機(jī)械制造技術(shù)全冊教案模塊1-8教學(xué)設(shè)計(jì)（高職）

知識目標(biāo)：了解鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)；理解金屬的流動性和收縮性；掌握常用工件的鑄造材料；理解鑄件的結(jié)構(gòu)

工藝性要求；了解工件常用的造型方法；了解鑄件的澆注系統(tǒng)；掌握鑄件的常見缺陷，鑄件的修補(bǔ)方法；

教學(xué)

了解特種鑄造方法。

目標(biāo)

技能目標(biāo)：能分析合金的鑄造性；會為常用零件選擇材料和造型方法；能判別鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的優(yōu)劣和鑄

件的常見缺陷；能進(jìn)行鑄造方法優(yōu)劣的比較。

教學(xué)

能比較、判別鑄造方法及結(jié)構(gòu)工藝性的優(yōu)劣。

重點(diǎn)

教學(xué)

掌握鑄件的常見缺陷以及修補(bǔ)方法。

難點(diǎn)

教學(xué)

實(shí)物演示；教學(xué)板書；錄像插件；電子課件。

手段

教學(xué)

20學(xué)時(shí)

學(xué)時(shí)

教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過程設(shè)計(jì)注釋

模塊一零件鑄造成型技術(shù)

K學(xué)習(xí)導(dǎo)航》

鑄造是熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀、尺寸、成

分、組織和性能鑄件的成形方法。

鑄造的優(yōu)點(diǎn)如下。

(1)能夠制造各種尺寸和形狀的零件或毛坯。從最簡單的平板、圓柱體到內(nèi)腔復(fù)雜的氣

缸體等。

(2)鑄件與機(jī)器零件的形狀和尺寸可以做到最為接近。因而切削加工余量可以減到最小，

模塊說明。

這就減少了金屬材料的消耗量，節(jié)約了加工工時(shí)。

(3)可以鑄造各種合金(銅合金、鋁合金、鎂合金、鑄鋼和鑄鐵等)。對于脆性金屬，鑄

造是唯一的毛坯制造方法。

(4)設(shè)備投資少，成本低，原材料來源廣泛。廢料(澆口、冒口、廢鑄件)可以再次直接

熔化使用。

鑄造的缺點(diǎn)如下。

鑄造生產(chǎn)目前還存在著不少問題，如用同種金屬材料制成的零件，力學(xué)性能不如鍛件高，

這主要是因?yàn)殍T件內(nèi)部晶粒粗大，常有縮孔、縮松、氣孔等缺陷，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品

率往往比其他成形方法高。

R相關(guān)知識』

學(xué)習(xí)情境一合金的鑄造性

合金的鑄造性是指合金在鑄造時(shí)表現(xiàn)出來的工藝性能，主要指合金的流動性及合金的收

縮性等。

(1)流動性。

(2)收縮性。

一'常用合金的鑄造性能

1.鑄鐵

鑄鐵是極其重要的鑄造合金，具有良好的鑄造性。

1)灰鑄鐵

灰鑄鐵流動性好，可澆注出形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，并且收縮率小，產(chǎn)生縮孔和裂紋的傾

向較小，故一般不設(shè)置冒口和冷鐵，從而簡化鑄造工藝；澆注溫度較低，對型砂的要求不高，

可采用濕型澆注。故使用灰鑄鐵鑄造設(shè)備簡單，操作方便，成本低。

2）球墨鑄鐵

球墨鑄鐵由于澆注前需要經(jīng)過球化處理，因此，鐵液溫度降低，流動性也有所降低，且

球墨鑄鐵收縮率較大，應(yīng)采取加大澆注截面、快速澆注、順序凝固的工藝措施防止缺陷。

3）可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵熔點(diǎn)高，流動性較差，收縮也較大。在鑄造工藝上應(yīng)采取提高澆注溫度，提高

砂型耐火性'退讓性及增設(shè)冒口等措施以防止和減少冷隔、縮孔和裂紋等缺陷。

2.鑄鋼概述了鑄鐵、鑄鋼

鑄鋼的流動性差，收縮性大，容易產(chǎn)生偏析、氧化、吸氣等現(xiàn)象，并且熔點(diǎn)高。因此應(yīng)等常用合金的鑄

選用耐火性高、強(qiáng)度高和退讓性好的型砂，并采用干型澆注。在厚壁處設(shè)冒口和冷鐵，以實(shí)造性能。

現(xiàn)順序凝固。

3.有色金屬

1）銅合金

銅合金的熔點(diǎn)較低，流動性好，收縮較大。銅合金應(yīng)采用玻璃屑、食鹽、螢石和硼砂等

作熔劑，使氧化物和非金屬夾雜物浮于金屬液表面起保護(hù)作用并利于排渣。

由于黃銅中的鋅元素本身就是良好的脫氧劑，所以熔化黃銅時(shí)，不需另加熔劑和脫氧劑。

2）鋁合金

鋁合金的流動性很好，收縮率稍高于鑄鐵，在液態(tài)下也極易氧化和吸氣。為了減緩鋁液

的氧化和吸氣，可加入KCI、NaCI作為熔劑將鋁液覆蓋，與爐氣隔離。為了排出鋁液中已吸

入的氫氣，在出爐之前要進(jìn)行精煉。

銅、鋁合金由于澆注溫度低，對型砂的耐火性要求不高，可以用細(xì)砂造型以獲得較高的

表面質(zhì)量。

銅、鋁合金的凝固收縮率比鑄鐵大，除錫青銅外，一般都需設(shè)冒口使其順序凝固，以便

補(bǔ)縮，防止縮孔產(chǎn)生。

二、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性

1.鑄件應(yīng)有合理而均勻的壁厚

從合金的流動性來考慮，鑄件的壁厚不能太薄，否則易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。在一

定的鑄造條件下，鑄造合金能充滿鑄型的最小厚度稱為鑄造合金的最小壁厚。各種鑄造合金

砂型鑄件的最小壁厚可從表17中查到。

鑄件的壁厚也不能太大，否則鑄件中心部位的晶粒粗大，易產(chǎn)生縮孔與縮松等缺陷，反

而使強(qiáng)度下降。

此外，鑄件各部分的壁厚應(yīng)力求均勻。

2.鑄件結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角應(yīng)成圓角

一般情況下，鑄件上各轉(zhuǎn)角處都應(yīng)成圓角，這對于防止鑄造缺陷，提高鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有

很重要的作用。鑄造圓角還有利于造型，減少取模掉砂，并使鑄件外形美觀。因此，鑄件結(jié)詳細(xì)介紹了鑄件

構(gòu)轉(zhuǎn)角都采用圓角，圓角半徑應(yīng)盡可能大些。結(jié)構(gòu)中工藝性要

3.避免交叉和銳角連接求，以及需要注意

為減小熱節(jié)，防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、應(yīng)力集中等缺陷，鑄件壁的連接應(yīng)盡量避免銳的問題。

角連接。中小型鑄件可選用交錯(cuò)接頭，大型鑄件則宜用環(huán)形接頭。

4.厚壁與薄壁間的連接要逐步過渡

對于互相連接的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處，當(dāng)壁厚t相等時(shí)，內(nèi)圓角半徑為r,外圓角半徑應(yīng)為r+t；

