5汽車金屬加工

1、汽車工程材料第三節(jié)金屬切削加工第四節(jié)焊接(一)沖壓模具1.沖壓模具的類型2.沖模的結(jié)構(gòu)3)可獲得強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)量輕的沖壓件。4)沖壓操作簡單，工藝過程便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化，生產(chǎn)率高；但沖模制造復(fù)雜，要求高。(一)沖壓模具(二)沖壓工序三、鍛壓工藝在汽車上的應(yīng)用1.沖壓模具的類型(1)單工序模在壓力機(jī)的一次沖程中只完成一個(gè)工序的模具。(2)級(jí)進(jìn)模實(shí)際上是把兩個(gè)(或更多個(gè))單工序模聯(lián)在模板上而成。(3)組合模沖床每次行程中，坯料在沖模中只經(jīng)過一次定位，可完成兩個(gè)以上工序。2.沖模的結(jié)構(gòu)(1)凹模與凸模圖5-46簡單沖模1模柄2上模板3導(dǎo)套4導(dǎo)柱5下模板6壓邊圍7凹模8壓板9導(dǎo)料板10凸模11

2、定位銷12卸料板2.沖模的結(jié)構(gòu)(2)導(dǎo)料板與定位銷用以保證凸模與凹模之間具有準(zhǔn)確位置的裝置。(3)卸料板沖壓后用來卸除套在凸模上的工件或廢料。(4)模架由上、下模板、導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。(二)沖壓工序1.分離工序2.變形工序1.分離工序(1)剪切用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序叫剪切。(2)落料和沖孔落料和沖孔都是將板料按封閉輪廓分離的工序。圖5-47落料(沖孔)時(shí)金屬變形情況示意圖1凸模2凹模1.分離工序5-47.TIF(3)整修使落料或沖孔后的成品獲得精確輪廓的工序稱為整修。2.變形工序(1)彎曲使坯料的一部分相對(duì)于另一部分彎曲成一定角度的工序叫彎曲，圖5-48所示為彎曲變形過程簡

3、圖。(2)拉深使坯料變形成開口空心零件的工序稱為拉深，圖5-49所示為拉深過程簡圖。2.變形工序圖5-48彎曲時(shí)金屬變形簡圖2.變形工序圖5-49拉深過程簡圖1沖頭2壓板3凹模2.變形工序(3)翻邊使帶孔坯料孔口周圍獲得凸緣的工序稱為翻邊。(4)成形利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序。圖5-50翻邊簡圖2.變形工序圖5-51鼓肚容器成形簡圖三、鍛壓工藝在汽車上的應(yīng)用1.精沖2.精密鍛造3.擠壓鑄造4.粉末注射成形5.板料無模多點(diǎn)成形6.塑料增強(qiáng)反應(yīng)注射成形7.旋壓成形第三節(jié)金屬切削加工一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)二、車削加工三、銑削加工四、刨削加工五、磨削加工六、鉆削加工七、機(jī)加工工藝在汽車

4、上的應(yīng)用一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)(一)切削運(yùn)動(dòng)圖5-52切削運(yùn)動(dòng)a)車外圓面b)磨外圓面c)鉆孔d)車床上鏜孔e)刨平面f)銑平面g)車成形面h)銑成形面一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)(二)切削用量圖5-53切削形成的表面一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)(1)切削速度vc在切削加工時(shí)，切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)速度，即在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移，單位為ms。1)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(車、銑、刨、磨、鉆削加工)時(shí)，切削速度為加工表面最大線速度：2)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線時(shí)，常以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平均速度作為切削速度：(2)進(jìn)給量f在主運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)內(nèi)，刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量，可用刀具或

5、工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述和度量。(3)背吃刀量p待加工表面和已加工表面之間的垂直距離。(三)切削刀具1.刀具材料一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)(1)碳素工具鋼這種材料淬火后有較高的硬度(5964HRC)，容易磨得鋒利，價(jià)格低，但熱硬性差，在溫度達(dá)到200250時(shí)，硬度明顯下降，因此它允許的切削速度很低(vc小于10mmin)。(2)低合金刃具鋼它比碳素工具鋼有較高的熱硬性和韌性，其熱硬性溫度可達(dá)300350，故允許的切削速度比碳素工具鋼高1040。(3)高速鋼這種鋼熱處理后硬度可達(dá)6265HRC，耐磨性好；它的熱硬性溫度達(dá)550600，允許的切削速度比碳素工具鋼高24倍；其抗彎強(qiáng)度和韌性比硬質(zhì)

6、合金好，能承受較大的沖擊力。(4)硬質(zhì)合金這種材料具有高的硬度(8792HRA，相當(dāng)于7075HRC)，熱硬性溫度高達(dá)9001000，因此它允許的切削速度比高速鋼又高出410倍。一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)(5)陶瓷材料主要成分為氧化鋁(Al2O3)，刀片硬度可達(dá)8696HRA，熱硬性溫度達(dá)1200，能承受高的切削速度。(6)人造金剛石硬度極高(接近10000HV，硬質(zhì)合金只有10002000HV)，熱硬性溫度為700800。一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)圖5-54車刀的組成1副后面2副切削刃3前面4刀桿5主切削刃6刀頭7主后面8刀尖一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)(7)立方氮化硼是人工合成的高硬度材料，硬度達(dá)

