材料成形技術(shù)基礎(chǔ)第2版

1、 材料成形技術(shù)基礎(chǔ) （第2版） 胡亞民 主編 1 1、緒論、緒論1.1 1.1 材料成形技術(shù)過程形態(tài)學(xué)模型簡介材料成形技術(shù)過程形態(tài)學(xué)模型簡介 1.1.1 產(chǎn)品和過程。 產(chǎn)品技術(shù)的主題是“設(shè)計(jì)”“做什么” 過程技術(shù)的主題是“制造”“怎么做” 1.1.2 過程技術(shù)。 (把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和構(gòu)思制造成物化的具體產(chǎn)品。) 過程形態(tài)學(xué)模型的研究方法 （圖1.1） 1.1.3 材料過程系統(tǒng)。 1、貫通過程 質(zhì)量不變過程； 2、發(fā)散過程 質(zhì)量減少過程； （圖1.2） 3、收斂過程 質(zhì)量增加過程。 1.1.4 能量過程系統(tǒng)。 通過傳遞媒體向被加工材料提供能量。 （圖1.3） 1.1.5 信息過程系統(tǒng)。 通過傳遞媒體

2、把形狀信息加于被加工材料， 使之改變形狀。 （圖1.4） （形狀信息過程伴隨著性能信息過程。） 1.1.6 制造過程的完整模型。 制造過程包涵材料過程、能量過程、信息過程。 （圖1.5）1.2 1.2 現(xiàn)代制造過程分類現(xiàn)代制造過程分類 1.2.1 質(zhì)量不變過程。 被加工材料在制造過程沒有或很少改變質(zhì)量。 （圖1.6） 1、 塑性變形。 鍛造、扎制、粉末壓制。 2、 澆注。 1.2.2 質(zhì)量減少過程。 被加工材料的質(zhì)量在制造過程會(huì)減少。 1、切削加工； 3、電加工； （圖1.7） 2、化學(xué)腐蝕加工； 4、沖壓加工。 （圖1.8） 1.2.3 質(zhì)量增加過程。 被加工材料的質(zhì)量在制造過程會(huì)增加。 1

3、、電鍍； 2、快速成型。2 2、液態(tài)材料鑄造成形技術(shù)過程、液態(tài)材料鑄造成形技術(shù)過程2.1 2.1 概述概述 鑄造成形技術(shù)是指制造鑄型、熔煉金屬、將金屬液 注入型腔凝固，獲得金屬工件的成形方法。 （圖 2.1） 優(yōu)點(diǎn)：投資小，生產(chǎn)周期短，技術(shù)過程靈活，能制造形狀復(fù)雜的零件。 缺點(diǎn)：工序多，難以精確控制；易產(chǎn)生鑄造缺陷，鑄件品質(zhì)不穩(wěn)定。 類型： 1）生產(chǎn)方式分類： 砂型鑄造，特種鑄造。 2）材料分類： 鑄鐵，鑄鋼，鑄銅，鑄鋁， 鑄造是制造零件毛柸常用的一種生產(chǎn)方式。 （表 2.1） 2.2 2.2 鑄造成型技術(shù)過程理論基礎(chǔ)鑄造成型技術(shù)過程理論基礎(chǔ) 2.2.1 液態(tài)金屬的充型能力。 液態(tài)金屬充滿鑄型

4、型腔，獲得合格鑄件的能力。 影響充型能力的因素： 1）金屬的流動(dòng)性；（圖 2.2 表2.3 圖2.3） 2）鑄型的性質(zhì)； 3）澆注條件； 4）鑄件結(jié)構(gòu)。 r = v / s r = v / s (折算厚度) 2.2.2 鑄件的凝固。 鑄型中的合金從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程。 1、金屬凝固的條件。 液、固兩相的能量差為相變驅(qū)動(dòng)力。 2、金屬凝固的過程。 液相中不斷形成晶核并長大，直至結(jié)晶終了。 3、鑄件的三種凝固方式。 （圖 2.4） 1）逐層凝固； 2）體積凝固； 3）中間凝固。 2.2.3 鑄件的收縮。 1、基本概念。 鑄件在“液態(tài)凝固固態(tài)冷卻”過程中體積減小的現(xiàn)象。 以單位體積或長度的變化量表

5、示。 （式2.1 式2.2） 2、收縮的三個(gè)階段。 1）液態(tài)收縮階段； （圖2.5） 2）凝固收縮階段； 3）固態(tài)收縮階段。 3、鑄件的實(shí)際收縮。 1）摩擦阻力； 2）熱阻力； 3）機(jī)械阻力。 4、鑄件的縮孔和縮松 縮孔形成 (圖 2.6) 縮松形成 (圖 2.8) 縮孔和縮松的防止： 1）采用順序凝固原則； (圖 2.9) 2) 加壓補(bǔ)縮。 5、鑄造應(yīng)力。 鑄件在冷卻過程中，因固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力。 1）熱應(yīng)力； 鑄造應(yīng)力的防止： - 合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)； 2）相變應(yīng)力； -盡量選用收縮率小的合金； -采用同時(shí)凝固工藝； 3）機(jī)械阻礙應(yīng)力。 -合理設(shè)置澆口和冒口； -時(shí)效處理。 6、

6、鑄件的變形和裂紋。 當(dāng)鑄造殘余應(yīng)力超過金屬的屈服強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件變形； 當(dāng)鑄造殘余應(yīng)力超過金屬的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件開裂。 1）變形與防止。 變形： （圖 2.15 圖 2.16） 防止：鑄造應(yīng)力；采用反變形法。 （圖 2.17） 2）裂紋與防止。 熱裂：（圖 2.18） 冷裂：（圖 2.19） 2.2.4 金屬的吸氣性。 1、金屬液吸收氣體的過程。 1）氣體分子撞擊到金屬液表面，并吸附在表面； 2）氣體分子擴(kuò)散進(jìn)入金屬液內(nèi)部。 2、氣體在金屬液中的溶解度。 金屬吸收氣體的飽和濃度。 （ cm / 100g ） 3、氣體的析出。 1）氣體以分子形式擴(kuò)散析出； 2）于金屬內(nèi)形成化合物排出； 3）

7、以氣泡形式從金屬液中逸出。 4、氣孔。 侵入氣孔， 析出氣孔， 反應(yīng)氣孔。 5、氣體對(duì)鑄件品質(zhì)的影響。 （表 2.8） 2.2.5 鑄件化學(xué)成分的偏析。 宏觀偏析， 微觀偏析。2.3 2.3 液態(tài)金屬成形件工藝過程設(shè)計(jì)液態(tài)金屬成形件工藝過程設(shè)計(jì) 2.3.1 鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟。 1、鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 大批量生產(chǎn)或大型鑄件： 鑄件圖，鑄造工藝過程圖，鑄型裝配圖， 操作技術(shù)規(guī)程等。 小批量生產(chǎn)或一般產(chǎn)品： 鑄件圖，鑄造工藝過程圖。 2、鑄造工藝設(shè)計(jì)步驟。 （ 依據(jù)零件圖按步驟設(shè)計(jì) ） 1）結(jié)構(gòu)工藝過程分析； 4）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 2）鑄造工藝過程方案的擬定； 5) 冒口、冷鐵的設(shè)計(jì)； 3）砂

8、芯設(shè)計(jì)； 6）繪制鑄造工藝過程圖。 2.3.2 鑄造成形方案的擬定。 1、確定鑄型位置。 1）鑄件的重要表面向下； （圖 2.25 圖2.26） 2）鑄件的寬大平面向下或傾斜澆注； （圖 2.27） 3）鑄件的薄壁部分向下； （圖 2.28） 4）鑄件的厚大部分向上。 （圖 2.29） 2、選擇分型面。 1）使全部或大部分鑄件處于同一半型內(nèi)，避免錯(cuò)型； （圖 2.30） 2）減少分型面的數(shù)目； （圖 2.31） 3）分型面盡量選用平面； （圖 2.32） 4）使型腔和主要型芯位于下腔。 3、確定主要工藝過程參數(shù)。 1）加工余量； 2）最小鑄出孔； （表 2.12） 3）起模斜度； （圖 2.3