當(dāng)壁厚不相等時(shí)，水平壁厚為t1,垂直或斜壁為t時(shí)，應(yīng)采取逐漸過渡的方式連接，避免壁

厚突變，防止產(chǎn)生應(yīng)力集中和裂紋，外圓角半徑r應(yīng)盡可能大些，內(nèi)圓角可采用斜線連接。

5.避免過大的水平面

鑄件上大的水平面不利于金屬液的流動與填充，易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。平面型腔

的上表面由于受金屬液長時(shí)間的烘烤，易產(chǎn)生夾砂。此外，大的水平面也不利于氣體和非金

屬夾雜物的排除。

6.鑄件的起模斜度

凡垂直于分型面的不加工表面，最好應(yīng)有起模斜度，一定的起模斜度可使起模省力，延

長模型壽命，起模時(shí)型腔表面不易損壞，同時(shí)還由于起?；蛑菩緯r(shí)，模型或芯盒的松動量減

少，可提高鑄件的尺寸精度。另外，起模斜度還可以使鑄件外表美觀。

學(xué)習(xí)情境二砂型鑄造

一、造型材料與性能

1.材料

制作鑄型的材料為型砂或芯砂，統(tǒng)稱為造型材料。一般來說，生產(chǎn)1t鑄件需要4?5t

原砂。原砂多為天然的石英砂（以SiO2為主，另含少量礦物雜質(zhì)），黏結(jié)劑一般為黏土、水玻

璃、樹脂等。

2.性能

1）強(qiáng)度

型砂制成砂型后受外力作用而不破壞的性能稱為強(qiáng)度，也就是指鑄型在制造、搬運(yùn)及澆造型材料的種類

注時(shí)，不致破壞的能力。及性能介紹。

2）透氣性

造型材料具有的使氣體通過的性能稱為透氣性。

3）耐火性

型砂在高溫作用下抗軟化、抗燒結(jié)的性能稱為耐火性。

4）退讓性

退讓性是指鑄件在冷卻、凝固收縮時(shí)不阻礙收縮的能力。

此外，還需考慮型砂的回用性、發(fā)氣性和出砂性等。

二'造型方法'特點(diǎn)和應(yīng)用

將型砂制作成砂型的過程稱為造型。造型方法可按砂箱特征和模型特征區(qū)分。

1.按砂箱特征區(qū)分

按砂箱特征不同造型方法可分為兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型等。

1）兩箱造型

兩箱造型時(shí)鑄型由成對的上型和下型構(gòu)成，適用于各種生產(chǎn)批量和各種尺寸大小的鑄件。

2）三箱造型

零件的外形結(jié)構(gòu)出現(xiàn)兩個(gè)大截面之間夾著一個(gè)小截面時(shí)，若只用一個(gè)分型面、兩個(gè)砂箱

造型，則不能起模，必須將砂型沿兩個(gè)最大截面分型，即用兩個(gè)分型面、三個(gè)砂箱造型，同

時(shí)還應(yīng)將模型分成兩塊或多塊，才能使模型從砂型中取出。

3）脫箱造型

脫箱造型是采用活動砂箱來造型，在鑄型合型后，將砂型脫出，重新用于造型，一個(gè)砂

箱可制造多個(gè)砂型。

4）地坑造型詳細(xì)介紹了造型

地坑造型是利用車間地面砂床作為鑄件的下箱的造型方法。方法的分類依據(jù)

2.按模型特征區(qū)分及分類方式，以及

按模型特征不同造型方法可以分為整體模造型、假箱造型、分模造型、活塊造型、刮板各種造型方法的

造型等。形式和特點(diǎn)。

1）整體模造型

當(dāng)零件外形輪廓的最大截面位于其一端時(shí)，可將其端面作為分型面進(jìn)行造型，因零件端

面以下沒有妨礙起模的部分，故可將模型做成與零件形狀相適應(yīng)的整體結(jié)構(gòu)，稱為整體模。

2）假箱造型

在造型前預(yù)先做個(gè)假箱（底胎），然后在底胎上制下箱，因底胎不參與澆注，故稱為假箱。

3）分模造型

分模造型是將模型沿鑄件中間的最大截面分做成兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造

型簡單省力。

4）活塊造型

當(dāng)零件的外形上有局部妨礙起模的凸臺或肋板時(shí)，可將模型上的這部分做成活動的，稱

為活塊。

5）刮板造型

為節(jié)省制造實(shí)體模型所需的材料和工時(shí)，可用與鑄件截面形狀相應(yīng)的刮板來造型，這種

造型方法稱為刮板造型。

以上幾種圍繞解決不同形狀模型起模而產(chǎn)生的造型方法，這些基本造型方法不一定是單

獨(dú)使用，實(shí)際上往往是在一個(gè)鑄件上綜合應(yīng)用多種造型方法。

三'澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)是為承接并引導(dǎo)液態(tài)金屬填充型腔和冒口而開發(fā)設(shè)于鑄型中的一系列通道，通介紹了澆筑系統(tǒng)

常由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成。的組成及各部分

澆口杯能減少金屬流對鑄型的直接沖擊并能浮渣；直澆道通過其高度產(chǎn)生的靜壓力使金作用。

屬液迅速充滿型腔；橫澆道主要起擋渣作用，其截面多為梯形，常做在上砂箱內(nèi)，位于內(nèi)澆

道之上；內(nèi)澆道直接和型腔相連，主要作用是控制金屬液流入型腔的速度和方向，使之平穩(wěn)

地充滿型腔，其截面常為扁平的梯形，在下砂箱的分型面上。鑄件常見缺陷介

四、鑄件的常見缺陷紹。

鑄件清理后檢驗(yàn)的項(xiàng)目主要有外觀、尺寸、力學(xué)性能及內(nèi)部缺陷等，最基本的是外觀檢

查和內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)。鑄件常見的缺陷特征及預(yù)防措施見表1-2。

五、鑄件的修補(bǔ)

有缺陷的鑄件應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下盡量修復(fù)，鑄件修補(bǔ)常采用的方法有以下幾種。

1.氣焊和電弧焊修補(bǔ)

氣焊和電弧焊常用于修補(bǔ)裂紋、氣孔、縮孔、冷隔、砂眼等。焊補(bǔ)可達(dá)到與鑄件本體相鑄件的修補(bǔ)方式

近的力學(xué)性能，為確保焊補(bǔ)質(zhì)量，焊補(bǔ)前應(yīng)將缺陷處黏砂、氧化皮等夾雜物鏟除，開出坡口及各種特點(diǎn)。

并使其露出新的金屬光澤，以防未焊透、夾渣等。

2.金屬噴鍍

金屬噴鍍是在鑄件缺陷處噴鍍一層金屬，采用先進(jìn)的等離子噴鍍效果較好。

3.填膩修補(bǔ)

填膩修補(bǔ)是用膩?zhàn)犹钛a(bǔ)孔洞缺陷，不能改變鑄件的質(zhì)量，只用于裝飾。

學(xué)習(xí)情境三特種鑄造

砂型鑄造是鑄造生產(chǎn)中使用最廣泛的鑄造方法。但是，砂型鑄造要消耗較多造型材料，

工序繁多，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化生產(chǎn)比較困難，并且由于砂型鑄造中影響質(zhì)量的因素太多，

鑄件的尺寸精度、表面粗糙度和內(nèi)部質(zhì)量的提高都受到較多的限制。因此，生產(chǎn)中不得不尋

求其他鑄造方法來滿足某些特殊要求，一般將那些普通砂型鑄造以外的鑄造方法統(tǒng)稱為特種

鑄造。下面簡要介紹幾種較為常用的特種鑄造方法。

一、熔模鑄造

熔模鑄造是用易熔的蠟料制成模樣，然后在表面涂敷多層耐火材料，待硬化干燥后，將熔模鑄造的過程、

蠟?zāi)＜訜崛刍懦鱿炓?，得到一個(gè)中空的型殼，即獲得無分型面的整體鑄型的一種方法。特點(diǎn)介紹。

熔模鑄造的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是鑄件的精度及表面質(zhì)量高，減少了切削加工