7、73009000HV，熱硬性溫度達(dá)13001500，切削性能好，適于難加工材料的加工。2.刀具幾何角度(1)車刀的組成如圖5-54所示，車刀由刀頭和刀桿組成。1)前面(Ar)為刀具上切屑流過的表面。2)主后面(Aa)為刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。3)副后面(Aa)為刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。4)主切削刃(S)為起始于切削刃上主偏角為零的點(diǎn)，并至少有一段切削刃擬用來在工件上切出過渡表面的那個(gè)整段切削刃。5)副切削刃(S)為切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于主偏角為零的點(diǎn)，但它向背離主切削刃的方向延伸。一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)6)刀尖為主切削刃和副切削刃的連接處相當(dāng)少的一部分切

8、削刃。(2)正交平面參考系為了確定和測量刀具切削刃和切削面的幾何形狀及在空間的位置，設(shè)想以下三個(gè)輔助平面作為基準(zhǔn)面，如圖5-55所示。1)基面(pr)是過切削刃選定點(diǎn)的平面，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及測量時(shí)適合于安裝或定位的一個(gè)平面或軸線。2)主切削平面(ps)是通過主切削刃選定點(diǎn)與主切削刃相切并垂直于基面的平面。3)正交平面(po)是通過切削刃選定點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。(3)在正交平面內(nèi)測量的角度如圖5-56所示。一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)圖5-55車刀上的三個(gè)輔助平面1主切削平面2正交平面3底平面4車刀5基面6工件一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)圖5-56在正交平面內(nèi)測量的角度1

9、正交平面2主切削刀在基面上的投影3負(fù)前角時(shí)的剖面4正前角時(shí)的剖面一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)1)前角o為前面與基面間的夾角，在正交平面中測量，表示前面的傾斜程度。2)后角o為后面與切削平面間的夾角，在正交平面中測量，表示后面的傾斜程度。3)楔角o為前面與后面的夾角，在正交平面中測量。(4)在基面內(nèi)測量的角度如圖5-57所示。1)主偏角r為主切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測量，它能改變刀刃與刀頭的受力及散熱情況。2)副偏角r為副切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測量，它影響已加工表面一、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)3)刀尖角r為主切削平面與副切削平面間的夾角，圖5-57在基面內(nèi)測量的角度一、

10、金屬切削加工基礎(chǔ)知識(shí)在基面中測量，它影響刀尖強(qiáng)度及散熱性能。(四)切削機(jī)床的分類與編號(hào)1.機(jī)床的分類2.機(jī)床型號(hào)編制方法二、車削加工1.車床圖5-58臥式車床外觀圖1進(jìn)給箱2交換齒輪箱3主軸箱4床身5尾座6絲杠7光杠8溜板與刀架9溜板箱二、車削加工(1)主軸變速箱用來支承主軸并將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸。(2)掛輪箱把主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給進(jìn)給箱。(3)進(jìn)給箱用來實(shí)現(xiàn)車刀的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(4)溜板箱把絲杠或光杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榱锇搴偷都艿闹本€運(yùn)動(dòng)。(5)溜板分上、中、下三層。(6)刀架固定在小滑板上，用來裝夾刀具并與溜板一起作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(7)尾座安放在車床右端的導(dǎo)軌上。(8)光杠與絲杠將進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)

11、傳遞給溜板箱。(9)床身車床的基礎(chǔ)件，上述各種部件都安裝在床身上。二、車削加工2.車床附件(1)卡盤卡盤是應(yīng)用最廣的夾具，安裝在車床主軸上。圖5-59卡盤a)三爪自定心卡盤b)四爪單動(dòng)卡盤二、車削加工(2)花盤花盤一般用于裝夾一些形狀復(fù)雜、無法用卡盤裝夾的零件。(3)頂尖在裝夾軸類零件時(shí)，頂尖起支承與定位作用。二、車削加工圖5-60用花盤裝夾工件1工件2平衡鐵二、車削加工圖5-61頂尖a)固定頂尖b)回轉(zhuǎn)頂尖二、車削加工3.車刀種類及車床工作(1)車刀的種類車刀的種類很多，按用途可分為外圓車刀、左偏刀、右偏刀、車孔刀、切斷刀、螺紋車刀、成形刀等，如圖5-62所示。(2)車床工作在車床上能進(jìn)行多

12、種車削，如車外圓、車端面、鉆孔、車孔、車槽、切斷、車錐體、車螺紋及車削其他成形表面等，此外還可以滾花、盤繞彈簧等。1)車外圓：這是車床上最基本的一種加工，是由工件的旋轉(zhuǎn)和車刀作縱向移動(dòng)完成的，如加工光軸和階梯軸、套筒、圓盤形零件(如帶輪、飛輪、齒輪)的外表面。二、車削加工圖5-62常用車刀a)45外圓刀b)75外圓刀c)左偏刀d)右偏刀e)車孔刀f)切斷刀g)螺紋車刀h)成形刀二、車削加工2)車端面：是由工件的旋轉(zhuǎn)和車刀作橫向移動(dòng)完成的，圖5-63所示為常用的兩種不同車刀車端面的情況。3)切斷及車槽：在車床上切斷工件時(shí)，是用切斷車刀作橫向進(jìn)給來完成的，圖5-64所示為切斷裝在卡盤上的短工件。二

