熱加工工藝基礎(chǔ)答案

北京理工大學(xué)遠(yuǎn)程教育熱加工工藝基礎(chǔ)材料學(xué)院張朝暉副教授TEL：010—68913304E-MAIL：zzhbit@《熱加工工藝基礎(chǔ)》復(fù)習(xí)大綱英文名稱(chēng)：HighTemperatureProcess學(xué)分：2學(xué)時(shí)：40適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)電工程、車(chē)輛工程教材及參考書(shū)：教材：王俊昌、王榮聲《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)》

機(jī)械工業(yè)出版社

第一章鑄造1、何為鑄造？

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和性能鑄件的成形方法，稱(chēng)為鑄造。

一、流動(dòng)性和充型能力（一）合金的流動(dòng)性1.流動(dòng)性流動(dòng)性是指熔融金屬的流動(dòng)能力。

第一節(jié)合金的鑄造性能2.流動(dòng)性的影響因素1）合金的種類(lèi)不同種類(lèi)的合金，即具有不同的流動(dòng)性。其中灰鑄鐵的流動(dòng)性最好，硅黃銅、鋁硅合金次之，而鑄鋼的流動(dòng)性最差。2）化學(xué)成分和結(jié)晶特征純金屬和共晶成分的合金，凝固是由鑄件壁表面向中心逐漸推進(jìn)，凝固后的表面比較光滑，對(duì)未凝固液體的流動(dòng)阻力較小，所以流動(dòng)性好。在一定凝固溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的亞共晶合金，凝固時(shí)鑄件內(nèi)存在一個(gè)較寬的既有液體又有樹(shù)枝狀晶體的兩相區(qū)。凝固溫度范圍越寬，則枝狀晶越發(fā)達(dá)，對(duì)金屬流動(dòng)的阻力越大，金屬的流動(dòng)性就越差。

對(duì)于鐵碳合金，純鐵和共晶鑄鐵的流動(dòng)性最好，亞共晶鑄鐵和碳素鋼隨凝固溫度范圍的增加，其流動(dòng)性變差。

（二）合金的充型能力1.充型能力考慮鑄型及工藝因素影響的熔融金屬流動(dòng)性叫合金的充型能力。合金的流動(dòng)性是金屬本身的屬性，不隨外界條件的改變而變化，而合金的充型能力不僅和金屬的流動(dòng)性相關(guān)，而且也受外界因素的影響。2.充型能力的影響因素（1）鑄型填充條件a）鑄型的蓄熱能力、b）鑄型溫度c）鑄型中的氣體

（2）澆注條件a）澆注溫度、b）充型壓力c）鑄件結(jié)構(gòu)二合金的凝固與收縮（一）鑄件的凝固方式及影響因素1.鑄件的凝固方式（1）逐層凝固方式（2）糊狀凝固方式（3）中間凝固方式（二）鑄造合金的收縮1.液態(tài)收縮金屬在液態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。2.凝固收縮熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。3.固態(tài)收縮金屬在固態(tài)時(shí)由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。（三）影響合金收縮的因素1.化學(xué)成分不同成分的合金其收縮率一般也不相同。在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。2.澆注溫度合金澆注溫度越高，過(guò)熱度越大，液體收縮越大。3.鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件鑄件冷卻收縮時(shí)，因其形狀、尺寸的不同，各部分的冷卻速度不同，導(dǎo)致收縮不一致。（四）收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響1.縮孔和縮松

鑄件在凝固過(guò)程中，其液態(tài)收縮和凝固收縮所減少的體積如果得不到及時(shí)的補(bǔ)充，則會(huì)在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞，其中大而集中的孔洞叫縮孔，小而分散的孔洞叫縮松?？s孔總是出現(xiàn)在鑄件上部或最后凝固的部位宏觀縮松多分布在鑄件最后凝固的部位，顯微縮松則是存在于在晶粒之間的微小孔洞。（3）縮孔、縮松的防止措施a）采用定向凝固的原則