量，節(jié)約了金屬材料；二是能鑄出各種合金鑄件，以及形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。

二、金屬型鑄造

將液體金屬澆入金屬鑄型以獲得鑄件的工藝過程，稱為金屬型鑄造。由于金屬型可以重

復(fù)使用幾百次甚至幾千次，所以又稱為永久型鑄造。

1.結(jié)構(gòu)類型

制造金屬鑄型最常用的材料為銅合金、鋁合金、鑄鐵和鑄鋼。鑄件的內(nèi)腔可用金屬型芯

或砂芯來制成。介紹了金屬型鑄

金屬型的結(jié)構(gòu)類型可分為整體式、水平分型式、垂直分型式和復(fù)合分型式。造的過程、結(jié)構(gòu)類

2.工藝特點(diǎn)及應(yīng)用型以及工藝特點(diǎn)

1）工藝特點(diǎn)和適用情境。

金屬型鑄造的優(yōu)點(diǎn)是鑄件組織細(xì)密，精度較高，可達(dá)IT14-IT12,表面粗糙度Ra可達(dá)

12.5~6.3“m,從而減少加工余量；缺點(diǎn)是制作金屬模型成本高，生產(chǎn)周期長，冷卻時(shí)沒有

退讓性，鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋等缺陷，鑄鐵容易出現(xiàn)硬脆的白口組織，因此鑄造

工藝要求嚴(yán)格，澆注前應(yīng)將金屬型預(yù)熱，以減緩鑄件的冷卻速度。

2）應(yīng)用

金屬型鑄造主要適用于大批量生產(chǎn)的中、小型有色金屬鑄件。

三、壓力鑄造

壓力鑄造是熔融金屬在高壓下高速充型，并在壓力下凝固的鑄造方法。

1.特點(diǎn)

壓力鑄造的兩大特點(diǎn)是高速和高壓。所有的鑄造方法中壓力鑄造的生產(chǎn)率最高，每小時(shí)介紹了壓力鑄造

可鑄幾百件。壓鑄件的尺寸精度可達(dá)IT12~IT9,表面粗糙度Ra可達(dá)6.3?0.8|im。壓力鑄的過程，以及工藝

造可以鑄造薄壁復(fù)雜鑄件，并可直接鑄出小孔、螺紋、齒輪等，所得鑄件的結(jié)晶致密、強(qiáng)度特點(diǎn)和適用情境。

高。缺點(diǎn)是由于金屬液的填充速度高，壓型內(nèi)的氣體很難排除，所以壓鑄件內(nèi)常有小氣孔，

常存在于表皮下面。壓鑄模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備投資大，成本高。

2.應(yīng)用

壓力鑄造廣泛用于不需進(jìn)行切削加工，大批量生產(chǎn)的薄壁、復(fù)雜、小型的有色金屬鑄件。

高壓下會形成氣孔，熱處理加熱時(shí)，氣體膨脹會使鑄件表面突起或變形，因此，壓鑄件

不能進(jìn)行熱處理，壓力鑄造不適于高熔點(diǎn)合金，如鋼、鑄鐵等。

四、離心鑄造

離心鑄造是將熔融金屬澆入繞水平、傾斜或垂直軸旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離心力作用下，凝固

成形的鑄件軸線與旋轉(zhuǎn)鑄型軸線重合的鑄造方法。鑄件多為簡單的圓筒形，不用芯子形成圓

筒內(nèi)孔。離心鑄造大多用于鑄造中空的鑄件，通常使用金屬型。

1.分類

根據(jù)旋轉(zhuǎn)空間的位置不同，離心鑄造分為立式和臥式兩類。

1）立式離心鑄造

立式離心鑄造是繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的，鑄件的自由表面是拋物線型，主要用于生產(chǎn)高度小于

直徑的圓環(huán)類鑄件。介紹了離心鑄造

2）臥式離心鑄造的過程、分類，以

臥式離心鑄造是繞水平軸旋轉(zhuǎn)的，主要用于生產(chǎn)長度大于直徑的套筒或管類鑄件。及工藝特點(diǎn)和適

2.特點(diǎn)用情境。

離心鑄造生產(chǎn)的空心圓筒形鑄件可省去型芯和澆注系統(tǒng)，省工、省料，在離心力的作用

下，液體金屬中的氣體、熔渣等夾雜物由于其密度較小而集中在鑄件內(nèi)表面，金屬的結(jié)晶則

從外向內(nèi)呈方向性結(jié)晶，因而鑄件表面結(jié)晶致密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，鑄件

質(zhì)量較好。離心鑄造的缺點(diǎn)是鑄件內(nèi)表面較粗糙，尺寸不易控制，對內(nèi)孔要切削加工的零件,

應(yīng)增大加工余量。

3.應(yīng)用

由于采用離心鑄造可獲得均勻的壁厚，主要用來澆注氣缸套、軸套等圓筒形重要零件。

也可用來制造鋼套鑲銅的雙金屬軸承，使兩種合金牢固地連接成一體，以節(jié)約昂貴的銅合金。

五、各種鑄造方法的比較

以上各種鑄造方法都有其優(yōu)、缺點(diǎn)和最適宜的應(yīng)用范圍。如砂型鑄造盡管有不少缺點(diǎn)，對前文介紹的各

但其適應(yīng)性強(qiáng)，所用設(shè)備比較簡單，因此，它仍然是當(dāng)前生產(chǎn)中最基本的鑄造方法。特種鑄種鑄造方法進(jìn)行

造方法僅在一定條件下，才能顯示其優(yōu)越性。因此，在選擇鑄造方法時(shí)，必須根據(jù)合金的種比較。

類、鑄件的大小與形狀、批量、質(zhì)量、車間設(shè)備及技術(shù)狀況等來進(jìn)行全面分析，綜合比較，

選擇經(jīng)濟(jì)合理的方法。表1-3為各種鑄造方法的比較。

知識目標(biāo)：了解鍛造加工特點(diǎn)；了解鍛造溫度范圍和鍛件的冷卻方法；了解自由鍛設(shè)備和自由鍛工序；理

解自由鍛工藝規(guī)程的制訂；了解自由鍛鍛件缺陷分析；了解沖壓成形特點(diǎn)、方法和沖壓工序；理解常用鍛

教學(xué)

壓方法種類；掌握鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)；掌握鍛造方法和鍛造工序的選擇原則；了解常用的焊接方法。

目標(biāo)

技能目標(biāo)：能選擇鍛造溫度范圍和鍛件的冷卻方法；能選擇鍛造設(shè)備和進(jìn)行鍛件缺陷分析；會判斷鍛件結(jié)

構(gòu)工藝性的優(yōu)劣；能選擇鍛壓方法種類及制訂自由鍛工藝規(guī)程；能選擇常用的焊接設(shè)備與焊接方法。

教學(xué)

了解不同的鍛造工藝方法特點(diǎn)及適用情境。

重點(diǎn)

教學(xué)

掌握鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)，能夠按需選擇鍛造方法和鍛造工序。

難點(diǎn)

教學(xué)

實(shí)物演示；教學(xué)板書；錄像插件；電子課件。

手段

教學(xué)

20學(xué)時(shí)

學(xué)時(shí)

教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過程設(shè)計(jì)注釋

模塊二鍛壓與焊接成形技術(shù)

K學(xué)習(xí)導(dǎo)航X

鍛壓是對坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形改變尺寸、形狀及性能，用以制造毛坯、機(jī)

