第9章 z鑄造、鍛壓和焊接

第九章鑄造、鍛壓和焊接本章要點(diǎn)鑄造鍛壓焊接機(jī)械制造基礎(chǔ)第九章

鑄造、鍛壓和焊接9－1

鑄造

鑄造是液態(tài)成形，它能制造各種尺寸不同形狀復(fù)雜的毛坯或零件。鑄造具有適應(yīng)性廣、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，在一般機(jī)械中廣泛采用鑄件。因此，鑄造是機(jī)械零件毛坯或成品零件熱加工的一種重要工藝方法9-1鑄造

9-1鑄造鑄造就是熔煉金屬，制造與零件形狀相適應(yīng)的鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型中，待其冷卻凝固后獲得毛坯或零件的方法、用鑄造方法制造的毛坯或零件稱為鑄件。各種金屬材料都能用鑄造的方法制成具有一定尺寸和形狀的鑄件。因此，鑄造在機(jī)械制造工業(yè)中占有重要地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一般的機(jī)器設(shè)備中，鑄件占機(jī)器總重量的45％～90％，而鑄件成本僅占機(jī)器總成本的20％～25％。一、概述

9-1鑄造合金的鑄造性能是指在鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，鑄造成形的難易程度，容易獲得正確的外形、內(nèi)部又健全的鑄件，其鑄造性能就好。應(yīng)該指出，鑄造性能是一個(gè)復(fù)雜的綜合性能，通常用充型能力、收縮性等指標(biāo)來(lái)衡量。

熔融金屬充滿型腔，形成輪廓清晰、形狀完整的鑄件的能力叫做液態(tài)合金的充型能力。影響液態(tài)合金充型能力的因素有兩個(gè)：一是合金的流動(dòng)性，二是外界條件。流動(dòng)性好的合金，充型能力強(qiáng)，易得到形狀完整、輪廓清晰、尺寸準(zhǔn)確、薄而復(fù)雜的鑄件。反之，鑄件容易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。鑄鐵和硅黃銅的流動(dòng)性最好，鋁硅合金次之，鑄鋼最差。（1）合金的流動(dòng)性1、合金充型能力二、合金鑄造性能

9-1鑄造（2）外界條件1)鑄型條件鑄型的導(dǎo)熱速度越快或?qū)饘僖毫鲃?dòng)阻力越大，金屬液流動(dòng)時(shí)間就短，合金的充型能力越差。2)澆注條件在一定范圍內(nèi)，提高澆注溫度，可使液態(tài)合金粘度下降，流速加快，還能使鑄溫度升高，金屬散熱速度變慢，從而大大提高金屬液的充型能力。但如果澆注溫度過(guò)高，容易產(chǎn)生粘砂、縮孔、氣孔、粗晶等缺陷。例如鑄鋼的澆注溫度范圍為1520～1620℃，鑄鐵的澆注溫度范圍為1230～1450℃，鋁合金的澆注溫度范圍為680～780℃，3)鑄件結(jié)構(gòu)當(dāng)鑄件壁厚過(guò)小，壁厚急劇變化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及有大的水平面等結(jié)構(gòu)時(shí)，都使金屬液的流動(dòng)發(fā)生困難。因此，設(shè)計(jì)時(shí)鑄件的壁厚必須大于最小允許壁厚值，有的鑄件還需設(shè)計(jì)流動(dòng)通道。9-1鑄造鑄件在冷卻過(guò)程中，其體積和尺寸縮小的現(xiàn)象叫做收縮。合金的收縮量通常用體收縮率和線收縮率來(lái)表示。金屬?gòu)囊簯B(tài)到常溫的體積改變量稱為體收縮；金屬在固態(tài)由高溫到常溫的線性尺寸改變量稱為線收縮；鑄件的收縮與合金成分、溫度、收縮系數(shù)和相變體積改變等因素有關(guān)，除此之外還與結(jié)晶特性、鑄件結(jié)構(gòu)以及鑄造工藝等有關(guān)。（1）收縮三階段2、合金收縮率鑄造合金收縮要經(jīng)歷三個(gè)相互聯(lián)系的收縮階段，即液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮(2)影響收縮的因素合金總的收縮為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮三個(gè)階段收縮之和，它和金屬本身的化學(xué)成分、澆注溫度以及鑄型條件和鑄件結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。

9-1鑄造(3)收縮對(duì)鑄件質(zhì)量的影響1）縮孔與縮松如果鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮得不到合金液體的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的某些部位會(huì)出現(xiàn)孔洞，大而集中的孔洞稱為縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松。

9-1鑄造2)鑄造應(yīng)力、變形和裂紋鑄件在冷凝過(guò)程中，由于各部分金屬冷卻速度不同，使得各部位的收縮不一致，再加上鑄型和型芯的阻礙作用，使鑄件的固態(tài)收縮受到制約，就會(huì)產(chǎn)生鑄造應(yīng)力。在應(yīng)力作用下鑄件容易產(chǎn)生變形，甚至開裂。9-1鑄造三、鑄造方法根據(jù)鑄型的方法不同，鑄造方法分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。砂型鑄造是目前最常用最基本的鑄造方法。(一)砂型鑄造砂型鑄造的基本工藝過(guò)程如圖9－6所示。主要工序有制造模樣和芯盒、備制型砂和芯砂、造型、造芯、合型、澆注、落砂清理和檢驗(yàn)等。其中造型(芯)是砂型鑄造最基本的工序，按緊實(shí)型砂和起模方法不同，造型方法可分為手工造型和機(jī)器造型兩種。9-1鑄造9-1鑄造1．手工造型手工造劑操作靈活，工裝簡(jiǎn)單，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，常用于單件和小批量生產(chǎn)。手工造型的方法很多，有整模造型、分模造型、挖砂造型、活塊造型、刮板造型等，表9－1為這些常用手工造型方法的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。2．機(jī)器造型機(jī)器造型(芯)使緊砂和起模兩個(gè)重要工序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)械化，因而生產(chǎn)率高，鑄件質(zhì)量好。但設(shè)備投資大，適用于中、小型鑄件的成批大量生產(chǎn)。機(jī)器造型按緊實(shí)的方式不同，分壓實(shí)造型、震擊造型、拋砂造型和射砂造型四種基本方式。9-1鑄造(1)壓實(shí)造型

9-1鑄造(2)震擊造型9-1鑄造(3)拋砂造型

9-1鑄造(4)射砂造型9-1鑄造（二）特種鑄造與砂型鑄造不同的其他鑄造方法統(tǒng)稱為特種鑄造。各種特種鑄造方法均有其突出的特點(diǎn)和一定的局限性，下面簡(jiǎn)要介紹常用的特種鑄造方法。1.熔模鑄造如圖9－11所示，熔模鑄造就是先用母模制造壓型，然后用易熔材料制成模樣，再用造型材料將其表面包覆，經(jīng)過(guò)硬化后將模樣熔去，從而制成無(wú)分型面的鑄型殼，最后經(jīng)澆注麗獲得鑄件。由于熔模廣泛采用蠟質(zhì)材料來(lái)制造，所以熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”。9-1鑄造9-1鑄造2．金屬型鑄造把液體金屬澆人用金屬制成的鑄型內(nèi)，而獲得鑄件的方法稱為金屬型鑄造。一般金屬型用鑄鐵或耐熱鋼制造，由于金屬型可重復(fù)使用多次，故又稱為永久型。9-1鑄造

