鍛壓焊(天大金工實(shí)習(xí))

1、金屬加工中的毛坯與零件制造金屬加工中的毛坯與零件制造 -鍛造、沖壓與焊接 鍛造與沖壓金屬塑性加工工藝金屬塑性加工工藝 焊接一種永久連接方法一種永久連接方法 l金屬塑性加工-利用金屬的塑性，在沖擊力和 壓力作用下，使金屬產(chǎn)生所需要的形狀、尺寸及 性能。 l分類 1.鍛造熱鍛 2.沖壓冷沖壓/板料沖壓 3.拉拔、軋制和擠壓 第一部分第一部分 鍛造鍛造(forging)(forging) 1.目的 （1）變形：加工成所需要的形狀。 （2）變性：消除鑄造組織，使氣孔焊合、疏松壓實(shí)、夾雜物 呈纖維狀分布，提高機(jī)械性能。 2. 加熱 （1）目的：提高塑性，降低變形抗力。 （2）加熱規(guī)范的內(nèi)容：加熱溫度、加

2、熱速度和保溫時(shí)間。 l加熱溫度溫度越高，塑性越好；但溫度過高，會(huì)產(chǎn)生過熱、 過燒，使 氧化和脫碳嚴(yán)重。 l加熱速度加熱速度過快，或者裝爐溫度過高，會(huì)因溫度 應(yīng)力產(chǎn)生裂紋。 l保溫時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致氧化和脫碳嚴(yán)重。 利用沖擊力或壓力使加熱后的金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，利用沖擊力或壓力使加熱后的金屬坯料產(chǎn)生塑性變形， 從而獲得零件毛坯的方法稱為鍛造。從而獲得零件毛坯的方法稱為鍛造。 l加熱缺陷加熱缺陷 過熱過熱加熱一般鋼材時(shí)，如果在接近始鍛溫度下保溫加熱一般鋼材時(shí)，如果在接近始鍛溫度下保溫 時(shí)間過長，會(huì)使金屬晶粒長大，使綜合機(jī)械性能下降；時(shí)間過長，會(huì)使金屬晶粒長大，使綜合機(jī)械性能下降； 解決方法：鍛后加

3、正火工序解決方法：鍛后加正火工序。 過燒過燒如果將鋼件加熱到大于其始鍛溫度的溫度或?qū)⑷绻麑摷訜岬酱笥谄涫煎憸囟鹊臏囟然驅(qū)?過熱的鋼材在高溫下停留時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致金屬晶粒過熱的鋼材在高溫下停留時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致金屬晶粒 之間氧化，甚至產(chǎn)生局部熔化。塑性接近零，之間氧化，甚至產(chǎn)生局部熔化。塑性接近零，“一擊一擊 即碎即碎”，成為廢鐵。，成為廢鐵。過燒是無法挽回的鍛造缺陷。過燒是無法挽回的鍛造缺陷。 氧化與脫碳氧化與脫碳 表面被氧化產(chǎn)生氧化皮；因氧化使表層表面被氧化產(chǎn)生氧化皮；因氧化使表層 的含碳量下降；的含碳量下降；這兩種加熱缺陷這兩種加熱缺陷在所難免，只是設(shè)法在所難免，只是設(shè)法 減輕而已減輕而

4、已。 內(nèi)部裂紋內(nèi)部裂紋加熱速度過快或裝爐溫度過高，尺寸過大加熱速度過快或裝爐溫度過高，尺寸過大 的坯料內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差，膨脹不一致而導(dǎo)致內(nèi)部裂的坯料內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差，膨脹不一致而導(dǎo)致內(nèi)部裂 紋。紋。 3.鍛造溫度 始鍛溫度：材料允許加熱的最高溫度； 終鍛溫度：材料允許鍛造的最低溫度。 4. 鍛造工藝分類 l自由鍛：使金屬在兩個(gè)砧鐵間變形； 30噸以上鍛件用水壓機(jī)鍛造。 l模鍛：使金屬在鍛模模膛內(nèi)成形； 一般150kg的鍛件。 l胎膜鍛：在自由鍛設(shè)備上，使用胎膜生產(chǎn)模鍛件。 自由鍛的基本工序：礅粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移和切割等。 礅粗時(shí)，HO /DO2.5-3 材料始鍛溫度oC終鍛溫度o