械零件的成形加工方法。鍛壓成形技術(shù)包括鍛造成形和沖壓成形兩類。

模塊說明。

常用的鍛壓方法有自由鍛、模鍛、板料沖壓、軋制、擠壓和拉拔等。

塑性變形是鍛壓成形的基礎(chǔ)，鋼和有色金屬都具有較好的塑性，都可進(jìn)行鍛壓加工；鑄

鐵的塑性差，不能進(jìn)行鍛壓加工。

焊接是通過加熱或加壓，使工件達(dá)到原子結(jié)合且不可拆卸連接的一種加工方法。

K相關(guān)知識》

學(xué)習(xí)情境一鍛造成形技術(shù)

一、鍛造加工

鍛造成形是在鍛壓設(shè)備及工(模)具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生塑性變形，以獲得一定

幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。

鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等合金。

1.特點(diǎn)

(1)改善鍛件的內(nèi)部組織，提高鍛件的力學(xué)性能。

(2)具有較高的勞動生產(chǎn)率，節(jié)約金屬材料。

(3)適用范圍廣。

鍛造加工的不足之處是不能鍛造外形復(fù)雜和空腔的工件。

2.鍛造溫度范圍

鍛造溫度范圍指的是合理的始鍛溫度和終鍛溫度之間的一段溫度間隔。

1)始鍛溫度

始鍛溫度是指鍛件開始鍛造的溫度。一般來說始鍛溫度高一些，能使金屬的塑性提高，

延長鍛造時(shí)間。但是，當(dāng)加熱溫度超過一定限度時(shí)，會使金屬產(chǎn)生過熱和過燒的缺陷，從而

影響鍛件的質(zhì)量甚至造成廢品。碳素鋼鍛件的含碳量越高，始鍛溫度越低。合金鋼的始鍛溫介紹了鍛造成形

度一般要比相同含碳量的碳鋼低些。一般碳素鋼的始鍛溫度約為1250°C。加工的主要用料、

2)終鍛溫度加工特點(diǎn)、鍛造溫

終鍛溫度是指鍛件停止鍛造的溫度。一般來說要求終鍛溫度低一些，這樣可以延長鍛造度，以及加熱和冷

時(shí)間，減少加熱次數(shù)。但終鍛溫度過低，金屬會產(chǎn)生加工硬化，甚至發(fā)生開裂。若終鍛溫度卻時(shí)需要注意的

過高（即在高溫時(shí)停鍛），鍛件的晶粒比較粗大，會降低鍛件的力學(xué)性能。一般碳素鋼的合理問題。

終鍛溫度約為800°C。

3.加熱速度

加熱速度是指在單位時(shí)間內(nèi)鋼材表面溫度上升的度數(shù)，也可以用單位時(shí)間內(nèi)鋼材熱透的

厚度來表示。

確定鋼材加熱速度的原則是，在避免因溫差應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋的前提下，能在最短的時(shí)間

內(nèi)達(dá)到合理的始鍛溫度。對于一些導(dǎo)熱性較差的高碳鋼、高合金鋼或斷面尺寸較大的工件，

應(yīng)首先進(jìn)行低溫預(yù)熱，然后再進(jìn)行快速加熱，而對于一些導(dǎo)熱性較好的低碳鋼、低合金鋼或

斷面尺寸較小的工件，則可不經(jīng)預(yù)熱而直接加熱。

4.鍛件的冷卻方法

按照冷卻速度的快慢，常用的冷卻方法有如下三種。

1）空冷

將鍛件單獨(dú)或成堆放置于工作場地上，使其在空氣中自然冷卻稱為空冷。

2）坑冷

鍛件上面覆蓋著箱蓋置于坑內(nèi)或埋入黃沙、石灰或煤渣中使鍛件緩慢冷卻稱為坑冷。

3）爐冷

將鍛件放入溫度為500℃~700℃的爐內(nèi)，停留一定的時(shí)間，然后與爐一起冷卻稱為爐

冷。

二'自由鍛

自由鍛是只用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧間直接使坯料變形而獲得所

需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的鍛造工藝。自由鍛的不足之處是鍛件精度低、生產(chǎn)率低、

工作勞動條件差。

1.自由鍛設(shè)備

自由鍛常用的設(shè)備有加熱爐、空氣錘、水壓機(jī)及各種常用工具等。

1）加熱爐

鍛造的金屬坯料必須預(yù)先在加熱爐中加熱。

2）空氣錘

空氣錘的規(guī)格以錘頭落下部分的質(zhì)量來表示鍛造能力,常用空氣錘的規(guī)格為40-750kg。

3）水壓機(jī)

水壓機(jī)工作時(shí)利用高壓水為動力，以靜壓力作用在鍛件上，使鍛件發(fā)生變形。常用噸位

為5?150t?

4）常用工具

自由鍛常用工具有沖子、錘子、剁刀、鉗子、V型鐵和漏盤等，用于完成不同的加工要

求。

2.自由鍛工序

自由鍛的基本工序有鍛粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、錯(cuò)移和扭轉(zhuǎn)等，見表2-1。介紹了自由鍛常

1）徽粗用設(shè)備，以及基本

撤粗是降低坯料高度，增大坯料截面的鍛造工序。鎖粗可分為整體鍛粗和局部徽粗。撤工序。

粗時(shí)為了防止坯料產(chǎn)生縱向彎曲，坯料鎖粗部分的高度應(yīng)不大于坯料直徑的2.5倍；局部徽

粗時(shí)，可只對徽粗部分局部加熱，以限制變形范圍。

2）拔長

拔長是縮小坯料橫截面積，增加坯料長度的鍛造工序。拔長時(shí)需用手鉗將坯料鉗牢，錘

擊時(shí)應(yīng)繞軸線不斷地翻轉(zhuǎn)坯料。當(dāng)采用反復(fù)90°翻轉(zhuǎn)時(shí)，操作比較方便，但變形不均勻；采

用沿螺旋線翻轉(zhuǎn)時(shí)，坯料變形和溫度變化較均勻，但操作不方便。為防止坯料產(chǎn)生彎曲與折

疊，每次拔長時(shí)，應(yīng)注意坯料寬度和厚度的比例并掌握好坯料的送進(jìn)量。

3）沖孔

沖孔是用沖子在坯料上沖出通孔或不通孔的鍛造工序。沖孔的方法有單面沖孔和雙面沖

孔兩種。沖孔前，通常先將坯料鍛粗，以減小沖孔的深度并保持端面平整。沖孔后大部分鍛

件需拔長，擴(kuò)孔或修整。

4)切割

切割是用剁刀將坯料切斷或部分割開的鍛造工序。切割的方法有單面切割、雙面切割和

四面切割。

5)彎曲

彎曲是將鍛件彎曲成一定角度或形狀的鍛造工序。彎曲變形時(shí)，金屬的纖維組織未被切

斷，并沿鍛件的外形連續(xù)分布，力學(xué)性能沒有降低。

3.自由鍛工藝規(guī)程的制訂

自由鍛工藝規(guī)程的主要內(nèi)容是根據(jù)零件圖繪制鍛件圖、計(jì)算坯料的尺寸、選擇鍛造工序、

選擇鍛造設(shè)備、確定坯料加熱規(guī)范和編制工序卡等。

1)繪制鍛件圖

鍛件圖是制訂鍛造工藝過程和檢驗(yàn)的依據(jù)，繪制時(shí)主要考慮余塊、余量及鍛件公差。

(1)某些零件上的精細(xì)結(jié)構(gòu)難以用自由鍛鍛出，必須添加一部分金屬以簡化鍛件形狀，

這部分添加的金屬稱為余塊。余塊在切削加工時(shí)將被切除。

(2)自由鍛的精度較低，表面質(zhì)量差，鍛件表面應(yīng)留有加工余量，余量大小與零件形狀、

尺寸等因素有關(guān)，數(shù)值應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的具體情況確定。