9、4） 4）鑄造圓角； 5）鑄造收縮率。 2.3.3 澆注系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)。 1、澆注系統(tǒng)概述。 引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型的系列通道。 1）功能。 將液態(tài)金屬導(dǎo)入型腔； 調(diào)節(jié)鑄件溫度分布； 擋渣并排除型腔內(nèi)的空氣； 保證金屬液充滿型腔。 2）結(jié)構(gòu)。 澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道。 （圖 2.35） 3）形式。頂部注入式、中間注入式、底部注入式、階梯注入式。 （圖 2.36） 2、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 1）要求。 阻止熔渣、氣體、非金屬夾雜物進(jìn)入型腔； 防止型腔和型芯被沖蝕； 降低澆注溫度； 在設(shè)定的部位把金屬液引入型腔； 減小澆注系統(tǒng)的體積，節(jié)約材料。 2）設(shè)計(jì)。 正確選擇澆注系統(tǒng)的類型及澆口開設(shè)的位置；

10、確定澆注系統(tǒng)各部分的合理尺寸。 2.3.4 冒口、冷鐵的設(shè)計(jì) 1、冒口。 鑄型中儲(chǔ)存金屬液，補(bǔ)償鑄件收縮的技術(shù)“空腔”。 1）類型。 （圖 2.37） 2）作用： 補(bǔ)縮鑄件，集渣、通氣、排氣； 3）滿足的條件： 凝固時(shí)間應(yīng)大于或等于鑄件的凝固時(shí)間； 有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件的收縮。 2、冷鐵。 用來加快鑄件局部冷卻速度的一種激冷物。 作用：調(diào)節(jié)鑄型的局部溫度和鑄件的凝固順序。 2.3.5 鑄造工藝過程圖的繪制 鑄造工藝過程圖提供了鑄件和其制造過程的全部信息。 鑄造技術(shù)符號(hào)和表示方法。 （表 2.14）2.4 2.4 液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4.1 保證鑄件質(zhì)量的鑄件

11、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、鑄件的最小壁厚。 （表 2.15） 2、鑄件的臨界壁厚（最大壁厚）。 3、鑄件的內(nèi)壁厚度。 4、鑄件壁的過渡和連接。 1）壁厚的過渡。 （表 2.17） 2）接頭的連接。 （圖 2.39） 5、肋。 （圖 2.45） 6、鑄造斜度。 （表 2.20） 7、凸臺(tái)。 2.4.2 適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證鑄件的質(zhì)量，并且有利于 模型制造、造型、制芯、合型和清理等操作方便。 1、減化或減少分型面； （圖2.46 圖 2.47） 2、盡量不用和少用型芯； （表 2.21） 3、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)方便起模； （表 2.22） 4、有利于型芯的固定和排氣； （圖 2.48）

12、5、避免變形和裂紋； （表 2.23） 6、有利于防止夾渣、氣孔； （圖 2.49） 7、有利于鑄件清理。 （圖 2.50 圖 2.51）2.5 2.5 常用鑄造合金及其熔煉常用鑄造合金及其熔煉 2.5.1 常用鑄造合金的鑄造性能及結(jié)構(gòu)技術(shù)特征 兩大類常用鑄造合金： 黑色鑄造合金 鑄鐵、鑄鋼。 有色鑄造合金 鑄造鋁合金、銅合金、鎂合金等。 1、鑄鐵。 使用最廣泛的鑄造合金。 灰鑄鐵。 鑄造性能優(yōu)良。 特點(diǎn)：鐵液流動(dòng)性好、收縮量小、技術(shù)過程簡單，力學(xué)性能不好。 球墨鑄鐵。 鑄造性能一般。 特點(diǎn)：鐵液流動(dòng)性不好、收縮量小、技術(shù)過程簡單，力學(xué)性能好。 可鍛鑄鐵。 鑄造性能不好。 特點(diǎn)：鐵液流動(dòng)性好、

13、收縮量大、技術(shù)過程復(fù)雜，力學(xué)性能好。 2、鑄鋼。 鑄造性能不好。 鋼液流動(dòng)性不好，易產(chǎn)生冷隔、澆不足、夾渣、氣孔等缺陷； 鑄鋼凝固時(shí)收縮量大，易產(chǎn)生縮孔、裂紋等缺陷。 盡量不采用鑄造的方式使用鋼材。 3、鑄造鋁合金。 鋁硅合金的鑄造性能好，流動(dòng)性好，收縮量??； 其他系列合金的鑄造性能不好，流動(dòng)性不好，收縮量大。 4、鑄造銅合金。 鋁青銅和鋁黃銅的鑄造性能好，流動(dòng)性好，收縮量大； 錫青銅的鑄造性能不好，流動(dòng)性不好，收縮量大。 2.5.2 鑄造合金的熔煉 熔煉應(yīng)滿足的技術(shù)要求： 1）熔煉出的金屬液要符合材質(zhì)性能要求； 2）金屬液應(yīng)有足夠的溫度； 3）有足夠的熔化能力， 4）低能耗，噪音小，不污染環(huán)

14、境。 熔化的方式： 1）精煉熔化 熔化后對(duì)材料的化學(xué)成分進(jìn)行較大的調(diào)整； 2）無精煉熔化 材料在熔化過程中僅引起某些元素的變化。 1、鑄鐵的熔煉。 沖天爐熔煉 利用焦炭燃燒產(chǎn)生的高溫熔煉鑄鐵。 結(jié)構(gòu)簡單，操作維修方便，電能消耗低，生產(chǎn)率高。 沖天爐工作原理 （圖 2.52） 應(yīng)用廣泛。2、鑄鋼的熔煉。 1）電弧爐煉鋼 用電極與爐料間產(chǎn)生的電弧高溫熔化金屬材料。 適應(yīng)于澆注各種類型鑄鋼件。 三相電弧爐工作原理 （圖 2.53） 2）感應(yīng)電爐煉鋼 利用感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量熔化金屬材料。 適用于中、小型合金鋼鑄件。 單相無芯感應(yīng)電爐工作原理 （圖 2.54） 3）平爐煉鋼。 僅用于重型鑄鋼件的生產(chǎn)。

15、3、鑄造有色合金的熔煉。 有色金屬熔點(diǎn)低，易氧化，常用坩鍋爐熔煉，金屬型澆注。 1）焦碳坩鍋爐。結(jié)構(gòu)簡單，溫度不易控制，生產(chǎn)能力小。 （圖 2.55） 2）電阻坩鍋爐。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度容易控制，生產(chǎn)能力大。 （圖 2.56）2.6 2.6 鑄造成形技術(shù)過程鑄造成形技術(shù)過程 2.6.1 砂型鑄造 以型砂為造型材料制備鑄型的鑄造技術(shù)。 砂型鑄造在鑄造生產(chǎn)中占有很大比重，占鑄件總產(chǎn)量的8090% 。 優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性廣，技術(shù)靈活性大，生產(chǎn)準(zhǔn)備過程簡單。 缺點(diǎn)：鑄件的尺寸精度差，表面粗糙度高，內(nèi)部質(zhì)量不好。 砂型鑄造的技術(shù)流程 （圖 2.57） 1、手工造型和制芯。 全部用手工完成緊砂、起模、修整、合箱等操

