熱加工實習教學2

熱加工實習基礎知識1機電學院NWPU金屬材料及其鋼的熱處理鑄造鍛造焊接2基本內(nèi)容機電學院NWPU金屬材料及其鋼的熱處理1工程材料金屬材料非金屬材料黑色金屬有色金屬高分子材料陶瓷材料復合材料合成纖維橡膠膠粘劑涂料工程塑料陶瓷玻璃非金屬基復合材料金屬基復合材料3機電學院NWPU金屬材料及其鋼的熱處理1鋼的分類按鋼的質(zhì)量分類普通碳素鋼：S≤0.055%；P≤0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S≤0.040%；P≤0.040%高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S≤0.030%；P≤0.035%4機電學院NWPU鋼的分類按化學成分分類工業(yè)純鐵(C含量≤0.04%)低碳鋼(C含量<0.25%)中碳鋼(C含量:0.25%～0.6%)高碳鋼(C含量>0.6%)低合金鋼(合金元素含量<5%)中合金鋼(合金元素含量:5%～10%)高合金鋼(合金元素含量>10%)碳素鋼合金鋼按用途分類結(jié)構(gòu)鋼：調(diào)質(zhì)鋼、超高強度鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工程構(gòu)件用鋼;工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼;特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼;金屬材料及其鋼的熱處理15鋼的分類碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1鋼的分類牌號和用途金屬材料及其鋼的熱處理1機電學院NWPU碳素鋼牌號—如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B級質(zhì)量。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學成分(GB/T700-1988)牌號等級化學成分脫氧方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于Q195－0.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.300.050/0.0450.045F,b,Z

Q235

A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC0.180.35-0.800.300.0400.040ZD0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.300.050/0.0450.045ZQ275－0.28-0.380.50-0.800.350.0500.045Z金屬材料及其鋼的熱處理17機電學院NWPU碳素鋼牌號—如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B級質(zhì)量。金屬材料及其鋼的熱處理18碳素結(jié)構(gòu)鋼的機械性能(GB/T700-1988)牌號等級拉伸試驗沖擊試驗屈服點s

，MPa抗拉

強度b/MPa伸長率

s

,

%溫度℃V型沖擊功(縱向)J鋼材厚度(直徑)，mm鋼材厚度(直徑),mm16>40~60>100~150>15016>40~60>100~150>150不小于不小于不小于Q195－195－－－315-39033－－－－－Q215A/B215195175165335-41031292726－/20－/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221－/200/-20－/27Q255A/B255235215205410-51024222019－/20－/27Q275－275255235225490-61020181615－－機電學院NWPU碳素鋼牌號—如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B級質(zhì)量。GB/T700-1988標準GB700-79標準化學成分和力學性能均須保證A類鋼——保證力學性能，B類鋼——保證化學成分，C類鋼——保證化學成分及力學性能。Q195A1；B1Q215A2；C2Q235A3；C3Q255A4；C4Q275C5碳素結(jié)構(gòu)鋼新、老標準鋼號對照金屬材料及其鋼的熱處理19機電學院NWPU角鋼螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼用途鋼結(jié)構(gòu)實例：鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。熱處理：熱軋空冷組織：索氏體+珠光體（S＋F）金屬材料及其鋼的熱處理110鋼橋梁建筑構(gòu)件機電學院NWPU2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼牌號，如：45鋼（含C量為0.45%）。優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學成分和性能鋼號化學成分，%s

，MPa≥CMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.03517520524531533535537540042011金屬材料及其鋼的熱處理1機電學院NWPU用途較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧、汽車曲軸等。熱處理：滲碳、淬火、回火等。12金屬材料及其鋼的熱處理1齒輪與軸彈簧汽車曲軸機電學院NWPU碳素工具鋼牌號，

如T12A鋼，含C量為12/1000=1.2%， A表示高級優(yōu)質(zhì)，w(S)0.020%，w(P)0.030%。鋼號C,%Mn,%Si,%S,%P,%退火后HBS,水冷淬火溫度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.350.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.350.350.350.350.350.350.350.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780

碳素工具鋼的化學成分和性能（淬火后HRC≥62)13金屬材料及其鋼的熱處理1機電學院NWPU碳素工具鋼用途：沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。

熱處理：淬火+低溫回火組織：回火M＋粒狀Fe3C+A'14金屬材料及其鋼的熱處理1鉆頭銼刀螺紋量規(guī)機電學院NWPU熱處理熱處理定義：將金屬在固態(tài)下通過加熱、保溫和冷卻的方式，改變合金的內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法。熱處理的重要性：提高性能、提高工件使用壽命、減低成本。15金屬材料及其鋼的熱處理1熱處理的目的：改善材料的組織結(jié)構(gòu)。t(h)加熱冷卻熱處理工藝曲線T(℃)保溫