5、C 低碳鋼1200-1250800 中碳鋼1150-1200800 合金結(jié)構(gòu)鋼1100-1150850 礅粗適合于齒輪坯、凸輪和圓盤類鍛件 拔長適合于軸類、桿類和長筒類 5.鍛造設(shè)備 （1）空氣錘：以落下部分（錘頭、活 塞和上砧）的重量表示設(shè)備的規(guī)格， 如，65kg、150kg、750kg等。 l基本結(jié)構(gòu)： 電機(jī)、減速裝置、曲柄連 桿機(jī)構(gòu)、壓縮缸、工作缸、 配氣機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)、潤 滑系統(tǒng)、錘頭、砧座。 l主要參數(shù)：空氣壓力 0.3-0.5MPa； l打擊力：400倍左右的落下 部分重量。 （2）摩擦壓力機(jī) l基本組成：電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、 摩擦盤、飛輪、絲杠、滑塊、 工作臺(tái)、床身和操作機(jī)構(gòu)等。 l

6、飛輪的作用：儲(chǔ)存能量 l設(shè)備規(guī)格：表示最大打擊力， 如160T （3）蒸汽-空氣自由鍛錘 蒸汽-空氣模鍛錘 動(dòng)力源：蒸汽（0.7-0.9MPa）、 或 壓縮空氣（0.6-0.8MPa） 功用：蒸汽-空氣自由鍛錘-進(jìn)行自由 鍛； 蒸汽-空氣模鍛錘-進(jìn)行模鍛 規(guī)格：以落下部分（錘頭、錘桿、活 塞、活塞環(huán)）表示；如，1T、2T、 3T、5T、10T、16T （4）水壓機(jī) 規(guī)格：以靜壓力計(jì)；如，6000T、 12000T； 液壓介質(zhì)：水 原理：與油壓機(jī)相同； 第二部分第二部分 沖壓沖壓 (stamping/pressing(stamping/pressing) ) 利用沖床使板料在沖模內(nèi)產(chǎn)生分離或變形

7、成為零件利用沖床使板料在沖模內(nèi)產(chǎn)生分離或變形成為零件 的工藝。的工藝。 1.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： （1）節(jié)能，節(jié)材； （2）生產(chǎn)效率高，高速?zèng)_床：數(shù)千件/min ； （3）生產(chǎn)精度高，質(zhì)量穩(wěn)定； （4）材料利用率高； （5）表面質(zhì)量好。 2.基本工序基本工序: (1) 分離工序分離工序沖裁(沖孔、落料) 、切斷 (2) 成形工序成形工序彎曲、拉深、翻邊、脹形 3.沖壓設(shè)備 （1）曲柄壓力機(jī)：沖床 l結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)原理電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、 飛輪、曲柄、連桿、滑塊、 工作臺(tái)、操縱機(jī)構(gòu)（離合器、制動(dòng) 器）、床身等； l機(jī)床參數(shù)公稱壓力、閉合高度、滑 塊行程、行程次數(shù)等； l公稱壓力指設(shè)備能承受的最大 的打擊力。如，4

8、5 T、63T、100T 160T、200T、315T.8000T等 (2) 油壓機(jī)：指靜壓力，如，100T， 315T.3150T等 (3) 剪板機(jī)：指所能剪切的最大料 厚度 4 .沖壓模具 l 分類 單工序模 復(fù)合模 連續(xù)模（跳步模） l模具零件 工作零件 定位零件 導(dǎo)向零件 緊固零件 沖壓模具沖壓模具 3）復(fù)合沖模 在沖床的一次沖程中，在模具同一部位上同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具 沖壓模具沖壓模具 第三部分第三部分 焊接（焊接（WeldingWelding） 概念： 將兩個(gè)分離件通過局部 加熱或同時(shí)加壓，使其達(dá)到原子 的結(jié)合而形成永久的連接。 分類： （1）電弧焊（手弧焊、 埋弧自動(dòng) 焊、

9、氣體保護(hù)焊） （2）氣焊與氣割 （3）壓力焊 （4）釬焊 一、電弧焊 l手弧焊 1.施焊范圍：厚度=3-10mm 2.焊接設(shè)備 交流焊機(jī)空載電壓：60-90V；工作電壓：20-40V；無正反 接問題 直流焊機(jī)通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一直流發(fā)電機(jī)；有正反接問題： 工件接正極，焊鉗接負(fù)極，為正接；反之，為反接。 焊鉗也叫焊具 3.焊條直徑3-6mm,長度為350-400mm 焊芯：作為電弧電極和焊縫的填充金屬；直徑3- 6mm,長度為350-400mm 藥皮的作用：a.幫助引弧，使電弧穩(wěn)定；b.產(chǎn)生熔 渣和氣體，保護(hù)溶池金屬不被氧化；c.向焊縫內(nèi)滲 入合金元素，提高焊縫強(qiáng)度。 焊條牌號(hào) 結(jié)構(gòu)鋼焊條J422

