機(jī)械制造基礎(chǔ)第5章 典型機(jī)械零件毛坯的生產(chǎn)

機(jī)械制造基礎(chǔ)賈穎蓮教授二〇二〇年二月5.1鑄造5.2鍛壓5.3焊接5.4鉚接5.5典型機(jī)械零件毛坯生產(chǎn)方法的選擇第5章典型機(jī)械零件毛坯的生產(chǎn)了解機(jī)械零件毛坯生產(chǎn)的新工藝、新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)，掌握各種零件毛坯生產(chǎn)方法的特點(diǎn)及適用范圍，具備根據(jù)典型零件的材質(zhì)、性能要求及用途確定其毛皮生產(chǎn)方法的能力。學(xué)習(xí)目標(biāo)砂型鑄造的工藝過(guò)程；自由鍛的工藝過(guò)程；模鍛、沖壓的工藝過(guò)程；焊接方法及工藝過(guò)程；鉚接工藝過(guò)程；毛坯生產(chǎn)方法。知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)手工兩箱造型及澆注的操作技能和鑄造生產(chǎn)安全技術(shù)，鑄造質(zhì)量分析的初步能力，簡(jiǎn)單自由鍛件的操作技能和鍛壓生產(chǎn)安全技術(shù)，常用焊接方法的基本操作技能及焊接生產(chǎn)安全技術(shù)合理選用焊接方法及相關(guān)焊接材料，分析焊接結(jié)構(gòu)公益性的能力，根據(jù)典型零件的材質(zhì)，性能要求及用途確定毛坯的生產(chǎn)方法。第5章典型機(jī)械零件毛坯的生產(chǎn)第5章典型機(jī)械零件毛坯的生產(chǎn)毛坯就是根據(jù)零件所要求的形狀和尺寸而制成的坯料。機(jī)械中大多數(shù)零件都是通過(guò)制造毛坯（3D打印等增材制造工藝?yán)猓?，再?jīng)過(guò)切削加工及熱處理等工藝過(guò)程制成。毛坯的制造方法將直接影響零件甚至整部機(jī)器的質(zhì)量，制造周期，使用壽命和生產(chǎn)成本。必須正確選擇毛坯的類型和生產(chǎn)方法。鑄造、鍛壓、焊接是毛坯形成的主要方法。鑄造是機(jī)械制造中毛坯成形的主要工藝之一。在一般機(jī)械設(shè)備中，鑄件的質(zhì)量往往要占機(jī)械總質(zhì)量的70-80%，甚至更高。鑄造是將液態(tài)金屬在中立或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷卻后，獲得所需形狀和尺寸的毛坯或零件的方法，見下圖。5.1鑄造1、鑄造成形的主要特點(diǎn)1）主要優(yōu)點(diǎn)（1）適應(yīng)性廣，工藝靈活性大（材料、大小、形狀、幾乎不受限制）（2）最適合制造形狀復(fù)雜的箱體、機(jī)架、閥體、泵體和缸體等。（3）成本較低（鑄件與最終零件的形狀相似、尺寸相近）。5.1鑄造2）主要缺點(diǎn)鑄件組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部常有縮孔、縮松、氣孔等缺陷產(chǎn)生，導(dǎo)致鑄件力學(xué)性能，特別是沖擊性能較低。2、分類砂型鑄造和特種鑄造。目前砂型鑄造應(yīng)用最廣泛。5.1鑄造砂型鑄造是將液體金屬澆入用型砂緊實(shí)成的鑄型中，待凝固冷卻后，將鑄型破壞，取出鑄件的鑄造方法。5.1.1砂型鑄造1、造型1）造型方法造型時(shí)砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩種。（1）手工造型手工造型時(shí)全部用手工活手動(dòng)工具完成的造型工序，見下表。5.1.1砂型鑄造手工造型時(shí)，緊砂和起模兩道工序是用手工來(lái)進(jìn)行的，手工造型操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，造型成本低，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短。但鑄件質(zhì)量差，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)工人技術(shù)水平要求較高。因此主要用于間單件，小批量生產(chǎn)，特別是重型和形狀復(fù)雜的鑄件。5.1.1砂型鑄造常用的手工造型方法的特點(diǎn)及其適用范圍5.1.1砂型鑄造5.1.1砂型鑄造（2）機(jī)器造型機(jī)器造型是將手工造型中的緊砂和起模兩步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的方法。優(yōu)點(diǎn)：1、提高生產(chǎn)率；2、改善勞動(dòng)條件；提高了鑄件精度和表面質(zhì)量。缺點(diǎn)：1、所用的造型設(shè)備和工藝設(shè)備的費(fèi)用高；2、生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)；3、只適用于中、小鑄件成批或大量的生產(chǎn)。5.1.1砂型鑄造①機(jī)器造型按照不同的緊砂方式分為震實(shí)、壓實(shí)、震壓、拋砂、射砂造型等多種方法，其中以震壓式造型和射砂造型應(yīng)用最廣。5.1.1砂型鑄造②機(jī)器造型采用單面模樣來(lái)造型，其特點(diǎn)是上、下型以各自的模板，分別在兩臺(tái)配對(duì)的造型機(jī)上造型，造好的上、下半型用箱錐定位而合型。對(duì)于小鑄件生產(chǎn)，有時(shí)采用雙面模樣進(jìn)行脫箱造型。雙面模及澆注系統(tǒng)固定在同一模樣的兩側(cè)，此時(shí)，上、下兩型均在同一臺(tái)造型機(jī)制出，鑄型合型后砂箱脫除，并在澆注前者鑄型上加套箱，以防錯(cuò)箱。機(jī)器造型不能進(jìn)行三箱造型，同時(shí)也應(yīng)避免活塊，使造型機(jī)的生產(chǎn)效率顯著降低。5.1.1砂型鑄造2）造型材料制造鑄型的材料稱為造型材料。通常包含原砂、黏結(jié)劑、水及其他附加物（如煤、木屑、重油等）按一定比例混制而成。根據(jù)黏結(jié)劑的種類不同，可分為黏土砂、水玻璃砂、樹脂砂等。造型材料的質(zhì)量直接影響鑄件的質(zhì)量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，鑄件廢品率約50%以上與造型材料有關(guān)。為保證鑄件質(zhì)量，要求型砂應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、良好的可塑性、高的耐火性和一定的透氣性、退讓性等。芯砂處于金屬液體的包圍之中，工作條件更加惡劣，所以對(duì)芯砂的基本性能要求更高。5.1.1砂型鑄造（1）黏土砂以黏土作黏結(jié)劑的型（芯）砂稱為黏土砂。常用的黏土為膨潤(rùn)土和高嶺土。黏土作與水混合時(shí)才能發(fā)揮黏結(jié)作用，因此必須使黏土砂保持一定的水分。為了防止鑄件粘砂，還需在型砂中添加一定數(shù)量的煤粉或其他附加物。根據(jù)澆注時(shí)鑄型的干燥情況可將其分為濕型、表干型及干型三種。濕型鑄造具有生產(chǎn)效率高、鑄件不易變形、適合于大批量流水作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于生產(chǎn)中、小型鑄鐵件；而大型復(fù)雜鑄鐵件則采用干型或表干型。黏土砂依然是鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的砂種，但它的流動(dòng)性差，造型時(shí)需消耗較多的緊實(shí)功。