16、作。 常用的手工造型方法。 （圖 2.58） 2、機(jī)器造型。 全部或部分由機(jī)器完成造型工作。 震實(shí)造型。 （圖 2.59） 高壓造型。 （圖 2.61） 拋砂造型。 （圖 2.62） 2.6.2 特種鑄造 在砂型鑄造的基礎(chǔ)上，改變鑄造方法形成的另一種鑄造技術(shù)。 優(yōu)點(diǎn)：鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度低； 生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。 缺點(diǎn)：適應(yīng)性差，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，需要復(fù)雜的技術(shù)裝備。 1、熔模鑄造（失蠟鑄造） （圖 2.68） 2、金屬型鑄造 （圖 2.69） 3、壓力鑄造 （圖 2.72） 4、離心鑄造 （圖 2.75 圖 2.76） 5、實(shí)型鑄造（消失模鑄造） （圖 2.77） 2.6

17、.3 鑄造方法的選擇 （表 2.29） 3 3、固態(tài)材料塑性成形過程、固態(tài)材料塑性成形過程3-1 3-1 概述概述 金屬的塑性成形過程是指在外力作用下，使金屬材料 產(chǎn)生預(yù)期的塑性變形，以獲得零件的加工方法。 3.1.1 固態(tài)成形的基本條件 被成形的金屬材料應(yīng)具備一定的塑性； 要有外力作用于固態(tài)金屬材料上。 所有在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的材料， 都可以進(jìn)行質(zhì)量不變的固態(tài)塑性成形。 可塑性成形的塑性材料：低碳鋼、中碳鋼、大多數(shù)有色金屬。 不可塑性成形的脆性材料：鑄鐵、鑄鋁合金。3.1.2 金屬塑性成形的方法 1、軋制。 (圖 3.1) 將金屬通過軋輥之間的間隙，進(jìn)行壓延變形以成為型材的方法

18、。 2、擠壓。 (圖 3.2) 將金屬置于擠壓模內(nèi)，用壓力把金屬從?？字袛D出成形的方法。 3、拉拔。 (圖 3.3) 將金屬材料拉過拉拔?？?，使金屬拔長的加工方法。 4、自由鍛造。 (圖 3.4) 將加熱后的金屬材料置于上、下砧鐵間， 受到?jīng)_擊力或壓力的作用而變形的加工方法。 5、模型鍛造。 將加熱后的金屬材料置于鍛模模腔內(nèi)， 受到?jīng)_擊力或壓力的作用而變形的加工方法。 6、板料沖壓。 金屬板料在沖壓模之間受壓，產(chǎn)生分離或變形的加工方法。3.1.3 成形過程分類 1、冷變形過程 金屬在常溫下變形，變形時(shí)的溫度低于該金屬的再結(jié)晶溫度。 優(yōu)點(diǎn)： 產(chǎn)品的尺寸精度高，表面質(zhì)量好； 金屬變形后有加工硬化現(xiàn)

19、象，強(qiáng)度、硬度升高。 缺點(diǎn)： 加工硬化現(xiàn)象使金屬的塑性和韌性下降； 冷變形需要重型和大功率的設(shè)備。 2、熱變形過程 金屬在加熱狀態(tài)下變形，變形時(shí)的溫度高于該金屬的再結(jié)晶溫度。 優(yōu)點(diǎn)： 金屬的熱變形塑性良好，可使工件進(jìn)行大量的塑性變形； 熱變形使金屬內(nèi)部組織致密細(xì)小，力學(xué)性能提高； 熱變形使金屬內(nèi)部形成纖維組織，材料的力學(xué)性能具有方向性。 缺點(diǎn)： 金屬表面氧化嚴(yán)重，工件的精度和表面質(zhì)量不好； 設(shè)備投資大，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 金屬固態(tài)塑性成形過程不僅能得到強(qiáng)度高、韌性好的產(chǎn)品， 而且生產(chǎn)效率高，材料消耗少。3.2 3.2 金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ) 3.2.1 金屬塑性變形的能

20、力 金屬的可鍛性受金屬本身的性質(zhì)和變形條件的綜合影響。 1、金屬本身的性質(zhì) 化學(xué)成分的影響。 同類金屬的化學(xué)成分不同，其塑性也不同。 純金屬的塑性比合金的好； 低碳鋼的塑性比中碳鋼、高碳鋼好； 碳素鋼的塑性比合金鋼好。 內(nèi)部組織的影響。 金屬的組織結(jié)構(gòu)不同，其可鍛性差異較大。 純金屬、固溶體等單相組織比多相組織的塑性好； 均勻細(xì)小的晶粒比粗晶粒組織和柱狀晶狀組織可鍛性好。 2、變形加工條件 變形溫度的影響。 提高金屬變形時(shí)的溫度，其塑性增加，變形抗力降低，可鍛性好； 金屬加熱時(shí)，隨著溫度的變化，其性能變化很大， （圖 3.5） （圖 3.6） 變形速率的影響。 單位時(shí)間內(nèi)的變形程度。 （圖 3

21、.7） 應(yīng)力狀態(tài)的影響。 變形方法不同，所產(chǎn)生的應(yīng)力大小和性質(zhì)也不同。 在金屬塑性成形過程中，應(yīng)創(chuàng)造條件， 提高金屬的塑性，降低變形抗力，便于塑性加工。3.2.2 金屬塑性變形的基本規(guī)律 1、體積不變定律 金屬在固態(tài)成形加工中， 材料變形后的體積等于變形前的體積。 2、最小阻力定律 金屬在塑性變形過程中， 其質(zhì)點(diǎn)都將沿著阻力最小的方向移動(dòng)。 3.3 3.3 鍛造方法鍛造方法 鍛造方法充分利用熱變形的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械制造中 用來生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性的毛坯或半成品。3.3.1 自由鍛造 1、自由鍛造成形的過程特征 成形過程中，坯料整體或局部塑性成形， 材料在水平方向可以自由流動(dòng)，不受限制。 要求被成形的

22、材料在成形溫度下具有良好的塑性； 鍛件的形狀取決于操作者的技術(shù)水平； 鍛件精度低，表面質(zhì)量差，適應(yīng)于形狀簡單的小批量生產(chǎn)。 2、自由鍛造成形過程 繪制鍛件圖。 依零件圖為基礎(chǔ)繪制； 坯料質(zhì)量及尺寸計(jì)算。 依體積不變定律計(jì)算； 選擇鍛造工序。 確定鍛造溫度和冷卻規(guī)范； 自由鍛造典型過程舉例。 1）盤類鍛件的鍛造過程。 （表 3.4） 2）軸類鍛件的鍛造過程。 （表 3.5） 3、自由鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征 自由鍛件上應(yīng)避免椎體、曲面、橢圓形、工字形等結(jié)構(gòu)； （圖 3.15） 自由鍛件上應(yīng)避免加強(qiáng)筋、凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)； （圖 3.16） 鍛件結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，可以將幾個(gè)簡單的鍛件連接成整體件。3.3.2 模型鍛造

23、1、模型鍛造成形的過程特征 模型鍛造時(shí)坯料是整體塑性成形，坯料三向受壓。 模鍛熱成形，要求被成形的材料在高溫下具有較好的塑性； 模鍛冷成形，要求被成形的材料具有足夠的室溫塑性； 模鍛鍛件的形狀取決于成形過程、模具條件和鍛造力； 模鍛鍛件的精度好，表面質(zhì)量好，適用于大批量生產(chǎn)。 2、模型鍛造成形過程 繪制模鍛鍛件圖； 坯料質(zhì)量及尺寸計(jì)算； 模鍛工序的確定； 輪盤類模鍛件（圖 3.22） 長軸類模鍛件（圖 3.23） 修整工序。 切邊、沖孔、校正、熱處理、清理。 3.3.3 胎模鍛造 胎模鍛造是在自由鍛造設(shè)備上，使用不固定 在設(shè)備上的稱為胎模的單腔模具，直接將已加熱 的坯料用胎膜鍛造成形的方法。

