯數(shù)量

較多，槽c妨礙起模需用活塊或者型芯。

方案n,從基準(zhǔn)面分型，鑄件大部分在下型，基準(zhǔn)面朝上，軸孔難以鑄出，

且凸臺(tái)E與槽c妨礙起模，需用活塊或者型芯。

方案in,鑄件全部置于下型，基準(zhǔn)面朝下，鑄件最薄處在鑄型下部。但凸臺(tái)

EA與槽c都需用活塊或者型芯，內(nèi)型芯穩(wěn)固性差。

大批量生產(chǎn)時(shí)一一選用方案I,

單件、小批量生產(chǎn)時(shí)一一選用方案n或者方案in。

車床進(jìn)給箱體鑄造工藝圖

§1-3鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性，是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用性能的前提下，鑄造成形

的可行性與經(jīng)濟(jì)性，即鑄造成形的難易程度。良好的鑄件結(jié)構(gòu)性應(yīng)與金屬的鑄造

性能與鑄造工藝相習(xí)慣。

大批量生產(chǎn)時(shí)，鑄件的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于使用機(jī)器造型；單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，則

應(yīng)使所設(shè)計(jì)的鑄件盡可能習(xí)慣現(xiàn)有生產(chǎn)條件。

一、合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

（一）鑄件的壁厚

1、鑄件壁厚應(yīng)合理

2、鑄件壁厚應(yīng)均勻

3、致密鑄件應(yīng)符合順序凝固原則

（二）壁的連接

1、應(yīng)有結(jié)構(gòu)圓角

2、應(yīng)避免交叉、銳角接頭

3、不一致壁厚連接應(yīng)逐步過渡

（三）避免變形與開裂的結(jié)構(gòu)

1、結(jié)構(gòu)對稱

2、合理設(shè)置加強(qiáng)肋

3、應(yīng)有利于自由收縮

二、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

（一）鑄件的外形

1、盡量避免外表面內(nèi)凹

2、盡量示分型面為平面

3、盡量減少分型面的數(shù)量

4、應(yīng)具有結(jié)構(gòu)斜度

（二）鑄件的內(nèi)腔

1、不用或者少用型芯與活塊

2、有利于型芯的定位、排氣與清理

三、組合鑄件

關(guān)于某些大型復(fù)雜鑄件，在生產(chǎn)條件不同意整體鑄造時(shí)，可使用組合鑄件。

§1-4常用鑄件的生產(chǎn)

一、鑄鐵件的生產(chǎn)

鑄鐵是含碳量超過2.11的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵實(shí)際上是以Fe、C、Si為

要緊元素的多元合金。

鑄鐵中碳的存在形式：

滲碳體----化合狀態(tài)

石墨——游離狀態(tài)

鑄鐵分類：白口鑄鐵廠灰鑄鐵(片狀石墨)

灰口鑄鐵y可鍛鑄鐵(團(tuán)絮狀石墨)

麻口鑄鐵匚球墨鑄鐵(球狀石墨)

(一)鑄鐵的石墨化

1、石墨化過程

石墨化——鑄鐵中析出石墨的過程。

石墨化形式：緩慢冷卻時(shí)，L(A)一石墨

加熱時(shí)，F(xiàn)e3C一石墨

因此石墨是穩(wěn)固相，是亞穩(wěn)固相。

石墨是碳的一種結(jié)晶形態(tài)，具有六方晶格。原子呈層狀排列，同一層面上的

碳原子呈共價(jià)鍵，結(jié)合力強(qiáng)；層與層之間呈分子鍵，結(jié)合力弱。因此，石墨結(jié)晶

形態(tài)常易進(jìn)展為片狀，強(qiáng)度、硬度、塑性極低。

2、影響石墨化的因素

(1)化學(xué)成分

碳與硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化元素。碳是石墨的基礎(chǔ)，硅促進(jìn)石墨析出

(C:2.7~3.6%,Si:l.l-2.5%)o碳與硅含量高時(shí)，石墨量多、尺寸大、鐵素

體多，因此強(qiáng)度、硬度低。

錦是微弱阻止石墨化元素，■促進(jìn)珠光體基體形成，提高鑄鐵強(qiáng)度與硬度

(Mn:0.4-1.2%)o硫與磷是有害元素(SW0.1~0.15%,PW0.2)。

碳當(dāng)量：CE=C+(Si+P)/3%

CE=4.28%,共晶成分；

CE<4.28%,亞共晶成分；

CE>4.28%,過共晶成分。

(2)冷卻速度

同一鑄件厚壁處為灰口組織，而薄壁處為白口組織，這說明：緩慢冷卻有利

于石墨化過程的進(jìn)行。

可見，當(dāng)鐵水的碳當(dāng)量較高，結(jié)晶過程中緩慢冷卻時(shí)，易形成灰口鑄鐵；相

反易形成白口組織

(二)灰鑄鐵

1、灰鑄鐵的組織與性能特點(diǎn)

灰鑄鐵的組織:

鐵素體灰鑄鐵

鐵素體+珠光體灰鑄鐵

珠光體灰鑄鐵、

灰鑄鐵的性能：

(1)機(jī)械性能較差一一強(qiáng)度低、塑性低、韌性低且壁厚敏感；抗壓強(qiáng)

度、硬度與相同基體碳鋼相近。

(2)(2)其它性能耐磨性好、減震性好、缺口敏感性小、鑄

造性能與切削加工性能良好。

灰鑄鐵與碳鋼機(jī)械性能的比較

性能指標(biāo)抗拉強(qiáng)度延伸率沖擊韌性硬度

0b(N/mm2)8(%)ak(J/cm2)(HBS)

鑄造碳鋼400?65010?2520-60160?230

灰鑄鐵100?3500-0.50~5148-298

2、灰鑄鐵的牌號(hào)與用途

HT200——表示灰鑄鐵，。b2200N/mm2(壁厚增加，強(qiáng)度降低)