5.1.1砂型鑄造①用濕型砂生產(chǎn)大件，由于澆注時(shí)水分的遷移，容易在鑄件的表面形成夾砂、膨脹、氣孔等缺陷。②使用干型則生產(chǎn)周期長(zhǎng)、鑄型易變形，同時(shí)也增加能源的消耗。（2）樹脂砂以合成樹脂做黏結(jié)劑的型（芯）砂稱為樹脂砂。類型：酚醛樹脂、脲醛樹脂、糠醇樹脂用樹脂砂制芯（型）主要有四種方法：殼心法、熱芯盒法、冷芯盒法和溫芯盒法。5.1.1砂型鑄造與濕型黏土砂相比（優(yōu)點(diǎn)）①型芯可直接在芯盒內(nèi)硬化，且硬化反應(yīng)快，不需進(jìn)爐烘干，大大提高了生產(chǎn)效率；②制芯（造型）工藝過(guò)程簡(jiǎn)化，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；③型芯硬化后取出，變形小，精度高，可制作形狀復(fù)雜、尺寸精確、表面粗糙度低的型芯和鑄型。（缺點(diǎn)）①樹脂粘結(jié)劑的價(jià)格較貴；②樹脂硬化時(shí)會(huì)放出有害毒氣，對(duì)環(huán)境有污染。③只用于制作形狀復(fù)雜、質(zhì)量要求高的中、小型鑄件的型芯及殼型時(shí)使用。5.1.1砂型鑄造（3）水玻璃砂用水玻璃作黏結(jié)劑的型砂成為水玻璃砂。它的硬化過(guò)程主要是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，因此也稱為化學(xué)硬化砂。與黏土砂相比（優(yōu)點(diǎn)）①具有型砂要求高、透氣性好、流動(dòng)性好；②易于緊實(shí)，鑄件缺陷少，內(nèi)在質(zhì)量高；③造型周期短，耐火度高，適用于生產(chǎn)大型鑄鐵件及所有鑄鋼件。缺點(diǎn)：退讓性差，舊砂回用較復(fù)雜。5.1.1砂型鑄造2、制造模樣造型時(shí)需要模樣和芯盒。模樣是用來(lái)成型逐漸外部輪廓的，芯盒是用來(lái)制造砂芯，砂芯使成形鑄件的內(nèi)部輪廓的。在制造和設(shè)計(jì)模樣和芯盒時(shí)，必須靠下列問(wèn)題：①分型面的選擇。分型面是兩半鑄型相互接觸的表面，分型面選擇要恰當(dāng)。②起模斜度的確定，一般木模斜度為1-30，金屬模斜度0.5-10。③考慮到逐漸冷卻凝固過(guò)程中的體積收縮，為了保證鑄件的尺寸，模樣的尺寸應(yīng)比鑄件的尺寸大的一個(gè)收縮量。5.1.1砂型鑄造④鑄件上凡是需要機(jī)械加工的部分，都應(yīng)在模樣上增加加工余量，加工余量的大小與加工表面的精度、加工面尺寸、造型方法以及加工面子鑄件的位置有關(guān)。⑤為了減少鑄件出現(xiàn)裂紋的傾向，并為了造型、造芯方便，應(yīng)將模樣和芯盒的轉(zhuǎn)角處都做成圓角。⑥當(dāng)有型芯時(shí)，為了能安放型芯，模樣上要考慮設(shè)置芯座頭。5.1.1砂型鑄造3、造芯造芯也可分為手工造芯和機(jī)器造芯。為了提高砂芯的強(qiáng)度，造芯時(shí)在砂芯中放入鑄鐵芯骨或鐵絲制成的芯骨。為了提高砂芯的透氣能力，在砂芯里應(yīng)作處通氣孔。作通氣孔的方法是：用通氣針扎或用埋蠟線形成復(fù)雜的通氣孔。4、澆注系統(tǒng)澆注時(shí)，金屬液流入鑄型所經(jīng)過(guò)的通道稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)一般包括澆口盆、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道，如圖所示。5.1.1砂型鑄造5、砂型和砂芯的干燥及合箱干燥砂型和砂芯目的是為了增加砂型和砂芯的強(qiáng)度、透氣性、減少澆注時(shí)可能產(chǎn)生的氣體。為了提高生產(chǎn)率和降低成本，砂型只有在不干燥就不能保證鑄件質(zhì)量的時(shí)候，才進(jìn)行烘干。將砂芯及上、下箱等裝配在一起的操作過(guò)程稱為合型。合型時(shí)首先應(yīng)檢查砂型和砂芯是否完好、干凈；然后將砂芯安裝在芯座上；在確認(rèn)砂芯位置正確后，蓋上上箱，并將上、下箱扣緊或者上箱上壓上壓鐵，以免澆注時(shí)出現(xiàn)抬箱、跑火、錯(cuò)型等問(wèn)題。5.1.1砂型鑄造6、澆注將熔融金屬?gòu)臐舶⑷腓T型的操作稱為澆注。1）澆注溫度的高低對(duì)鑄件的質(zhì)量影響很大。溫度高時(shí)，液體金屬的粘度下降、流動(dòng)性提高，可以防止鑄件澆不到、冷隔及某些氣孔、夾渣等鑄造缺陷。但溫度過(guò)高將增加金屬的總收縮量、吸氣量和氧化現(xiàn)象，使鑄件容易產(chǎn)生縮孔、縮松、粘砂和氣孔等缺陷。盡量做到“高溫出爐，低溫澆注”。2）較高的澆注速度，可使金屬液更好的充滿鑄型，鑄件各部溫差小，冷卻不均勻，不易產(chǎn)生氧化和吸氣。但速度過(guò)快，會(huì)使鐵液強(qiáng)烈沖刷鑄型，容易產(chǎn)生沖砂缺陷。盡量做到：薄壁件應(yīng)采取快速澆注；厚壁件應(yīng)按慢-快-慢的原則。5.1.1砂型鑄造7、鑄件的出砂清理鑄件的出砂清理一般包括：落砂、去除澆冒口和表面清理。1）落砂。用手工或機(jī)器使鑄件和型砂、砂箱分開的操作稱為落砂。2）去除澆冒口。對(duì)脆性材料，可采用錘擊的方法去除澆冒口。對(duì)于韌性材料，可用鋸割、氧氣割等方法。3）表面清理。手工清除時(shí)一般用鋼刷或扁鏟加工，這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低?，F(xiàn)代化生產(chǎn)主要是震動(dòng)機(jī)和噴砂噴丸設(shè)備來(lái)清理。所謂的噴砂噴丸就是用砂子或鐵丸，在壓縮空氣作用下，通過(guò)噴嘴射到被清理工件的表面進(jìn)行清理的方法。5.1.1砂型鑄造8、鑄件檢驗(yàn)及鑄件的修補(bǔ)1）鑄件清理后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。最基本的檢查是外觀檢驗(yàn)和內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)。2）鑄鐵的修補(bǔ)當(dāng)鑄件的缺陷經(jīng)修補(bǔ)后能達(dá)到技術(shù)要求是，可作合格品使用。修補(bǔ)方法如下：①氣焰或電焊修補(bǔ)。②金屬噴鍍。在缺陷處噴鍍一層金屬，現(xiàn)金的等離子噴鍍效果好。③浸漬法。將稀釋后的酚醛清漆、水玻璃壓入鑄件隙縫，或?qū)⒘蛩徙~或蘆花貼和氨的水溶液壓入黑色金屬空隙，硬化后即可將空隙填塞堵死。5.1.1砂型鑄造不同于普通砂型鑄造的方法稱為特種制造。1、熔模鑄造（失蠟鑄造）熔模鑄造是用熔材料（如石蠟）制成模樣，然后再表面涂覆多層耐火材料，待硬化干燥后，將蠟?zāi)Ｈ廴?，而獲得具有與蠟?zāi)Ｐ螤钕鄳?yīng)空腔的型殼，在經(jīng)焙燒后進(jìn)行澆注而獲得鑄件的一種方法。熔模鑄造的工藝過(guò)程5.1.2特種鑄造1）熔模鑄造的工藝過(guò)程（1）制造壓型：母模是鑄件的基本模樣，材料為鋼或銅。當(dāng)鑄件精度高或大批量生產(chǎn)時(shí)，壓型常用鋼或鋁合金加工而成；小批量時(shí)，可采用易熔合金，塑料或石膏直接向母模上澆注而成。（2）制造蠟?zāi)＃合災(zāi)Ｔ牧嫌惺?、蜂蠟、硬脂酸和松香等，常?0%石蠟硬脂酸的混合料。（3）制造型殼：蠟?zāi)Ｖ瞥珊?，在進(jìn)行制殼，制殼包括結(jié)殼和脫殼。