24、優(yōu)點(diǎn)： 與自由鍛造相比，鍛件質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，節(jié)約金屬。 與模型鍛造相比，操作靈活，胎膜簡單，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短。 缺點(diǎn)：與模型鍛造相比，鍛件質(zhì)量不好，胎膜壽命低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 胎膜鍛造廣泛應(yīng)用于中、小批量的中、小型鍛件的生產(chǎn)。 胎膜的種類： （圖 3.36） 3.4 3.4 板料成形方法板料成形方法 利用壓力和模具使板料分離或塑性變形，以獲得零件。 優(yōu)點(diǎn)： 板料成形的零件質(zhì)量小，力學(xué)性能好； 生產(chǎn)過程為少切削或無切削加工，節(jié)約材料，生產(chǎn)率高。 缺點(diǎn)： 成形模具復(fù)雜，設(shè)計(jì)和制作費(fèi)用高，生產(chǎn)周期長。 板料成形所用的原材料要有足夠好的塑性。 板料成形廣泛用于機(jī)械制造和金屬制品行業(yè)。 板料成形適用于大

25、批量生產(chǎn)。 板料成形按特征分為; 分離過程和成形過程兩大類。 3.4.1 板料分離過程 分離過程用于生產(chǎn)有孔的、形狀簡單的薄板件，制品質(zhì)量好。 1、落料與沖孔。 使板料按封閉輪廓分離。 金屬板料沖裁成形過程。 （圖 3.37） 凸凹模間隙。 凸凹模的間隙影響沖裁件的斷面質(zhì)量、 模具壽命、沖裁力和尺寸精度。應(yīng)合理選擇。 凸凹模刃口尺寸確定。 考慮沖裁件的公差和模具的壽命。 沖孔 凸模取最大尺寸 落料 凹模取最小尺寸 沖裁力計(jì)算。 沖裁力是選用設(shè)備和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)。 （依據(jù)相關(guān)資料計(jì)算） 2、切斷。用剪刃將板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離，主要用于下料。 3、修整。對(duì)沖裁件斷面進(jìn)行修整，以提高其尺寸精

26、度和表面質(zhì)量。 3.4.2 板料成形過程 成形過程是使板料發(fā)生塑性變形而制作工件。 1、拉伸。 （圖 3.39）（圖 3.40） 過程特點(diǎn)。 一維成形，拉伸應(yīng)力狀態(tài)，尺寸精度好； 材料要求。 有足夠的塑性，多次拉伸要對(duì)工件退火； 機(jī)械設(shè)備。 液壓機(jī)和機(jī)械壓力機(jī)； 應(yīng)用。 廣泛用于生產(chǎn)各種殼類和桶狀零件 2、彎曲與卷邊。 彎曲 （圖 3.43） 卷邊 （圖 3.45） 3、翻邊。 （圖 3.46） 4、成形、收口。 成形 （圖 3.47） 收口 （圖 3.48） 5、滾彎。 （圖 3.49） 6、沖壓過程實(shí)例。 （圖 3.50） （圖 3.51）3.4.3 沖模的分類及構(gòu)造。 沖模是板料成形中必

27、備的模具， 沖模結(jié)構(gòu)是否合理對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、 生產(chǎn)效率和模具壽命都有很大影響。 1、簡單模。 在一次行程中只能完成一個(gè)沖壓過程。 （圖 3.52） 2、連續(xù)模。 在一次行程中能完成兩個(gè)以上沖壓過程。 （圖 3.53） 3、復(fù)合模。 在一次行程中，在模具的同一部位能 同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序。 （圖 3.54）3.4.4 板料沖壓件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征 板料沖壓件通常都大批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)沖壓件時(shí)， 不僅要保證它的使用性能要求,還應(yīng)具有良好的沖壓 結(jié)構(gòu)技術(shù)特征。 沖壓件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意： 1、沖壓件的精度和表面質(zhì)量； 2、沖壓件的形狀和尺寸； （圖 3.55）（圖 3.56） 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡化成形過程和節(jié)省材料

28、。 （圖 3.58）3.5 3.5 其他塑性成形簡介其他塑性成形簡介 3.5.1 擠壓成形 1、零件的擠壓方式。 （圖 3.62） 正擠壓。 擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向一致。 反擠壓。 擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反。 徑向擠壓。 擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向垂直。 復(fù)合擠壓。 擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向一部分與凸模的運(yùn)動(dòng) 方向一致,另一部分則相反。 擠壓設(shè)備為機(jī)械壓力機(jī)或液壓機(jī)。 2、擠壓的特點(diǎn)及應(yīng)用。 冷擠壓。 金屬材料在室溫下的擠壓。 （圖 3.63） 擠壓件的精度高、表面質(zhì)量好， 材料力學(xué)性能好，材料利用率高，生產(chǎn)效率高； 冷擠壓的變形抗力大，材料需要預(yù)處理。 溫

29、擠壓。 把坯料加熱后進(jìn)行擠壓。 （圖 3.64） 材料不需要預(yù)處理，便于自動(dòng)化生產(chǎn)。 擠壓件的精度、表面質(zhì)量不如冷擠壓好。 熱擠壓。 金屬材料在鍛造溫度下的擠壓。 變形抗力低，可擠壓高強(qiáng)度的金屬材料。 加熱溫度高， 擠壓件的精度、表面質(zhì)量不好3.5.2 輥軋成形 輥軋成形生產(chǎn)毛坯或零件，具有原材料省、 生產(chǎn)率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 1、輥鍛。 與軋制過程相似的一種鍛造過程。 （圖 3.65） 2、輥環(huán)軋制。 用來擴(kuò)大環(huán)形坯料的內(nèi)徑或外徑的一種軋制過程。 （圖 3.66） 3、橫軋過程。 軋輥軸線與坯料軸線互相平行的軋制方法. (圖 3.67） (圖 3.68） （圖 3.69） （圖

30、3.70）3.5.3 超塑性加工 1、金屬的超塑性概念。 金屬材料塑性的高低用延伸系數(shù)“”來判斷。 有些金屬材料在特定的條件下， 1001000 超塑性材料。 黑色金屬都可以進(jìn)行超塑性加工。 2、超塑性成形的特點(diǎn)。 超塑性狀態(tài)下的金屬在拉伸變形過程中，變形應(yīng)力極低； 可獲得形狀復(fù)雜、薄壁的工件，工件尺寸精確； 超塑性成形的工件，具有均勻而細(xì)小的晶粒組織， 力學(xué)性能均勻一致； 在超塑性狀態(tài)下，金屬材料的變形抗力小， 可使用中、小型設(shè)備加工。 3、超塑性成形的應(yīng)用。 板材深沖； （圖 3.71） 超塑性擠壓； 超塑性模鍛。3.5.4 擺碾 （圖 3.72） 4 4、粉末壓制和常用復(fù)合材料成形過程、

31、粉末壓制和常用復(fù)合材料成形過程4.1 4.1 粉末壓制成形過程粉末壓制成形過程 * 用金屬粉末作原料，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而制成 各種類型的零件和產(chǎn)品。 * 顆粒狀材料兼有液體和固體的雙重特性， 整體的流動(dòng)性和每個(gè)顆粒本身的塑性。 特點(diǎn)： 可制取極硬和特殊性能材料（硬質(zhì)合金、磁性材料)； 材料利用率很高，接近100 % ； 生產(chǎn)成本低； 材料價(jià)格高，設(shè)備和模具投資大， 適宜于大批量生產(chǎn)。 生產(chǎn)技術(shù)流程： 添加劑添加劑 制品制品 原材料原材料 配混配混 壓制成形壓制成形 燒結(jié)燒結(jié) 其他處理其他處理 制品制品4.1.1 金屬粉末的制取及其特性 1、金屬粉末的制取。 礦物還原法。 金屬礦石被還原后得到海