3.壓力鑄造將熔融金屬在高壓下快速壓入鑄型，并在壓力下凝固，而獲得鑄件的方法稱為壓力鑄造，簡(jiǎn)稱壓鑄。壓鑄是通過(guò)壓鑄機(jī)完成的，圖9－13為立式壓鑄機(jī)工作過(guò)程示意圖。9-1鑄造4．離心鑄造離心鑄造是將液體金屬澆人高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下凝固成形的鑄造方法。根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸空間位置不同，離心鑄造機(jī)可分為立式和臥式兩大類(圖9－14)。9-1鑄造（三）鑄造生產(chǎn)常見缺陷由于鑄造生產(chǎn)工序繁多，很容易使鑄件產(chǎn)生缺陷。為了減少鑄件缺陷，首先應(yīng)正確判斷缺陷類型，找出產(chǎn)生缺陷的主要原因，以便采取相應(yīng)的預(yù)防措施，表9－2給出了常見鑄造缺陷的名稱、特征以及產(chǎn)生的主要原因。9-1鑄造9-1鑄造三、鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造生產(chǎn)要實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本、少污染，必須根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件等進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，并繪制鑄造工藝圖。鑄造工藝圖就是根據(jù)零件圖利用各種鑄造工藝符號(hào)、各種工藝參數(shù)，把制造模樣和鑄型所需的資料直接繪制在圖紙上的圖樣，圖中應(yīng)表示出鑄件的澆注位置，分型面，型芯的形狀、數(shù)量、尺寸及其固定方式，工藝參數(shù)，澆注系統(tǒng)等。這既是生產(chǎn)管理的需要，也是鑄件驗(yàn)收和經(jīng)濟(jì)核算的依據(jù)。（一）澆注位置和分型面的選擇澆注位置與分型面的選擇密切相關(guān)，通常分型面取決于澆注位置．選擇時(shí)既要保證質(zhì)量又要簡(jiǎn)化造型工藝。對(duì)一些質(zhì)量要求不高的鑄件，為了簡(jiǎn)化造型工藝，可以先選定分型面。9-1鑄造1.澆注位置的選擇(1)鑄件的重要表面朝下或處于側(cè)面

不合理合理9-1鑄造

不合理合理(2)鑄件的寬大平面朝下9-1鑄造(3)鑄件的薄壁部分朝下合理不合理(4)鑄件的厚大部分朝上，便于補(bǔ)縮(5)澆注位置應(yīng)利于減少型芯，便于安裝型芯通常型芯用來(lái)獲得內(nèi)孔和內(nèi)腔，有時(shí)也為了獲得局部外形。9-1鑄造2．選擇分型面鑄型時(shí)，砂箱與砂箱之間的結(jié)合面稱之為分型面。就同鑄件而言，可以有幾種不同的分型方案，應(yīng)從中選出一種最佳方案，使得起模方便，造型工藝簡(jiǎn)化。具體選擇原則如下：(1)應(yīng)盡量使鑄件位于同一鑄型內(nèi)

不合理合理9-1鑄造(2)盡量減少分型面9-1鑄造(3)盡量使分型面平直9-1鑄造(4)盡量使型腔和主要型芯位于下砂箱

不合理合理9-1鑄造（二）確定鑄造主要工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù)是指鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些數(shù)據(jù)。主要指加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、型芯頭尺寸、鑄造圓角等。這些工藝參數(shù)不僅和澆注位置及模樣有關(guān)，還與造芯、下芯及合型的工藝過(guò)程有關(guān)。在鑄造過(guò)程中，為了便于制作模樣和簡(jiǎn)化造型操作，一般在確定工藝參數(shù)前要根據(jù)零件的形狀特征簡(jiǎn)化鑄件結(jié)構(gòu)。例如零件上的小凸臺(tái)、小凹槽、小孔等可以不鑄出，留待以后切削加工。在單件小批生產(chǎn)條件下鑄件的孔徑小于30mm、凸臺(tái)高度和凹槽深度小于10mm時(shí)，可以不鑄出。1．加工余量在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)加工中再切去的金屬層厚度，稱為加工余量。根據(jù)GB／T11350—1989《鑄件機(jī)械加工余量》的規(guī)定，確定加工余量之前，需先確定鑄件的尺寸公差等級(jí)和加工余量等級(jí)。9-1鑄造2．起模斜度為便于起模，在平行于模樣或芯盒起模方向的側(cè)壁上的斜度，稱為起模斜度。起模斜度的形式有三種，如圖9－26所示，當(dāng)不加工的側(cè)面壁厚＜8mm時(shí)，可采用增加壁厚法；當(dāng)壁厚為8～16mm時(shí)，可采用加減壁厚法；當(dāng)壁厚＞16mm時(shí)，可采用減小壁厚法。9-1鑄造3．收縮率因鑄件收縮的影響，鑄件冷卻后其尺寸要比模樣的尺寸小，為了保證鑄件要求的尺寸，必須加大模樣的尺寸。鑄件尺寸收縮的大小一般用鑄件線收縮率K表示：式中，LM為模樣(芯盒)尺寸，LJ為鑄件尺寸?；诣T鐵和碳鋼的線收縮率分別為0.7～1％和1.3～2.0％。9-1鑄造4.確定澆注系統(tǒng)為填充型腔和冒口而開設(shè)于鑄型中的一系列通道稱為澆注系統(tǒng)，其作用是保證液態(tài)金屬液平穩(wěn)地流入型腔，以免沖壞鑄型；防止熔渣、砂粒等雜物進(jìn)入型腔；補(bǔ)充鑄件冷凝收縮時(shí)所需的液體金屬。9-1鑄造四、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性鑄件結(jié)構(gòu)工藝性是指鑄件的結(jié)構(gòu)應(yīng)在滿足使用要求的前提下，還要滿足鑄造性能和鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)要求的一種特性。它足衡量鑄件設(shè)計(jì)質(zhì)量的一個(gè)重要方面。合理的鑄件結(jié)構(gòu)不僅能保證鑄件質(zhì)量，滿足使用要求，而且工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高、成本低。1.鑄件壁厚要合理在一定的工藝條件下，由于受鑄造合金流動(dòng)性的限制，能鑄出的鑄件壁厚有一個(gè)最小值。鑄件尺寸鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金銅合金＜200×2006～85～66533～5200×200～500×50010～126～1012846～8＞500×5001515－－5～7－9-1鑄造2.鑄件壁厚要均勻鑄件薄厚不均，必然在壁厚交接處形成金屬聚集的熱節(jié)而產(chǎn)生縮孔、縮松，并且由于冷卻速度不同容易形成熱應(yīng)力和裂紋(圖9－30)、確定鑄件壁厚，應(yīng)將加工余量考慮在內(nèi)，有時(shí)加工余量會(huì)使壁厚增加而形成熱節(jié)。