（4）熔蠟焙燒：為進(jìn)一步排除型殼內(nèi)殘余揮發(fā)物，蒸發(fā)水分，提高質(zhì)量，提高型殼的強(qiáng)度，防止?jié)沧r(shí)型殼變形或破裂，可將型殼放在鐵箱中，周圍用干砂填緊，將裝著型殼的鐵箱在9000C-9500C下焙燒。5.1.2特種鑄造（5）澆注及鑄件的后處理：為提高金屬液的充型能力，防止?jié)沧⒉蛔?，冷隔等缺陷產(chǎn)生，熔稍后立即進(jìn)行澆注。待鑄件冷卻凝固后，將型殼打碎取出鑄件，切除澆口，清理毛刺。對(duì)于鑄鋼件，還需進(jìn)行退火或正火處理。5.1.2特種鑄造1）熔模制造的特點(diǎn)及適用范圍（1）可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁（0.2mm～0.7mm），且無(wú)分型面的鑄件。（2）熔模鑄造的尺寸精度高（IT10～I(xiàn)T14），表面粗糙度值低（Ra12.5～1.6μm），可實(shí)現(xiàn)少（無(wú)）切削加工。（3）能鑄造各種合金鑄件，尤其適于鑄造高熔點(diǎn)、難切削加工和利用其他加工方法難以成形的合金，如耐熱合金、磁鋼和不銹鋼等。（4）生產(chǎn)批量不受限制，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化流水線生產(chǎn)。（5）工藝過(guò)程復(fù)雜、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)（4～15天），生產(chǎn)成本較高。（6）因蠟?zāi)Ｒ鬃冃?，型殼?qiáng)度不高等原因，鑄件質(zhì)量一般不超過(guò)25kg。5.1.2特種鑄造2、金屬型鑄造將金屬液澆注到金屬鑄型中，待其冷卻后獲得鑄件的方法澆金屬型鑄造。由于金屬型能反復(fù)使用很多次，又叫永久性鑄造。1）金屬型的結(jié)構(gòu)一般金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成。鑄件的內(nèi)腔即可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種，如水平分型、垂直分型及符合分型。其中垂直分型便于開設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件；水平分型多用來(lái)生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件；復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成，下半型為固定不動(dòng)的水平底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造。5.1.2特種鑄造2）金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)金屬型的導(dǎo)熱速度快和無(wú)退讓性，使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。（1）保持鑄型合理的工作溫度（預(yù)熱）。澆注前預(yù)熱金屬金屬型，可減緩鑄型的冷卻能力，有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化過(guò)程。（2）刷涂料。為保護(hù)金屬型和方便排氣，通常在金屬型表面噴刷耐火涂料層，以免金屬型直接受金屬液沖蝕和熱作用。（3）澆注。金屬型的導(dǎo)熱性強(qiáng)，因此采用金屬鑄型時(shí)，合金的澆注溫度應(yīng)比采用砂型高處200C-300C。5.1.2特種鑄造（4）控制開型時(shí)間。開型愈晚，鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用困難，而且采用困難，而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。3）金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時(shí)；（2）由于金屬型對(duì)鑄件的冷卻能力強(qiáng)，使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高；（3）鑄件的尺寸精度高，貢茶等級(jí)為IT12-IT14；表面粗糙度較低，Ra為6.3чm；（4)金屬型鑄造不用砂或用砂少，改善了勞動(dòng)條件。5.1.2特種鑄造3、壓力鑄造是使液體或半夜題金屬在高壓的作用下，以極高的速度充填壓型，并在壓力作用下凝固而獲得鑄件的一種方法。1）壓鑄機(jī)。2）壓力鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用（1）壓鑄的生產(chǎn)率高，可達(dá)50-500件/h，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（2）獲得鑄件的尺寸精度高，達(dá)IT11-IT13；表面粗度低。（3）由于金屬鑄型的冷卻能力強(qiáng)，可獲得細(xì)晶粒組織的鑄件，其機(jī)械強(qiáng)度比砂型鑄件提高25%-40%。5.1.2特種鑄造壓鑄是實(shí)現(xiàn)少切削，無(wú)切削的一種重要方法，但也存在不足：（1）壓住設(shè)備投資大，壓住行的制造成本高，只有在大量生產(chǎn)時(shí)才合算；（2）可壓鑄的合金種類收到限制，很難適用于鋼和鑄鐵等高熔點(diǎn)合金；（3）由于壓鑄時(shí)的充型速度快，型腔中的空氣很難完全排除，且厚壁處理也很難補(bǔ)縮，使鑄件內(nèi)部不能避免氣孔和縮松缺陷。（4）壓鑄件不宜進(jìn)行熱處理或者高溫下使用，以免壓鑄件的其空中的氣體膨脹，引起零件的變形和破壞。由于壓鑄的以上特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用與大批量的有色金屬鑄件的生產(chǎn)。5.1.2特種鑄造一、造型技術(shù)的發(fā)展1.氣體沖擊造型。2.真空實(shí)型鑄造。5.1.3鑄造新技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)二、快速成型鑄造技術(shù)快速成型鑄造技術(shù)（rapidprototypingmanufacturing，RPM）也稱為快速原型鑄造技術(shù)，是以分層合成工藝為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)快速立體模型制造系統(tǒng)。快速原型制造技術(shù)集現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)以及新型材料于一體，突破了傳統(tǒng)的加工模式，可以自動(dòng)、快速地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或直接制造零件，從而對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改。