所謂定向凝固，是使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分逐漸凝固的過(guò)程。冒口和冷鐵的合理使用，可造成鑄件的定向凝固，有效地消除鑄件上的縮孔和縮松。b）合理確定鑄件的澆注位置、內(nèi)澆道位置及澆注工藝2.鑄造應(yīng)力、變形和裂紋（1）鑄造應(yīng)力的產(chǎn)生鑄造應(yīng)力主要是由于固態(tài)收縮而引起的，按其產(chǎn)生的原因可分為以下三種形式：a）熱應(yīng)力鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。b）固態(tài)相變應(yīng)力鑄件由于固態(tài)相變，各部分體積發(fā)生不均衡變化而引起的應(yīng)力。c）收縮應(yīng)力鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受到鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。（2）鑄造應(yīng)力的防止和消除措施a）采用同時(shí)凝固的原則同時(shí)凝固是指通過(guò)設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同一時(shí)間凝固。b）提高鑄型溫度c）改善鑄型和型芯的退讓性d）進(jìn)行去應(yīng)力退火（3）鑄件的變形和防止防止鑄件變形有以下幾種方法：a）采用反變形法b)進(jìn)行去應(yīng)力退火c)設(shè)置工藝?yán)?/p>

（4）鑄件的裂紋及防止a)鑄件裂紋的分類(lèi)鑄件一般有熱裂和冷裂兩種開(kāi)裂方式。b）鑄件裂紋的防止為有效地防止鑄件裂紋的發(fā)生，應(yīng)盡可能采取措施減小鑄造應(yīng)力；同時(shí)金屬在熔煉過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制有可能擴(kuò)大金屬凝固溫度范圍元素的加入量及鋼鐵中的硫、磷含量。三、鑄造合金的偏析和吸氣性1.偏析鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱(chēng)為偏析。鑄件的偏析可分為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和體積質(zhì)量偏析三類(lèi)。晶內(nèi)偏析（又稱(chēng)枝晶偏析）是指晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。區(qū)域偏析是指鑄件截面的整體上化學(xué)成分和組織的不均勻。鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱(chēng)為體積質(zhì)量偏析。

2.鑄件中的氣孔和合金的吸氣（1）侵入性氣孔侵入性氣孔是由于鑄型表面聚集的氣體侵入金屬液中而形成的孔洞。（2）析出性氣孔析出性氣孔是溶解在金屬液中的氣體，在凝固時(shí)由金屬液中析出而未能逸出鑄件所產(chǎn)生的氣孔。（3）反應(yīng)性氣孔澆入鑄型中的金屬液與鑄型材料、型芯撐、冷鐵或溶渣之間，因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔，統(tǒng)稱(chēng)反應(yīng)性氣孔。