13、、車削加工圖5-63車斷面二、車削加工圖5-64切斷工件4)鉆孔、車孔：在車床上鉆孔時(shí)，二、車削加工通常將鉆頭裝在尾座錐形孔中，用手轉(zhuǎn)動(dòng)尾座手輪使鉆頭移動(dòng)進(jìn)行加工，如圖5-65所示；也可用夾具把鉆頭裝夾在刀架上，或用床鞍拉動(dòng)車床尾座進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)給鉆孔。5)車圓錐面：是由工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車刀作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并與工件回轉(zhuǎn)軸線成一定角度來完成的，如圖5-66所示。圖5-65用車床鉆孔二、車削加工6)車螺紋：是由工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，螺紋車刀按規(guī)定螺距作縱向進(jìn)給來完成的，如圖5-67所示。圖5-66車圓錐面二、車削加工7)車成型面：是由工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車刀作曲線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來完成的，如圖5-68所示。二、車削加工圖

14、5-67車螺紋二、車削加工圖5-68車成型面三、銑削加工1.銑床圖5-69銑削三、銑削加工(1)臥式銑床銑床的主軸是水平的，與工作臺(tái)臺(tái)面平行。(2)立式銑床立式銑床與臥式銑床的主要區(qū)別是它的主軸是直立的，與工作臺(tái)成垂直位置，圖5-71所示為立式銑床的外形圖。圖5-70萬能臥式銑床1床身2主軸3刀桿4懸梁5工作臺(tái)6回轉(zhuǎn)盤7橫滑板8升降臺(tái)三、銑削加工圖5-71立式銑床2.銑床附件三、銑削加工(1)機(jī)床用平口虎鉗在銑削工件時(shí)，常使用機(jī)床用平口虎鉗夾緊工件，它通常用T型螺釘固定在銑床工作臺(tái)上。圖5-72機(jī)床用平口虎鉗(2)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)用來輔助銑床完成各種曲面和分度零三、銑削加工件的銑削加工。圖

15、5-73回轉(zhuǎn)工作臺(tái)a)手動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)b)機(jī)動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1轉(zhuǎn)盤2螺釘3手輪4擋鐵5傳動(dòng)軸6手柄7手動(dòng)進(jìn)給手輪的連接方頭三、銑削加工(3)萬能銑頭在銑床上，為了擴(kuò)大工作范圍，圖5-74萬能銑頭三、銑削加工可以裝上萬能銑頭，其主軸可以在相互垂直的兩個(gè)平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。(4)萬能分度頭分度頭是萬能銑床的重要附件，在銑床上加工某些機(jī)器零件(如齒輪、花鍵軸、離合器、蝸輪、蝸桿等)和切削工具(如鉸刀、麻花鉆等)時(shí)，都要使用分度頭。圖5-75分度頭外形圖1頂尖2主軸3回轉(zhuǎn)體4螺釘5殼體6分度盤7分度手柄8分度叉三、銑削加工3.銑刀圖5-76常用銑刀4.銑削方式(1)銑刀壽命順銑時(shí)，因機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)和螺母之間存在間隙，

16、而切削力與進(jìn)給方向一致，在切削力的作用下會(huì)引起工件和工作臺(tái)沿進(jìn)給方向突然移動(dòng)，使銑刀受到?jīng)_擊，甚至出現(xiàn)刀齒崩毀或工件飛出等現(xiàn)象；而逆銑時(shí)，銑削力與進(jìn)給方向相反，絲杠和螺母總是保持緊密接觸，不會(huì)出現(xiàn)以上的現(xiàn)象。三、銑削加工圖5-77順銑三、銑削加工圖5-78逆銑(2)工作平穩(wěn)性順銑時(shí)的切削力將工件壓向工作臺(tái)導(dǎo)軌，三、銑削加工使工件裝夾牢固，能夠提高加工表面的質(zhì)量；而逆銑時(shí)，銑削力有將工件及工作臺(tái)上抬的趨勢，加大了工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的間隙，引起振動(dòng)。(3)工作效率順銑可以提高銑削速度，節(jié)省機(jī)床動(dòng)力，較之逆銑的生產(chǎn)效率高。四、刨削加工圖5-79刨削與插削a)刨削b)插削1待加工表面2過渡表面3已加工表

17、面四、刨削加工1.刨床(1)牛頭刨床主要用來刨削中、小型工件，在工具、機(jī)修車間進(jìn)行單件或小批生產(chǎn)時(shí)應(yīng)用較廣泛。圖5-80B6065型牛頭刨床外觀圖1工作臺(tái)2刀架3滑枕4床身5擺桿機(jī)構(gòu)6變速機(jī)構(gòu)7進(jìn)給機(jī)構(gòu)8橫梁四、刨削加工(2)龍門刨床用來加工大型工件，或一次裝夾加工幾個(gè)中、小型工件。圖5-81BM2015型龍門刨床外觀圖1床身2工作臺(tái)3側(cè)刀架4垂直刀架5頂梁6立柱7橫梁8進(jìn)給箱9電動(dòng)機(jī)四、刨削加工(3)插床主要用來插削直線的成形內(nèi)表面，圖5-82所示為B5032型插床。2.刨刀圖5-82B5032型插床外觀圖1滑枕2床身3變速箱4進(jìn)給箱5分度盤6工作臺(tái)橫向移動(dòng)手輪7底座8工作臺(tái)縱向移動(dòng)手輪9工