5.1.3鑄造新技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)也在鑄造生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在鑄造工藝設(shè)計(jì)方面，計(jì)算機(jī)可模擬液態(tài)金屬的流動(dòng)性和收縮性，預(yù)測(cè)與鑄件溫度直接相關(guān)的鑄件的宏觀缺陷，如縮孔、縮松、熱裂紋、偏析等；可進(jìn)行鑄造工藝參數(shù)的計(jì)算；可繪制鑄造工藝圖、木模圖、鑄件圖；還可用于生產(chǎn)控制。5.1.3鑄造新技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)鍛壓是利用外力使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，獲得所需尺寸、形狀及性能的毛坯或零件的加工方法。鍛壓是鍛造和沖壓的總成。常分為自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、拉拔、軋制等。5.2鍛壓鍛壓特點(diǎn)：1）改善金屬的組織、提高力學(xué)性能。2）材料的利用率高；3）較高的生產(chǎn)率；4）毛坯或零件的精度較高；5）鍛壓所用的金屬材料應(yīng)具有良好的塑性，以便外力作用下能產(chǎn)生塑性變形而不破裂。6）不適合成形形狀較復(fù)雜的零件。由于以上特點(diǎn)，承受沖擊或交變應(yīng)力的重要零件（如機(jī)床主軸、齒輪、曲軸、連桿等），都應(yīng)采用鍛件毛坯加工。5.2鍛壓（2）大錘（3）手錘（4）平錘5.2.1自由鍛（1）鐵砧5.2.1自由鍛（5）摔錘（6）沖子（7）手鉗2、基本工序及操作自由鍛基本工序有墩粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移和切割等。（1）墩粗墩粗是使坯料橫截面積增大而高度減小的鍛造工序。分為全墩粗和局部墩粗兩種。5.2.1自由鍛墩粗的規(guī)則、操作方法及注意事項(xiàng)如下：1）鐓粗部分的原始高度與直徑之比應(yīng)小于2.5，否則會(huì)鐓彎。工件鐓彎后應(yīng)將其放平輕輕錘擊矯正。2）鐓粗前應(yīng)使坯料的端面平整，并與軸線垂直，以免鐓歪。坯料鐓粗部分的加熱必須均勻，否則鐓粗時(shí)變形不均勻，鐓粗后弓箭將呈畸形。3）鐓粗時(shí)打力要重而且正。如果鍛打力正，但不夠重，工件會(huì)鍛成細(xì)腰形，若不及時(shí)糾正，會(huì)鐓出夾層；如果鍛打力重，但不正，工件會(huì)鐓歪，若不及時(shí)糾正，就會(huì)鐓偏。如圖5.16所示。5.2.1自由鍛5.2.1自由鍛5.2.1自由鍛（2）拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)是使坯料的橫截面積減小而長(zhǎng)度增加的鍛造工序，如下5.18圖。拔長(zhǎng)用于鍛制軸類和桿類鍛件。如果是鍛制空心軸、套筒等鍛件，坯料應(yīng)先鐓粗、沖孔、再套上心軸進(jìn)行拔長(zhǎng)，如圖5.18b所示。5.2.1自由鍛拔長(zhǎng)的規(guī)則，操作方法及注意事項(xiàng)：1）坯料在拔長(zhǎng)過(guò)程中應(yīng)做90度翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)的方法有兩種，如圖5.19所示。重大鍛件的拔長(zhǎng)方法是常采用打完一面后翻轉(zhuǎn)90度，再打另一面。寬度和厚度比小于2.5，否則工件鍛的太偏。適用于翻轉(zhuǎn)后繼續(xù)拔長(zhǎng)，將會(huì)產(chǎn)生夾層。重量較小的一般采用來(lái)回翻轉(zhuǎn)90度鍛打的拔長(zhǎng)方法。5.2.1自由鍛2）圓形截面的坯料拔長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)先鍛成方形截面，在拔長(zhǎng)到方形的邊長(zhǎng)接近工件所要求的直徑時(shí)，講方形鍛成八角形，最后倒棱滾打成圓形，如圖5.20.這樣拔長(zhǎng)的銷量較高又能避免引起中心裂紋。5.2.1自由鍛3）拔長(zhǎng)時(shí)，工件要放平，并使側(cè)面與砧面垂直，鍛打要準(zhǔn)，力的方向要垂直，以免產(chǎn)生菱形，如圖5.21。5.2.1自由鍛4）拔長(zhǎng)后，由于工件表面不平整，所以必須對(duì)其修光。平面修光用平錘，圓柱面修光用摔錘，如圖5.22.5.2.1自由鍛（3）沖孔沖孔使在坯料上鍛出通孔或不通孔的鍛造工序。沖通孔的步驟如圖5.23所示。5.2.1自由鍛沖孔時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)有：①?zèng)_子必須與沖孔端面相垂直；②翻轉(zhuǎn)后沖孔時(shí)，必須對(duì)正孔的中心；③沖子頭部要經(jīng)常浸水冷卻，以免受熱變軟。（4）彎曲彎曲時(shí)將坯料彎成一定形狀的鍛造工序，常用于鍛造吊鉤、鏈環(huán)等鍛件，彎曲時(shí)一般應(yīng)將坯料需要彎曲的部分加熱。5.2.1自由鍛坯料彎曲時(shí)，其彎曲部分的截面形狀會(huì)走樣，并且截面積會(huì)減小，如圖5.24所示。此外，由于彎曲區(qū)外層金屬受拉可能會(huì)產(chǎn)生裂紋，而內(nèi)層金屬受壓則會(huì)形成皺紋，如圖5.24c所示。5.2.1自由鍛為了消除上述缺陷，可在彎曲前將彎曲部分進(jìn)行局部鐓粗，并修出凸肩，如圖5.25所示。圖5.26列舉了幾種在鐵砧上的彎曲方法。5.2.1自由鍛（5）扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)是將坯料的一部分相對(duì)于另一部分繞其共軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工序。扭轉(zhuǎn)過(guò)程，金屬變形劇烈，容易產(chǎn)生裂紋。所以牛賺錢應(yīng)將工件加熱到始鍛溫度，并保證均勻熱透，同時(shí)受扭抓部分必須表面光滑，不允許存在裂紋、傷痕等缺陷；扭轉(zhuǎn)后的鍛件，應(yīng)緩慢冷卻。小鍛件通常在臺(tái)虎鉗上進(jìn)行，如圖5.27所示。5.2.1自由鍛（6）錯(cuò)移錯(cuò)移該方法是將坯料的一部分相對(duì)于另一部分平移錯(cuò)開但仍保持軸心平行的鍛造工序，如圖5.28所示。5.2.1自由鍛（7）切割切割是把坯料切斷，劈開或切出工件料頭的鍛造工序。3、典型鍛件自由鍛造過(guò)程示例（1）齒輪坯：如圖5.29，工序：鐓粗、沖孔5.2.1自由鍛（2）圓環(huán)：如圖5.30，工序：鐓粗、沖孔和芯軸擴(kuò)孔；（3）傳動(dòng)軸：如圖5.31，工序，鐓粗、拔長(zhǎng)5.2.1自由鍛模鍛是指在模鍛設(shè)備上，利用高強(qiáng)度鍛模，使金屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法。與自由鍛相比，模鍛優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)效率較高；（2）能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件；（3）模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量較好，加工余量較??；（4）節(jié)省金屬材料，減小切削加工工作量。（5）模鍛操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。