第二節(jié)常用鑄造合金一、鑄鐵

鑄鐵是一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱(chēng)。（一）鑄鐵的分類(lèi)1.根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式分類(lèi)（1）白口鑄鐵指碳主要以游離碳化鐵形式出現(xiàn)的鑄鐵。（2）灰鑄鐵指碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵。（3）麻口鑄鐵指碳部分以游離碳化鐵形式出現(xiàn)，部分以石墨形式出現(xiàn)。2.根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)分類(lèi)（1）普通灰鑄鐵石墨呈片狀（2）蠕墨鑄鐵石墨呈蠕蟲(chóng)狀（3）可鍛鑄鐵石墨呈團(tuán)絮狀（4）球墨鑄鐵石墨呈球狀3.根據(jù)鑄鐵的化學(xué)成分分類(lèi)（1）普通鑄鐵（2）合金鑄鐵（二）灰鑄鐵（1）灰鑄鐵的顯微組織灰鑄鐵的顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與片狀石墨組成。（2）灰鑄鐵的性能a)力學(xué)性能斷裂強(qiáng)度通常為120～250Mpa；塑性和沖擊韌性近于0，屬于脆性材料。b)工藝性能灰鑄鐵屬于脆性材料，不能進(jìn)行沖壓；同時(shí)，其焊接性能也很差。但灰鑄鐵的切削加工性能較好。c)減振性好d)耐磨性好e)缺口敏感性低（三）可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是白口鑄鐵通過(guò)石墨化或氧化脫碳可鍛化處理，改變其金相組織或成分而獲得的有較高韌性的鑄鐵?？慑戣T鐵實(shí)際上并非可以鍛造，這個(gè)名子只表示它具有一定的塑性和韌性?？慑戣T鐵的顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與團(tuán)絮狀石墨組成?？慑戣T鐵的強(qiáng)度一般為300～400Mpa，最高可達(dá)700Mpa，同時(shí)，可鍛鑄鐵具有一定的塑性和較高的沖擊韌度。（四）球墨鑄鐵球墨鑄鐵是鐵液經(jīng)過(guò)球化處理后使石墨大部分或全部呈球狀，有時(shí)少量為團(tuán)絮狀的鑄鐵。球墨鑄鐵的顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）與球狀石墨組成。球墨鑄鐵不僅強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于灰鑄鐵，優(yōu)于可鍛鑄鐵，甚至可與鋼媲美，疲勞強(qiáng)度與中碳鋼接近，而且其耐磨性遠(yuǎn)高于45鋼表面淬火。球墨鑄鐵還具有優(yōu)良的熱處理性能，球墨鑄鐵的鑄造性能、減振性、切削加工性及缺口敏感性較灰鑄鐵差，但仍?xún)?yōu)于鑄鋼。其塑性和韌性雖低于鋼，但仍能滿(mǎn)足一般零件的要求。（五）蠕墨鑄鐵指大部分石墨為蠕蟲(chóng)狀石墨的鑄鐵。蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于基體相同的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。

二、鑄鋼

三、有色金屬鑄造第三節(jié)砂型鑄造

用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱(chēng)為砂型鑄造。一、造型方法的選擇

用造型混合料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過(guò)程稱(chēng)為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩大類(lèi)。

（一）手工造型

根據(jù)砂型的不同特征，手工造型方法可分為：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型；根據(jù)模樣的不同特征，手工造型方法可分為：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮板造型。（二）機(jī)器造型

機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專(zhuān)用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。

二、鑄造工藝設(shè)計(jì)1澆注位置的選擇澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：a）體積收縮大的合金以及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部位置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。b）重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高的部位應(yīng)置于下面或者側(cè)面。c）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時(shí)要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。d）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面朝下。e）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時(shí)應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。2分型面的選擇a）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上。b）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱。c）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。

d）若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分型面的同一側(cè)時(shí)，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。e）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個(gè)分型面。f）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。第四節(jié)特種鑄造一、熔模鑄造

熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后在模樣上涂掛若干層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后再將模樣熔化，排出型外，從而獲得無(wú)分型面的鑄型。鑄型經(jīng)高溫焙燒后即可進(jìn)行澆注。（一）熔模鑄造的工藝過(guò)程

熔模鑄造的工藝過(guò)程包括：蠟?zāi)Ｖ圃?、結(jié)殼、脫蠟、焙燒和澆注等。（二）熔模鑄造的主要特點(diǎn)及適用范圍1）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高。2）適用于各種合金鑄件。3）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件。4）工藝過(guò)程較復(fù)雜，生產(chǎn)同期長(zhǎng)，制造費(fèi)用和消耗的材料費(fèi)用較高。二、金屬型鑄造

金屬型鑄造又稱(chēng)硬模鑄造，是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，從而獲得鑄件的鑄造方法。（一）金屬型為保證使用壽命，制造金屬型的材料具備如下的性能：高的耐熱性和導(dǎo)熱性，反復(fù)受熱不變形，不破壞；一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性；好的切削加工性能。金屬型材料一般選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。（二）金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍1）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，力學(xué)性能高。2）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高3）澆冒口尺寸較小，液體金屬耗量較少。4）不用砂或少用砂。金屬型鑄造的主要缺點(diǎn)是金屬型無(wú)透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。三、壓力鑄造