不合理合理9-1鑄造3．鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁鑄件內(nèi)壁和肋，散熱條件較差，內(nèi)壁薄于外壁，可使內(nèi)、外壁均勻冷卻，減小內(nèi)應(yīng)力，防止裂紋。內(nèi)、外壁厚相差值約為10％～30％。4．鑄件壁連接要合理為減少熱節(jié)，防止縮孔，減少應(yīng)力，防止裂紋，壁間連接應(yīng)有鑄造圓角(圖9－31)。不同壁厚的連接應(yīng)逐步過(guò)渡(圖9－32)，以防接頭處熱量聚集和應(yīng)力集中。鑄件上的肋或壁的連接應(yīng)避免十字交叉和銳角連接(圖9－33)。9-1鑄造9-1鑄造5.避免鑄件收縮受阻如果鑄件收縮受到阻礙，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)將產(chǎn)生裂紋。6．防止鑄件翹曲變形細(xì)長(zhǎng)形或平板類鑄件在收縮時(shí)易產(chǎn)生翹曲變形。改不對(duì)稱結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)或采用加強(qiáng)肋，提高其剛度，均可有效地防止鑄件變形。9-1鑄造（二）鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求從工藝上考慮，鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)有利于簡(jiǎn)化鑄造工藝；有利于避免產(chǎn)生鑄造缺陷；便于后續(xù)加工。注意以下幾個(gè)方面：1.鑄件外形力求簡(jiǎn)單9-1鑄造9-1鑄造2．鑄件內(nèi)腔設(shè)計(jì)鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)采用型芯來(lái)形成，使用型芯會(huì)增加材料消耗，且工藝復(fù)雜，成本提高，因此，設(shè)計(jì)鑄件內(nèi)腔時(shí)應(yīng)盡量少用或不用型芯。9-1鑄造9-1鑄造3．鑄件的結(jié)構(gòu)斜度為了便于起模，垂直于分型面的非加工表面應(yīng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)斜度第九章鑄造、鍛壓和焊接機(jī)械制造基礎(chǔ)

9-2

鍛壓9-2鍛壓

鍛壓是一種借助工具或模具在沖擊或壓力作用下，對(duì)金屬坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀及性能，用以制造機(jī)械零件或零件毛坯的成形加工方法，鍛壓叉稱作鍛造或沖壓。9-2鍛壓一、概述1.鍛壓生產(chǎn)的特點(diǎn)鍛壓加工與其他加工方法比較，具有較高的生產(chǎn)效率?？上慵蛎鞯膬?nèi)部缺陷。鍛件的形狀、尺寸穩(wěn)定性好，并具有較高的綜合力學(xué)性能。鍛件的最大優(yōu)勢(shì)是韌性好、纖維組織合理、鍛件性能變化小。但是鍛壓生產(chǎn)也存在以下缺點(diǎn)：不能直接鍛制成形狀較復(fù)雜的零件；鍛件的尺寸精度不夠高；鍛壓生產(chǎn)所需的重型的機(jī)器設(shè)備和復(fù)雜的工模具，對(duì)于廠房基礎(chǔ)要求較高，初次投資費(fèi)用大。9-2鍛壓2.鍛壓生產(chǎn)的適用范圍鍛壓生產(chǎn)根據(jù)使用工具和生產(chǎn)工藝的不同而分為自由鍛、模鍛和特種鍛造。鍛造工藝在鍛件生產(chǎn)中起著重大作用。工藝流程不同，得到的鍛件質(zhì)量有很大的差別，使用的設(shè)備類型、噸位也相去甚遠(yuǎn)。鍛件的應(yīng)用范圍很廣，幾乎所有運(yùn)動(dòng)的重大受力構(gòu)件都是由鍛壓成形的。鍛壓在機(jī)器制造業(yè)中有著不可替代的作用，一個(gè)國(guó)家的鍛造水平，可反映出這個(gè)國(guó)家機(jī)器制造業(yè)的水平。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)化程度的日益提高，需求鍛件的數(shù)量逐年增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，飛機(jī)上采用的鍛壓(包括板料成形)零件將占85％，汽車將占60％～70％，農(nóng)機(jī)、拖拉機(jī)將占70％。9-2鍛壓3.鍛壓生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)鍛壓生產(chǎn)雖然生產(chǎn)效率高，鍛件綜合性能高，節(jié)約原材料；但因其生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，成本較高，處于不利的競(jìng)爭(zhēng)地位。鍛壓生產(chǎn)要跟上當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要不斷改進(jìn)技術(shù)、采用新工藝和新技術(shù)，進(jìn)一步提高鍛件的性能指標(biāo)；同時(shí)縮短生產(chǎn)周期、降低成本。當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)鍛壓生產(chǎn)本身的完善和發(fā)展有著重大影響，這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，材料科學(xué)的發(fā)展對(duì)鍛壓技術(shù)有著最直接的影響。其次，新興科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)。當(dāng)前主要是計(jì)算機(jī)技術(shù)在鍛壓技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。第三，機(jī)械零件性能的更高要求。推動(dòng)鍛壓技術(shù)發(fā)展的最大動(dòng)力是來(lái)自交通工具制造業(yè)——汽車制造業(yè)和飛機(jī)制造業(yè)。9-2鍛壓二、金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能是衡量金屬材料利用鍛壓加工方法成形的難易程度，是金屬的工藝性能指標(biāo)之一。金屬的鍛造性能的優(yōu)劣，常用金屬的塑性和變形抗力兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。金屬塑性好，變形抗力低，則鍛造性能好，反之則差。影響金屬材料塑性和變形抗力的主要因素有兩個(gè)方面。1．金屬的本質(zhì)(1)金屬的化學(xué)成分(2)金屬的組織狀態(tài)2.金屬的變形條件(1)變形溫度(2)變形速度(3)變形時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)9-2鍛壓三、自由鍛自由鍛是將加熱好的金屬坯料，放在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間，施加沖擊力或壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需鍛件的一種加工方法。坯料在鍛造過(guò)程中，除與上、下砧鐵或其它輔助工具接觸的部分表面外，都是自由表面，變形不受限制，故稱自由鍛。9-2鍛壓自由鍛通?？煞譃槭止ぷ杂慑懞蜋C(jī)器自由鍛。手工自由鍛主要是依靠人力利用簡(jiǎn)單工具對(duì)坯料進(jìn)行鍛打。手工鍛造生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，錘擊力小，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中已為機(jī)器鍛造所代替。機(jī)器自由鍛主要依靠專用的自由鍛設(shè)備和專用工具對(duì)坯料進(jìn)行鍛打，改變坯料的形狀和尺寸，從而獲得所需鍛件。自由鍛的優(yōu)點(diǎn)是：所用工具簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、靈活性大，適合單件和小批鍛件，特別是特大型鍛件的生產(chǎn)。自由鍛的缺點(diǎn)是：鍛件精度低、加工余量大、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等。1、自由鍛設(shè)備