(3)鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動量，公差數(shù)值可查相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。

2)確定坯料的尺寸

確定坯料的尺寸時(shí)，首先根據(jù)材料的密度和坯料質(zhì)量計(jì)算出坯料的體積，然后再根據(jù)基

本工序的類型計(jì)算坯料橫截面積、直徑、邊長等尺寸。

3)選擇鍛造工序詳細(xì)介紹了自由

鍛造工序需根據(jù)鍛件的形狀選擇。一般自由鍛鍛件的工序選擇見表2-2?鍛工藝規(guī)程的制

(1)盤、圓環(huán)類鍛件。鍛造基本工序是徽粗，其中帶孔的鍛件需沖孔。定步驟及方法。

(2)空心類鍛件。鍛造空心件的基本工序有鎖粗、沖孔、馬杠擴(kuò)孔、芯棒拔長等。

(3)軸桿類鍛件。鍛造軸桿的基本工序是拔長，但對于截面尺寸相差較大的鍛件，為滿

足鍛造比的要求，則需采取鍛粗一拔長工序。

(4)曲軸類鍛件。鍛造曲軸的工藝有自由鍛、模鍛、全流線擠壓鍛等。

(5)彎曲類鍛件?；竟ば蚴前伍L、彎曲。

(6)復(fù)雜形狀鍛件。復(fù)雜形狀鍛件應(yīng)根據(jù)鍛件的形狀特點(diǎn)，采用適當(dāng)工序組合鍛造。

4)編制工序卡

工序卡的內(nèi)容包括所用夾具、加熱設(shè)備、加熱規(guī)范、加熱火次、冷卻規(guī)范、鍛造設(shè)備和

鍛后熱處理等。

4.自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則是在滿足使用性能的條件下，鍛件形狀應(yīng)盡量簡單，易于鍛

造，自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性見表2-3。

5.自由鍛鍛件缺陷分析

自由鍛過程中，常見的鍛件缺陷有裂紋、末端凹陷、軸心裂紋和夾層等。

三'模鍛

模鍛是在高強(qiáng)度金屬鍛模上預(yù)先制出與鍛件形狀一致的模膛，使坯料在模膛內(nèi)受壓變形,

獲得鍛件的鍛造方法。

與自由鍛相比，模鍛的優(yōu)點(diǎn)是鍛件的尺寸和精度較高、機(jī)械加工余量小、節(jié)省加工工時(shí)、

可以鍛造形狀復(fù)雜的鍛件、操作簡便、勞動強(qiáng)度低、生產(chǎn)率高等。模鍛的不足是制造鍛模的

成本很高、鍛模的制作周期較長、鍛件質(zhì)量不宜太大等。

根據(jù)所使用的鍛造設(shè)備不同，模鍛可分為錘上模鍛、胎模鍛和壓力機(jī)上模鍛等。

1.錘上模鍛

錘上模鍛是在專用的模鍛設(shè)備上進(jìn)行鍛造，所用的鍛模緊固在錘頭(或滑塊)與砧座(或

工作臺)上，砧座通常與模鍛設(shè)備的機(jī)架連接成整體，而錘頭在導(dǎo)向性好的導(dǎo)軌中運(yùn)動。

1)特點(diǎn)與應(yīng)用

金屬在模膛中是在一定速度下，多次連續(xù)錘擊而逐步成形的。

錘上模鍛的適應(yīng)性廣，可生產(chǎn)多種類型的鍛件，可以單膛模鍛，也可以多膛模鍛。

2)組成

錘上模鍛所用的鍛模由上模和下模等組成。由于鍛件從坯料到成形要經(jīng)過多次變形，才

能得到符合要求的形狀和尺寸，所以鍛模一般有幾個(gè)模膛。

3)分類

錘上模鍛分為模鍛模膛和制坯模膛兩類。介紹了錘上模鍛

(1)模鍛模膛。的組成、分類，以

①終鍛模膛。及特點(diǎn)和適用情

②預(yù)鍛模膛。境。

(2)制坯模膛。

4)錘上模鍛工藝規(guī)程的制訂

模鍛工藝規(guī)程包括繪制鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步、選擇設(shè)備及安排修整工

序等。

5)模鍛件的結(jié)構(gòu)

模鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

(1)分型面選擇。分型面應(yīng)在最大截面上，以保證鍛件易于從模膛中取出。

(2)模鍛件斜度。垂直于分型面的鍛件表面上必須留有一定的斜度。外斜度值a一般取

5°-10°；內(nèi)斜度B要比外斜度大一些，一般為7°?15°。

(3)模鍛圓角。模鍛件所有的交角均需做成圓角，便于金屬充滿模膛，避免尖角產(chǎn)生應(yīng)

力集中，減緩鍛模尖角處的磨損，鋼制模鍛件外圓角半徑r取1.5?12mm,內(nèi)圓角半徑R為

外圓角半徑的2倍左右。

(4)盡量避免鍛件具有薄壁、高肋、凸起等結(jié)構(gòu)。

(5)應(yīng)避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)。

2.胎模鍛

胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。使用胎模鍛時(shí)胎

模不固定在錘頭或砧座上，可隨時(shí)放在下砧上進(jìn)行鍛造。

1)類型

(1)扣模。

(2)套筒模。

(3)合模介紹了胎模鍛的

2)特點(diǎn)與應(yīng)用分類，以及特點(diǎn)和

與自由鍛相比，胎模鍛的主要優(yōu)點(diǎn)是鍛件質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，余塊少，金屬用料省等。適用情境。

胎模鍛時(shí)，通常先用自由鍛方法制坯，然后再用胎模成形。因其生產(chǎn)方式靈活多樣，設(shè)備工

具比較簡單，故在中、小批量生產(chǎn)鍛件時(shí)廣泛采用。

3)工藝過程

胎模鍛的工藝過程主要有制訂工藝規(guī)程、制造胎模、備料、加熱、鍛制胎膜鍛件及后續(xù)

工序等。

學(xué)習(xí)情境二沖壓與擠壓加工成形技術(shù)

沖壓加工通常是在常溫下利用沖模將金屬板料切離或變形為各種沖壓件，所以又稱為冷

沖壓。擠壓加工是通過對材料產(chǎn)生很大的擠壓力生產(chǎn)零件的工藝。

一、沖壓加工

1.沖壓設(shè)備

最常用的沖壓設(shè)備有剪板機(jī)和沖床。剪板機(jī)是用來把板料剪切成一定寬度條料的剪切機(jī)。

沖床是沖壓加工的關(guān)鍵設(shè)備。

沖壓用的材料必須具有足夠的塑性，板料厚度要符合公差標(biāo)準(zhǔn)。

2.沖裁工序

1)分離工序

分離工序是使板料的一部分和另一部分分開的工序。落料和沖孔的過程是相同的，只是介紹了沖壓加工

它們的作用不同。所需的設(shè)備、沖裁

(1)落料。工序及沖裁力計(jì)

(2)沖孔。算方法。

2)變形工序

當(dāng)板材的剪切應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度時(shí)，板料開始沿力的作用方向發(fā)生錯(cuò)動。當(dāng)板料的剪切

應(yīng)力超過抗剪強(qiáng)度時(shí)，孔與板料就分離。

3.沖裁力計(jì)算

計(jì)算沖裁力的目的，是為了合理地選用沖床和設(shè)計(jì)模具，沖裁力計(jì)算式為

P=KLtTb=KATb(2-1)