壓力鑄造（簡(jiǎn)稱(chēng)壓鑄）的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。（二）壓鑄的特點(diǎn)和應(yīng)用1.壓鑄優(yōu)點(diǎn)：1）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度值最小。2）鑄件強(qiáng)度和表面硬度都較高。3）生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)過(guò)程易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。2.壓鑄缺點(diǎn)：1）鑄件表面層存在氣孔。2）壓鑄黑色金屬時(shí)，壓鑄型壽命很低，困難較大。3）設(shè)備投資大，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。第五節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性

鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性包括：鑄件結(jié)構(gòu)的合理性；鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性；鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)鑄造方法的適應(yīng)性。

一、鑄件結(jié)構(gòu)的合理性1、鑄件應(yīng)有合理的壁厚2、鑄件壁厚應(yīng)力求均勻3、鑄件壁的聯(lián)接形式要合理4、盡量避免過(guò)大的水平面5、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形

二、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性（一）鑄件的外形設(shè)計(jì)1.應(yīng)使鑄件具有最少的分型面2.應(yīng)盡量使分型面平直3.避免外部側(cè)凹4.改進(jìn)妨礙起模的凸臺(tái)、凸緣和肋條的結(jié)構(gòu)5.鑄件要有結(jié)構(gòu)斜度（二）鑄件內(nèi)腔的設(shè)計(jì)1.應(yīng)使鑄件盡可能不用或少用型芯2.鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免封閉空腔3.鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì)應(yīng)使型芯安放穩(wěn)固、排氣容易、清砂方便

第二章鍛壓

鍛壓是對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形、改變尺寸、形狀及改善性能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它是鍛造與沖壓的總稱(chēng)，屬于壓力加工的范疇。

第一節(jié)金屬的鍛造性能一、金屬的塑性變形概述金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)，對(duì)于單晶體是由于金屬原子某晶面兩側(cè)受切應(yīng)力作用產(chǎn)生相對(duì)滑移，或晶體的部分晶格相對(duì)于某晶面沿一定方向發(fā)生切變，即滑移理論和孿生理論。二、熱鍛、冷鍛、溫鍛、等溫鍛

從金屬學(xué)的觀點(diǎn)劃分鍛壓加工的界限為再結(jié)晶溫度。1．熱鍛在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的鍛造工藝稱(chēng)為熱鍛。在變形過(guò)程中冷變形強(qiáng)化和再結(jié)晶同時(shí)存在，屬于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。2．冷鍛在室溫下進(jìn)行的鍛造工藝稱(chēng)為冷鍛。3．溫鍛在高于室溫和低于再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的鍛造工藝稱(chēng)為溫鍛。4．等溫鍛在鍛造全過(guò)程中，溫度保持恒定不變的鍛造方法稱(chēng)為等溫鍛。三、鍛造流線和鍛造比鍛造時(shí)，金屬的脆性雜質(zhì)被打碎，順著金屬主要伸長(zhǎng)方向呈碎粒狀或鏈狀分布；塑性雜質(zhì)隨著金屬變形沿主要伸長(zhǎng)方向呈帶狀分布，這樣熱鍛后的金屬組織就具有一定的方向性，通常稱(chēng)為鍛造流線，又叫纖維組織。鍛造比是鍛造時(shí)變形程度的一種表示方法。通常用變形前后的截面比、長(zhǎng)度比或高度比來(lái)表示。鍛造比對(duì)鍛件的鍛透程度和力學(xué)性能有很大影響。

第二節(jié)自由鍛

只用簡(jiǎn)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，這種方法稱(chēng)為自由鍛。一、自由鍛設(shè)備