設(shè)備噸位（T）鍛件質(zhì)量作用力動(dòng)力空氣錘0.05~1100kg沖擊力電動(dòng)機(jī)蒸氣-空氣錘0.5~51500kg沖擊力蒸氣或壓縮空氣水壓機(jī)500~150001~300T靜壓力高壓水9-2鍛壓1－踏桿；2－砧座；3－砧墊；4－下砧；5－上砧；6－錘桿；7－工作缸；8－下旋閥；9－旋閥；10－壓縮氣缸；11－手柄；12－錘身；13－減速器14－電動(dòng)機(jī)；15－工作活塞；16－壓縮活塞；17－連桿；18－曲柄9-2鍛壓1－砧座；2－砧墊；3－下砧；4－上砧；5－錘頭；6－導(dǎo)軌；7－錘桿；8－活塞：9－氣缸；10－緩沖缸；11－滑閥；12－節(jié)氣閥；13－滑閥操縱桿；14－節(jié)氣閥操縱桿；15－立柱；16－底座；17－拉桿9-2鍛壓9-2鍛壓9-2鍛壓9-2鍛壓9-2鍛壓9-2鍛壓2、自由鍛工序

根據(jù)作用與變形要求不同，自由鍛的工序分為基本工序、輔助工序和精整工序三類。1．基本工序指改變坯料的形狀和尺寸以達(dá)到鍛件基本成形的工序，稱為基本工序。包括鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移等工步。2．輔助工序是為了方便基本工序的操作，而使坯料預(yù)先產(chǎn)生某些局部變形的工序。如倒棱、壓肩等工步。3．修整工序修整鍛件最后尺寸和形狀，提高鍛件表面質(zhì)量，使鍛件達(dá)到圖紙要求的工序叫修整工序如修整鼓形、平整端面、校直彎曲等工步。任何一個(gè)自由鍛件的成形過(guò)程，上述三類工序中的各工步可以按需要單獨(dú)使用或進(jìn)行組合。9-2鍛壓基本工序9-2鍛壓9-2鍛壓輔助工序9-2鍛壓9-2鍛壓2、自由鍛件的分類和鍛造過(guò)程（1）餅塊類鍛件這類鍛件主要有圓盤、葉輪、齒輪等零件的毛坯。其所采用的基本工序是鐓粗工步。隨后的輔助工序和修整工序有倒棱、滾圓、平整等工步。餅塊類鍛件鍛造過(guò)程如圖9－45所示。

下料鐓粗鐓擠凸臺(tái)

沖孔滾圓平整9-2鍛壓（2）空心類鍛件這類鍛件主要有各種圓環(huán)、齒圈、軸承環(huán)、缸體、空心軸等零件的毛坯。所采用的基本工序有鐓粗、沖孔、擴(kuò)孔或芯軸拔長(zhǎng)等工步。輔助工序和修整工序有：倒棱、滾圓、校正等工步?？招念愬懠懺爝^(guò)程如圖9－46所示。

下料鐓粗沖孔

心軸拔長(zhǎng)鍛件

心軸擴(kuò)孔平整端面9-2鍛壓（2）空心類鍛件這類鍛件主要有各種圓環(huán)、齒圈、軸承環(huán)、缸體、空心軸等零件的毛坯。所采用的基本工序有鐓粗、沖孔、擴(kuò)孔或芯軸拔長(zhǎng)等工步。輔助工序和修整工序有：倒棱、滾圓、校正等工步?？招念愬懠懺爝^(guò)程如圖9－46所示。9-2鍛壓（3）軸桿類鍛件這類鍛件可以是直軸或階梯軸，如傳動(dòng)軸、軋輥、立柱、拉桿等；也可以是矩形、方形、工字形或其他截面的桿件，如連桿、搖桿、杠桿等。鍛造軸桿類鍛件的基本工序有拔長(zhǎng)或鐓粗＋拔長(zhǎng)工步。輔助工序和修整工序有倒棱和滾圓工步。軸桿類零件鍛造過(guò)程如圖9－47所示。下料拔長(zhǎng)鐓出法蘭拔出鍛件9-2鍛壓（4）曲軸類鍛件鍛造曲軸類鍛件的基本工序有拔長(zhǎng)、錯(cuò)移和扭轉(zhuǎn)等工步。輔助和修整工序有：分段壓痕、局部倒棱、滾圓和校正等工步。曲軸類零件鍛造過(guò)程如圖9－48所示。9-2鍛壓（5）彎曲類鍛件鍛造這類鍛件的基本工序有拔長(zhǎng)、彎曲工步。輔助工序和修整工序有：分段壓痕、滾圓和平整等工步。彎曲類鍛件的鍛造過(guò)程如圖9－49所示。（6）復(fù)雜形狀類鍛件這類鍛件差要有閥體、叉桿、吊環(huán)體、十字軸等。，其形狀較復(fù)雜，鍛造難度比較大，所用輔助工具也較多。因此在鍛造時(shí)應(yīng)選擇合理的鍛造工序，保證鍛件順利成形。9-2鍛壓四、模鍛模鍛是將加熱后的坯料放在鍛模模鏜內(nèi)，在鍛壓力的作用下使坯料變形而獲得鍛件的一種加工方法。坯料變形時(shí)，金屬的流動(dòng)受到模膛的限制和引導(dǎo)，從而獲得與模膛形狀一致的鍛件。9-2鍛壓與自由鍛相比，模鍛的優(yōu)點(diǎn)是：1)由于有模膛引導(dǎo)金屬的流動(dòng)，鍛件的形狀可以比較復(fù)雜；2)鍛件內(nèi)部的鍛造流線按鍛件輪廓分布，從而提高了零件的機(jī)械性能和使用壽命；3)鍛件表面光潔、尺寸精度高、節(jié)約材料和切削加工工時(shí)；4)生產(chǎn)率較高；5)操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。但是，由于模鍛是整體成形，并且金屬流動(dòng)時(shí)，與模膛之間產(chǎn)生很大的摩擦阻力，因此所需設(shè)備噸位大，設(shè)備費(fèi)用高；鍛模加工工藝復(fù)雜、制造周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，所以模鍛只適用于中、小型鍛件的成批或大量生產(chǎn)。9-2鍛壓1、模鍛設(shè)備

模鍛設(shè)備鍛造力性質(zhì)鍛件精度生產(chǎn)率模鍛錘沖擊力較低較低曲柄壓力機(jī)壓力較高較高平鍛機(jī)壓力較高較高摩擦壓力機(jī)沖擊力~壓力較高較低9-2鍛壓模鍛錘