18、作臺(tái)四、刨削加工圖5-83常用刨刀a) 平面刨刀b) 偏刀c) 刨槽刀d) 成形刀e) 彎刨槽刀f) 角度刀四、刨削加工四、刨削加工圖5-84刨削所能完成的工作3.刨削加工五、磨削加工1.磨床(1)萬能外圓磨床萬能外圓磨床和普通外圓磨床的主要區(qū)別是：萬能外圓磨床不僅能磨削圓柱形工件的表面，同時(shí)還能磨削圓錐表面和內(nèi)孔。圖5-85M1432A型萬能外圓磨床1頭架2工作臺(tái)3砂輪4內(nèi)圓磨具5砂輪主軸箱6尾座7換向撞塊8床身9液壓操縱箱五、磨削加工(2)內(nèi)圓磨床圖5-86所示為M2110A型普通內(nèi)圓磨床。(3)平面磨床圖5-87所示為M7120A型平面磨床。五、磨削加工圖5-86M2110A型普通內(nèi)圓磨

19、床1工作臺(tái)2換向撞塊3頭架4砂輪修整器5內(nèi)圓磨具6床身五、磨削加工圖5-87M7120A型平面磨床1驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)手輪2磨頭3滑鞍4橫向進(jìn)給手輪5砂輪修正器6立柱7換向撞塊8工作臺(tái)9垂直進(jìn)給手輪10床身五、磨削加工圖5-88砂輪的組成1空隙2結(jié)合劑3磨料五、磨削加工2.砂輪(1)砂輪的特性砂輪是由磨料(砂粒)和特殊結(jié)合劑粘結(jié)而成的，其構(gòu)造如圖5-88所示。1)磨料。2)粒度。3)結(jié)合劑。4)硬度。5)組織。(2)砂輪的形狀砂輪的形狀根據(jù)磨床的類型、加工方法及工件的加工技術(shù)要求來確定，常用的砂輪形狀如圖5-89所示。五、磨削加工圖5-89砂輪的形狀a)、b)平形c)、d)、e)碗形f)、g)、h)碟

20、形i)、j)磨內(nèi)圓用砂輪六、鉆削加工1.鉆床圖5-90臺(tái)式鉆床六、鉆削加工(1)臺(tái)式鉆床臺(tái)式鉆床是一種小型鉆床，常用來鉆直徑在13mm以下的孔，一般采用手動(dòng)進(jìn)給。(2)立式鉆床立式鉆床的主要規(guī)格用最大鉆孔直徑表示，常見的有25mm、35mm、40mm、50mm等幾種類型。(3)搖臂鉆床如圖5-92所示，鉆床的搖臂2可在立柱4上作上下移動(dòng)和作360回轉(zhuǎn)，主軸箱1可沿?fù)u臂2上的導(dǎo)軌作水平移動(dòng)，所以搖臂鉆床工作時(shí)可以很方便地調(diào)整主軸3的位置。圖5-91立式鉆床1工作臺(tái)2主軸3進(jìn)給箱4主軸箱5立柱6底座六、鉆削加工圖5-92搖臂鉆床1主軸箱2搖臂3主軸4立柱六、鉆削加工2.鉆頭(1)鉆頭的組成鉆頭的種

21、類很多，有麻花鉆、扁鉆、深孔鉆、中心鉆等，其中麻花鉆是最常用的鉆頭。六、鉆削加工圖5-93標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆工作部分頸部柄部導(dǎo)向部分切削部分1)鉆柄：用以傳遞動(dòng)力和夾持定心。六、鉆削加工圖5-94鉆套和鉆夾頭a)鉆套b)鉆夾頭2)頸部：是工作部分和鉆柄之間的連接部分。六、鉆削加工(2)鉆頭的主要角度標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的主要切削角度由前角、后角、3)工作部分：是鉆頭的主要部分，包括導(dǎo)向部分和切削部分。圖5-95麻花鉆的切削部分1橫刃2主切削刃3棱邊4副后面5前面6副切削刃7刀尖8主切削刃9主后面六、鉆削加工頂角等組成。1)前角。2)后角。3)頂角。六、鉆削加工圖5-96加工鋼材的“群鉆”1凹圓弧刃2分屑槽3橫刃

22、七、機(jī)加工工藝在汽車上的應(yīng)用1)機(jī)械加工工藝流程反映了當(dāng)代轎車制造業(yè)中最先進(jìn)的水平，生產(chǎn)節(jié)拍3040s，生產(chǎn)線部分采用風(fēng)冷干式切削加工技術(shù)。2)刀具材料的選用。3)刀具典型結(jié)構(gòu)與加工工藝。4)高速專用數(shù)控機(jī)床。第四節(jié)焊接1)焊接與鉚接等不可拆連接相比，可節(jié)約金屬材料，接頭密封性好；2)可用型材等拼焊成焊接結(jié)構(gòu)件，以代替大型復(fù)雜的鑄件；3)焊接容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，使生產(chǎn)周期短，勞動(dòng)強(qiáng)度低；4)焊接設(shè)備簡單，操作方便，產(chǎn)品成本低。一、焊接的分類及應(yīng)用二、常用焊接方法三、常用金屬材料的焊接一、焊接的分類及應(yīng)用1.焊接的分類(1)熔焊焊接過程中將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法稱為熔