根據(jù)對(duì)坯料作用力的性質(zhì)不同，自由鍛設(shè)備可分為產(chǎn)生沖擊力的鍛錘和產(chǎn)生靜壓力的壓力機(jī)兩大類(lèi)。二、自由鍛零件結(jié)構(gòu)工藝性1、零件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、平直；2、應(yīng)避免零件上的錐形、楔形結(jié)構(gòu)。3、應(yīng)避免圓柱面與圓柱面、圓柱面與棱柱面相交。4、零件上不允許有加強(qiáng)筋。5、對(duì)橫截面尺寸相差很大或形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)盡可能分別對(duì)其進(jìn)行鍛造，然后用螺紋連接。三、高合金鋼鍛造特點(diǎn)（一）高合金鋼的組織和再結(jié)晶特點(diǎn)1．金屬組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜、塑性低；2．再結(jié)晶溫度高，再結(jié)晶速度低，變形抗力大。（二）高合金鋼的加熱特點(diǎn)1．導(dǎo)熱性差；2．鍛造溫度范圍窄。（三）高合金鋼鍛造操作特點(diǎn)1．備料；2．控制變形量，增大鍛造比；3．變形要均勻；4．避免出現(xiàn)拉應(yīng)力。第三節(jié)模鍛

利用模具使毛坯變形而獲得鍛件的鍛造方法稱(chēng)為模鍛。與自由鍛相比，模鍛具有鍛件精度高、流線組織合理、力學(xué)性能高等優(yōu)點(diǎn)，而且生產(chǎn)率高，金屬消耗少，并能鍛出自由鍛難以成形的復(fù)雜鍛件。受設(shè)備噸位的限，模鍛件不能太大。按模具類(lèi)型模鍛可分為開(kāi)式模鍛（有飛邊模鍛）、閉式模鍛（無(wú)飛邊模鍛）和多向模鍛等；按設(shè)備類(lèi)型模鍛可分為錘上模鍛、胎模鍛、壓力機(jī)上模鍛等。一．錘上模鍛（一）模鍛錘錘上模鍛所用設(shè)備主要是蒸汽-空氣模鍛錘，選擇模鍛錘的鍛造能力有經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法和查表法。1．經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法模鍛錘噸位可用公式：G=（3.5-6.3）KA2．查表法模鍛錘噸位亦可查閱相關(guān)資料。（二）模鍛及鍛模模膛錘上模鍛使用的鍛模是由帶燕尾的上、下模組成。上、下模接觸時(shí)，其接觸面上所形成的空間為模膛。具有一個(gè)模膛的鍛模稱(chēng)為單模膛模鍛，具有兩個(gè)以上模膛的鍛模稱(chēng)為多模膛模鍛。多模膛模鍛時(shí)，按其模膛的結(jié)構(gòu)和功用可分為制坯模膛和模鍛模膛兩類(lèi)。1.制坯模膛用以初步改變毛坯形狀、合理分配金屬，以適應(yīng)鍛件橫截面積和形狀的要求。2.模鍛模膛模鍛模膛又可分為預(yù)鍛膛和終鍛模膛。（1）預(yù)鍛模膛為了改善終鍛時(shí)金屬的流動(dòng)條件，避免產(chǎn)生充填不滿(mǎn)和折迭，使鍛坯最終成形前獲得接近終鍛形狀的模膛，它可提高終鍛模膛的壽命。其結(jié)構(gòu)比終鍛模膛高度大、寬度小、無(wú)飛邊槽，模鍛斜度和圓角大。（2）終鍛模膛模鍛時(shí)最后成形用的模膛，和熱鍛件圖上相應(yīng)部分的形狀、尺寸一致。模膛周?chē)O(shè)飛邊槽，通孔鍛件需留沖孔連皮。（三）模鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性1）模鍛件應(yīng)具有合理的分模面、模鍛斜度和圓角半徑；2）非配合表面一律設(shè)計(jì)成非加工表面；3）零件的外形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱(chēng)；4）應(yīng)避免窄溝、深槽、深孔及多孔結(jié)構(gòu)；5）形狀復(fù)雜的鍛件應(yīng)采用鍛-焊或鍛-機(jī)械加工聯(lián)接的方法，以簡(jiǎn)化模鍛工藝。二、胎模鍛