可以鐓粗、拔長(zhǎng)、滾擠、彎曲、成形、預(yù)鍛、終鍛。9-2鍛壓曲柄壓力機(jī)

行程不能調(diào)節(jié)；不能拔長(zhǎng)和滾擠；每個(gè)變形工步在一次行程中完成。9-2鍛壓平鍛機(jī)平鍛機(jī)是曲柄壓力機(jī)的一種，又稱臥式鍛造機(jī)。它沿水平方向?qū)ε髁鲜┘渝懺靿毫?，按照分模面的位置可分為垂直分模平鍛機(jī)和水平分模平鍛機(jī)。9-2鍛壓摩擦壓力機(jī)

螺桿與滑塊非剛性連接，承受偏心能力差；滑塊行程、打擊能量可自動(dòng)調(diào)節(jié)。9-2鍛壓精壓機(jī)

9-2鍛壓螺旋壓力機(jī)螺旋壓力機(jī)一般適用于中、小批量生產(chǎn)的各種形狀的模鍛件，尤其是適用于鍛造軸對(duì)稱性的鍛件。螺旋壓力機(jī)按其結(jié)構(gòu)分類。，可分為摩擦螺旋壓力機(jī)、液壓螺旋壓力機(jī)和電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。J58-400T電動(dòng)螺旋壓力機(jī)9-2鍛壓9-2鍛壓楔橫軋機(jī)

9-2鍛壓2、自由鍛工序

9-2鍛壓2、自由鍛工序

9-2鍛壓9-2鍛壓五、板料沖壓

板料沖壓是利用裝在沖床上的沖模對(duì)金屬板料加壓，使之產(chǎn)生變形或分離，從而獲得零件或毛坯的加工方法、，板料沖壓的坯料通常都是較薄的金屬板料，而且，沖壓時(shí)不需加熱，故義稱為薄板沖壓或冷沖壓，簡(jiǎn)稱冷沖或沖壓。9-2鍛壓（1）板料沖壓的特點(diǎn)和應(yīng)用與鍛造和其它加工方法相比，板料沖壓具有下列特點(diǎn)：1)它是在常溫下通過(guò)塑性變形對(duì)金屬板料進(jìn)行加工的，因而，原材料必須具有足夠的塑性，并應(yīng)有較低的變形抗力。2)金屬板料經(jīng)過(guò)塑性變形的冷變形強(qiáng)化作用，并獲得一定的幾何形狀后，具有結(jié)構(gòu)輕巧、強(qiáng)度和剛度較高的優(yōu)點(diǎn)。3)沖壓件尺寸精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好，一般不再進(jìn)行切削加工，即可作為零件使用。4)沖壓生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。5)沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、制造費(fèi)用高，只有在大批量生產(chǎn)的條件下，采用沖壓加工方法在經(jīng)濟(jì)上才是合理的。9-2鍛壓（2）沖壓設(shè)備板料沖壓設(shè)備主要是剪床和沖床1)剪床剪床用于把板料切成需要寬度的條料，以供沖壓工序使用。9-2鍛壓2)沖床沖床的種類很多，主要有單柱沖床、雙柱沖床、雙動(dòng)沖床等9-2鍛壓（二）板料沖壓的基本工序板料沖壓的基本工序有沖裁、彎曲、拉深、成形等。l.沖裁沖裁是使板料滑封閉的輪廓線分離的工序，包括沖孔和落料。

9-2鍛壓2.彎曲彎曲是將平直板料彎成一定角度和圓弧的工序，如圖9－56所示。，彎曲時(shí)，坯料外側(cè)的金屬受拉應(yīng)力作用，發(fā)生伸長(zhǎng)變形。3.拉深拉深是利用拉深模使平面板料變?yōu)殚_口空心件的沖壓工序，又稱拉延。拉深可以制成筒形、階梯形、球形及其他復(fù)雜形狀的薄壁零件。9-2鍛壓拉深件最容易產(chǎn)生的缺陷足拉裂和起皺。，拉裂產(chǎn)生的最危險(xiǎn)的部位是側(cè)壁與底的過(guò)渡圓角處。9-2鍛壓9-2鍛壓9-2鍛壓4．成形成形是使板料或半成品改變局部形狀的工序，包括壓坑、壓肋、脹形、翻邊等。9-2鍛壓9-2鍛壓2、自由鍛工序

第九章鑄造、鍛壓和焊接機(jī)械制造基礎(chǔ)