式中，P為沖裁力(N)；K為系數(shù)，一般取K=13；Tb為材料抗剪強(qiáng)度(MPa)；L為沖

裁零件周邊長度(e)；t為板料厚度(mm)；A為沖裁周邊輪廓面的面積(mm2)。

4.零件尺寸選擇與結(jié)構(gòu)

1)尺寸選擇

零件尺寸數(shù)值宜用整數(shù)或偶數(shù)的倍數(shù)，以便計(jì)算和分割，零件結(jié)構(gòu)有特殊要求的除外。

注意尺寸的通用性和孔的直徑標(biāo)準(zhǔn)化。落料時(shí)WR=B/2,沖裁時(shí)則取R>B/2。

2)結(jié)構(gòu)要求沖裁零件應(yīng)注意

沖裁零件在結(jié)構(gòu)和工藝上應(yīng)注意以下幾方面。的結(jié)構(gòu)及工藝問

(1)工件形狀應(yīng)力求簡單、對稱，盡可能采用圓形、矩形等較規(guī)則的形狀，避免長槽與題。

細(xì)長的懸臂，工件的外形及內(nèi)部轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免有尖角。

(2)在滿足使用要求的前提下，工件外形應(yīng)符合少廢料或無廢料排樣，或充分利用產(chǎn)品

的結(jié)構(gòu)廢料，以提高材料的利用率。

(3)沖孔尺寸不應(yīng)太小，以免凸模折斷。

(4)由條料沖裁出圓弧端頭時(shí)，應(yīng)使圓角半徑略大于條料寬度的一半。

5.尺寸精度和表面質(zhì)量

落料不超過IT10級精度，沖孔不超過IT9級。沖壓加工表面粗糙度Ra可達(dá)12.5~3

2精沖Ra可達(dá)2.5?0.32“m。

二'變形

變形是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生塑性變形而不破壞的工序，常見的有彎曲、

拉深、翻邊等。

1.彎曲

采用一定的工模具，將坯料彎成所需形狀的加工方法稱為彎曲。為防止工件彎裂，凸模

與凹模的工作部分應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角，而且彎曲部分的變形程度不能過大。彎曲對工件的要求

有以下幾個(gè)方面。

(1)彎曲件的彎曲半徑不能小于材料的許可最小彎曲半徑，否則會產(chǎn)生裂紋。

(2)彎曲零件應(yīng)對稱，彎曲半徑應(yīng)左右一致。變形工序介紹。

(3)彎曲件的直邊高度不能太短，以保證直邊的平直。

2.拉深

拉深是將板料拉深成開口空心形狀而厚度不變的加工方法。為防止板料拉裂，凸、凹模

的工作部分應(yīng)加工成光滑的圓角，凸模圓角半徑r1》t,凹模圓角半徑r2》2t,工件底部圓

角半徑r323t。凸、凹模間應(yīng)留有略大于板厚的間隙。

為防止坯料周邊起皺，拉深時(shí)，可用壓邊圈適當(dāng)壓緊板料，為減小拉深時(shí)的摩擦阻力，

可在板料或凹模上涂潤滑劑。拉深加工時(shí)的注意事項(xiàng)有以下幾點(diǎn)。

(1)拉深件形狀應(yīng)盡量簡單，避免有寬凸緣和深度大的拉深件，以減少廢品。

(2)對于半敞開及非對稱的空心件，應(yīng)考慮將兩個(gè)或幾個(gè)工件合并成對稱的形狀，一起

拉深后剖開。

(3)在用壓邊圈拉深深筒形工件時(shí)，對變形量較大的拉深件，不能一次完成拉深到位，

應(yīng)分多次拉深，最適合的凸緣尺寸范圍按下式確定。

三'擠壓

擠壓是坯料在三向不均勻壓應(yīng)力作用下，使坯料從模具的出口或縫隙中擠出，使橫截面

積減少，長度增加，成為所需制件的加工方法。按照擠壓時(shí)金屬坯料所處的溫度，擠壓分為

冷擠壓、熱擠壓和溫?cái)D壓三種。

1.冷擠壓

冷擠壓時(shí)坯料在常溫下完成擠壓，冷擠壓廣泛應(yīng)用于零件生產(chǎn)。

1)冷擠壓的特點(diǎn)

冷擠壓的制品表面光潔，材料利用率高，生產(chǎn)效率高，成本低廉，可以提高制件的力學(xué)

性能和使用壽命，可用低強(qiáng)度材料代替貴重的高強(qiáng)度材料，密度小，精度高。但擠壓時(shí)變形

抗力大。

2)冷擠壓件的工藝性介紹了擠壓加工

冷擠壓是通過材料塑性流動成形的，金屬流線沿著擠壓件輪廓連續(xù)分布，組織致密。方法及分類。

冷擠壓時(shí)工件由于受到強(qiáng)烈的冷作硬化作用，零件強(qiáng)度、硬度大為提高，經(jīng)過冷擠壓后

工件的強(qiáng)度、硬度可達(dá)到原來毛坯的2倍以上。冷擠壓工件的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)需注意如下幾個(gè)

方面的問題。

(1)擠壓件的尺寸要合理，應(yīng)具有對稱性結(jié)構(gòu)。

(2)斷面形狀應(yīng)避免階梯形，斷面面積差應(yīng)盡量小，斷面變化處應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角半徑。

(3)避免擠壓小深孔零件。

2.熱擠壓

熱擠壓時(shí)坯料變形溫度高于材料的再結(jié)晶溫度，與鍛造溫度相同。坯料變形抗力小，但

制品表面粗糙，廣泛應(yīng)用于型材、管材的生產(chǎn)。

3.溫?cái)D壓

將坯料加熱到再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的擠壓稱為溫?cái)D壓。按工件被擠壓的形式溫?cái)D壓可分

為徑向擠壓與復(fù)合擠壓等。

學(xué)習(xí)情境三焊接成形技術(shù)

焊接是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件(同種或異種材料)，通過局部加熱或加壓達(dá)到原子間的

結(jié)合，形成永久性連接的工藝過程。焊接的優(yōu)點(diǎn)是能夠減輕結(jié)構(gòu)重量、節(jié)約材料、能化大為

小或以小拼大，可制造雙金屬構(gòu)件，生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。焊接的缺點(diǎn)是

焊縫處的力學(xué)性能有所降低，是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過程，焊件會產(chǎn)生應(yīng)力和變形。焊

接廣泛用于制造金屬結(jié)構(gòu)。

一、焊條電弧焊

焊條電弧焊是利用焊件與焊條之間產(chǎn)生的電弧熱量，將焊條與焊件局部熔化，待冷卻凝

固后形成牢固接頭的焊接方法。

1.焊條電弧焊設(shè)備

焊條電弧焊的主要設(shè)備是弧焊機(jī)。按電源種類的不同，可分為直流弧焊機(jī)和交流弧焊機(jī)

兩種。

1)直流弧焊機(jī)

直流弧焊機(jī)電弧穩(wěn)定性好，適合于焊接薄板、鑄鐵、合金鋼、有色金屬及其他重要結(jié)構(gòu)

件。但直流弧焊機(jī)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲大、成本高、維修困難等缺點(diǎn)。

直流弧焊電源的連接方式分為正接法和反接法兩種。

(1)正接法。

(2)反接法。

2)交流弧焊機(jī)