23、焊。(2)壓焊焊接過程中必須對(duì)焊件施加壓力(加熱或不加熱)以完成焊接的方法稱為壓焊。(3)釬焊采用比母材熔點(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)低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材互相擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法稱為釬焊。一、焊接的分類及應(yīng)用圖5-97主要焊接方法分類框圖2.焊接的應(yīng)用二、常用焊接方法(一)焊條電弧焊圖5-98焊條電弧焊焊接過程1正極2焊件3焊縫4渣殼5電弧6保護(hù)氣體7焊芯8藥皮9焊條10焊鉗11熔滴12熔池13工作臺(tái)14負(fù)極二、常用焊接方法1.焊接電弧(1)電弧的產(chǎn)生焊接電弧是指由焊接電源供給的、具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間、在氣

24、體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，如圖5-99所示。(2)電弧的組成焊條電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成。1)陰極區(qū)指陰極的端部是向外發(fā)射電子的部分，而發(fā)射電子需消耗一定的能量，因此陰極區(qū)產(chǎn)生的熱量不多。2)陽極區(qū)指陽極的端部是接收電子的部分。二、常用焊接方法3)弧柱區(qū)是位于陽極區(qū)與陰極區(qū)之間的氣體空間區(qū)域，圖5-99電弧的形成二、常用焊接方法長度近似于整個(gè)電弧長度，它由電子、正負(fù)離子組成，其熱量大部分通過對(duì)流、輻射散失到周圍的空氣中。(3)焊接電弧的極性及應(yīng)用由于直流電焊時(shí)，焊接電弧正、負(fù)極上熱量不同，所以采用直流電源時(shí)有正接和反接之分。2.焊條電弧焊的電源及工具(1)弧焊電源按產(chǎn)生

25、電流種類不同，可分為弧焊變壓器和弧焊整流器兩大類，也常被俗稱為交流弧焊機(jī)和直流弧焊機(jī)。(2)弧焊工具包括焊鉗、焊接電纜、面罩等。1)焊鉗是一種夾持器，焊工用焊鉗能夾住和控制焊條，并起著從焊接電纜向焊條傳導(dǎo)焊接電流的作用。2)焊接電纜是焊接回路的一部分，其作用是傳導(dǎo)電流，一般用多股純銅軟線制成，外皮的絕緣性好且耐磨和耐擦傷。二、常用焊接方法3)面罩的用途是保護(hù)焊工面部不受電弧的直接輻射與飛濺物的傷害。3.焊條(1)焊條的組成主要由焊芯和藥皮組成。1)焊芯。2)藥皮指壓涂在焊芯表面上的涂料層。(2)焊條的分類和型號(hào)焊條的種類繁多，分類方法也很多。表5-10焊條類型和代號(hào)(3)焊條的選用一般情況下，

26、酸性焊條的工藝性能較好，二、常用焊接方法但焊縫金屬的力學(xué)性能差；堿性焊條的工藝性能稍差，但焊縫金屬的力學(xué)性能較好。4.焊接接頭的組織性能(1)焊縫屬于鑄態(tài)組織。(2)熱影響區(qū)焊接過程中由于至焊縫中心的距離不同，因此在焊縫及其附近區(qū)域的溫度分布就不均勻。1)過熱區(qū)是指在影響區(qū)中溫度接近于AE線，冷卻后得到粗大組織的區(qū)域。圖5-100低碳鋼的熔焊接頭二、常用焊接方法2)正火區(qū)是指在熱影響區(qū)中溫度接近于Ac3，具有正火組織的區(qū)域。3)部分相變區(qū)是指在熱影響區(qū)中，溫度處于Ac1至Ac3之間，部分組織發(fā)生相變的區(qū)域。(3)熔合區(qū)焊接接頭中焊縫向熱影響區(qū)過渡的區(qū)域，該區(qū)在焊接時(shí)處于半熔化狀態(tài)，組織成分極不

27、均勻，力學(xué)性能不好。(二)埋弧焊1.埋弧焊的焊接過程二、常用焊接方法2.焊接材料圖5-101埋弧焊的縱截面圖1母材金屬2電弧3焊絲4焊劑5熔化的焊劑6渣殼7焊縫8熔池二、常用焊接方法表5-11埋弧焊常用焊劑牌號(hào)3.埋弧焊工藝二、常用焊接方法圖5-102自動(dòng)焊的引弧板和引出板二、常用焊接方法圖5-103自動(dòng)焊的焊劑墊二、常用焊接方法4.埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用圖5-104環(huán)縫埋弧焊示意圖二、常用焊接方法1)埋弧焊電流比焊條電弧焊高68倍，不須更換焊條，沒有飛濺，生產(chǎn)率提高510倍。2)埋弧焊焊劑供給充足，保護(hù)效果好，冶金過程完善，焊接參數(shù)穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好，而且穩(wěn)定，對(duì)操作者技術(shù)要求低，焊縫成形美觀。3