9-3

焊接9-3焊接一、概述焊接是通過(guò)加熱或加壓，或者兩者并用，以及用或不用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。其實(shí)質(zhì)就是通過(guò)適當(dāng)?shù)奈锢硪换瘜W(xué)過(guò)程，使兩個(gè)分離表面的金屬原子接近到晶格距離(0.3~0.5nm)形成金屬鍵，從而使兩金屬連為一體。根據(jù)金屬原子間結(jié)合方式的不同，可分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。9-3焊接1.焊接方法的主要特點(diǎn)1)節(jié)省材料，減輕重量焊接的金屬結(jié)構(gòu)件可比鉚接件節(jié)省材料10％～25％；采用點(diǎn)焊的飛行器結(jié)構(gòu)重量明顯減輕，油耗降低，運(yùn)載能力提高。2)簡(jiǎn)化復(fù)雜零件和大型零件的制造過(guò)程焊接方法靈活，可化大為小，以簡(jiǎn)拼繁，加工快，工時(shí)少，生產(chǎn)周期短。許多結(jié)構(gòu)都以鑄焊、鍛焊的形式組合，簡(jiǎn)化了加工工藝。3)適應(yīng)性強(qiáng)多樣的焊接方法幾乎可焊接所有的金屬材料和部分非金屬材料?？珊阜秶^廣，而且連接性能較好。焊接接頭可達(dá)到與工件金屬等強(qiáng)度或相應(yīng)的特殊性能。4)滿足特殊連接要求不同材料焊接在一起，能使零件的不同部分或不同位置具備不同的性能，達(dá)到使用要求。如防腐容器的雙金屬簡(jiǎn)體焊接、鉆頭工作部分與柄的焊接、水輪機(jī)葉片耐磨表面堆焊等。5)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，9-3焊接2.焊接方法在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用1)制造金屬結(jié)構(gòu)件焊接方法廣泛應(yīng)用于各種金屬結(jié)構(gòu)件的制造，如橋梁、船舶、壓力容器、化工設(shè)備、機(jī)動(dòng)車輛、礦山機(jī)械、發(fā)電設(shè)備及飛行器等。2)制造機(jī)器零件和工具焊接件具有剛性好、改型快、周期短、成本低的優(yōu)點(diǎn)，適合于單件或小批量生產(chǎn)加工各類機(jī)器零件和工具，如機(jī)床機(jī)架和床身、大型齒輪和飛輪、各種切削工具。3)修復(fù)采用焊接方法修復(fù)某些有缺陷、失去精度或有特殊要求的工件，可延長(zhǎng)使用壽命，提高使用性能。近年來(lái)，焊接技術(shù)迅速發(fā)展，新的焊接方法不斷出現(xiàn)，在應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)后，使其功能大。焊接的精密化和智能化必將效力無(wú)比。9-3焊接二、手工電弧焊手工電弧焊是熔化焊中最基本的一種焊接方法。它利用電弧產(chǎn)生的熱熔化被焊金屬，使之形成永久結(jié)合。由于它所需要的設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活，可以對(duì)不同焊接位置、不同接頭形式的焊縫方便地進(jìn)行焊接，因此是目前應(yīng)用最為廣泛的焊接方法。手工電弧焊按電極材料的不同可分為熔化極手工電弧焊和非熔化極手工電弧焊。非熔化極手工電弧焊如手工鎢極氣體保護(hù)焊。溶化極手工電弧焊是以金屬焊條作電極，電弧在焊條端部和母材表面燃燒的方法。圖9－65是手工電弧焊示意圖，圖中的電路是以弧焊電源為起點(diǎn)，通過(guò)焊接電纜、焊鉗、焊條、工件、接地電纜形成回路。在有電弧存在時(shí)形成閉合回路，形成焊接過(guò)程。9-3焊接焊條和工件在這里既作為焊接材料，也作為導(dǎo)體。焊接開始后，電弧的高熱瞬間熔化了焊條端部和電弧下面的工件表面，使之形成熔池，焊條端部的熔化金屬以細(xì)小的熔滴狀過(guò)渡到熔池中去，與母材熔化金屬混合，凝固后成為焊縫。9-3焊接手工電弧焊所用的設(shè)備需根據(jù)焊條和被焊材料選取。電源分為交流電和直流電兩種。使用酸性焊條焊接低碳鋼一般構(gòu)件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用價(jià)格低廉、維修方便的交流弧焊機(jī)；使用堿性焊條焊接高壓容器、高壓管道等重要鋼結(jié)構(gòu)，或焊接合金鋼、有色金屬、鑄鐵時(shí)，則應(yīng)選用直流弧焊機(jī)。購(gòu)置能力有限而焊件材料的類型繁多時(shí)，可考慮選用通用性強(qiáng)的交、直流兩用弧焊機(jī)。當(dāng)采用某些堿性藥皮焊條時(shí)，如結(jié)507時(shí)，必須選用直流焊接電源，而且要注意此時(shí)應(yīng)將電焊機(jī)的負(fù)極接工件，正極接焊條，稱為直流反接法；反之稱為正接法。9-3焊接（一）焊接電弧焊接電弧是指發(fā)生在電極與工件之間的強(qiáng)烈、持久的氣體放電現(xiàn)象。1.電弧引燃2.電弧的組成焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)3部分組成用鋼焊條焊接鋼材料時(shí)，陽(yáng)極區(qū)熱力學(xué)溫度約2600K，陰極區(qū)熱力學(xué)溫度約2400K，弧柱區(qū)熱力學(xué)溫度高達(dá)5000～8000K。正接時(shí)，電弧熱量主要集中在焊件(陽(yáng)極)上，有利于加快焊件熔化，保證足夠的熔深，適用于焊接較厚的工件。反接時(shí)，焊條接陽(yáng)極，適用于焊接有色金屬及薄鋼板，以避免燒穿焊件。9-3焊接3.焊接接頭焊縫以及其周圍受不同程度加熱和冷卻的母材是焊縫的熱影響區(qū)，統(tǒng)稱為焊接接頭。（1）焊縫形成過(guò)程熔焊焊縫的形成經(jīng)歷了局部加熱熔化，使分離工件的結(jié)合部位產(chǎn)生共同熔池，再經(jīng)凝固結(jié)晶成為一個(gè)整體的過(guò)程。（2）焊接冶金過(guò)程電弧焊時(shí)，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)在高溫下相互作用，產(chǎn)生一系列變化的過(guò)程稱為冶金過(guò)程。象在小型電弧煉鋼爐中煉鋼一樣，熔池中進(jìn)行著熔化、氧化、還原、造渣、精練和滲合金等一系列物理化學(xué)過(guò)程。9-3焊接4.焊條（l）焊條的組成和作用焊條是由焊芯和藥皮兩部分組成的，結(jié)構(gòu)見圖9－69。1)焊芯的主要作用一是傳導(dǎo)焊接電流；二是焊芯本身熔化作為填充材料。焊芯的直徑即稱為焊條直徑，從1.6～8(mm)，生產(chǎn)中用量最多的是3.2mm、4mm和5mm。2)藥皮的主要作用一是利用渣、氣對(duì)焊接熔池起機(jī)械保護(hù)作用；二是進(jìn)行物、化反應(yīng)除雜質(zhì)，補(bǔ)有益元素，保證焊縫的成分和力學(xué)性能；三是具有良好的工藝性能，能穩(wěn)定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣等。9-3焊接（2）焊條的分類、鋼焊條型號(hào)和焊條牌號(hào)編制方法1）按焊條的用途分為結(jié)構(gòu)鋼鋼焊條、鉬及鉻鉬耐熱焊條、低溫鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條等。2）焊條型號(hào)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的焊條代號(hào)。根據(jù)GB／T5117-95《碳鋼焊條》和GB／T5118-95《低合金鋼焊條》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，碳鋼焊條型號(hào)根據(jù)熔敷金屬的力學(xué)性能、藥皮類型、焊接位置和焊接電流種類進(jìn)行劃分。碳鋼焊條型號(hào)舉例：9-3焊接3）焊條牌號(hào)是焊條生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)一的焊條代碼。焊條牌號(hào)一般以一個(gè)或兩個(gè)字母后加三個(gè)數(shù)字表示。前面的字母：J－結(jié)構(gòu)鋼鋼焊條、R－鉬及鉻鉬耐熱焊條、W－低溫鋼焊條、G、A－不銹鋼焊條、D－堆焊焊條、Z－鑄鐵焊條、Ni－鎳及鎳合金焊條、T－銅及銅合金焊條、L－鋁及鋁合金焊條、TS－特殊用途焊條。前兩位數(shù)字表示焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度等級(jí)，末位數(shù)字表示焊接電流種類和藥皮類型。9-3焊接（3）焊條的選擇原則1）碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼一般用于制造受力構(gòu)件，無(wú)特殊性能要求，所以，選擇焊條時(shí)主要考慮焊縫的抗拉強(qiáng)度不低于被焊構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度即可。如焊件材料Q235A鋼的抗拉強(qiáng)度為420MPa，則焊條應(yīng)選用E43系列的焊條。2）焊條藥皮類型的選擇主要取決于焊接結(jié)構(gòu)的重要性、復(fù)雜程度、板厚、對(duì)焊縫抗裂性能的要求、載荷性質(zhì)、使用溫度等來(lái)決定。如焊縫要求塑性好、沖擊韌度、抗裂性能高、低溫性能好的焊縫，應(yīng)選用堿性焊條。此外，可選用酸性焊條，使焊接成本降低。3）低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接或不同強(qiáng)度等級(jí)的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，一般選用與較低強(qiáng)度等級(jí)鋼材的焊條。4）按焊接生產(chǎn)率及設(shè)備等條件選擇焊條。9-3焊接5.焊接應(yīng)力與變形金屬構(gòu)件在焊接以后，總要發(fā)生變形和產(chǎn)生焊接應(yīng)力，且二者是伴生的。焊接應(yīng)力的存在，對(duì)構(gòu)件質(zhì)量、使用性能和焊后機(jī)械加工精度都有很大影響，甚至導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件斷裂；焊接變形不僅給裝配工作帶來(lái)很大困難，還會(huì)影響構(gòu)件的工作性能。，變形量超過(guò)允許數(shù)值時(shí)必須進(jìn)行矯正，矯正尤效時(shí)只能報(bào)廢。因此，在設(shè)計(jì)和制造焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量減小焊接應(yīng)力和變形。（1）焊接過(guò)程中，對(duì)焊接件進(jìn)行不均勻加熱和冷卻，是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因。（2）常見的焊接變形有收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形和扭曲變形等五種形式9-3焊接9-3焊接（3）減少焊接應(yīng)力與變形的措施：除了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮之外，可采取一定的工藝措施，有預(yù)留變形量、反變形法、剛性固定法、錘擊焊縫法、加熱“減應(yīng)區(qū)”法等。重要的是，選擇合理的焊接順序，盡量使焊縫自由收縮。焊前預(yù)熱和焊后緩冷也很有效，詳細(xì)可參閱有關(guān)資料。焊后焊前反變形9-3焊接三、其他焊接方法（一）埋弧自動(dòng)焊埋弧焊(SAW)又稱焊劑層下電弧焊。它是通過(guò)保持在光焊絲和工件之間的電弧將金屬加熱，和被焊件之間形成剛性連接。生產(chǎn)效率高（比手弧焊提高5～10倍）焊接質(zhì)量好（焊縫內(nèi)氣孔、夾渣少，焊縫美觀）成本低（省工、省時(shí)、省料）勞動(dòng)條件好（無(wú)弧光,、飛濺,勞動(dòng)強(qiáng)度低）適應(yīng)性差（平焊、長(zhǎng)直焊縫和較大直徑的環(huán)縫）焊接設(shè)備復(fù)雜，焊前準(zhǔn)備工作嚴(yán)格