32、綿狀金屬料， 將金屬料粉碎后獲得粉末。 電解法。 用金屬鹽的水溶液或熔鹽電解析出金屬顆?；?海綿狀金屬，再利用機(jī)械法粉碎。 霧化法。 將熔化的金屬液霧化后冷卻得到金屬粉末。 (圖 4-1) 機(jī)械粉碎法。 球磨法，利用鋼球?qū)饘賶K或金屬粒球磨， 用來制備脆性金屬粉末。 2、金屬粉末的特性。 金屬粉末的特性對(duì)粉末的壓制、燒結(jié)過程 及產(chǎn)品的性能都有重大影響。 成分。 主要金屬含量大于98%99% 。 顆粒的形狀和大小。 形狀以球狀或粒狀為好； 大小用篩選法來表示，粉粒愈細(xì)愈好。 粒度分布。 大小不同的粉粒級(jí)別的相對(duì)含量。 粉末粒度組成的范圍廣，制品的性能也好。 技術(shù)特征。 1）松裝密度。 單位容積自

33、由松裝粉末的質(zhì)量。 2）流動(dòng)性。 50g粉末在流動(dòng)儀中自由下降至流完所需的時(shí)間。 3）壓制性。 壓縮性 以壓制前后粉末體積的壓縮比表示。 成形性 用壓坯的強(qiáng)度作為成形性試驗(yàn)的指標(biāo)。4.1.2 粉末混配 * 根據(jù)產(chǎn)品配料計(jì)算并按粒度分布把 各種金屬粉末及添加物進(jìn)行混合。 * 添加劑可以改善混合粉的成形技術(shù)特征。 加入潤滑劑可改善混合粉的流動(dòng)性，增加可壓制性。 * 混合粉的特性用混勻度表示，混合越均勻， 越有利于制品的性能。4.1.3 壓制成形 壓制成形過程：稱粉稱粉 裝粉裝粉 壓制壓制 保壓保壓 脫模脫模 1、鋼模壓制。 用機(jī)械壓力將鋼模內(nèi)的粉末成形為壓坯。 （圖 4.2） 應(yīng)用最廣泛。 2、流

34、體等靜壓制。 用高壓流體從各個(gè)方向?qū)Ψ勰┦┘訅毫Α?（圖 4.3） 3、三向壓制。 單向鋼模壓制和等靜壓制的綜合方法。 （圖 4.4） 只能成形形狀規(guī)則的零件。 壓坯的密度和強(qiáng)度大小對(duì)燒結(jié)體的質(zhì)量有直接的影響， 密度大、強(qiáng)度高的壓坯燒結(jié)后產(chǎn)品的質(zhì)量也好。4.1.4 壓坯燒結(jié) 在燒結(jié)過程中。通過高溫加熱使粉粒之間的原子擴(kuò)散， 將壓坯中粉粒的接觸面結(jié)合起來，成為堅(jiān)實(shí)的整塊。 1、燒結(jié)過程： 固相燒結(jié) 燒結(jié)時(shí)，粉粒在高溫下仍然保持固態(tài)。 液相燒結(jié) 燒結(jié)溫度超過了某種組成粉料的熔點(diǎn)， 高溫下出現(xiàn)固、液相共存狀態(tài)。 * 燒結(jié)溫度對(duì)制品性能有重要影響。 較高的溫度可促使粉粒間原子擴(kuò)散， 使燒結(jié)體的硬度和強(qiáng)

35、度升高。 * 燒結(jié)保溫時(shí)間也影響制品質(zhì)量。 小件保溫時(shí)間短，大件時(shí)間長。 * 粉粒比表面積大，容易氧化。燒結(jié)必須在真空和保護(hù)氣氛中進(jìn)行。 2、燒結(jié)中容易產(chǎn)生的問題 翹曲。 燒結(jié)時(shí)沒有支承好壓坯，或壓坯中的密度不均勻造成。 過燒。 燒結(jié)溫度過高或保溫時(shí)間過長，會(huì)引起翹曲、壓坯脹大。 分解反應(yīng)及多晶轉(zhuǎn)變。 出現(xiàn)不正常組成或不均勻現(xiàn)象。 黏結(jié)劑燒掉。 有機(jī)黏結(jié)劑燒掉后，留下碳在制品中，影響其性能。4.1.5 燒結(jié)后的其他處理或加工 對(duì)于一些要求較高的粉末冶金制品， 燒結(jié)后還需要進(jìn)行其他處理與加工，以滿足要求。 1、滲透。 把低熔點(diǎn)合金滲入到多孔燒結(jié)制品的孔隙中去的方法。 滲透法制品的組織均勻細(xì)致，塑

36、性與抗沖擊能力好。 2、復(fù)壓。 將燒結(jié)后的粉末壓制件再放到壓形模中壓一次。 復(fù)壓可起校形作用。 3、粉末金屬鍛造。 將金屬粉末制成一定形狀的預(yù)成型坯， 然后將預(yù)成型坯鍛造成所需的零件。 4、精壓。 對(duì)于燒結(jié)后的制品，進(jìn)行鍛造或沖壓整形。 提高密度，保證尺寸精度。 5、其他后續(xù)處理。 機(jī)械加工，噴砂處理，熱處理等。4.2 4.2 粉末壓制產(chǎn)品及應(yīng)用粉末壓制產(chǎn)品及應(yīng)用 在現(xiàn)代工業(yè)中，許多具有特殊性能的材料或 在特殊工作條件下的零部件由粉末壓制來制造。 4.2.1 粉末壓制機(jī)械結(jié)構(gòu)零件 應(yīng)用廣泛。 例：（表 4.3） 4.2.2 粉末壓制軸承材料 1、多孔含油軸承材料。 利用粉末壓制方法制做的多孔性

37、浸滲 潤滑油的減摩材料。用作軸承、襯套等。 2、金屬塑料減摩材料。 由粉末壓制多孔制品和聚四氟乙烯、二硫化鉬等固體 潤滑劑復(fù)合制成。這是一種性能良好的無油潤滑減摩材料。 4.2.3 多孔性材料及摩擦材料 1、多孔性材料。 多孔性材料采用金屬球形霧狀粉或金屬纖維制造。 用于過濾器、熱交換器等典型產(chǎn)品。 2、摩擦材料。 這種材料的性能要求摩擦系數(shù)大，耐磨性、耐熱性好。 用于剎車片、離合器片等用于制動(dòng)或傳遞扭矩零件。4.2.4 硬質(zhì)合金。 用高硬度的金屬碳化物和金屬粘接劑粉末制成。 具有很高的硬度，用來制作金屬切削刀具。 常用的硬質(zhì)合金： 鎢鈷類（yg）。 主要成分為碳化鎢（wc）、鈷（co）。 鎢

38、鈷類硬質(zhì)合金有較好的強(qiáng)度和韌性， 適宜切削脆性的鑄鐵。 鎢鈷鈦類（yt）。 主要成分為碳化鎢、鈷、碳化鈦（tic）。 鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金硬度高、耐熱性好， 適宜切削高韌性的鋼材。4.2.5 粉末壓制鋼結(jié)硬質(zhì)合金及高速鋼 1、鋼結(jié)硬質(zhì)合金。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金是一種工模具材料。 其特點(diǎn)有： 基本組成是碳化物加合金鋼， 是碳化物分布在鋼基體上的金屬基復(fù)合材料； 由于有鋼的組織，所以具有機(jī)械加工性能，可以熱處理； 具有合金鋼和硬質(zhì)合金的基本性能。 2、粉末壓制高速鋼。 用霧化法生產(chǎn)的高速鋼粉粒制成； 組織結(jié)構(gòu)細(xì)、均勻，成分不存在偏析； 比普通高速鋼切削壽命高。4.2.6 耐熱材料及其他材料 1、難熔金屬耐熱