牌號(hào)基體組織用途

HT100鐵素體低負(fù)荷與不重要的零件。如手柄、蓋板、重錘等。

HT150鐵素體+珠光體受中等負(fù)荷的零件。如機(jī)座、支架、箱體、帶輪等。

HT200珠光體受較大負(fù)荷的重要件。如汽缸、床身、活塞、中等壓力閥體、齒

輪箱、飛輪等。

3、灰鑄鐵的孕育處理

孕育鑄鐵:HT250、HT300、H350T

孕育處理：降低碳、硅含量，以提高鑄鐵的強(qiáng)度；

澆注前向鐵水中加入少量的孕育劑(75%硅鐵)，能夠細(xì)化組織,

促進(jìn)石墨化。

孕育鑄鐵的特點(diǎn)：強(qiáng)度較高，冷卻速度對其組織與性能的影響甚小。特別適

合生產(chǎn)厚大鑄件如重型機(jī)床、壓力機(jī)床身、高壓液壓件、

活塞環(huán)、齒輪、凸輪等。

(三)球墨鑄鐵

球墨鑄鐵是在澆注前往鐵水中加少量的球化劑與孕育劑，獲得具有球狀石墨

的鑄鐵。

1、球墨鑄鐵的組織與性能

球墨鑄鐵的組織：

鐵素體球鐵

鐵素體+珠光體球鐵

珠光體球鐵

2、球墨鑄鐵的牌號(hào)與用途

QT500-7——表示球墨鑄鐵，ob?500N/mm2,627%

牌號(hào)基體組織用途

QT450-10鐵素體農(nóng)機(jī)具零件、中低壓閥門、輸氣管道。

QT600-3鐵素體+珠光體負(fù)荷大、受力復(fù)雜的零件。如汽車、拖拉機(jī)曲軸，連桿，凸

QT700-2珠光體輪軸，蝸桿機(jī)床蝸桿、蝸輪，軋鋼機(jī)軋根、大齒輪。

QT800-2珠光體高強(qiáng)度齒輪。

3、球墨鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)

(1)嚴(yán)格操縱化學(xué)成分(C、Si較高，Mn、P、S較低)

(2)較高的出鐵溫度(1400-1420℃)

(3)球化處理(獲得球狀石墨)

(4)孕育處理(促進(jìn)石墨化，細(xì)化均勻組織)

(5)熱處理

退火一一鐵素體+球狀石墨QT400-18,

正火——索氏體+球狀石墨QT600-3,

調(diào)質(zhì)一一回火索氏體+球狀石墨QT800-2

等溫淬火一一下貝氏體+球狀石墨QT900-2

4、球墨鑄鐵鑄造工藝特點(diǎn)

(1)流淌性比灰鑄鐵差

(2)收縮較灰鑄鐵大

球墨鑄鐵件多應(yīng)用冒口與冷鐵，使用定向凝固原則。在鑄型剛度很好的條件

下，也可使用同時(shí)凝固原則不用冒口或者用小冒口。

(四)鑄鐵的熔煉

沖天爐的熔煉過程

沖天爐的燃料為焦碳；金屬爐料有：鑄造生鐵錠、回爐料、廢鋼、鐵合金；

熔劑為石灰石與氟石。

在沖天爐熔煉過程中，高爐爐氣不斷上升，爐料不斷下降：底焦燃燒；金屬

爐料被預(yù)熱、熔化與過熱；冶金反應(yīng)使鐵水發(fā)生變化。

二、鑄鋼件的生產(chǎn)

鑄鋼的應(yīng)用僅次于鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄件總產(chǎn)量的15%o鑄鋼的要緊優(yōu)點(diǎn)是力

學(xué)性能高，特別是塑性與韌性比鑄鐵高得多，焊接性能良好，適于鑄焊聯(lián)合工藝

制造重型機(jī)械。但鑄造性能、減震性與缺口敏感性都比鑄鐵差。

鑄鋼要緊用于制造承受重載荷及沖擊載荷的零件，如鐵路車輛上的搖枕、側(cè)

架、車輪及車鉤，重型水壓機(jī)橫梁，大型軋鋼機(jī)機(jī)架、齒輪等。

常用鑄鋼：碳素鑄鋼、低合金鑄鋼、高合金鑄鋼。

1、鑄鋼的鑄造工藝特點(diǎn)

鑄鋼的鑄造性能差，鑄造工藝復(fù)雜：（1）對砂型性能如強(qiáng)度、耐火度與透氣性要

求更高。

（2）工藝上大都使用定向凝固原則

（3）務(wù)必嚴(yán)格掌握澆注溫度

2、鑄鋼的熱處理

為了細(xì)化晶粒，改善組織，消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，提高性能，鑄鋼件務(wù)必進(jìn)行退

火與正火處理。

3、鑄鋼的熔煉

電弧爐煉鋼：鋼液質(zhì)量高，熔煉速度快，溫度容易操縱。煉鋼的金屬材料要

緊是廢鋼、生鐵與鐵合金。其它材料有造渣材料、氧化劑、還原劑與增碳劑等。

感應(yīng)電爐煉鋼感應(yīng)電爐是利用感應(yīng)線圈中交流電的感應(yīng)作用，使珀期內(nèi)的金

屬爐料（及鋼液）產(chǎn)生感應(yīng)電流，而發(fā)出熱量，使?fàn)t料熔化的。（感應(yīng)電爐的優(yōu)