5.2.2模鍛缺點(diǎn)：(1)模鍛生產(chǎn)受模鍛設(shè)備噸位限制，模鍛件的質(zhì)量一般在150Kg以下。（2）模鍛設(shè)備投資較大，模具費(fèi)用較高，工藝靈活性較差，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。（3）適用于小型鍛件的大批大量生產(chǎn)，不適合單件小批量生產(chǎn)以及中、大型鍛件的生產(chǎn)。5.2.2模鍛鍛模按使用的設(shè)備不同，可分為：錘上鍛模、壓力機(jī)上鍛模、胎模鍛1）錘上鍛模1—錘頭；2—上模；3—飛邊槽；4—下模；5—模墊；6、7、10—楔鐵；8—分模面；9—模膛錘上模鍛鍛模示意圖5.2.2模鍛二、模鍛長(zhǎng)軸類鍛件2）模鍛工序（1）長(zhǎng)軸類零件如曲軸，連桿，臺(tái)階軸等。常選用拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、預(yù)鍛、終鍛等工序。5.2.2模鍛盤類鍛件（2）盤類零件，如齒輪，法蘭盤等常選用鐓粗、預(yù)鍛、終鍛等工序。5.2.2模鍛1、沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓主要用于加工板料零件，故稱為板料沖壓，它是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。沖壓同在室溫下進(jìn)行，所以又稱為冷沖壓。優(yōu)點(diǎn)：沖壓件的重量輕，剛性好，尺寸準(zhǔn)確，表面光潔，一般不需要經(jīng)切削加工，就可裝配使用。沖壓過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車，拖拉機(jī)，航空，電器，儀表，日用品等工業(yè)部門。5.2.3沖壓2、沖床1）沖床傳動(dòng)原理1—帶輪；2—皮帶減速系統(tǒng)；3—滑塊；4—踏板；5—工作臺(tái)；6—導(dǎo)軌；7—床身；8—電動(dòng)機(jī)；9—連桿；10—制動(dòng)器；11—曲軸；12—離合器；13—拉桿圖5.35沖床5.2.3沖壓（2）沖床的主要參數(shù)公稱壓力。沖床工作時(shí)，滑塊上所允許的最大作用力；滑塊行程。曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊從最上位置到最下位置所走過(guò)的距離；閉合高度。滑塊在此行程達(dá)到最下位置時(shí)，其下表面到工作臺(tái)面的距離為閉合高度，沖床的閉合高度應(yīng)與沖模的高度相適應(yīng)。3、沖模沖模使沖壓的工具。典型沖模的結(jié)構(gòu)件圖5.36.沖模一般分為上模和下模兩部分：上模用模柄固定在沖床滑塊上下運(yùn)動(dòng)，下模用螺栓壓板固定在工作臺(tái)上。5.2.3沖壓1—模柄；2—上模座；3—凸模；4—凸模固定板；5—導(dǎo)套；6—導(dǎo)柱；7、13—導(dǎo)向板；8—凹模；9—定位銷；10—卸料板；11—下模座；12—凹模固定板圖5.36沖模5.2.3沖壓4、沖壓基本工序1）分離工序，是使板料的一部分與另一部分分離的加工工序。（1）切斷：使板料按不封閉輪廓線分離的工序較切斷；（2）落料：是從板料上沖出一定外形的零件或坯料，沖下部分是成品；（3）沖孔：是在板料上沖出孔，沖下部分上廢料。沖孔和落料統(tǒng)稱為沖裁。板料的沖裁過(guò)程可分為三階段，如圖5.37.（4）整修與粳米沖裁：整修是在模具上利用切削的方法，將沖裁件的邊緣或內(nèi)控切去一小層金屬，從而提高沖裁件斷面質(zhì)量與精度的加工方法，如圖5.38所示。5.2.3沖壓5.37沖裁變形過(guò)程5.2.3沖壓5.2.3沖壓2）變形工序。變形工序是使坯料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的工序，如彎曲、拉深、翻邊等。（1）彎曲工序：將金屬材料彎曲成一定角度和形狀的工藝方法稱為彎曲。彎曲方法可分為壓彎，拉彎，折彎，滾彎等。最常見的是壓彎。（2）拉深：拉深是使平面板料成型為中空形狀零件的沖壓工序。如圖5.39所示。拉深可分為不變薄拉深和變薄拉深兩種，不變薄拉深件的壁厚與毛坯厚度基本相同，變薄拉深件的壁厚則明顯小于毛坯厚度。5.2.3沖壓圖5.39拉深過(guò)程示意5.2.3沖壓（3）翻邊：將工件上的孔或邊緣翻出樹立或有一定角度的直邊，如圖5.40所示。（4）膨脹：利用模具使空心件或管狀件由內(nèi)向外擴(kuò)張的成型方法，如圖5.40所示。（5）縮口：利用模具使孔新建或管狀件的口部直徑縮小的局部成型工藝，如圖所示。5.2.3沖壓

配套技術(shù)的發(fā)展。1.2.3.4.

計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品—工藝—材料的一體化。

先進(jìn)成形技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。5.2.4塑性加工的發(fā)展趨勢(shì)焊接時(shí)利用加熱或加壓，借助于金屬原子的結(jié)合與擴(kuò)散，使分離的兩部分金屬牢固地、永久的結(jié)合起來(lái)的工藝。按焊接過(guò)程特點(diǎn)分類：熔化焊壓力焊釬焊焊接時(shí)，經(jīng)受加熱、熔化隨后冷卻凝固的那部分金屬，稱為焊縫。被焊的材料稱為母材。兩個(gè)工件的連接處，稱為焊接接頭，它包括焊縫及焊縫附近的一段受熱影響的區(qū)域，如圖5.42所示。5.3焊接5.3焊接1、手工電弧焊（手弧焊）手工電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法，如圖5.43所示。1—工件；2—固態(tài)渣殼；3—液態(tài)熔渣；4—?dú)怏w；5—焊條芯；6—焊條藥皮；7—金屬熔滴；8—熔池；9—焊縫手工電弧焊焊接過(guò)程示意圖5.3.1常用焊接方法優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，成本低，對(duì)焊接接頭的裝配尺寸要求不高，可在各種條件下進(jìn)行各種位置的焊接，使目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法。缺點(diǎn)：手工電弧焊時(shí)有強(qiáng)烈的弧光和煙塵，勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)率低，對(duì)工人的技術(shù)水平要求高，焊接質(zhì)量也不穩(wěn)定。一般用于單件小批量生產(chǎn)中焊接碳素鋼，低合金結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼及鑄鐵的補(bǔ)焊等。5.3.1常用焊接方法1）手弧焊電源種類（1）交流弧焊機(jī)。它是一種特殊的降壓變壓器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噪聲小，成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是電弧穩(wěn)定性差。（2）直流弧焊機(jī)。它分為焊接發(fā)電機(jī)與弧焊整流器兩種。（3）逆變焊機(jī)。他從電網(wǎng)西區(qū)三相380V交流電，經(jīng)整流濾波成直流，然后經(jīng)逆變器變成頻率為2-3-KHz的交流電，再單相全波整流和濾波輸出。