胎模是在自由鍛設(shè)備上鍛造模鍛件時(shí)使用的模具。常用的胎模有摔模、扣模、墊模、套模、合模、彎曲模、跳模等。第四節(jié)沖壓

使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的工藝統(tǒng)稱(chēng)為沖壓。沖壓常用的設(shè)備有剪床和沖床等。剪床為沖床備料，將板料切成條料；而沖壓加工主要在各類(lèi)沖床上進(jìn)行。一、沖壓的基本工序（一）分離工序1．切斷將材料沿不封閉的曲線分離的沖壓方法稱(chēng)為切斷。2．沖裁利用沖模將板料以封閉的輪廓與坯料分離的沖壓方法稱(chēng)為沖裁。3．精密沖裁用壓邊圈使板料沖裁區(qū)處于靜液壓作用下，抑制剪裂紋的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)塑性變形分離的沖裁方法稱(chēng)為精密沖裁。4．切口將材料沿不封閉的曲線部分地分離開(kāi)，其分離部分的材料發(fā)生彎曲，此種沖壓方法稱(chēng)為切口。

（二）成形工序1．拉深（拉延）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稱(chēng)為拉深，也叫拉延。拉深變形后制件的直徑與其毛坯直徑之比稱(chēng)為拉深系數(shù)，保證危險(xiǎn)斷面不被拉裂的拉深系數(shù)的最小值又稱(chēng)為極限拉深系數(shù)。受極限拉深系數(shù)的限制，所需要的拉深不能一次完成而需要分幾次逐步成形，這次數(shù)就稱(chēng)為拉深次數(shù)。2．彎曲

將板料、型材或管材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稱(chēng)為彎曲。三、沖壓零件結(jié)構(gòu)工藝性1．對(duì)沖裁件的要求1）沖裁件的外形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)；2）應(yīng)避免長(zhǎng)槽與細(xì)長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)；3）孔的有關(guān)尺寸應(yīng)滿(mǎn)足要求；沖壓件上應(yīng)采用圓角代替尖角聯(lián)接，孔與溝槽盡量在變形工序前的平板坯料上沖出；最小圓角半徑值可查有關(guān)手冊(cè)。2．對(duì)彎曲件的要求1）彎曲件的形狀應(yīng)力求對(duì)稱(chēng)；2）彎曲邊尺寸不易過(guò)短；孔不能距彎曲線太近。3．對(duì)拉深件的要求1）拉深件外形應(yīng)簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、且不宜太高；2）拉深件的最小許可圓角半徑可查有關(guān)手冊(cè)。第五節(jié)少無(wú)切削工藝簡(jiǎn)介一、特種鍛造包括精密模鍛、高速錘模鍛、徑向鍛造、擺動(dòng)輾壓、多向模鍛、粉末鍛造

二、軋制金屬材料（或非金屬材料）在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，并獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法稱(chēng)為軋制。三、拉拔坯料在牽引力作用下引過(guò)?？桌?，使之產(chǎn)生塑性變形而得到截面縮小、長(zhǎng)度增加的制品的工藝稱(chēng)為拉拔。四、搓絲和滾絲當(dāng)兩搓板作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使其間的坯料軋成螺旋狀的溝槽的加工方法，稱(chēng)為搓絲，具有刃口的輥輪藉其旋轉(zhuǎn)使棒坯滾軋成螺旋形的溝槽的加工方法稱(chēng)為滾絲。

五、擠壓

坯料在三向不均勻壓應(yīng)力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出，使之橫斷面積減小、長(zhǎng)度增加，成為所需制品的加工方法稱(chēng)為擠壓。按擠壓溫度可分冷擠、溫?cái)D、熱擠；按坯料從模孔中流出部分的運(yùn)動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系可分為正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓。通過(guò)擠壓可以得到各種截面形狀的型材或零件。第三章焊接1、焊接定義

焊接是通過(guò)加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。

2、焊接分類(lèi)

焊接可分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類(lèi)，其中熔化焊又可分為電弧焊、氣體保護(hù)焊、氣焊、等離子焊、電渣焊、激光焊；壓力焊可分為電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、鍛焊；釬焊可分為烙鐵釬焊、火焰釬焊、高頻釬焊、爐中釬焊、鹽浴釬焊、真空釬焊。