28、)改善了勞動(dòng)條件，沒有弧光，沒有飛濺，煙霧也很少，勞動(dòng)強(qiáng)度較低。4)埋弧焊適應(yīng)性差，只焊平焊位置，通常焊接直縫和環(huán)縫，不能焊空間位置焊縫和不規(guī)則焊縫。5)設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，投資大，調(diào)整等準(zhǔn)備工作量較大。二、常用焊接方法(三)氣焊圖5-105氧乙炔焊二、常用焊接方法(1)中性焰在焊炬的混合室內(nèi)，氧與乙炔的混合體積比為1.11.2時(shí)所形成的火焰。(2)碳化焰氧與乙炔的數(shù)量混合體積比小于1.1時(shí)的火焰。(3)氧化焰氧與乙炔的混合體積比大于1.2時(shí)的火焰，火焰中有過量的氧，在尖形焰芯外面形成一個(gè)有氧化性的富氧區(qū)。(四)氣體保護(hù)焊1. CO2氣體保護(hù)焊圖5-106C氣體保護(hù)焊設(shè)備示意圖1C氣瓶2預(yù)熱器3高

29、壓干燥器4氣體減壓閥5氣體流量計(jì)6低壓干燥器7氣閥8送絲機(jī)構(gòu)9焊槍10可調(diào)電感11焊接電源12工件二、常用焊接方法(1)成本低CO2氣體比較便宜，焊接成本僅是埋弧自動(dòng)焊和焊條電弧焊的40左右。(2)生產(chǎn)率高焊絲送進(jìn)自動(dòng)化，電流密度大，電弧熱量集中，所以焊接速度快。(3)操作性能好CO2氣體保護(hù)焊電弧是明弧，可清楚看到焊接過程，如同焊條電弧焊一樣靈活，適合全位置焊接。(4)焊接質(zhì)量比較好CO2氣體保護(hù)焊焊縫含氫量低，采用合金鋼焊絲易于保證焊縫性能。二、常用焊接方法(5)焊縫成形差，飛濺大煙霧較大，控制不當(dāng)易產(chǎn)生氣孔。(6)設(shè)備使用和維修不便送絲機(jī)構(gòu)容易出故障，需要經(jīng)常維修。2.氬弧焊圖5-107

30、氬弧焊示意圖a)熔化極b)鎢極1送絲輪2焊絲3導(dǎo)電嘴4噴嘴5進(jìn)氣管6氬氣流7電弧8工件9鎢極10填充金屬絲二、常用焊接方法1)機(jī)械保護(hù)效果很好，焊縫金屬純凈，成形美觀，質(zhì)量優(yōu)良。2)電弧穩(wěn)定，特別是小電流時(shí)也很穩(wěn)定。3)采用氣體保護(hù)，電弧可見(稱為明弧)，易于實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接。4)電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，熔池小，焊速快，熱影響區(qū)小，焊接變形小。5)氬氣價(jià)格較高，因此成本較高。二、常用焊接方法(五)電渣焊圖5-108絲極電渣焊過程示意圖1工件2金屬熔池3渣池4導(dǎo)絲管5焊絲6強(qiáng)制成形裝置7引出極8金屬熔滴9焊縫10引弧板二、常用焊接方法圖5-109板極電渣焊示意圖1工件2板極3強(qiáng)制成形裝

31、置二、常用焊接方法圖5-110熔嘴電渣焊示意圖1工件2熔嘴3導(dǎo)絲管4焊絲5強(qiáng)制成形裝置二、常用焊接方法圖5-111管極電渣焊示意圖1工件2管極(鋼管)3焊絲4導(dǎo)電板5藥皮二、常用焊接方法1)適合焊接厚件，生產(chǎn)率高成本低。2)焊縫金屬比較純凈，電渣焊機(jī)械保護(hù)好，空氣不易進(jìn)入。3)焊接接頭組織粗大，焊后要進(jìn)行正火處理。(六)電阻焊二、常用焊接方法圖5-112電阻焊種類a)點(diǎn)焊b)縫焊c)對(duì)焊1.點(diǎn)焊二、常用焊接方法表5-12點(diǎn)焊、縫焊接頭推薦使用尺寸(單位：mm)二、常用焊接方法表5-12點(diǎn)焊、縫焊接頭推薦使用尺寸(單位：mm)2.縫焊3.對(duì)焊二、常用焊接方法(1)電阻對(duì)焊是將兩個(gè)工件裝夾在對(duì)焊機(jī)

32、電極鉗口內(nèi)，先加預(yù)壓使兩焊件端面壓緊，再通電加熱，使被焊處達(dá)到塑性溫度狀態(tài)后斷電并迅速加壓頂鍛，使高溫端面產(chǎn)生一定塑性變形而完成焊接。(2)閃光對(duì)焊是兩焊件先不接觸，接通電源，再移動(dòng)焊件使之接觸。(七)釬焊二、常用焊接方法(1)軟釬焊釬料熔點(diǎn)在450以下的釬焊叫軟釬焊。圖5-113對(duì)焊接頭舉例a)合理b)不合理對(duì)焊時(shí)總縮短量二、常用焊接方法(2)硬釬焊釬料熔點(diǎn)在450以上，接頭強(qiáng)度較高，都在200MPa以上。圖5-114釬焊接頭舉例二、常用焊接方法圖5-115環(huán)狀釬料的安置二、常用焊接方法(八)常用焊接方法的比較和選用二、常用焊接方法表5-13常用焊接方法比較二、常用焊接方法表5-13常用焊接