5.3.1常用焊接方法2）焊條（1）焊條的組成與作用焊芯：作為電極，產(chǎn)生電弧，并傳到焊接電流，焊芯熔化后作為填充金屬成為焊縫的一部分。鋼焊條的焊芯采用專門的焊接用鋼絲，焊絲中硫磷等雜志的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低。漢斯的直徑一般為1.6,2.0,2.5,3.2,4.0等藥皮：壓涂在焊芯表面的涂料層，它的主要作用是保證電弧穩(wěn)定燃燒；造氣、造渣以隔絕空氣，保護(hù)熔化金屬；對(duì)熔化金屬進(jìn)行脫氧、去硫、滲合金元素等。5.3.1常用焊接方法藥皮分類，按其作用分：穩(wěn)弧劑，造氣劑，造渣劑，脫氧劑，和緊急，粘接劑等；（2）焊條的種類根據(jù)熔渣化學(xué)性質(zhì)的不同，焊條可分為酸性焊條和堿性焊條酸性焊條：熔渣中以酸性氧化物為主，氧化性強(qiáng)，合金元素?zé)龘p大，故焊縫的塑性和認(rèn)讀不高，且2焊縫中氫含量高，抗裂性差；但酸性焊條具有良好的工藝性，對(duì)油、水、銹不敏感，交直流電源均可用，廣泛用于一般結(jié)構(gòu)件的焊接。5.3.1常用焊接方法堿性焊條（又稱低氫焊條）：藥皮中以堿性氧化物以瑩石為主，并含較多鐵合金，脫氧、除氫、滲金屬作用強(qiáng)，與酸性焊條相比，其很瘋金屬的含氫量較低，有益元素較多，有害元素較少，因此焊縫力學(xué)性能與抗裂性好；但堿性焊條工藝性較差，電弧穩(wěn)定性差，對(duì)油污、水、銹較敏感，抗氣孔性能差，一般要求采用直流焊接電源，主要用于焊接重要的鋼結(jié)構(gòu)或合金鋼結(jié)構(gòu)。焊條按用途可分為11大類：碳鋼焊條，低合金鋼焊條，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條，低溫鋼焊條，不銹鋼焊條，堆焊焊條，鎳及鎳合金焊條，銅及銅合金焊條，鋁及鋁合金焊條，特殊用途焊條。5.3.1常用焊接方法（3）焊條的選用焊條的種類很多，應(yīng)根據(jù)其性能特點(diǎn)，并考慮漢奸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作條件，生產(chǎn)批量，施工條件及經(jīng)濟(jì)性等因素合理的選用焊條。若按強(qiáng)度等級(jí)和化學(xué)成分選用焊條：焊接一般結(jié)構(gòu)，如低碳鋼，低合金鋼結(jié)構(gòu)件時(shí)，一般選用與焊件強(qiáng)度等級(jí)相同的焊條，而不考慮化學(xué)成分相近或相同。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。焊接特殊性能鋼種，如不銹鋼、耐熱鋼時(shí)，應(yīng)選用與焊件化學(xué)成分相同的焊條，而不考慮化學(xué)成分相同或相近的特種焊條。焊件的碳、硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大時(shí)，應(yīng)選用堿性焊條。5.3.1常用焊接方法焊接鑄造碳鋼或合金鋼時(shí)，因?yàn)樘己秃辖鹪氐馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，而且多數(shù)鑄件厚度、剛性較大，形狀復(fù)雜，形狀復(fù)雜，故一般選用堿性焊條。按焊件的工作條件選用焊條：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；焊接承受靜載的結(jié)構(gòu)件時(shí)，可選用酸性焊條；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；焊接在特殊條件下工作的結(jié)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)選用特殊用途焊條。5.3.1常用焊接方法若按焊件的形狀、剛度及焊接位置選用焊條：厚度、剛度大、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選用堿性焊條；厚度、剛度不大，形狀一般，尤其是均采用平焊的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)乃嵝院笚l。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5.3.1常用焊接方法

5.3.1常用焊接方法（3）電弧長(zhǎng)度和焊接速度。電弧長(zhǎng)度一般不超過(guò)2-4mm。焊接速度以保證焊縫尺寸符合設(shè)計(jì)圖樣要求為準(zhǔn)。（4）焊接層數(shù)。厚件、易過(guò)熱的材料焊接時(shí)，常采用開坡口、多層多道焊的方法，每層焊縫的厚度以3-4mm為宜。2、埋弧自動(dòng)焊（埋弧焊）埋弧焊是將焊條電弧焊的引弧、焊條送進(jìn)、電弧移動(dòng)幾個(gè)動(dòng)作改由機(jī)械自動(dòng)完成，電弧在焊劑層下燃燒，故稱為埋弧自動(dòng)焊，簡(jiǎn)稱埋弧焊。如果部分動(dòng)作由機(jī)械完成，其他動(dòng)作仍由焊工輔助完成，則稱為半自動(dòng)焊。5.3.1常用焊接方法1—焊劑漏斗；2—送絲滾輪；3—焊絲；4—導(dǎo)電嘴；5—焊件；6—焊劑；7—渣殼；8—焊縫埋弧焊焊接過(guò)程示意圖5.3.1常用焊接方法1—焊件；2—電??；3—焊絲；4—焊劑；5—熔化的焊劑；6—渣殼；7—焊縫；8—熔池埋弧焊的焊縫形成過(guò)程示意圖5.3.1常用焊接方法2）埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)率高；（2）焊接質(zhì)量好；（3）勞動(dòng)條件好。缺點(diǎn)：埋弧自動(dòng)焊一般只適用于水平位置的長(zhǎng)直焊縫和直徑250mm以上的環(huán)形焊縫，焊接的鋼板厚度一般在6-60mm，適焊材料局限于鋼、鎳基合金、銅合金等，不能焊接鋁、鈦等活潑金屬及其合金。3）埋弧焊的焊接材料。包括焊機(jī)和焊絲。焊劑由熔煉焊劑和非熔煉焊劑兩大類。5.3.1常用焊接方法熔煉焊劑主要起保護(hù)作用，非熔煉焊劑除了保護(hù)作用外，還可以起脫氧、去硫、滲合金等冶金處理作用。絕大多數(shù)焊劑都是熔煉焊劑。焊劑牌號(hào)為“焊劑”或“HJ”和三個(gè)數(shù)字表示，如“焊劑430”或“HJ430”焊絲是直徑1.6-6mm的實(shí)芯焊絲，起電極和填充金屬以及脫氧、去硫、滲合金等冶金處理。4）埋弧自動(dòng)焊工藝。5.3.1常用焊接方法3、氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)電弧焊時(shí)用氣體將電弧、熔化金屬與周圍的空氣隔離，防止空氣與熔化金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，以保證焊接質(zhì)量的一種焊接方法。保護(hù)氣體主要由Ar，He，Co2，N2等。氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)：采用明弧焊，熔池可見性好，適用于全位置焊接，有利于焊接過(guò)程的機(jī)械化，自動(dòng)化。電弧熱量幾種，熔池小，熱影響區(qū)窄，焊件變形小，尤其適用于薄板焊劑。可焊材料廣泛，可用于各種黑色金屬和飛鐵合金的焊接。