1）熔焊將待焊處母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法稱(chēng)為熔焊。2）壓焊焊接過(guò)程中，必須對(duì)焊件施加壓力，以完成焊接的方法稱(chēng)為壓焊。3）釬焊釬焊是硬釬焊和軟釬焊的總稱(chēng)。采用比母材金屬熔點(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)、低于母材溶化溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，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。第一節(jié)焊接的基本原理一、焊接的實(shí)質(zhì)

焊接的實(shí)質(zhì)是使兩個(gè)分離的物體通過(guò)加熱或加壓，或兩者并用，在用或不用填充材料的條件下借助于原子間或分子間的聯(lián)系與質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散作用形成一個(gè)整體的過(guò)程。焊接電弧由焊接電源供給、具有一定電壓的兩極間或電極與母材間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象稱(chēng)為焊接電弧。焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱三部分組成。陰極區(qū)的溫度約為2400K。陽(yáng)極區(qū)的溫度約為2600K。電弧陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)之間的部分稱(chēng)為弧柱，弧柱區(qū)溫度最高，可達(dá)6000K-8000K。二、焊接熱過(guò)程對(duì)焊接接頭組織、性能的影響（一）焊接熱循環(huán)焊接時(shí)，電弧沿焊件逐漸移動(dòng)并對(duì)焊件進(jìn)行局部加熱。焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分稱(chēng)為焊縫。焊縫及其鄰近區(qū)域的總稱(chēng)叫焊縫區(qū)。在焊接過(guò)程中，焊縫區(qū)金屬?gòu)某乇患訜岬阶罡邷囟?，然后再逐漸冷卻到常溫。在焊接熱源作用下，焊件上某點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的過(guò)程稱(chēng)為焊接熱循環(huán)。（二）焊縫區(qū)的金屬組織與性能

1.焊縫金屬區(qū)焊縫金屬區(qū)指在焊接接頭橫截面上測(cè)量的焊縫金屬的區(qū)域。2.熔合區(qū)焊縫與母材交接的過(guò)渡區(qū)，即熔合線處微觀顯示的母材半熔化區(qū)。

3.熱影響區(qū)是焊接或切割過(guò)程中，材料因受熱的影響（但未熔化）而發(fā)生金相組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。按其組織特征又可分為以下四個(gè)區(qū)域：（1）過(guò)熱區(qū)（2）細(xì)晶區(qū)（3）不完全重結(jié)晶區(qū)

（4）再結(jié)晶區(qū)

三、焊接應(yīng)力與變形焊接時(shí)，焊件的不均勻局部加熱和冷卻是導(dǎo)致焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的根本原因。（一）焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生在焊接構(gòu)件中由于焊接而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力稱(chēng)為焊接應(yīng)力；焊后殘留在焊件內(nèi)的焊接應(yīng)力稱(chēng)為焊接殘余應(yīng)力。焊件由于焊接而產(chǎn)生的變形稱(chēng)為焊接變形；焊后焊件殘留的變形稱(chēng)為焊接殘余變形。（二）焊接裂紋與焊接變形的形式

焊接時(shí)，在任何情況下焊接應(yīng)力總是存在的。焊接裂紋包括縱向裂紋、橫向裂紋、內(nèi)部裂紋、根部裂紋等；焊接變形的基本形式有角變形、彎曲變形、波浪變形、收縮變形、扭曲變形、錯(cuò)邊變形等。（三）預(yù)防和減小焊接應(yīng)力及焊接變形的措施1.合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)2.焊前預(yù)熱

3.反變形法

4.剛性固定法5.選擇合理的焊接順序6.錘擊焊縫法

7.強(qiáng)迫冷卻法

8.焊后熱處理（四）接變形的矯正1.機(jī)械矯正法

即用機(jī)械的方法將變形矯正過(guò)來(lái)。2.火焰矯正法采用局部加熱焊件的某些部位，使其受熱時(shí)膨脹，受周?chē)浣饘僦萍s引起長(zhǎng)度方向被壓縮，冷卻時(shí)收縮而矯正變形。第二節(jié)焊條電弧焊