成批生產(chǎn)、中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)直焊縫和較大直徑的環(huán)縫，如鍋爐、壓力容器、船舶等。特點(diǎn)應(yīng)用9-3焊接9-3焊接9-3焊接9-3焊接（二）氣體保護(hù)電弧焊氣體保護(hù)焊是指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。氣體保護(hù)焊是明弧焊接，焊接時(shí)便于監(jiān)視焊接過(guò)程，故操作方便，可實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接，焊后還不用清渣，可節(jié)省大量輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)率。另外，由于保護(hù)氣流對(duì)電弧有冷卻壓縮作用，電弧熱量集中，因而焊接熱影響區(qū)窄，工件變形小，特別適合于薄板焊接。1.氬弧焊氬弧焊是以氬(Ar)氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊。氬氣是一種惰性氣體，在高溫下，它不與金屬和其他任何元素起化學(xué)反應(yīng)，也不溶于金屬，因此保護(hù)效果良好，所焊接頭質(zhì)量高。9-3焊接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?。?－工件；9－鎢極；10－填充焊絲熔化極氬弧焊(M1G焊)鎢極氬弧焊(TTG焊)9-3焊接9-3焊接2.CO2氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊是利用廉價(jià)的CO2作為保護(hù)氣體的電弧焊。

使金屬氧化，合金元素?zé)龘p，不能焊接有色金屬和合金鋼。

用于低碳鋼、低合金鋼薄板的焊接。必須采用含脫氧劑的焊絲H08Mn2SiA，直流反接。9-3焊接成本低（為埋弧焊和手弧焊的40%～50%）效率高（電流密度大，熔深大，焊接速度快）焊接質(zhì)量好（有氣流冷卻，熱影響區(qū)小，變形?。┎捎脷怏w保護(hù)，能全位置焊接焊縫成形差，飛濺大設(shè)備使用維修不方便9-3焊接（三）氣焊和氣割1.氣焊氣焊是利用氣體火焰作熱源的焊接方法。最常用的是氧－乙炔焊，利用氧－乙炔焰進(jìn)行焊接。乙炔(C2H2)為可燃?xì)怏w，氧氣為助燃?xì)怏w。乙炔和氧氣在焊炬中混合均勻后從焊嘴噴出燃燒，將焊件和焊絲熔化形成熔池，冷卻凝固后形成焊縫9-3焊接2.氣割氣割是利用高溫的金屬在純氧中燃燒而將工件分離的加工方法。氣割使用的氣體和供氣裝置可與氣焊通用。9-3焊接（四）電渣焊電渣焊是利用電流通過(guò)液態(tài)熔渣時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱熔化母材和填充金屬進(jìn)行焊接的方法。它與電弧焊不同，除引弧外，焊接過(guò)程中不產(chǎn)生電弧。9-3焊接電渣焊的特點(diǎn)如下：(1)對(duì)于厚大截面的焊件可一次焊成，生產(chǎn)率高。工件不開坡口，焊接同等厚度的工件，焊劑消耗量只是埋弧自動(dòng)焊的1/50～1/20。電能消耗量足埋弧焊的l/3～1/2、焊條電弧焊的1/2，因此，電渣焊的經(jīng)濟(jì)效果好，成本低。(2)由于熔渣對(duì)熔池保護(hù)嚴(yán)密，避免了空氣對(duì)金屬熔池的有害影響，而且熔池金屬保持液態(tài)時(shí)間長(zhǎng)，有利于冶金反應(yīng)充分，焊縫化學(xué)成分均勻和氣體雜質(zhì)上浮被排除。因此焊縫金屬比較純凈，質(zhì)量較好，3)焊接速度慢，焊件冷卻慢，因此焊接應(yīng)力小。但焊接熱影響區(qū)卻比其他焊接方法的寬，造成接頭晶粒粗大，力學(xué)性能下降。所以電渣焊后，焊件要進(jìn)行正火處理，以細(xì)化晶粒。4)電渣焊主要用于焊接厚度大于30mm的厚大工件。目前電渣焊是制造大型鑄－焊、鍛－焊復(fù)合結(jié)構(gòu)，如水壓機(jī)、水輪機(jī)和軋鋼機(jī)上大型零件的重要工藝方法。，9-3焊接（五）等離子弧焊等離子弧的產(chǎn)生原理如圖9－81所示。鎢極與工件之間加一高壓，經(jīng)高頻振蕩器的激發(fā)，使氣體電離形成電弧，電弧通過(guò)細(xì)孔噴嘴時(shí)，弧柱截面縮小，產(chǎn)生機(jī)械壓縮效應(yīng)；向噴嘴內(nèi)通入高速保護(hù)氣流(如氬氣、氮?dú)獾?，此冷氣流均勻地包圍著電弧，使弧柱外圍受到強(qiáng)烈冷卻．于是弧柱截面進(jìn)一步縮小，產(chǎn)生了熱壓縮效應(yīng)。9-3焊接按焊接電流大小，等離子弧焊分為微束等離子弧焊和大電流等離子弧焊兩種。微束等離子弧的電流一般為0.l～30A，可用于厚度為0.025～2.5mm箔材和薄板的焊接。大電流等離子弧主要用于焊接厚度大于2.5mm的焊件。等離子弧焊具有能量集中，穿透能力強(qiáng)，電弧穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此，焊接12mm厚的工件可不開坡口能一次單面焊透雙面成型；其焊接熱影響區(qū)小，焊件變形小；而且焊接速度快，生產(chǎn)率高。但等離子弧焊設(shè)備復(fù)雜，氣體消耗大，焊接成本較高，并且只適宜于室內(nèi)焊接，因此應(yīng)用范圍受到一定限制。現(xiàn)在等離子弧焊已廣泛應(yīng)用于化工、原子能、精密儀器儀表及尖端技術(shù)領(lǐng)域的不銹鋼、耐熱鋼、銅合金、鋁合金、鈦合金及鎢、鉬、鉆、鉻、鎳、鈦的焊接。此外，利用高溫高速的等離子弧還可以切割任何金屬和非金屬材料，包括氧－乙炔焰不能切割材料，而且切口窄而光滑，切割效率比氧－乙炔焰切割提高l～3倍。9-3焊接（六）壓焊與釬焊1.壓焊利用加壓(或同時(shí)加熱)的方法使兩工件的結(jié)合面緊密接觸并產(chǎn)生一定的塑性變形，借用原子之間的結(jié)合力將它們牢固地連接起來(lái)。這類焊接方法稱為壓力焊。根據(jù)加熱加壓的方式不同，壓力焊可分為電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、擴(kuò)散焊和爆炸焊等。(1)電阻焊電阻焊是利用電流通過(guò)焊件及其接觸面產(chǎn)生的電阻熱作熱源，將焊件局部加熱到塑性或熔融狀態(tài)，然后在壓力下形成焊接接頭的一種焊接方法。工件在極短的時(shí)間(從十毫秒至幾秒)內(nèi)迅速加熱到焊接溫度，以減少散熱損失，必須采用很大的焊接電流(I＝103～104A)，因此電阻焊設(shè)備的特點(diǎn)就是低電壓、大功率。9-3焊接電阻焊分為點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊三種形式，其示意圖如圖9－82所示。9-3焊接(2)摩擦焊摩擦焊是利用兩工件焊接端面之間相互摩擦力產(chǎn)生的熱量將工件接合端加熱到塑性狀態(tài)后，在壓力作用下使它們連接起來(lái)的一種壓力焊方法。摩擦焊特點(diǎn)a）接頭質(zhì)量好，焊件尺寸精度高。，