點(diǎn)是加熱速度快，熱量散失?。蝗秉c(diǎn)是爐渣溫度較低，不能發(fā)揮爐渣在冶煉過程

中的作用。）

§1-5特種鑄造

特種鑄造的分類：

熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造

特種鑄造特點(diǎn)（與砂型鑄造相比）：

1、鑄件精度與表面質(zhì)量高、鑄件內(nèi)在性能好；

2、原材料消耗低、工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)；

3、鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、重量、材料種類往往受到一定限制。

一、熔模鑄造

熔模鑄造是在易熔模樣表面包覆若干層耐火材料，待其硬化后，將模樣熔去

制成中空型殼，經(jīng)澆注而獲得鑄件的成形方法。

熔模鑄造工藝過程：

制造熔模、制模組、上涂料（及撒砂）、脫模、焙燒、澆注、落砂、切澆口。

特點(diǎn)：

1、鑄件的形狀復(fù)雜、精度與表面質(zhì)量較高（rni~13,Ral.6~12.5）；

2、合金種類不受限制，鋼鐵及有色金屬均可適用；

3、生產(chǎn)批量不受限制；

4、工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，成本高鑄件尺寸不能太大；

應(yīng)用：

熔模鑄造是一種少、無切削的先進(jìn)精密成形工藝，最適合25kg下列的高熔

點(diǎn)、難加工合金鑄件的批量生產(chǎn)。如汽輪機(jī)葉片、泵輪、復(fù)雜刀具、汽車上小型

精密鑄件。

二、金屬型鑄造

金屬型鑄造是在重力作用下將液態(tài)金屬澆入金屬鑄型的成形方法。

金屬型的結(jié)構(gòu)可分為：水平分型式、垂直分型式及復(fù)合分型式等。

鑄造鋁活塞的金屬型及金屬型芯

優(yōu)點(diǎn):

1、一型多鑄，生產(chǎn)效率身

2、鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好(IT12~14,Ra6.3~12.5)

3、鑄件冷卻快，組織致密，機(jī)械性能好

應(yīng)用：

金屬型鑄造要緊用于銅、鋁、鎂等有色金屬鑄件的大批量生產(chǎn)。如內(nèi)燃機(jī)活

塞、汽缸蓋、油泵殼體、軸瓦、軸套等。

三、壓力鑄造

壓力鑄造是將液態(tài)金屬在高壓作用下快速壓入金屬鑄型中，并在壓力下結(jié)

晶，以獲得鑄件的方法。

壓鑄工藝過程：注入金屬一壓鑄一抽芯一頂出鑄件

m?-60臥式冷電壓鑄機(jī)工作過程

I湖地,2儀芯；3定厘M心率；5一川射沖火；6-僮打;7一慘件

壓力鑄造的特點(diǎn)：

1、鑄件的尺寸精度高(IT8~12,Ra3.2~0.4)

2、鑄件的強(qiáng)度與表面硬度都較高

3、生產(chǎn)效率高(通常為50~150次/小時(shí))

4、鑄件表皮下有氣孔，不能多余量加工與熱處理

5、設(shè)備投資大，壓鑄型制造成本高，適宜大量生產(chǎn)

應(yīng)用：

壓力鑄造要緊用于鋁合金、鋅合金與銅合金鑄件。壓鑄件廣泛應(yīng)用與汽車、

儀器儀表、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療器械等制造業(yè)，如發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體、汽缸蓋、儀表與照相

機(jī)的殼體與支架、管接頭、齒輪等。

四、低壓鑄造

低壓鑄造工藝過程：合型一壓鑄~取出鑄件

低壓鑄造的特點(diǎn):

1、澆注時(shí)的壓力與速度能夠調(diào)節(jié)

2、使用底注式?jīng)_型，金屬液沖型平穩(wěn)

3、鑄件在壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密、輪廓清晰，機(jī)械性能高

4、澆注系統(tǒng)簡單，金屬利用率可達(dá)90%以上。

應(yīng)用：

低壓鑄造目前廣泛應(yīng)用于鋁合金鑄件的生產(chǎn)，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、活

塞、葉輪等形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。

五、離心鑄造

離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下成形并凝固的

鑄造方法。

圖示：臥式離心鑄造機(jī)、鑄鐵管的離心鑄造、離心鑄造

離心鑄造的特點(diǎn)：

1、鑄件組織致密，機(jī)械性能好

2、不用型芯與澆注系統(tǒng)，簡化生產(chǎn)，節(jié)約金屬

3、金屬液的充型能力強(qiáng)，便于流淌性差的合金及薄壁鑄件

4、便于制造雙金屬結(jié)構(gòu)

5、鑄件易產(chǎn)生偏析，內(nèi)孔不準(zhǔn)確且內(nèi)表面粗糙

應(yīng)用：

離心鑄造是鑄鐵管、氣缸套、銅套、雙金屬軸承的要緊生產(chǎn)方法，鑄件最大

可達(dá)十多噸。此外，在耐熱鋼輻道、特殊鋼的無縫管坯、造紙機(jī)干燥滾筒等生產(chǎn)

中得到應(yīng)用。

第二章鍛壓

第一節(jié)概述

鍛壓一一借助外力的作用，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定

形狀、尺寸與性能的鍛壓件。

塑性變形

金屬坯料f鍛壓件

-%鍛壓加工方法

加工方法：自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、拉拔、軋鍛

二、鍛壓加工特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

k能改善金屬的組織，提高金屬的機(jī)械性能；

2、提高材料的利用率與經(jīng)濟(jì)效益（節(jié)約材料與切削加工工時(shí)）；

3、具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。

缺點(diǎn)：

1、不能獲得形狀復(fù)雜的鍛件；

2、初次投資費(fèi)用高（設(shè)備、工模具、廠房）；

3、生產(chǎn)現(xiàn)場勞動(dòng)條件差。

應(yīng)用：

軋制、擠壓、拉拔——金屬型材、板材、鋼材、線材等；

自由鍛、模鍛——承受重載的機(jī)械零件，如機(jī)器主軸、重要齒輪、炮管、槍

管等；

板料沖壓——汽車制造、電器、儀表及日用品。

第二節(jié)金屬塑性變形

一、金屬塑性變形實(shí)質(zhì)