39、材料。 難熔金屬是指熔點(diǎn)超過2000以上的金屬。 這些金屬與其他金屬制成粉末冶金耐熱材料， 廣泛用于高溫場合。 2、耐熱合金材料。 粉末冶金耐熱合金材料的組織細(xì)致、均勻， 抗高溫蠕變強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度好。 3、其他材料。 金屬陶瓷材料，原子能工程材料。4.3 4.3 粉末壓制零件或制品的結(jié)構(gòu)特征粉末壓制零件或制品的結(jié)構(gòu)特征 結(jié)構(gòu)技術(shù)特征是指制品的結(jié)構(gòu)是否適應(yīng) 所采用的成形過程或制造方法。使制品在整 個(gè)生產(chǎn)過程中達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗。 粉末壓制成形零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 壓制件應(yīng)能順利地從壓模中取出； （圖 4.6） 應(yīng)避免壓制件出現(xiàn)窄尖部分； （圖 4.7） 零件的壁厚應(yīng)均勻，臺(tái)肩盡可能少，長徑比小。 （

40、圖 4.8） 4.4 4.4 陶瓷制品成形過程簡介陶瓷制品成形過程簡介 （表 4.5）4.5 4.5 常用復(fù)合材料成形過程簡介常用復(fù)合材料成形過程簡介 纖維復(fù)合材料成形過程 4.5.1 纖維制取方法 熔體抽絲法。 將所制材料熔化成液體，從液體中 以極快的速度抽出細(xì)絲。 （玻璃纖維） 拔絲法。 將金屬坯料在有氣氛保護(hù)的高溫 狀態(tài)下反復(fù)拉拔成細(xì)絲。 (金屬細(xì)絲） 4.5.2 纖維復(fù)合材料成型方法 基體材料與增強(qiáng)物組合起來形成復(fù)合材料。 成形方法按基體材料在成形時(shí)的狀態(tài)，分為兩大類。 1、固態(tài)法。 基體材料與增強(qiáng)物在成形過程中均處于固體狀態(tài)。 2、液態(tài)法。 基體材料在成形時(shí)處于液體狀態(tài)， 增強(qiáng)物處于

41、固體狀態(tài)，復(fù)合后，用基 體材料的固化而獲得零件或制品。 應(yīng)用廣泛。 液態(tài)成形方法： 噴射成形法。 （圖 4.9 ） 壓制成形法。 （圖 4.10） 纏繞成形法。 （圖 4.11） 連續(xù)成形法。 （圖 4.12） 層壓成形法。 （圖 4.13）5.5.固態(tài)材料的連接過程固態(tài)材料的連接過程 固態(tài)材料的連接分為永久性和非永久性兩種： 1、 永久性連接主要通過焊接和粘接過程實(shí)現(xiàn)。 2、 非永久性連接過程使用特制的連接件或緊固件 （鉚釘、螺栓、銷）將零件連接起來。5.1 5.1 焊接成形過程焊接成形過程 將分離的金屬用局部加熱或加壓，借助于 金屬內(nèi)部原子的結(jié)合與擴(kuò)散作用牢固地連接起 來形成永久性接頭的過

42、程。 優(yōu)點(diǎn)： 節(jié)省材料，接頭密封性好，可承受高壓； 簡化加工與裝配工序，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)。 缺點(diǎn)： 焊接結(jié)構(gòu)有殘余應(yīng)力和變形，焊接接頭性能不均勻， 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)困難。 焊接用于機(jī)械制造中的毛坯生產(chǎn)和制造各種金屬結(jié)構(gòu)件。5.1.1 焊接成形過程特性和理論基礎(chǔ) 1、焊接方法的分類及特點(diǎn) 液態(tài)焊接： 母材被加熱到熔化溫度以上，它們?cè)谝簯B(tài)下 溶合,冷卻時(shí)便凝固在一起。 （熔化焊接） 固態(tài)焊接： 1） 將母材加熱到高塑性狀態(tài)或表面薄層熔化后， 用壓力將母材接頭焊接。 （壓力焊接） 2） 在母材接頭間加入低熔點(diǎn)合金， 局部加熱使合金熔化、凝固， 將母材接頭焊接。 （ 釬焊） 焊接方法。 （圖 5

43、.1） 熔化焊接的主要類型。 1）氣焊 2）電弧焊 3）電渣焊 4）真空電子束焊接 5）激光焊 壓力焊接的主要類型。 1）電阻焊 2）摩擦焊 3）冷壓焊 釬焊是不同金屬間的合金化過程 2、電弧焊的冶金過程及特點(diǎn) 電弧焊的冶金過程。 電弧焊的冶金過程同電弧爐的冶煉金屬相似， 在熔池中產(chǎn)生一系列的物理變化和化學(xué)反應(yīng)。（圖 5.2） 電弧焊的冶金過程特點(diǎn)。 焊接的冶金過程與一般冶煉過程比較，有如下特點(diǎn)： 1）熔池金屬的溫度高于一般的冶煉溫度， 金屬蒸發(fā)、氧化和吸氣現(xiàn)象嚴(yán)重。 2）熔池體積小，處于液態(tài)的時(shí)間很短， 冷卻速度快，易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。 電弧焊冶金過程采取的技術(shù)措施 1）采取保護(hù)措施，限

44、制有害氣體進(jìn)入焊接區(qū)； 2）滲入有用的合金元素， 保護(hù)焊縫金屬材料的化學(xué)成分； 3）進(jìn)行脫氧、脫硫和脫磷。 3、焊接接頭的金屬組織和性能。 熔化焊接是在局部進(jìn)行的，短時(shí)間的高溫冶 煉及凝固過程；同時(shí)周圍未熔化的基體金屬會(huì)受 到短時(shí)間的熱處理。因此，焊接過程會(huì)引起焊接 接頭組織和性能的變化。 焊接工件上溫度的變化與分布。 （圖 5.3） 焊接接頭的組織和性能。 熔化焊的焊接接頭由焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成。 1）焊縫 由熔池金屬結(jié)晶形成的焊件結(jié)合部分。 柱狀晶粒組織。焊縫金屬的力學(xué)性能不低于基體金屬。 2）熔合區(qū) 焊接接頭中焊縫與母材交接的過渡區(qū)。 過熱粗晶組織。塑性、韌性極差，是裂紋和脆性破壞

45、的源點(diǎn)。 3）熱影響區(qū) 在熱的作用下， 焊縫兩側(cè)的母材發(fā)生組織變化的區(qū)域。 過熱粗晶組織。焊接結(jié)構(gòu)鋼或中碳鋼，易在此區(qū)域產(chǎn)生裂紋。 改善焊接接頭組織和性能的方法 采用正確的焊接方法和焊接過程，用焊接后的熱處理 來改善接頭的組織結(jié)構(gòu)以提高接頭的力學(xué)性能。 4、焊接應(yīng)力與變形。 焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因。 * 焊接中對(duì)焊件的不均勻加熱 是產(chǎn)生應(yīng)力和變形的根本原因。 （圖 5.5） * 焊接應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度極限，將產(chǎn)生塑性變形； * 焊接應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度極限，會(huì)產(chǎn)生裂紋。 焊接變形的基本方式 （圖5.6） 防止和減少焊接變形的措施 1）合理設(shè)計(jì)焊件結(jié)構(gòu)。 在保證結(jié)構(gòu)承載能力下，減少焊縫數(shù)