33、方法比較二、常用焊接方法表5-13常用焊接方法比較(1)接頭質(zhì)量和性能要符合結(jié)構(gòu)要求選擇焊接方法要考慮金屬的焊接性、焊接方法的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求。(2)考慮經(jīng)濟(jì)性，生產(chǎn)率高成本低單件小批量生產(chǎn)、短焊縫選用手工焊；成批生產(chǎn)長直縫選用自動(dòng)焊；40mm以上厚板采用電渣焊一次焊成，生產(chǎn)率高。(3)工藝性焊接方法選用要考慮有沒有這種方法的設(shè)備和焊接材料，在室外或野外施工有沒有電源等條件，焊接工藝能否實(shí)現(xiàn)。三、常用金屬材料的焊接(一)金屬材料的焊接性1.金屬焊接性概念2.金屬焊接性評(píng)定(二)低碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接1.低碳非合金鋼的焊接2.中碳非合金鋼的焊接3.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接表5-1

34、4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼及焊接材料三、常用金屬材料的焊接表5-14低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼及焊接材料(三)不銹鋼的焊接(四)鑄鐵的焊補(bǔ)三、常用金屬材料的焊接(1)熱焊法焊前將鑄件整體(或局部)加熱到500700，然后進(jìn)行焊接，焊后緩慢冷卻。(2)冷焊法焊接前鑄件不預(yù)熱或只進(jìn)行400以下的預(yù)熱。(五)非鐵金屬的焊接1.鋁及鋁合金的焊接(1)極易氧化鋁和氧的親和力很大，很容易生成氧化鋁(Al2O3)，其組織致密，熔點(diǎn)(2050)遠(yuǎn)高于鋁的熔點(diǎn)(660)，覆蓋在金屬表面，阻礙熔合。(2)形成氣孔液態(tài)鋁能吸收大量的氫，而固態(tài)鋁又幾乎不溶解氫，冷卻時(shí)由于結(jié)晶速度快，大量的氫氣來不及逸出熔池，產(chǎn)生氣孔。三、常用金屬

35、材料的焊接(3)熱源功率大并易變形鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較大，要求使用大功率熱源，厚度較大時(shí)要預(yù)熱。(4)特殊工藝措施鋁在高溫時(shí)強(qiáng)度很低，容易引起焊縫塌陷，常需采用墊板。2.銅及銅合金的焊接(1)難熔合銅導(dǎo)熱系數(shù)大，比鐵大711倍，熱量很容易傳導(dǎo)出去，使母材和填充金屬難于熔合。(2)易氧化液態(tài)的銅易生成Cu2O，分布在晶界處，且銅的膨脹系數(shù)大，凝固系數(shù)也大，容易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，極易引起開裂。(3)產(chǎn)生氣孔銅特別容易吸收氫，凝固時(shí)來不及逸出，形成氣孔。三、常用金屬材料的焊接(4)易變形銅的膨脹系數(shù)和收縮系數(shù)都大，且銅的導(dǎo)熱性強(qiáng)，熱影響區(qū)寬，焊接變形容易。3.鈦及鈦合金的焊接(二)焊接檢驗(yàn)方法(1)外觀

36、檢驗(yàn)用肉眼或放大鏡(小于20倍)檢查外部缺陷。(2)無損檢驗(yàn)1)射線檢驗(yàn)：借助射線(X射線、射線或高能射線等)的穿透作用檢查焊縫內(nèi)部缺陷，通常用照相法。2)超聲波檢驗(yàn):利用頻率在2000Hz以上是超聲波的反射，探測焊縫內(nèi)部缺陷的位置、種類和大小。3)磁粉檢驗(yàn):利用漏磁場吸附磁粉檢查焊縫表面或近表面缺陷。4)著色檢驗(yàn):借助滲透性強(qiáng)的滲透劑和毛細(xì)管的作用檢查焊縫表面缺陷。(3)焊后成品強(qiáng)度檢驗(yàn)主要是水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。(4)致密性檢驗(yàn)(二)焊接檢驗(yàn)方法1)煤油檢驗(yàn)：在被檢焊縫的一側(cè)刷上石灰水溶液，另一側(cè)涂煤油，借助煤油的穿透能力，若有裂縫等穿透性缺陷，石灰粉上呈現(xiàn)出煤油的黑色斑痕，據(jù)此發(fā)現(xiàn)焊接缺陷

37、。2)吹氣檢驗(yàn)：在焊縫一側(cè)吹壓縮空氣，另一側(cè)刷肥皂水，若有穿透性缺陷，該部位便現(xiàn)出氣泡，即可發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。(二)焊接檢驗(yàn)方法表5-15幾種焊縫內(nèi)部檢驗(yàn)方法的比較五、焊接新技術(shù)簡介1.等離子弧焊接和切割2.真空電子束焊接3.激光焊接4.擴(kuò)散焊接5.摩擦焊1.等離子弧焊接和切割圖5-116等離子弧發(fā)生裝置原理圖1鎢極2噴嘴3等離子弧4工件5電阻6高頻振蕩器7直流電源1.等離子弧焊接和切割1)大電流等離子弧焊件厚度大于2.5mm，有兩種工藝。2)微束等離子弧焊時(shí)電流在30A以下。2.真空電子束焊接圖5-117真空電子束焊示意圖1真空室2焊件3電子束4聚焦透鏡5陽極6陰極7燈絲8交流電源9直流高壓電源