問題：金屬材料為什么能產(chǎn)生塑性變形？塑性變形的實(shí)質(zhì)？

金屬f晶體----單晶體（理想金屬）

----多晶體（實(shí)際金屬）

1、單晶體的塑性變形

要緊方式一一滑移變形

單晶體的塑性變形過程：

未變形~彈性變形一彈、塑性變形一塑性變形后

滑移變形實(shí)質(zhì)：

晶體的一部分相對另一部分的移動(dòng)是位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下沿滑移面的

運(yùn)動(dòng)。

2、多晶體的塑性變形

晶內(nèi)變形——晶粒內(nèi)部的滑移變形

晶間變形——晶粒間的移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)

晶粒位向與受力變形關(guān)系：

通過塑性變形一一硬位向一軟位向

----軟位向一硬位向

二、塑性變形對金屬組織與性能的影響

將拉伸試樣拉斷后，發(fā)現(xiàn)其性能變化，縮頸處更明顯；鋁絲反復(fù)彎折后，很

快脆斷。

1、冷變形強(qiáng)化（加工硬化）

冷變形強(qiáng)化一一金屬材料在冷塑性變形時(shí)，其強(qiáng)度、硬度升高，而塑性、韌

性下降的現(xiàn)象（變形量增加，強(qiáng)化效果更明顯）。

產(chǎn)生原因：滑移面上產(chǎn)生了微小碎晶，晶格畸變。（內(nèi)應(yīng)力）

加工硬化的應(yīng)用：提高強(qiáng)度、使變形均勻、提高安全性。

2、回復(fù)與再結(jié)晶

回復(fù)一一保持加工硬化，消除內(nèi)應(yīng)力。如冷卷彈簧進(jìn)行去應(yīng)力退火。

再結(jié)晶一一消除加工硬化，提高塑性。

在結(jié)晶速度取決于加熱溫度與變形程度。

在結(jié)晶是一個(gè)形核、長大過程。

3、冷變形與熱變形

冷變形一一再結(jié)晶溫度下列的塑性變形。

熱變形一一再結(jié)晶溫度以上的塑性變形。

冷變形——加工硬化

——沖壓、冷彎、冷擠、冷軋一一塑性材料

熱變形一一加工硬化+再結(jié)晶

——鍛造、熱擠、軋制一一變形量大，易氧化

4、鍛造比與鍛造流線

鍛造比一一變形程度的大小。

徽粗：y=〃

拔長：y=F0/F

金屬材料一組織緊密晶粒細(xì)化一形成鍛造流線（各向異性）

一流線的縱向性能高于橫向

流線的合理分布

流線與工件最大拉應(yīng)力方向一致，與切應(yīng)力、沖擊方向垂直；

沿工件外輪廓連續(xù)分布。

三、金屬的鍛造性能

金屬鍛造性能一一塑性、變形抗力

塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。

影響因素：

金屬的本質(zhì)——化學(xué)成分、金屬的組織狀態(tài)

變形條件——變形溫度、變形速度、應(yīng)力狀態(tài)、表面質(zhì)量

第三節(jié)自由鍛

自由鍛一一利用沖擊力或者壓力使加熱好的金屬在上、下抵鐵之間產(chǎn)生變形。

（除部分接觸表面外，都是自由表面，變形不受限制。）

自由鍛特點(diǎn)：

1、工具簡單，不需造價(jià)昂貴的模具

2、能夠鍛造各類重量的鍛件，關(guān)于大型鍛件幾乎是唯一的鍛造方法

3、自由鍛所需設(shè)備的噸位較小

4、鍛件的尺寸精度低，加工余量大

5、鍛件形狀簡單，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大

自由鍛應(yīng)用一一單件與小批量生產(chǎn)。

一、自由鍛設(shè)備

分類：手工自由鍛一一鐵砧、鍛造工具（生產(chǎn)小型鍛件、效率低）

機(jī)器自由鍛一一空氣錘、蒸氣-空氣錘、水壓機(jī)

自由鍛設(shè)備噸位（T）鍛件質(zhì)量作用力動(dòng)力

空氣錘0.05-1100kg沖擊力電動(dòng)機(jī)

蒸氣-空氣錘0.5-51500kg沖擊力蒸氣或者壓縮空氣

0.4~0.9MPa（4~9個(gè)大氣

壓）

水壓機(jī)500-150001-300T靜壓力高壓水

20MPa（200個(gè)大氣壓）

水壓機(jī)變形量大，鍛造深度大，內(nèi)部質(zhì)量好，沒有振動(dòng)、噪音小。

二、自由鍛的工序

基本工序：徽粗、拔長、沖孔、彎曲、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn);

輔助工序：倒棱、壓肩等；

精整工序：修整鼓形、平整端面、校直彎曲。

三、自由鍛工藝規(guī)程的制訂

1、繪制鍛件圖

鍛件圖=零件圖+加工余量、鍛件公差與余塊

2、坯料的質(zhì)量及尺寸計(jì)算

坯料的質(zhì)量：G坯料=G鍛件+G燒損+G切頭+G芯子

（軸類零件一一G切頭；盤蓋類零件一一G芯子）

坯料的尺寸一一鍛件的鍛造比（軋材：y>L3鋼錠：y=2.5~5）

——使用的變形方式（鎖粗（防彎）：H/DV2.5）

3、確定變形工工步

a.齒輪坯自由鍛工藝過程：

下料一徽粗一墊環(huán)局部鍛粗一沖孔一沖子擴(kuò)孔一修整

b.半軸自由鍛工藝過程

鍛出頭部一拔長->拔長及修整臺(tái)階一拔長并留出臺(tái)階

一鍛出凹擋及拔長端部并修整

4、制訂工藝規(guī)程舉例（p83）

四、自由鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性

1、盡量避免錐面或者斜面

2、避免圓柱與圓柱面相交

3、避免橢圓形、工字型或者其它非規(guī)則形狀截面及非規(guī)則外形

4、避免肋板與凸臺(tái)