46、量、長度和截面積； 在結(jié)構(gòu)中所有的焊縫處于對(duì)稱位置。 2）采取必要的技術(shù)措施。 （圖 5.7 ，圖 5.9 ，圖 5.10 ，圖 5.11 ，圖 5.12） 焊接變形的矯正方法。 1）機(jī)械矯正法 2）火焰加熱矯正法 （圖 5.13） 減小與消除焊接應(yīng)力的措施 1）減小焊接變形； 2）焊前預(yù)熱； 3）焊后熱處理； 4）選擇合理的焊接順序。 （圖 5.14） 5、焊接缺陷及防治措施 焊接接頭的缺陷 （表 5.2） 焊接缺陷的防止。 針對(duì)缺陷產(chǎn)生的原因采取措施。 6、焊接結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì) 焊縫的布置。 焊接結(jié)構(gòu)件的焊縫布置是否合理， 對(duì)焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率有很大影響。 （表 5.3） 焊接接頭及坡口形式的選擇

47、。 （圖 5.16）5.1.2 熔化焊接 用局部加熱的方法，使兩工件接合處形 成共同的熔池，凝固后將分離的工件結(jié)合起來。 熔化焊焊接強(qiáng)度高，應(yīng)用廣泛。 1、手工電弧焊 焊接過程。 手工操作； 焊條。 堿性焊條，酸性焊條； 特點(diǎn)。 設(shè)備簡單，操作靈活，能進(jìn)行全位置焊接； 操作難度大，焊接質(zhì)量低，用于小批量生產(chǎn)。 2、埋弧自動(dòng)焊。 電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒的自動(dòng)電弧焊。 焊接過程。 （圖 5.22 ，圖 5.23） 焊絲與焊劑。 焊絲 ho8a， 焊劑 熔煉焊劑 特點(diǎn)。 生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量好，節(jié)省金屬材料； 操作靈活性差。 3、氣體保護(hù)電弧焊。 利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

48、焊。 (圖 5.25） 4、氣焊。 利用氧炔焰產(chǎn)生的高溫作為熱源的熔化焊接方法。5.1.3 壓焊 1、電阻焊。 利用電流通過焊接接頭的接觸面時(shí)產(chǎn)生的 電阻熱將焊件局部加熱到熔化或高塑性狀態(tài)， 在壓力下形成焊接接頭的焊接方法。（圖 5.29） 優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)效率高，焊件變形小，勞動(dòng)條件好； 焊接時(shí)不需要填充金屬； 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。 缺點(diǎn)： 焊接強(qiáng)度低，設(shè)備復(fù)雜，耗電量大。 廣泛用于薄鋼板的焊接。 2、摩擦焊。 利用工件接觸面摩擦產(chǎn)生的熱量為熱源， 將工件端面加熱到高塑性狀態(tài)，然后在壓力 下使金屬連接在一起的焊接方法。 （圖 5.33） 優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)率高，焊接質(zhì)量好，可焊接的金屬范圍廣， 設(shè)

49、備簡單，耗電量小。 廣泛應(yīng)用于圓形工件、棒料及管材的對(duì)接5.1.4 釬焊 1、釬焊過程。 低熔點(diǎn)釬料熔化后充滿固態(tài)焊件的 間隙之內(nèi)，被焊金屬和釬料在間隙內(nèi)相 互擴(kuò)散、凝固，形成釬焊接頭。 2、釬焊的分類。 硬釬焊 使用熔點(diǎn)高于450的釬料進(jìn)行的釬焊。 硬釬焊接頭強(qiáng)度高，工作溫度高， 常用于硬質(zhì)合金刀片和刀體的焊接。 （銅焊） 軟釬焊 使用熔點(diǎn)低于450的釬料進(jìn)行的釬焊。 軟釬焊接頭強(qiáng)度低，工作溫度低， 常用于儀表中線路的焊接。 （錫焊） 3、釬焊的特點(diǎn)及應(yīng)用。 優(yōu)點(diǎn)： 焊件加熱溫度低，應(yīng)力和變形小； 對(duì)材料的組織和性能影響小，易于保證焊件尺寸。 缺點(diǎn)： 焊件接頭的強(qiáng)度低，工作溫度低。5.1.5

50、 常用金屬材料的焊接 1、金屬材料的焊接性。 金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性稱為金屬材料的焊接性。 衡量焊接性的主要指標(biāo)： 在一定的焊接條件下，接頭產(chǎn)生缺陷的傾向性或敏感性。 焊接接頭在使用中的可靠性。 2、銅、鋁的焊接。 銅、鋁的焊接性能差。 3、鑄鐵的焊補(bǔ)。 鑄鐵含碳量高，焊接性能極差。 * 鑄鐵件的鑄造缺陷可以焊補(bǔ)。 4、低碳鋼的焊接。 塑性好，對(duì)焊接熱過程不敏感，焊接性能良好。 * 焊接時(shí)不需要采取特殊的技術(shù)措施。 5、中碳鋼的焊接。 熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋,焊接性能不好。 * 采取“焊前預(yù)熱，焊后緩冷”的技術(shù)措施。 6、普通低合金鋼的焊接。 含碳量低，并且含有錳，焊接性能良好。 *

51、 采取“焊前預(yù)熱，焊后熱處理”的技術(shù)措施。 7、奧氏體不銹鋼的焊接。 奧氏體不銹鋼的焊接性能良好。 * 焊接時(shí)不需要采取特殊的技術(shù)措施。5.1.6 塑料的焊接 1、熱氣焊。 利用熱氣體對(duì)塑料表面加熱，并對(duì)焊接區(qū)域 施加焊接壓力來進(jìn)行焊接的方法。 2、超聲波焊接。 pvc 焊接 使塑料的焊接面在超聲波能量的作用下作 高頻機(jī)械振動(dòng)而發(fā)熱熔化，同時(shí)施加焊接壓力， 把塑料焊接在一起。 （圖 5.34） 3、熱工具焊。 利用發(fā)熱工具對(duì)被焊塑料的表面加熱， 其表面熔化后，在壓力作用下進(jìn)行焊接。 熱工具焊是應(yīng)用最廣泛的塑料焊接方法。5.2 5.2 黏接過程黏接過程 借助黏接劑在固體表面上的黏合力， 將兩個(gè)物

52、體連接在一起的方法。 黏接能部分代替焊接、鉚接和螺栓連接，應(yīng)用廣泛。 5.2.1 黏結(jié)劑 兩大類： * 天然黏結(jié)劑。 （動(dòng)物骨膠、植物淀粉） 組分簡單，使用范圍窄。 * 合成黏結(jié)劑。 組分復(fù)雜，使用范圍廣。1、黏結(jié)劑的組成。 黏料。 黏料是黏結(jié)劑的主要成分，它決定著黏結(jié)劑的性能。 合成黏結(jié)劑的黏料主要有： 合成樹脂 環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂 合成橡膠 丁腈橡膠。 硬化劑。 使黏結(jié)劑固化的組分，它使線型結(jié)構(gòu)的樹脂變成體型結(jié)構(gòu)。 硬化劑的性能和用量將直接影響?zhàn)そY(jié)劑的性能。 * 技術(shù)性能（施工方法、硬化條件） * 使用性能（黏接強(qiáng)度，耐熱性 ） 附加物。 根據(jù)需要加入的填料和添加劑，能改善黏結(jié)