b)不僅可以實(shí)現(xiàn)同種金屬的焊接，還可實(shí)現(xiàn)異種金屬的焊接，如高速鋼與45鋼焊接，銅合金與鋁合金焊接等，c）生產(chǎn)率高。焊好一個(gè)接頭所需時(shí)間一般不超過(guò)1min。d）摩擦焊操作技術(shù)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，且沒(méi)有火花和弧光，勞動(dòng)條件好，e）焊機(jī)所需功率小，省電。與閃光焊相比，可節(jié)約電能5～10倍以上。9-3焊接（3）釬焊釬焊是通過(guò)加熱，使被焊工件接頭處溫度升高，但不熔化，同時(shí)使熔點(diǎn)較低的釬料熔化并滲入到被焊工件的間隙之中，通過(guò)原子擴(kuò)散相互相溶解，冷卻凝固后將兩工件連接起來(lái)的一類焊接方法。

種類特點(diǎn)軟釬焊（錫、鉛釬料）硬釬焊（銅基、銀基釬料）釬料熔點(diǎn)≤450℃＞450℃性能特點(diǎn)接頭強(qiáng)度≤100MPa工作溫度較低接頭強(qiáng)度＞200MPa工作溫度較高應(yīng)用

用于受力不大的儀表、導(dǎo)電元件的焊接。

用于受力較大的構(gòu)件、刀具、工具的焊接。9-3焊接加熱方法a)烙鐵加熱利用烙鐵頭積聚的熱量來(lái)熔化釬料并加熱工件釬焊部位。烙鐵釬焊只適用于軟釬料焊接薄件和小件，多用于電工、儀表等線路連接。烙鐵釬焊一般采用釬劑去膜。b)火焰加熱利用可燃性氣體或液體燃料燃燒所形成的火焰來(lái)加熱焊件和熔化釬料。這種加熱方法常用于銀基和銅基釬料，釬焊碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金的薄壁和小型焊件?；鹧驸F焊主要由手工操作，對(duì)工人的技術(shù)水平要求較高。c)電阻加熱依靠電阻熱加熱焊件和熔化釬料，并在壓力作用下完成焊接過(guò)程。電阻釬焊加熱迅速、生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但接頭尺寸小能太大。，目前主要用于釬焊刀具、帶鋸、導(dǎo)線端、各種電觸點(diǎn)，以及集成電路塊和晶體管等元件的焊接。d)感應(yīng)加熱將工件的釬焊部分置于交變磁場(chǎng)中，通過(guò)工件在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的電阻熱來(lái)實(shí)現(xiàn)釬焊焊接。感應(yīng)加熱的速度快，生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。特別適用于管件套接。9-3焊接四、焊接新工藝

1、機(jī)器人焊接9-3焊接2、機(jī)械手焊接9-3焊接3、激光切割9-3焊接4、水下焊接9-3焊接五、焊接結(jié)構(gòu)工藝改計(jì)（一）焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝過(guò)程概述各種焊接結(jié)構(gòu)，其主要的生產(chǎn)工藝過(guò)程為：備料－裝配－焊接－焊接變形矯正－質(zhì)量檢驗(yàn)－表面處理(油漆、噴塑或熱噴涂等)。（二）焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)件種類各式各樣，在其材料確定以后，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件進(jìn)行工藝設(shè)汁主要包括三方面內(nèi)容：焊縫布置、焊接方法選擇和焊接接頭設(shè)計(jì)等。9-3焊接（1）焊縫應(yīng)盡量處于平焊位置（2）焊縫要布置在便于施焊的位置手工焊焊縫位置點(diǎn)焊、縫焊焊縫位置

不合理合理9-3焊接（3）焊縫布置要有利于減少焊接應(yīng)力與變形a)盡量減少焊縫數(shù)量及長(zhǎng)度，縮小不必要的焊縫截面尺寸b)焊縫布置應(yīng)避免密集或交叉9