第四節(jié)模鍛

模鍛一一將加熱后的坯料放在模膛內(nèi)受壓變形而獲得鍛件的一種加工方法。

特點(diǎn)：

1、尺寸精度高;

2、鍛件形狀復(fù)雜；

3、操作簡單，生產(chǎn)效率高；

4、流線完整、性能好。

應(yīng)用：

中、小型鍛件的成批與大量生產(chǎn)（為什么？）

一'模鍛設(shè)備

模鍛設(shè)備鍛造力性質(zhì)鍛件精度生產(chǎn)率

模鍛錘沖擊力較低較低

曲柄壓力機(jī)壓力較高較高

平鍛機(jī)壓力較高較高

摩擦壓力機(jī)沖擊力~壓力較高較低

1、模鍛錘

能夠鍛粗、拔長、滾擠、彎曲、成形、預(yù)鍛、終鍛。

2、曲柄壓力機(jī)

行程不能調(diào)節(jié)；不能拔長與滾擠；每個(gè)變形工步在一次行程中完成。

3、平鍛機(jī)

4、摩擦壓鍛機(jī)

螺桿與滑塊非剛性連接，承受偏心能力差；

滑塊行程、打擊能量可自動(dòng)調(diào)節(jié)。

二、錘上模鍛工藝

1、模鍛的變形工步與模鍛模膛

變形工步一一制坯工步（制坯模膛）一一初步成形

一模鍛工步（模鍛模膛）一一最終成形

彎曲連桿的多模膛鍛模

2、模鍛件圖的制訂

模鍛件圖是制訂變形工藝、設(shè)計(jì)鍛模、計(jì)算坯料與檢驗(yàn)鍛件的根據(jù)。

模鍛件圖包含的內(nèi)容：

選定分模面；

確定加工余量與鍛造公差（加工表面）；

模鍛斜度；

圓角半徑；

沖孔連皮。

選定分模面的原則：

能從模膛中順利取出；

金屬易于充滿模膛；

簡化模具制造；

能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模；

減少余塊節(jié)約金屬。

3、變形工步的確定

短軸類鍛件：（齒輪坯）一一鍛粗制坯與終鍛成形。

長軸類鍛件：（彎曲連桿）一一拔長、滾擠、彎曲制坯與預(yù)鍛、終鍛成形。

三、模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

1、應(yīng)具有合理的分型面；

2、鍛件上與分型面垂直的非加工表面應(yīng)設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)斜度;

3、在滿足使用要求的前提下，鍛件形狀應(yīng)力求簡化；

4、應(yīng)盡量避免窄溝、深槽與深孔、多孔結(jié)構(gòu)；

5、可使用鍛-焊組合工藝，簡化模鍛工藝。

問題：小型鍛件的中、小批量生產(chǎn)應(yīng)使用自由鍛還是模鍛?

答案：胎膜鍛

四'胎膜鍛

胎膜鍛一一在自由鍛設(shè)備上使用非固定模具（胎膜）生產(chǎn)模鍛件的方法。

特點(diǎn)：

與自由鍛相比：生產(chǎn)率高，精度高（余量?。?/p>

與模鍛相比：成本低（設(shè)備、模具）。

第五節(jié)板料沖壓

板料沖壓：

金屬板料一產(chǎn)生分離、變形f沖壓件

沖床一一沖壓設(shè)備

沖模一一沖壓工具（分上模與下模）

基本工序：沖裁、彎曲、拉深與成形

板料沖壓的特點(diǎn)：

1、可沖壓形狀復(fù)雜的零件，廢料少；

2、沖件尺寸精度高，質(zhì)量穩(wěn)固，互換性好；

3、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、剛性好；

4、操作簡單，生產(chǎn)率高；

5、板料務(wù)必具備足夠的塑性，沖模制造復(fù)雜、費(fèi)用高。

板料沖壓的應(yīng)用：飛機(jī)、汽車、電機(jī)、儀器、儀表等

一、沖裁

沖裁一一板料沿封閉輪廓分離的工序。（落料與沖孔）

沖孔與落料相同：模具結(jié)構(gòu)；

坯料變形過程。

1、沖裁過程及受力分析

沖裁區(qū)一一塌角、光亮帶、剪裂帶、毛刺。

（各部分的尺寸比例與材料的性質(zhì)、板厚、模具結(jié)構(gòu)等條件有關(guān)。）

2、沖裁件的形狀與尺寸

1）沖裁件形狀盡量簡化，便于模具加工、熱處理；

2）應(yīng)考慮排樣，節(jié)約材料。

3、模具的尺寸

沖孔：口凸=口孔，D凹=口凸+22

落料：D凹=D落料，D凸=D凹-2Z

模具間隙Z=(0.05-0.25)t

t——板料厚度

問題：沖裁件的尺寸精度與表面粗糙度達(dá)不到要求時(shí)，如何處理?

4、沖裁件的修整

間隙為0.006^0.01mm；

邊切除量0.05~0.2mm；

修整后的切面粗糙度Ra=l.25飛.65；

尺寸精度IT6~IT7o

5、沖裁模

、彎曲

彎曲：將平直板料彎成一定的角度與圓弧。

彎曲問題：彎裂、回彈

1、防止彎裂與回彈措施

防止彎裂

彎曲半徑r＞最小彎曲半徑rmin

回彈的防止

變模具尺寸，使彈復(fù)后達(dá)到零件的尺寸；

改變模具的結(jié)構(gòu)；

拉彎。

2、彎曲件展開尺寸計(jì)算

彎曲件的彎曲部位邊薄，長度變長

a

L=4+，2+]80兀(r+kf)