38、10直流電源11排氣裝置2.真空電子束焊接1)在真空環(huán)境中施焊，保護(hù)效果極佳，焊接質(zhì)量好。2)熱源能量密度大，熔深大，焊速快，焊縫深而窄，焊縫寬熔比可120，能單縫焊厚件。3)焊接變形小。4)焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣，焊接過程控制靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。5)焊接設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，使用與維護(hù)要求技術(shù)高。3.激光焊接圖5-118激光焊接示意圖1工件2工作臺(tái)3電源與控制設(shè)備4激光器5觀察器及聚焦系統(tǒng)3.激光焊接1)能量密度大且放出極其迅速，適合于高速加工，能避免熱損傷和焊接變形，故可進(jìn)行精密零件、熱敏感性材料的加工。2)激光焊接裝置不需要與被焊接工件接觸。3)激光可對(duì)絕緣材料直接焊接，對(duì)異種金屬材料焊接比較容

39、易，甚至能把金屬與非金屬焊接在一起。4.擴(kuò)散焊接1)擴(kuò)散焊接頭成分、組織和性能基本相同，甚至完全相同，從而減少因組織不均勻引起的局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的危險(xiǎn)。2)擴(kuò)散焊接母材不過熱、不熔化，幾乎在不損壞性能的情況下焊接一切金屬和非金屬，特別是用一般方法難以焊接的材料，如彌散強(qiáng)化的高溫合金、纖維強(qiáng)化的硼-鋁復(fù)合材料等。3)可以焊接不同類型的材料，包括異種金屬、金屬與陶瓷等完全不相溶的材料。4)可以焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜及厚度相差很大的工件。5.摩擦焊圖5-119摩擦焊示意圖1)接頭質(zhì)量好而且穩(wěn)定，因在摩擦過程中接觸面氧化膜及雜質(zhì)被清除，焊后組織致密，不易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。5.摩擦焊2)焊接質(zhì)量高，如我

40、國蛇形管接頭摩擦焊為120件/h，而閃光焊只有20件/h。3)可焊接的金屬范圍廣，適于焊接異種金屬，如碳鋼、不銹鋼、高速工具鋼，鎳基合金間焊接、銅與不銹鋼焊接、鋁與鋼焊接等。4)設(shè)備簡單(可用車床改裝)，電能消耗少(只有閃光對(duì)焊的1/151/10)，但制動(dòng)和加壓裝置要求靈敏。六、焊接工藝在汽車上的應(yīng)用(一)汽車工業(yè)所用的焊接方法及零部件的應(yīng)用情況1.電阻焊2.電弧焊3.特種焊4.氧乙炔焊5.釬焊(二)汽車工業(yè)中焊接新技術(shù)的應(yīng)用1.電阻焊的節(jié)能及控制技術(shù)2.氣體保護(hù)焊接技術(shù)3.高能束熱源焊接及加工技術(shù)(三)汽車工業(yè)中焊接新材料的發(fā)展趨勢六、焊接工藝在汽車上的應(yīng)用1.鍍鋅鋼板2.高強(qiáng)度鋼板3.鋁合

41、金4.鎂合金5.高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料(四)汽車工業(yè)焊接的總體發(fā)展趨勢1.發(fā)展焊接機(jī)器人自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)2.發(fā)展輕便組合式智能自動(dòng)焊機(jī)3.發(fā)展計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)1.電阻焊(1)點(diǎn)焊主要用于車身總成、地板、車門、側(cè)圍、后圍、前橋和小零部件等。(2)多點(diǎn)焊用于車身底板、載貨車車廂、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和行李箱蓋等。(3)凸焊及滾凸焊用于車身零部件、減振器閥桿、制動(dòng)蹄、螺釘、螺母和小支架等。(4)縫焊用于車身頂蓋雨檐、減振器封頭、油箱、消聲器和機(jī)油盤等。(5)對(duì)焊用于鋼圈、排進(jìn)氣閥桿、刀具等。2.電弧焊(1)CO2焊用于車廂、后橋、車架、減振器閥桿、橫梁、后橋殼管、傳動(dòng)軸、液壓缸和千斤頂?shù)鹊暮附印?2)氬弧焊

42、用于機(jī)油盤、鋁合金零部件的焊接和補(bǔ)焊。(3)焊條電弧焊用于厚板零部件如支架、備胎架、車架等。(4)埋弧焊用于半橋套管、法蘭、天然氣汽車的壓力容器等。3.特種焊(1)摩擦焊用于汽車閥桿、后橋、半軸、轉(zhuǎn)向桿和隨車工具等。(2)電子束焊用于齒輪、后橋等。(3)激光焊割用于車身底板、齒輪、零件下料及修邊等。4.氧乙炔焊5.釬焊(二)汽車工業(yè)中焊接新技術(shù)的應(yīng)用1.電阻焊的節(jié)能及控制技術(shù)(1)聯(lián)體懸掛式點(diǎn)焊機(jī)汽車工業(yè)中應(yīng)用最多的是懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，一個(gè)車間往往是幾十或上百臺(tái)，其容量大多在100kVA以上，在汽車薄板的焊接中得到了廣泛的應(yīng)用。(2)電阻焊機(jī)目前電阻焊機(jī)大量使用交流50Hz的單相交流電源，其容量大、功率因數(shù)低。2.氣體保護(hù)焊接技術(shù)(1)表面張力過渡的