5.3.1常用焊接方法氣體保護(hù)焊粉兩類，非熔化極氣體保護(hù)焊（鎢極氬弧焊）和熔化極氣體保護(hù)焊（熔化極氬弧焊）1—電極或焊絲；2—導(dǎo)電嘴；3—噴嘴；4—進(jìn)氣管；5—?dú)鍤饬鳎?—電??；7—工件；8—填充焊絲；9—送絲滾輪氬弧焊示意圖5.3.1常用焊接方法3）CO2氣體保護(hù)焊采用CO2作為保護(hù)氣，一方面CO2可以將電弧、熔化金屬與空氣機(jī)械地隔離；另一方面，在電弧的高溫作用下，CO2會(huì)分解為CO和O2，因而具有較強(qiáng)的氧化性，會(huì)使Mn，Si等合金元素?zé)龘p，焊縫增氧，力學(xué)性能下降，還會(huì)形成氣孔。另外，由于CO2氣流的冷卻作用及強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性差、金屬飛濺大、弧光強(qiáng)、煙霧大燈缺點(diǎn)，因此CO2氣體保護(hù)焊只適合焊接低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，不能用于焊接高合金鋼和非鐵合金，如下圖。5.3.1常用焊接方法2.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊1—電焊機(jī)；2—焊炬噴嘴；3—導(dǎo)電嘴；4—流量計(jì)；5—減壓器；6—二氧化碳?xì)馄浚?—焊絲盤；8—送絲機(jī)構(gòu)；9—送絲軟管CO2焊的焊接過(guò)程示意圖5.3.1常用焊接方法CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)：（1）CO2氣體保護(hù)焊的成本僅為手工電弧焊和埋弧焊的40%-50%。（2）CO2電弧穿透能力強(qiáng)，熔深大，生產(chǎn)率比手工電弧焊高1-4倍；（3）焊縫氫含量低，焊絲中Mn含量高，脫硫作用好，因而焊接接頭的抗裂性好。4、電渣焊利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法稱為電渣焊。焊前先把工件垂直放置，在兩工件之間留有約20-40,mm的間隙，在工件下端裝有起焊槽，上端裝引出板，并在工件兩側(cè)表面裝有強(qiáng)迫焊縫成形的水冷成形裝置。5.3.1常用焊接方法開始焊接時(shí)，使焊絲與起焊槽短路起弧，不斷加入少量固體焊劑，利用電弧的熱量使之熔化，形成也太熔渣，待渣池達(dá)到一定深度時(shí)，增加焊絲送進(jìn)速度，并降低焊接電壓，使焊絲插入渣池，電弧熄滅，轉(zhuǎn)入電渣焊接過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)：（1）可以一次焊接很厚的工件，從而可以提高焊接生產(chǎn)率。（2）以立焊位置焊接，一般不易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。對(duì)于焊接易淬火的鋼種，減少了近縫區(qū)產(chǎn)生淬火裂縫的可能性。（3）對(duì)于調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成分及降低有害雜質(zhì)具有特殊意義。5.3.1常用焊接方法缺點(diǎn)：（1）電渣焊容易引起晶粒粗大，產(chǎn)生過(guò)熱組織，造成焊接接頭沖擊韌度降低；（2）一般宜焊接板厚在30mm以上的金屬材料。5、電阻焊電阻焊是焊件組合后通過(guò)電極施加壓力，利用點(diǎn)劉通過(guò)接觸處及焊件附近產(chǎn)生的電阻熱，將焊件加熱到塑性或局部熔化狀態(tài)，再施加壓力形成焊接方法。電焊的基本形式有電焊、焊縫、凸焊、對(duì)焊等。5.3.1常用焊接方法電焊的基本形式有電焊、焊縫、凸焊、對(duì)焊等。1）電焊電焊時(shí)將焊件搭接并壓緊在兩個(gè)柱狀電極之間，然后接通電流，焊件間接觸面的電阻熱使該熔點(diǎn)熔化形成熔核，同時(shí)熔核周圍的金屬也被加熱產(chǎn)生塑性變形，形成一個(gè)塑性環(huán)，以防止周圍氣體對(duì)熔核的侵入和熔化金屬的流失。斷電后，在壓力下凝固結(jié)晶，形成一個(gè)組織致密的焊點(diǎn)，由于焊接時(shí)的分流現(xiàn)象，兩個(gè)焊點(diǎn)之間應(yīng)有一定的距離，如圖5.49所示。5.3.1常用焊接方法電焊的基本形式有電焊、焊縫、凸焊、對(duì)焊等。2）縫焊縫焊焊接時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的盤狀電極壓緊并帶動(dòng)焊件向前移動(dòng)，配合斷續(xù)通電，形成連續(xù)重疊的焊點(diǎn)，其焊縫具有良好的密封性，如圖5.50所示?？p焊主要使用與焊接厚度3mm以下，要求密封性的容器和管道等。5.3.1常用焊接方法3）凸焊凸焊的特點(diǎn)是在焊接處事先加工出一個(gè)或多個(gè)凸起點(diǎn)，這些凸起點(diǎn)在焊接時(shí)和另一被焊工件緊密接觸。通電后，凸起點(diǎn)被加熱，壓塌后形成焊點(diǎn)。4）對(duì)焊對(duì)焊就是利用電阻熱將兩個(gè)對(duì)接焊件連接起來(lái)，如圖5.50所示。5.3.1常用焊接方法分為電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊（1）電阻對(duì)焊焊接過(guò)程：預(yù)壓—通電—頂鍛、斷電—去壓。只適用于焊接截面形狀簡(jiǎn)單、直徑小于20mm和強(qiáng)度要求不高的焊件。電阻焊的生產(chǎn)率高，不需填充金屬，焊接變形?。徊僮骱?jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。但設(shè)備復(fù)雜，投資大，通常只用于大批量生產(chǎn)。（2）閃光對(duì)焊焊接過(guò)程：工件在夾具中不緊密接觸—通電—接觸點(diǎn)受電阻熱熔化及氣化—液態(tài)金屬發(fā)生爆裂，產(chǎn)生火花和閃光—頂鍛、斷電—去壓。焊接質(zhì)量高，常用于焊接重要零件，可進(jìn)行同種和異種金屬焊接，也可焊接直徑大或小的焊件。5.3.1常用焊接方法6、釬焊釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件（母材）與釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，但低于母材熔點(diǎn)的溫度，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)散而實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。釬焊接頭形成包括三個(gè)基本過(guò)程：液態(tài)釬料要潤(rùn)濕焊件金屬，并能在焊件表面鋪展；通過(guò)毛細(xì)作用致密的填滿接頭間隙；釬料能同焊件金屬之間發(fā)生作用，從而實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合。釬焊可分為：鹽浴釬焊、火焰釬焊、電阻釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊、烙鐵釬焊和波峰釬焊5.3.1常用焊接方法釬焊方法又分為硬釬焊和軟釬焊兩種。1）硬釬焊硬釬焊的釬料熔點(diǎn)在4500以上，常用的時(shí)銅基釬料和銀基釬料。硬釬焊接頭強(qiáng)度較高（大于200MPa），主要用于接頭受力較大、工作溫度較高的焊件，如各種零件的連接、刀具的焊接等。