3、彎曲件結(jié)構(gòu)工藝性

彎曲半徑不應(yīng)小于最小彎曲半徑，但也不宜過大；

彎曲部位與板料邊緣及板料上孔的距離有限制；

應(yīng)盡量沿材料纖維方向彎曲，多向彎曲時(shí)，應(yīng)先沖工藝孔或者切槽。

4、彎曲模

三、拉深

拉深：平面板料f開口中空形件

拉深過程、拉深的變形與應(yīng)力：

拉深缺陷：皺折、拉穿

防止皺折一一加壓邊圈(壓邊力不宜過大)

防止拉穿一一模具結(jié)構(gòu)

凸凹模加工成圓角R凸<R凹=(3~30)t

模具間隙Z=(l.l-1.5)t

一一限制拉深系數(shù)

m=d/D=0.5~0.8>mmin

否則應(yīng)多次拉深

——涂潤滑劑減少摩擦

四、成形

使板料或者半成品改變局部形狀的工序。

成形工序包含壓肋、壓坑、脹形、翻邊。使沖壓件具有更好的剛性與合理的

空間形狀。

圖示為剛模壓坑、軟模脹形、剛模脹形、軟模壓肋、曲面壓縮翻邊、平面深

長翻邊、翻孔。

第三章金屬焊接成形

第一節(jié)概述

焊接一一通過加熱或者加壓，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。

焊接的種類：

熔化焊一一氣焊、電弧焊、電渣焊等；

壓力焊一一電阻焊、壓力焊；

釬焊一一軟釬焊、硬釬焊。

焊接的特點(diǎn)與應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn)：

連接性能好

省工省料成本低

重量輕

簡化工藝

缺點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)不可拆卸

焊接接頭的組織、性能變壞

產(chǎn)生殘余應(yīng)力與變形

易產(chǎn)生焊接缺陷

應(yīng)用：

金屬結(jié)構(gòu)件一一自行車三角架、鋼窗、鍋爐、壓力容器、管道、船舶、

車輛等；

機(jī)器部件一一軸、齒輪、刀具等。

第二節(jié)熔焊過程與焊接質(zhì)量

一、熔焊冶金過程與電焊條

1、熔焊的冶金過程

空氣中的02、N2、H20在電弧的作用下：

02-20發(fā)生氧化反應(yīng)，焊縫性能降低；

N2-2N高溫熔入液態(tài)金屬，冷卻后形成氣孔;

H20-2H+0形成氣孔，產(chǎn)生氫脆。

保證焊縫質(zhì)量措施：

減少有害元素進(jìn)入熔池

消除已進(jìn)入熔池的有害元素，增加金屬元素

2、電焊條

2.1焊條的構(gòu)成專用焊接金屬絲

由多種礦石粉鐵合金配成

焊芯的作用：

作電極傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧

作填充金屬（調(diào)整成分）

藥皮的作用：

機(jī)械保護(hù)作用（氣體與熔渣）

冶金處理（熔渣）

改善焊接工藝性（引弧容易燃燒穩(wěn)固）

2.2焊條的種類、型號(hào)與牌號(hào)

按用途分：

碳鋼焊條

低合金鋼焊條

不銹鋼焊條

鑄鐵焊條

堆焊焊條

鏢與鎂合金焊條

銅與銅合金焊條

鋁與鋁合金焊條

按按熔渣性質(zhì)分：

酸性焊條（SiO2、MnO等）

堿性焊條（CaO、FeO等）

2.3焊條的型號(hào)：

碳鋼焊條（GB5117-85）:

E4303,E5015,E5016.

廠1----------藥皮類型（酸、堿），電流種類

1-------------焊接位置（平、橫、立、仰）

----------------抗拉強(qiáng)度2430MPa

-------------------焊條

3、堿性焊條與酸性焊條的特性

堿性焊條：

機(jī)械性能好（韌性高，抗裂性好）；

焊接工藝性能差；（用直流電）

對油污、銹、水敏感性大；（清洗、烘干）

排出有毒煙塵HF。（通風(fēng)良好）

酸性焊條與堿性焊條相反

4、焊條的選用

選用原則：

焊縫與母材具有相同水平的使用性能。

不繡鋼、耐熱鋼焊條一一按相同成分選擇焊條

結(jié)構(gòu)鋼焊條一一按等強(qiáng)原則選相同強(qiáng)度等級(jí)焊條

例：16Mn,抗拉強(qiáng)度520Mpa,可選用E5003（J502）,E5015（J507）,E5016

（J506）

二、焊接接頭的組織與性能

1、低碳鋼焊接接頭的構(gòu)成

低碳鋼焊接接頭的組織

1——焊縫區(qū)（熔化區(qū)）

2——熔合區(qū)（半熔化區(qū)）

3-----熱影響區(qū)

4-----母材

焊縫的組織與性能

鑄態(tài)組織，性能能夠達(dá)到要求。

熔合區(qū)的組織與性能

成分不均勻，組織粗大，機(jī)械性能很低。

熱影響區(qū)的組織與性能

過熱區(qū)（1100℃）組織粗大，機(jī)械性能很低，

正火區(qū)（Ac3~1100℃）晶粒細(xì)小，機(jī)械性能高，

部分相變區(qū)（Acl?Ac3）晶粒不均勻，機(jī)械性能低。

可見，熔合區(qū)、過熱區(qū)是接頭中性能最差的薄弱的部位，會(huì)嚴(yán)重影響焊接接

頭的質(zhì)量。

三、焊接變形與焊接應(yīng)力

1、焊接變形與殘余應(yīng)力的不利影響

造成焊件的尺寸、形狀變化；

矯正變形會(huì)使性能降低，成本增加；

焊接應(yīng)力會(huì)降低承載能力；

引起焊接裂紋；

應(yīng)力衰減會(huì)產(chǎn)生變形。

2、焊接變形與殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因

在焊接過程中，對焊件進(jìn)行局部的不均勻加熱，會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形。下