交流弧焊機(jī)實(shí)際上是一種能滿足焊接要求的特殊的變壓器，其空載電壓一般為50-80V,

工作電壓一般為30V,電流調(diào)節(jié)范圍一般為45?320A。交流弧焊機(jī)電弧穩(wěn)定性較差，但具介紹了焊條電弧

有結(jié)構(gòu)簡單'效率高、調(diào)節(jié)方便、維修保養(yǎng)容易等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的弧焊機(jī)。焊設(shè)備及焊條的

3)弧焊機(jī)的選用原則組成、各部分作

焊條電弧焊所用的設(shè)備需根據(jù)焊條和被焊材料選取。使用酸性焊條焊接低碳鋼和一般構(gòu)用。

件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用價(jià)格低廉、維修方便的交流弧焊機(jī)；使用堿性焊條焊接高壓容器、高

壓管道等重要鋼結(jié)構(gòu)，或焊接合金鋼、有色金屬、鑄鐵時(shí)，則應(yīng)選用直流弧焊機(jī)。購置能力

有限而焊件材料的類型繁多時(shí)，可考慮選用通用性強(qiáng)的交、直流兩用弧焊機(jī)。選用直流弧焊

機(jī)必須注意電極極性的連接方式。而使用廣泛的交流電弧焊設(shè)備，電極的極性頻繁交變，不

存在極性問題。

2.焊條

焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。

1)焊芯

焊芯的作用是傳導(dǎo)電流和作為填充焊縫的金屬。

2)藥皮

藥皮對焊接過程和焊縫質(zhì)量有很大的影響，其主要作用是提高焊接電弧的穩(wěn)定性。

(1)藥皮的作用。

(2)藥皮的組成。

①穩(wěn)弧劑。

②造渣劑。

③造氣劑。

④脫氧劑。

⑤合金劑。

⑥黏結(jié)劑。

3)焊條藥皮的種類

按藥皮種類不同焊條可分為酸性焊條和堿性焊條兩種。

(1)酸性焊條。

(2)堿性焊條。

4)焊條的種類

焊條共分為十大類，即結(jié)構(gòu)鋼焊條、低溫鋼焊條、鋁和銘鋁耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、

堆焊焊條、鑄鐵焊條、銀及銀合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條和特殊用途焊條。

5)焊條的選用原則

焊條選擇時(shí)應(yīng)遵循以下原則：盡可能選用與母材化學(xué)成分相同或相近的焊條；選用與母

材等強(qiáng)度的焊條；根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用條件選擇焊條藥皮的類型。焊條直徑可根據(jù)表2-4進(jìn)行選

擇。

3.焊條電弧焊操作過程

焊條電弧焊操作，是以弧焊電源為起點(diǎn)，通過焊接電纜、焊鉗、焊條、工件、接地電纜

形成回路。在有電弧存在時(shí)形成閉合回路，即可進(jìn)行焊接作業(yè)。焊條和工件在這里既作為焊

接材料，也作為導(dǎo)體。焊接開始后，電弧的高熱瞬間熔化焊條端部和電弧下面的工件表面，

使之形成熔池，焊條端部的熔化金屬以細(xì)小的熔滴狀過渡到熔池中去，與母材熔化金屬混合,

凝固后成為焊縫。

1）焊接電弧的形成詳細(xì)介紹了焊條

焊接電弧是兩帶電導(dǎo)體之間持久而強(qiáng)烈的氣體放電現(xiàn)象。電弧的形成是由于焊條與工件電弧焊的操作過

接觸發(fā)生短路，發(fā)出光和熱。程及電弧穩(wěn)定燃

2）電弧的構(gòu)造與溫度分布燒所需條件。

電弧由三部分構(gòu)成，即陰極區(qū)（一般為焊條端面的白亮斑點(diǎn)）、陽極區(qū)（工件上對應(yīng)焊條端

部的溶池中的薄亮區(qū)）和弧柱區(qū)（兩電極間空氣隙）。

4.電弧穩(wěn)定燃燒的條件

要保證電弧穩(wěn)定燃燒，應(yīng)有符合焊接電弧特性要求的電源。當(dāng)焊接電流過小時(shí)，氣隙間

氣體電離不充分，電弧電阻大，要求較高的電壓，才能維持必需的電離程度；隨著焊接電流

增大，氣體電離程度增加，導(dǎo)電能力增加，電弧電阻減小，電弧電壓降低。當(dāng)電弧電壓降低

到一定程度后，為了維持必要的電場強(qiáng)度，保證電子的發(fā)射與帶電粒子的運(yùn)動能量，電弧電

壓須不隨電流增大而變化；必須保證工件焊接區(qū)的清潔，選用合適藥皮的焊條并應(yīng)防止偏吹。

焊接電流可參考表2-6進(jìn)行選擇。

5.焊接形式和焊接時(shí)的劃弧方式

焊接形式有平焊、立焊、橫焊和仰焊。

6.焊接接頭形式與尺寸

1）接頭形式

焊縫周圍受不同程度加熱和冷卻而發(fā)生明顯的組織和性能變化的母材稱為焊接熱影響介紹了焊接形式、

區(qū)，焊縫熔合區(qū)和焊接熱影響區(qū)統(tǒng)稱為焊接接頭。接頭形式的分類，

2）坡口與焊縫形式以及焊縫常見缺

焊接接頭的坡口、焊縫形式、基本尺寸及標(biāo)注方式見表2-7。陷。

7.焊縫的主要缺陷

常見焊縫的主要缺陷有氣孔、夾渣、未焊透、咬邊和裂縫等，其特征和產(chǎn)生原因見表2-

8。

8.焊鉗和面罩

焊鉗是焊接時(shí)用來夾持焊條和傳遞電流的工具。面罩是用來進(jìn)行焊接作業(yè)保護(hù)焊工眼睛

和面部，以避免弧光傷害的防護(hù)用品。

二、埋弧焊

隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，焊接工作量大大增加，用手工方式的焊接已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代工

業(yè)化生產(chǎn)的需求，因此出現(xiàn)了一種電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法，稱為埋弧焊。

1.埋弧焊的焊縫形成原理

按照操作中的自動化程度可將埋弧焊分為自動埋弧焊和半自動埋弧焊。引燃電弧、焊絲

送進(jìn)、電弧移動和焊縫收尾等焊接操作全部采用機(jī)械化來完成的稱為自動埋弧焊，而其中部

分動作還需靠人工來輔助完成的稱為半自動埋弧焊。埋弧焊的分類、焊

埋弧焊在焊接前，在焊件接頭處覆蓋一層30?50mm厚的粒狀焊劑，電弧引燃后，電弧縫形成原理以及

周圍的粒狀焊劑熔化成熔渣，焊件接頭處的金屬和焊絲被熔化形成熔池，部分焊劑蒸發(fā)后產(chǎn)工藝特點(diǎn)介紹。

生的氣體將電弧周圍的熔渣排開，形成一個(gè)封閉小區(qū)域，使熔池金屬不與外界空氣接觸。電

弧在小區(qū)域內(nèi)繼續(xù)不停地燃燒，焊絲送絲機(jī)構(gòu)連續(xù)送進(jìn)焊絲，焊絲不斷熔化形成熔滴落入熔

池。隨著電弧不斷地向前移動，熔池中的金屬也隨之冷卻凝固，形成焊縫，熔渣浮在熔池的

表面，冷卻后成為渣殼。

2.埋弧焊工藝特點(diǎn)

1）生產(chǎn)效率高

2）成本低

3）焊接質(zhì)量好

三'氫弧焊

使用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體的氣體保護(hù)焊稱為氮弧焊。氮?dú)馐嵌栊詺怏w，可保護(hù)電極和已熔介紹了氮弧焊的