2）軟釬焊軟釬焊釬料熔點(diǎn)在4500以下，常用的是錫基釬料。軟釬焊接頭強(qiáng)度較低（小于70MPa），主要用于接頭受力不大、工作強(qiáng)度較低的焊件，如電子元件和線路的接頭等。5.3.1常用焊接方法釬焊和熔焊相比：加熱溫度低，接頭的金屬組織和性能變化小，焊接變形小，焊件尺寸容易保證，接頭光潔，氣密性好；生產(chǎn)率高、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；可以焊接異種金屬，甚至連接金屬與非金屬；還可以焊接某些形狀復(fù)雜的接頭。但，釬焊接頭強(qiáng)度較低，耐熱能力較差，焊前準(zhǔn)備工作要求較高。釬焊主要用于焊接電子元件、精密儀表機(jī)械等。5.3.1常用焊接方法焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性一般包括焊接結(jié)構(gòu)材料、焊接方法、焊縫的布置和焊接接頭設(shè)計(jì)等幾方面：1、焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇應(yīng)盡可能選擇焊接性良好的焊接材料來(lái)制造焊接夠析。特別是優(yōu)先選用低碳鋼和普通低合金鋼等材料。2、焊接方法的選擇主要依據(jù)材料的焊接性、工件的結(jié)構(gòu)形式、厚度和各種焊接方法的使用范圍、生產(chǎn)率等。5.3.2焊接結(jié)構(gòu)工藝性3、焊接接頭設(shè)計(jì)1）接頭形式設(shè)計(jì)常見的焊接接頭形式有：對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭和釘子接頭等2）焊縫布置布置焊縫時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。（1）盡可能分散布置焊縫。圖5.51所示。焊縫幾種分布容易使接頭過(guò)熱，材料的力學(xué)性能降低。兩條焊縫的間距一般要求大于3-5倍的板厚。（2）焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中部位。如圖5.52所示。以防止焊接應(yīng)力與外加應(yīng)力相互疊加，造成過(guò)大的應(yīng)力而開裂。不可避免時(shí)，應(yīng)附加剛性支撐，以減小焊縫承受的應(yīng)力。5.3.2焊接結(jié)構(gòu)工藝性5.3.2焊接結(jié)構(gòu)工藝性（3）盡可能對(duì)稱分布焊縫。如圖5.54所示。焊縫的對(duì)稱布置可以使各條焊縫的焊接變形相抵消，對(duì)減小梁柱結(jié)構(gòu)的焊接變形有明顯的效果。（4）盡量減少焊縫數(shù)量。采用型材、管材、沖壓件、鍛件和鑄鋼件等作為被焊材料。這不僅能減小焊接應(yīng)力和變形，還能減少焊接材料消耗，提高生產(chǎn)率。如圖5.54所示箱體構(gòu)件，如采用型材或沖壓件5.54b焊接，可較板材5.54a減少兩條焊縫。5.3.2焊接結(jié)構(gòu)工藝性（5）焊縫應(yīng)盡量避開機(jī)械加工面。焊接工序應(yīng)在機(jī)械加工工序之前完成，以防止焊接損壞機(jī)械加工表面。如圖5.56所示。焊縫位置應(yīng)便于施焊，有利于保證焊縫質(zhì)量焊縫可分為平焊縫、橫焊縫、立焊縫四中形式，如圖5.57所示。其中施焊操作最方便、焊接質(zhì)量最容易保證的時(shí)平焊縫。因此布置焊縫時(shí)應(yīng)盡量使焊縫能在水平位置進(jìn)行焊接。5.3.2焊接結(jié)構(gòu)工藝性除焊縫空間位置外，還應(yīng)考慮各種焊接方法所需要的施焊操作空間。圖5.58所示為考慮手工電弧焊施焊空間，對(duì)焊縫的布置要求。5.3.2焊接結(jié)構(gòu)工藝性3）焊接接頭型式和坡口型式的選擇（1）焊接接頭型式的選擇。有對(duì)接接頭、角接接頭、搭接接頭和T形接頭四中，如圖5.58所示。5.3.2焊接結(jié)構(gòu)工藝性（2）焊接坡口型式的選擇。坡口形式有：不開坡口（I形坡口），Y形坡口、雙Y形坡口、U形坡口等，如圖5.58所示。5.3.2焊接結(jié)構(gòu)工藝性1、常見焊接缺陷（如表5.3）1）坡口和裝配的缺陷：坡口表面有深的切痕、龜裂或有熔渣、銹、污物；（外部缺陷）2）焊縫形狀、尺寸和接頭外部的缺陷：焊縫截面不豐滿或加強(qiáng)高過(guò)高焊縫寬度沿長(zhǎng)度方向不恒定；滿溢；咬邊；表面裂紋；接頭變形和翹曲超過(guò)產(chǎn)品允許的范圍。（外部缺陷）3）焊縫和接頭內(nèi)部的工藝性缺陷：氣孔、裂紋、未焊透、夾渣、未熔合、接頭金屬組織的缺陷。（內(nèi)部缺陷）4）接頭的力學(xué)性能低劣，耐腐蝕性能、物理化學(xué)性能不合要求；（內(nèi)部缺陷）5）接頭的金相組織不合要求。（內(nèi)部缺陷）5.3.3常見焊接缺陷產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施2、焊接接頭缺陷的形成原因及預(yù)防措施焊接接頭缺陷主要是由于：1）坡口的角度、間隙、錯(cuò)邊不符合要求及沿長(zhǎng)度方向不恒定；2）焊接規(guī)范、坡口尺寸選擇不當(dāng)；運(yùn)用不當(dāng)；焊條角度和擺動(dòng)不正確；焊接順序不對(duì)；收縮余量設(shè)置不當(dāng)?shù)取?）焊條選擇不當(dāng)；焊縫表面不凈；熔池中溶入過(guò)多的H2、N2及產(chǎn)生的CO氣體；熔池中含有較多的S、P等有害元素，含有較多的H。4）結(jié)構(gòu)剛度大，接頭冷卻毒素太快等。5.3.3常見焊接缺陷產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施5.3.3常見焊接缺陷產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施5.3.3常見焊接缺陷產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施焊接接頭缺陷的防止方法：（1）嚴(yán)格破口的制作及裝配工藝；（2）嚴(yán)格焊接規(guī)范；（3）嚴(yán)格焊接表面的清洗；（4）嚴(yán)格焊接檢驗(yàn)。5.3.3常見焊接缺陷產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施為提高焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率，利用傳統(tǒng)的焊接方法，組織生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，使焊接過(guò)程自動(dòng)化、智能化是重點(diǎn)發(fā)展方向，目前全世界50％以上的工業(yè)機(jī)器人是用于焊接技術(shù)。

最大限度地采用熔化極氣體保護(hù)焊和埋弧焊，代替焊條電弧焊是自動(dòng)化發(fā)展的主要方向。5.3.4焊接新技術(shù)簡(jiǎn)介2、

高能束焊接方法的應(yīng)用

高能束焊接方法能量密度高，可一次穿透較厚的焊縫而不需預(yù)制坡口，可焊接任何金屬和非金屬材料。1、等離子弧焊等離子弧焊是借助水冷噴嘴對(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。2、真空電子束焊真空電子束焊是將