圖為平板對接焊縫的應(yīng)力與變形過程示意圖

a）焊接過程中b）冷卻以后

3、焊接變形的基本形式

4、減少焊接應(yīng)力與變形的工藝措施

焊前預(yù)熱及焊后熱處理；

選擇合理的焊接次序；

剛性固定法；

反變形法；

錘擊焊縫法；

使用機(jī)械矯正與火焰矯正。

加熱位置

支承

上拱’

第三節(jié)常用焊接方法

一、手工電弧焊

1、焊接電弧

電弧---氣體電離、電極發(fā)射電子

電弧的溫度：

陰極區(qū)2100℃,

弧柱5700^7700℃,

陽極區(qū)2300℃

電弧區(qū)熱量：

陽極占43%,

陰極區(qū)占36%

弧柱區(qū)占21隊(duì)

正接法：工件接正極，焊條接負(fù)極

2、焊接過程

⑴電弧在焊條與被焊件之間燃燒，

電弧熱使工件與焊條同時(shí)熔化成熔池；

(2)電弧使焊條的藥皮熔化或者燃燒，產(chǎn)生熔渣

與

氣體,對熔化金屬與熔池起保護(hù)作用；

(3)電弧使焊條的藥皮熔化或者燃燒，產(chǎn)生熔渣

與

氣體,對熔化金屬與熔池起保護(hù)作用；

3、手工電弧焊的特點(diǎn)

手工電弧焊有何特點(diǎn)？使用哪種設(shè)備？

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作靈活，習(xí)慣性強(qiáng)。

缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不易保證。

電焊機(jī)：

直流電焊機(jī)：引弧容易，電弧穩(wěn)固，焊接質(zhì)量好

交流電焊機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，維修方便

二、埋弧自動(dòng)焊

1.埋弧自動(dòng)焊的焊接過程

自動(dòng)焊一一焊接動(dòng)作由機(jī)械裝置自動(dòng)完成。

埋弧焊一一電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接。

2.埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)與應(yīng)用

特點(diǎn)：

生產(chǎn)效率高（比手弧焊提高5?10倍）

焊接質(zhì)量好（焊縫內(nèi)氣孔、夾渣少，焊縫美觀）

成本低（省工、省時(shí)、省料）

勞動(dòng)條件好（無弧光,、飛濺，勞動(dòng)強(qiáng)度低）

習(xí)慣性差（平焊、長直焊縫與較大直徑的環(huán)縫）

焊接設(shè)備復(fù)雜，焊前準(zhǔn)備工作嚴(yán)格

應(yīng)用：

成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長直焊縫與較大直徑的環(huán)縫，如鍋爐、壓力容器、

船舶等。

三、氣體保護(hù)焊

保護(hù)氣體：

氧氣~僦弧焊

CO2-C02氣體保護(hù)焊

1、氨弧焊及其特點(diǎn)

b）熔化極筑如焊

o鴇極氤弧焊

鶴極熔點(diǎn)高，發(fā)射電子能力強(qiáng)

直流正接：鴇極燒損小。

直流反接：鴿極燒損大，電弧不穩(wěn)，但有“陰極破碎”作用（焊鋁時(shí)有利）。

應(yīng)用：

焊接電流不能過大，只能焊4mm下列的薄板；

焊接鋼材板：直流正接法；

焊鋁、鎂合金：直流反接法或者交流電源。

o熔化極僦弧焊

1）以連續(xù)送進(jìn)的金屬絲做電極并填充焊縫；

2）焊接電流較大，生產(chǎn)效率高，適用焊接較厚的焊件；（板厚為8~25mm）

3）使用直流反接，電弧穩(wěn)固，焊鋁時(shí)有“陰極破碎”作用；

4）可使用自動(dòng)焊或者半自動(dòng)焊。

0氮弧焊特點(diǎn)

1）保護(hù)效果好，電弧穩(wěn)固，焊接質(zhì)量好；

2）電弧熱量集中，熱影響區(qū)小，焊后變形小;

3）可全方位焊接，便于觀察、易于自動(dòng)操縱;

4）氤氣成本高，通常情況下不使用。

應(yīng)用：

用于焊接易氧化的有色金屬、合金鋼與不銹鋼。

2、C02氣體保護(hù)焊

焊接過程

電弧C02fCO+0

使金屬氧化，合金元素?zé)龘p，

不能焊接有色金屬與合金鋼。

應(yīng)用：

用于低碳鋼、低合金鋼薄板的焊接。

務(wù)必使用含脫氧劑的焊絲H08Mn2SiA,直流反接。

特點(diǎn)：

1）成本低（為埋弧焊與手弧焊的40%?50%）

2）效率高（電流密度大，熔深大，焊接速度快）

3）焊接質(zhì)量好（有氣流冷卻，熱影響區(qū)小，變形?。?/p>

4）使用氣體保護(hù)，能全位置焊接

5）焊縫成形差，飛濺大

6）設(shè)備使用維修不方便

四、電渣焊

1.電渣焊工藝過程

2.電渣焊的特點(diǎn)

生產(chǎn)率高（板厚＞40mm的焊接一次焊成）

焊縫缺陷少，焊接質(zhì)量好

（不易產(chǎn)生氣孔、夾渣與裂紋）

成本低（省電與省熔劑）

焊件需正火熱處理（熱影響區(qū)較大,組織粗大）

五、電阻焊

是利用焊件接觸面的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或者熔化狀態(tài)，在壓力

下形成接頭的焊接方法。

電阻焊分為：點(diǎn)焊、縫焊、對焊。

電阻焊特點(diǎn)

焊接電壓低，電流大，生產(chǎn)率高；

不需要填充金屬，焊接變形?。?/p>

勞動(dòng)條件好，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；

焊接設(shè)備復(fù)雜，投資大；

適用于大批量生產(chǎn)；

對焊件厚度與接頭形式有一定限制。

1、點(diǎn)焊

點(diǎn)焊過程：加壓f通電f斷電f去除壓力

凝固

防止分流：點(diǎn)焊接頭形式:

點(diǎn)焊要緊適用于薄板沖壓結(jié)構(gòu)與鋼筋構(gòu)件。

2、縫焊

縫焊：與點(diǎn)焊相同，只是使用滾輪做電極，邊焊邊滾。

特點(diǎn)：焊點(diǎn)互相重疊，分流現(xiàn)象嚴(yán)重。焊件厚度W3m%

應(yīng)用：有密封要求的薄壁結(jié)構(gòu)，

3、對焊

電阻對焊：

端面加工要求高，質(zhì)量不易保證。

閃光對焊：

對端面加工要求低，質(zhì)量較高，用于重要

零件的焊接。

應(yīng)用：

桿狀零件的對接，如刀具、管子、鋼軌、鋼筋、異種金屬。

（端面形狀尺寸要相同或者相近）

六、釬焊

是利用低熔點(diǎn)的釬料作填充金屬，加熱熔化后滲入固態(tài)焊件間的間隙內(nèi),

將焊件連接起來的焊接方法。

焊前準(zhǔn)備：接頭形式:

清洗表面；

搭接裝配；

放置釬料。

1、焊接過程

將工件與釬料適當(dāng)加熱（烙鐵、火焰、爐子、電阻、高頻加熱）;

釬料熔化，借助毛細(xì)管的作用被吸入與充滿間隙；

被焊金屬與釬料在間隙內(nèi)相互擴(kuò)散；

凝固后，形成釬焊接頭。

2、釬焊分類

種類特

軟釬焊硬釬焊

點(diǎn)

（錫、鉛釬料）（銅基、銀基釬料）

釬料熔點(diǎn)W450℃>450℃

性能特點(diǎn)接頭強(qiáng)度WIOOMpa接頭強(qiáng)度＞200Mpa

工作溫度較低工作溫度較高

應(yīng)用用于受力不大的儀表、導(dǎo)用于受力較大的構(gòu)件、刀

電元件的焊接。具、工具的焊接。

3、釬焊特點(diǎn)

1）加熱溫度低，變形也小。接頭光滑平整，工件尺寸精確；

2）釬焊接頭強(qiáng)度低；

3）可焊接性能差異很大的異種金屬，對工件厚度無限制；

4）可整體加熱，同時(shí)釬焊由多條焊縫構(gòu)成的復(fù)雜形狀構(gòu)件，生產(chǎn)率高;

5）釬焊設(shè)備簡單，生產(chǎn)投資費(fèi)用少。

第四節(jié)常用金屬材料的焊接

一、金屬材料的焊接性

1、金屬材料焊接性的概念

金屬焊接性：

是指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

焊接性衡量指標(biāo)：

形成焊接缺陷的敏感性（裂紋）

使用性能（機(jī)械性能）

影響焊接性的因素：

金屬材料本身性質(zhì)

焊接方法、焊接材料、焊接工藝

2、鋼的焊接性評價(jià)方法一一碳當(dāng)量

碳、合金元素含量一焊接性

碳當(dāng)量：

碳鋼及低合金鋼：CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15

CE<0.4%時(shí)，冷裂紋傾向不明顯，焊接性良好；

CE=0.4%?0.6%時(shí)，冷裂傾向明顯，焊接性較差；

CE>0.6%時(shí)，冷裂傾向很強(qiáng)，焊接性很差。

碳當(dāng)量越高，焊接性越差

二、碳素鋼與普低鋼的焊接

焊接裂紋產(chǎn)生？

內(nèi)部條件：碳當(dāng)量CE

外部條件：環(huán)境溫度

1、碳鋼的焊接

低碳鋼：CE<0.4%,焊接性良好。各類焊接方法都能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。

中碳鋼：CE>0.4%,冷裂傾向很強(qiáng)，焊接性較差。

焊前預(yù)熱150℃?250℃,焊后緩冷，

使用細(xì)E5015焊條、小電流、開坡口、多層多道焊，降低焊縫的含碳量。

2、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接

焊接方法：

a.通常用手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊

b.板厚>40mm時(shí)，用電渣焊

c.批量大時(shí)，用CO2氣體保護(hù)焊

16Mn的焊接

CE=0.4%焊接性良好，不需預(yù)熱

板厚〉32?38mm

環(huán)境溫度低時(shí)，需預(yù)熱

重要結(jié)構(gòu)（鍋爐、壓力容器）焊后應(yīng)消除應(yīng)力退火

三、不銹鋼的焊接

不銹鋼的種類：

馬氏體不銹鋼（Crl3型）

奧氏體不銹鋼（Crl8Ni9型）

鐵素體不銹鋼（Crl7型）

馬氏體不銹鋼：

焊接性較差（冷裂紋與淬硬脆化）一焊前預(yù)熱，焊后緩冷及熱處理，

使用奧氏體不銹鋼焊條。

奧氏體不銹鋼：

焊接性良好

鐵素體不銹鋼：

焊接性較差（過熱晶粒引起脆化與裂紋）一低溫預(yù)熱

（<150℃=減少高溫停留時(shí)間）

四、鑄鐵的焊補(bǔ)

鑄鐵的焊接性

鑄鐵碳含量高，雜質(zhì)多，塑性差，故焊接性差。

鑄鐵焊補(bǔ)的問題：

易產(chǎn)生白口組織與淬火組織；

鑄鐵強(qiáng)度低、塑性差，易產(chǎn)生裂紋；

鑄鐵碳、硅含量高，易產(chǎn)生氣孔與夾渣缺陷；

鑄鐵的焊補(bǔ)：熱焊、冷焊

1、熱焊

熱焊一一鑄件預(yù)熱到600?700C進(jìn)行焊接，焊后緩冷。

焊接方法：氣焊、手工電弧焊（鑄鐵焊條）

特點(diǎn)：焊補(bǔ)質(zhì)量好，成本高，勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)率低

應(yīng)用：中等厚度鑄件及焊后要加工的復(fù)雜、重要的鑄件，

如