10、J506 J507 表示結(jié)構(gòu)鋼焊條 抗拉強(qiáng)度420MPa 低氫鉀型藥皮 低氫鈉型藥皮 鈦鈣型藥皮、交直流均可 交、直流反接 直流反接 按照藥皮的化學(xué)成分有：堿性焊條和酸性焊條之分 4.工藝規(guī)范 l焊條直徑d（指焊芯）：與件厚有關(guān)，參閱有關(guān)表格； l焊接電流I：I=30-50d(A) d-mm l電弧長度：1d l焊接速度：保證焊縫寬度W=2d l施焊空間位置：平、立、橫、仰 4種位置 l埋弧焊：熔劑層下的電弧焊。 焊接機(jī)頭上的送絲機(jī)構(gòu) 將焊絲送入電弧區(qū)保持選定 的長度。電弧在顆粒熔劑 （焊劑）層下燃燒，焊機(jī)帶 動(dòng)著焊絲均勻地沿坡口移動(dòng)。 在焊機(jī)前方，焊劑從漏斗中 不斷地流出撒在被焊部位。 焊接

11、時(shí)部分熔劑熔化形成熔 渣覆蓋在焊縫表面，大部分 熔劑不熔化而回收使用 二、氣體保護(hù)焊 1.CO2氣體保護(hù)焊：用CO2氣體作為焊縫溶池的保護(hù)介質(zhì)。 2.氬弧焊：用氬氣作為焊縫溶池的保護(hù)介質(zhì)。 氬弧焊分類 l 未熔化電極氬弧焊：電極只起產(chǎn)生電弧，以便熔 化焊絲和焊件（類似氣焊）； l 熔化電極氬弧焊：與電弧焊類似，電極作為焊絲， 不僅產(chǎn)生電弧，而且自身熔化，填充焊縫。 3.氣焊（割） 1.原理：利用高溫火焰(不需要電源，通常使用的是乙炔與氧氣混合 燃燒，火焰溫度可以達(dá)到31003300C）、熔化母材和焊絲， 形成焊縫的焊接方法。 CaC2 +2H2O=C2H2+Ca(OH)2+1.27105 J/

12、mol 電石 乙炔氣體 2.適用范圍：3mm以下的低碳鋼板、鑄鐵管子和無電源的室外焊接， 要求不高的銅、鋁材。 3.氣焊火焰 l中性焰：V氧/ V乙炔=1.1-1.2 最高溫度3150oC，適合焊中碳鋼、 普通低碳鋼、不銹鋼、銅、鋁和鋁合金。 l碳化焰： V氧/ V乙炔 1.2 溫度高， 除黃銅外，很少使用。 4.氣焊設(shè)備和操作氣焊設(shè)備和操作 氣割是根據(jù)高溫下金屬在純氧 下燃燒的原理 l割具：有高壓氧氣管。 l切割原理和過程，見圖。 先用預(yù)熱火焰（乙炔和氧氣的燃燒）將被切割處金 屬預(yù)熱至燃點(diǎn)，給氧使其燃燒，燃燒生成的氧化物熔渣 被氧氣流吹走，形成切口。 被切割的金屬應(yīng)具備的條件： （1）金屬的

13、燃點(diǎn)必須低于熔點(diǎn)，能在固態(tài)下燃燒； （2）燃燒生成金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬本身的熔點(diǎn)， 且流動(dòng)性好，以便金屬熔化后被吹掉； （3）金屬燃燒時(shí)能放出足夠的燃燒熱，并且金屬的導(dǎo)熱 性要小。 l氣割的優(yōu)點(diǎn)：比一般機(jī)械切割效率高、成本低，設(shè)備簡 單，可在各種位置進(jìn)行，可切割很厚的鋼板和各種復(fù)雜 的零件。 三、壓力焊壓力焊( (電阻焊） 將連接工件置于兩電極之間，利用強(qiáng)電流 通過焊件接觸面產(chǎn)生的電阻熱，將接頭處加熱 到局部熔化狀態(tài)，在壓力作用下形成接頭的焊 接方法。 1.點(diǎn)焊:利用柱狀電極加壓通電，在搭接工件接觸 面之間焊成一個(gè)個(gè)焊點(diǎn)的焊接方法。 2.縫焊：用旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾動(dòng)電極代替柱狀電極， 圓盤狀電極壓緊工件并旋轉(zhuǎn)（帶動(dòng)焊件向前移 動(dòng)）。 3.對(duì)焊:電阻對(duì)悍；閃光對(duì)悍 電阻對(duì)焊：將兩個(gè)工件裝卡在對(duì)焊機(jī)的電極鉗口中，施加預(yù)壓力使 兩個(gè)工件端面接觸，壓緊，通電。 閃光對(duì)焊：將兩個(gè)工件端面稍加清理后，裝在對(duì)焊機(jī)的電極鉗口中， 接通電源并使兩個(gè)工件輕微接觸；由于僅是某些點(diǎn)接觸，將迅速加 熱熔化，并以火花形式從接觸處飛出而形成“火花