化金屬不受空氣的氧化作用。過程及特點(diǎn)。

1.熔化極氮弧焊

中等厚度以上的鈦、鋁、銅等合金的焊接多選用高生產(chǎn)率的熔化極氮弧焊。

2.氮弧焊的特點(diǎn)

（1）由于氮?dú)獾谋Ｗo(hù)，焊縫處不易氧化。

（2）氮弧焊焊接電流小、熔深淺，電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊縫致密，表面沒有熔渣，成形

美觀，焊接變形小。

（3）氮弧焊操作時(shí)為明弧可見，便于操作，容易實(shí)現(xiàn)全位置自動焊接。

四、氣焊

氣焊是利用氣體火焰作為熱源的焊接方法。常用氧乙快火焰作為熱源。

1.氣焊設(shè)備

氣焊常用設(shè)備有氧氣瓶、乙快瓶、減壓器、回火保險(xiǎn)器和焊炬等。這些設(shè)備用軟管連接,

形成工作系統(tǒng)。

1）氧氣瓶

氧氣瓶是儲存高壓氧氣的容器，由無縫鋼管制造，表面涂天藍(lán)色。使用時(shí)，應(yīng)避免撞擊

和溫度過高。

2）減壓器

減壓器的作用是將氧氣瓶的輸出壓力降低為工作壓力，并保持焊接過程中氧氣壓力不變。

3）乙快瓶

乙快瓶為表面涂白色的無縫鋼管瓶，瓶內(nèi)裝有浸滿丙酮的多孔填料，以溶解乙快。使用

時(shí)，溶入丙酮的乙快通過減壓閥使瓶內(nèi)壓力降低而不斷釋出，并保持焊接過程中乙快氣體壓

力不變。

4）回火保險(xiǎn)器

回火保險(xiǎn)器的作用是防止焊接作業(yè)時(shí)乙快火焰返回乙快瓶的安全保障裝置。

5）焊炬

焊炬又稱為焊槍，是將乙快與氧氣均勻混合，井調(diào)節(jié)火焰正常燃燒的氣焊工具。每支焊

炬配有5個(gè)孔徑不同的焊嘴，用于焊接不同厚度的焊件。

2.氧乙塊焰

氧乙快焰是乙快與氧混合所形成的火焰，由焰心、內(nèi)焰和外焰組成。

中性焰是指當(dāng)氧氣與乙快氣的體積混合比為1.1?1.2時(shí)燃燒所形成的火焰。這種火焰和

焊件之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)用最廣，用于焊接碳鋼、純銅和低合金結(jié)構(gòu)鋼。介紹了氣焊所需

中性焰距內(nèi)焰末端2?4mm處溫度最高，可達(dá)3150°C,此處為焊接區(qū)。設(shè)備以及氣焊工

3.氣焊工藝藝過程、特點(diǎn)。

1）施焊方法

按焊炬與焊絲沿焊縫移動方向的不同，分為左向焊法和右向焊法。

左向焊法是焊絲與焊炬同時(shí)向左移動，火焰指向待焊部分的操作方法。這種操作方法便

于觀察熔池與焊件表面的加熱情況，但熱量散失大，冷卻較快，焊縫易氧化，適用于焊接5

mm以下的薄鋼板和低熔點(diǎn)的金屬。

右向焊法是焊絲與焊炬同時(shí)向右移動，火焰指向已焊部分的操作方法。此法對熔池保護(hù)

好，焊縫冷卻緩慢，熱量利用率高。但該焊法不易掌握，主要用于焊接厚度為5mm以上的鋼

結(jié)構(gòu)焊件。

2）氣焊種類

按空間位置不同氣焊可以分為平焊、立焊、橫焊、仰焊四種焊法。氣焊接頭以對接接頭

為主。

3）乙快消耗量

焊接低碳鋼用的焊絲為普通的低碳鋼絲，不用焊劑或藥皮。

4）焊嘴型號選擇

計(jì)算出乙快消耗量后，可選擇相應(yīng)的焊炬及其焊嘴型號。焊嘴型號可根據(jù)表2-9選擇。

4.氣焊的特點(diǎn)及應(yīng)用

氣焊加熱過程比較平穩(wěn)、緩慢，熱影響區(qū)大，焊后工件變形較大，火焰對熔池保護(hù)差，

易發(fā)生氧化，焊接質(zhì)量不高，生產(chǎn)效率不高。

氣焊主要用于焊接厚度小于3mm的薄鋼板、有色金屬及其合金，也可用于鑄鐵的焊補(bǔ)。

五'金屬材料的焊接性

焊接性是指金屬材料在一定工藝條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的能力，或者是獲得優(yōu)質(zhì)接頭所采

取的工藝措施的復(fù)雜程度。影響金屬材料焊接性的主要因素是母材的化學(xué)成分。

1.碳鋼的焊接性

1)低碳鋼的焊接性

低碳鋼的塑性好，一般沒有淬硬傾向，對焊接熱影響不敏感，焊接性良好。一般不需要

采取特殊工藝措施，也不需要進(jìn)行焊前(后)熱處理。

低碳鋼常用的焊接方法有焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等。

2)中碳鋼的焊接性

隨著含碳量的增加，中碳鋼淬硬傾向增大，焊接性變差。

(1)中碳鋼焊接性的不足主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

①熔合區(qū)和熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋。介紹了常用金屬

②焊縫的熱裂傾向較大。材料的焊接性能，

(2)防止上述措施主要有以下幾種。以及適用情境。

①焊前預(yù)熱，焊后緩冷。

②選用抗裂性好的堿性焊條。

③選用細(xì)焊條、小電流、開坡口、多層焊工藝。

中碳鋼常用的焊接方法有焊條電弧焊、電渣焊等。

3)高碳鋼的焊接性

高碳鋼焊接性差，一般只用于工件的修補(bǔ)。

2.鑄鐵的焊接性

1)焊補(bǔ)特點(diǎn)

鑄鐵焊補(bǔ)時(shí)易產(chǎn)生白口組織、裂紋、氣孔和夾渣。

2)焊補(bǔ)方法

鑄鐵的焊補(bǔ)方法分為熱焊補(bǔ)和冷焊補(bǔ)。熱焊補(bǔ)是焊前將焊件局部或整體預(yù)熱至600℃?

700℃并在焊接過程中保持，焊后緩慢冷卻；冷焊補(bǔ)是焊前不預(yù)熱或只預(yù)熱至400°C以下。

3.鋁、銅及其合金的焊接

1)鋁及鋁合金的焊接

(1)鋁及鋁合金焊接的主要問題。

(2)鋁及鋁合金的焊接方法。

2)銅及銅合金的焊接

(1)銅及銅合金焊接的主要問題。

(2)銅及銅合金的焊接方法。

實(shí)際生產(chǎn)中不同材料和設(shè)備的焊接方法可根據(jù)表2-10參考選擇。

知識目標(biāo)：理解切削運(yùn)動、主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動及切削用量三要素；理解切削力；了解切削熱和切削液；了

解刀具材料的性能要求；掌握常用刀具材料種類、車刀各部分名稱；了解車刀主要角度及選擇方法；掌握

教學(xué)

刀具種類。

目標(biāo)

技能目標(biāo)：會選擇主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動、切削用量和切削力、切削液；會選擇刀具種類，能為常用刀具選擇

合適材料；能識別車刀各部分名稱、刀具材料性能要求、車刀主要角度及選擇。

教學(xué)

了解車刀主要角度及選擇方法。

重點(diǎn)

教學(xué)

能為常用刀具選擇合適材料，能選擇車刀主要角度