電弧焊是利用電弧作為熱源的熔焊方法，簡(jiǎn)稱(chēng)弧焊。焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。一、焊條1.焊條的組成和作用

焊條是涂有藥皮的供焊條電弧焊用的熔化電極，由藥皮和焊芯兩部分組成。2.焊條的分類(lèi)

(1)焊條按熔渣的化學(xué)性質(zhì)分為兩大類(lèi)1）酸性焊條2）堿性焊條（2）焊條按用途可分為十一大類(lèi)碳鋼焊條、低合金鋼焊條等。

3.焊條的選用（1）按強(qiáng)度等級(jí)和化學(xué)成分選用1）焊接一般結(jié)構(gòu)，一般選與焊件強(qiáng)度等級(jí)相同的焊條。2）焊接異種結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，按強(qiáng)度等級(jí)低的鋼種選用焊條。3）焊接特殊性能鋼種，應(yīng)選用與焊件化學(xué)成分相同或相近的特種焊條。4）焊件碳、硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大時(shí)，應(yīng)選用堿性焊條。5）焊接鑄造碳鋼或合金鋼時(shí)，一般選用堿性焊條。（2）按焊件的工況條件選用焊條1）焊接承受動(dòng)載、交變載荷及沖擊載荷的結(jié)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)選用堿性焊條。2）焊接承受靜載的結(jié)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)選用酸性焊條。3）焊接表面帶有油、銹、污等難以清理的結(jié)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)選用酸性焊條。4）焊接在特殊條件，如在腐蝕介質(zhì)、高溫等條件下工作的結(jié)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)選用特殊用途焊條。（3）按焊件形狀、剛度及焊接位置選用焊條1）厚度、剛度大、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選用堿性焊條。2）厚度、剛度不大，形狀一般，尤其是均可采用平焊結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)乃嵝院笚l。3）除平焊外，立焊、橫焊、仰焊等焊接位置的結(jié)構(gòu)件應(yīng)選用全位置焊條。第三節(jié)其它焊接方法一、埋弧焊定義電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法稱(chēng)為埋弧焊。2.特點(diǎn)1）生產(chǎn)率高；2）焊接質(zhì)量高、穩(wěn)定；3）節(jié)約金屬材料；4）改善勞動(dòng)條件。3.應(yīng)用常用來(lái)焊接厚度為6mm-60mm的長(zhǎng)直焊縫和較大直徑（一般不小于250mm）的環(huán)形焊縫。二、氣體保護(hù)電弧焊

用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊，簡(jiǎn)稱(chēng)氣體保護(hù)焊。（一）氬弧焊1.定義：使用氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。2.特點(diǎn)：1）焊件不易氧化；2）便于操作，容易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)化；3）焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形；4）焊縫致密，成形美觀；5）焊接成本高。3.應(yīng)用：主要用于焊接易氧化的有色金屬和合金鋼，如鋁、鎂、鈦及其合金、耐熱鋼、不銹鋼等。（二）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊1.定義：利用CO2作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊，簡(jiǎn)稱(chēng)CO2焊。2.特點(diǎn)：1）電流密度大，生產(chǎn)效率高；2）焊接熱影響區(qū)小，焊件不易變形；3）焊縫氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，接頭抗裂性好；4）焊接成本低。3.應(yīng)用：適合于各種位置的焊接。三、電渣焊1.定義：電渣焊是利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。2.特點(diǎn)：1）厚大截面可一次焊成，生產(chǎn)效率高；2）焊縫金屬比較純凈；3）接頭組織粗大，焊后需進(jìn)行正火處理。3.應(yīng)用：適用于板厚40mm以上結(jié)構(gòu)的焊接。四、等離子弧焊1.定義：借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接的方法稱(chēng)為等離子弧焊。2.特點(diǎn)：1）焊件不易氧化；2）便于操作，