53、劑的性能。2、黏結(jié)劑的選擇。 選用的原則： 1）黏結(jié)劑必須能與被黏接材料的性質(zhì)相容； 2）黏結(jié)劑的性能應(yīng)能滿足黏接接頭的使用性能。 選用時(shí)應(yīng)注意的問題： 1）合成黏結(jié)劑屬于黏彈性材料， 它的力學(xué)性能會(huì)隨環(huán)境溫度變化； 2）為了提高黏接接頭的抗疲勞強(qiáng)度， 應(yīng)選用變形能力大的黏結(jié)劑。 3）合成黏結(jié)劑的膠層在使用中會(huì)吸附 空氣中的水分，黏接強(qiáng)度降低。3、常用黏結(jié)劑及應(yīng)用 環(huán)氧黏結(jié)劑。 通過環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基與固化劑的活性基團(tuán) 發(fā)生反應(yīng)，形成膠聯(lián)體系，達(dá)到黏接目的。 優(yōu)點(diǎn)：可黏材料的范圍廣，黏接強(qiáng)度高，使用方便，尺寸穩(wěn)定。 缺點(diǎn)：接頭的脆性大，耐熱性不高。 應(yīng)用廣泛。 （ab 膠） 丙稀酸脂黏結(jié)劑。 以

54、丙烯酸脂為主要單體，通過自由 基聚合反應(yīng)或離子型聚合反應(yīng)來制備。 優(yōu)點(diǎn)：膠層密封性好，絕緣性好，耐腐蝕、耐水。 應(yīng)用廣泛。 （502 膠）5.2.2 黏接過程 1、黏接接頭的設(shè)計(jì)。 接頭的受力形式； （圖 5.36） 接頭設(shè)計(jì)的基本原則； 1）合理設(shè)計(jì)接頭形式， 盡量使接頭承受均勻拉伸力、剪切力； 2）接頭的黏接面積要盡可能大， 以提高接頭的承載能力； 3）受嚴(yán)重沖擊和受力較大的零件， 應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)合連接形式的接頭。 接頭形式 （圖 5.37） 2、表面處理。 黏接與焊接的區(qū)別在于存在著異質(zhì) 材料的界面黏附，要求被黏材料的表面 有一定的粗糙度和清潔度。 3、黏結(jié)劑的準(zhǔn)備。 按產(chǎn)品使用說明書配制。

55、4、涂膠。 涂膠時(shí)保證膠層厚度均勻。 5、固化。 固化過程中要控制三個(gè)要素：壓力、溫度、時(shí)間。5.2.3 黏接的特點(diǎn) 1、黏接可以把性質(zhì)不同的各種材料連接起來； 2、用黏接代替螺栓連接、焊接，可以減輕結(jié)構(gòu)重量； 3、黏接應(yīng)力分布均勻，耐疲勞強(qiáng)度高； 4、黏接密封性好，具有耐水，耐腐蝕和絕緣性能； 5、黏接過程溫度低，操作容易，設(shè)備簡單，應(yīng)用廣泛； 6、對(duì)金屬材料的黏接強(qiáng)度達(dá)不到焊接的強(qiáng)度。6. 6. 非金屬材料成形過程非金屬材料成形過程6.1 6.1 塑料制品的成形過程塑料制品的成形過程 塑料制品的成形過程是指將原材料制成具 有一定形狀和尺寸的制品的過程。 一種塑料制品采用什么樣的成形方法，

56、取決于塑料制品的使用要求、結(jié)構(gòu)形狀、 原材料種類和生產(chǎn)批量。6.1.1 塑料的成形性能 1、流動(dòng)性。 塑料在一定的溫度與壓力下填充模腔的能力。 類似于鑄造合金的流動(dòng)性。 影響流動(dòng)性的因素： 1）溫度的影響。 料溫高則流動(dòng)性好。 2）壓力的影響。 壓力大，塑料熔體的表觀黏度低，流動(dòng)性好。 3）模具的影響。 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 都會(huì)影響熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)性。 塑料流動(dòng)性將影響成形過程的工藝參數(shù)。 * 流動(dòng)性小。 將使填充不足，不易成形，成形壓力大； * 流動(dòng)性大。 易使溢料過多，填充型腔不密實(shí)， 塑料制品組織疏松。 因此，選用塑料的流動(dòng)性必須與塑料 制品的要求、成形過程及成形條件相適應(yīng)。 2

57、、收縮性。 塑料制品自模腔中取出冷卻 至室溫后，其尺寸縮小的性能。 成形收縮形式。 1）線尺寸收縮 由于熱脹冷縮，塑料制品脫模時(shí)造成的收縮； 2）方向性收縮 成形時(shí)分子的取向作用，沿料流方向收縮大； 3）后收縮 塑料制品在使用條件下發(fā)生應(yīng)力松弛造成的收縮； 4）后處理收縮 結(jié)晶性塑料，經(jīng)熱處理完善其結(jié)晶過程產(chǎn)生的收縮。 影響收縮的因素 1）塑料品種的影響。 熱塑性塑料的收縮值比熱固性大，方向性明顯； 2）塑料制品特性的影響。 塑料制品形狀、尺寸、壁厚的收縮影響； 3）模具的影響。 模具的結(jié)構(gòu)對(duì)收縮值和方向也有很大的影響； 4）成形條件的影響。 成形溫度高，收縮量大； 成形壓力高，保壓時(shí)間長，收

58、縮量小。 平均收縮率的計(jì)算 lmlmlsls scp scp 100 % 100 % ls ls lm 模腔在室溫下的單向尺寸 ls 制品在室溫下的單向尺寸 3、結(jié)晶型。 在塑料成形過程中，根據(jù)其冷卻時(shí)是否具有 結(jié)晶特性，分為結(jié)晶型塑料和非結(jié)晶型塑料。 結(jié)晶型塑料成形特性： 結(jié)晶熔解需要熱量， 達(dá)到成形溫度需要的熱量多，加熱時(shí)間長； 冷凝時(shí)，結(jié)晶型塑料放出的熱量多， 需要較長的冷卻時(shí)間； 硬化狀態(tài)的密度與熔融的密度差別大， 成形收縮大； 由于分子的定向作用和收縮的方向性， 結(jié)晶型塑料易變形； 冷卻速度對(duì)結(jié)晶度的影響大，緩冷可提高結(jié)晶度， 急冷可降低結(jié)晶度； 結(jié)晶度大的制品密度大，物理性能好，

59、耐化學(xué)性和電性能好； 結(jié)晶度小的制品柔軟性、透明性好， 伸長率和沖擊韌性大。 * 結(jié)晶型塑料 聚乙烯、聚丙乙烯 ； * 非結(jié)晶型塑料 聚苯乙烯、聚氯乙烯、abs 。 4、吸濕性與黏水性。 塑料中因有各種添加劑， 使其對(duì)水分各有不同的親疏程度。 吸濕或黏附水分的塑料 a b s，聚酰胺 不吸濕也不黏附水分的塑料 聚乙烯、聚丙烯 5、熱敏性和水敏性。 * 熱敏性塑料。 對(duì)熱敏感，加熱溫度高、時(shí)間長會(huì)變色、降解、分解。 * 水敏性塑料。 即使含有少量水分，在高溫、高壓下也會(huì)發(fā)生分解。 6、塑料狀態(tài)與溫度的關(guān)系。 （圖 6.1） * 玻璃態(tài) 機(jī)械加工； * 高彈態(tài) 熱沖壓變形，真空成形； * 黏流態(tài)

60、注射、模壓、吹塑、擠出成形。 7、溫度和壓力對(duì)黏度的影響。 （圖 6.2） 塑料的黏度隨著壓力和溫度的升高而降低。 黏度降低可增加塑料的流動(dòng)性，有利于塑料制品的成形。6.1.2 注射成形過程 注射成形是熱塑性塑料制品的一種主要成形方法。 特點(diǎn)： * 能一次性成形外形復(fù)雜、尺寸精確和帶有 金屬嵌件的塑料制品； * 生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 操作，加工適應(yīng)性強(qiáng)。 * 成形設(shè)備和模具昂貴。 1、注射成形原理及過程。 原理。 （圖 6.3） 塑料的注射成形與金屬的壓鑄成形類似。 過程。 （圖 6.4） 影響注射成形的因素： (動(dòng)畫) 1）料筒溫度。 塑料塑化良好，能注射成形，又不引起塑料