V加tV冷溫度時間機電學院NWPU16金屬材料及其鋼的熱處理1各種熱處理爐箱式電阻爐連續(xù)式熱處理爐大型鑄鋼件熱處理爐真空淬火爐機電學院NWPU分類火焰加熱

電感應加熱(高頻、中頻、低頻)

正火退火淬火回火表面淬火化學熱處理熱處理表面熱處理普通熱處理(滲N、滲C、CN共滲、滲金屬)

17金屬材料及其鋼的熱處理1機電學院NWPU

加熱保溫時間溫度臨界溫度A1連續(xù)冷卻等溫冷卻過冷奧氏體的兩種冷卻方式18金屬材料及其鋼的熱處理1把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，快速冷卻到低于A1的某一溫度，并等溫停留一段時間，使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度連續(xù)冷卻到室溫。機電學院NWPU1．退火：加熱、保溫后，緩冷(爐冷)→近平衡組織P（+F或Fe3CII）完全退火（亞共析鋼）：

加熱溫度Ac3+20～30℃

緩冷→F+P

目的：細化晶粒，均勻化組織，降低硬度↓，切削性↑。

等溫退火：

等溫轉(zhuǎn)變→F+P，再緩冷。球化退火（過共析鋼）：在Ac１+20～30℃等溫，使Fe3CⅡ球化，再緩冷→球狀P（F+球狀Cm）。目的：硬度↓,切削性↑,韌性↑。19金屬材料及其鋼的熱處理1機電學院NWPU1．退火：加熱、保溫后，緩冷(爐冷)→近平衡組織P（+F或Fe3CII）擴散退火：加熱至略低于固相線；

目的：使成分、組織均勻。

再結(jié)晶退火：加熱溫度TR+30～50℃，目的：消除加工硬化。去應力退火：加熱溫度＜Ac1，一般為500～650℃；目的：消除冷熱加工后的內(nèi)應力。20金屬材料及其鋼的熱處理1機電學院NWPU2.正火應用：鋼的最終熱處理細化晶粒，組織均勻化，增加亞共析鋼中P(S)%→強度、韌性、硬度↑。預先熱處理淬火、球化退火前改善組織。增加低碳鋼的硬度改善切削加工性能。加熱溫度:Ac3(Accm)

+30～50℃，空冷→S（+F或Fe3CII）21正火工藝溫度變化曲線金屬材料及其鋼的熱處理1機電學院NWPU3．淬火（蘸火）加熱到Ac3、Ac1以上，保溫，快速冷卻→M。淬火溫度1)亞共析鋼Ac3+30～50℃2)過共析鋼Ac1+30～50℃，→M+Fe3CII+A'，硬度大。A中C%↓→M脆性↓，殘余A%↓淬火溫度低→M細小，淬火應力小。22金屬材料及其鋼的熱處理1機電學院NWPU冷卻介質(zhì)冷卻速度：

鹽水

＞

水

＞

鹽浴

＞

油單介質(zhì)淬火：水、油冷雙介質(zhì)淬火：水冷+油冷分級淬火：＞Ms鹽浴中均溫＋空冷等溫淬火（在鹽、堿浴中）23金屬材料及其鋼的熱處理1淬火方法常用的冷卻方法機電學院NWPU回火1、回火目的：2、回火種類：HRC組織應用低溫回火（150~250°C）60M回硬主韌次，如刀具中溫回火（350~500°C）40T回彈性為主，如彈簧高溫回火（500~650°C）30S回強韌兼顧，調(diào)質(zhì)連桿24金屬材料及其鋼的熱處理1降低淬火零件的脆性,減少淬火內(nèi)應力;獲得所需的機械性能;穩(wěn)定零件內(nèi)部的組織及尺寸。機電學院NWPU

鋼的表面熱處理（表面淬火）不改變心部組織，利用快速加熱將表層A化后進行淬火。目的：提高表面硬度，保持心部良好的塑韌性。感應加熱表面淬火（交變磁場→感應表面電流→表面加熱）特點：加熱速度快，晶粒度小，硬度↑，脆性↓表層殘余壓應力→提高疲勞強度不易氧化、脫碳、變形小。加熱溫度和淬硬層厚度容易控制。火焰加熱表面淬火（乙炔－氧等火焰）特點：設備簡單，但生產(chǎn)率低。金屬材料及其鋼的熱處理1感應加熱表面淬火火焰加熱表面淬火機電學院NWPU

鋼的化學熱處理將工件置于特定的介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，以改變表層的化學成分、組織和性能。分類——滲C、N化、CN共滲、滲硼、滲鉻、滲Al等。滲碳處理的汽車齒輪

金屬材料及其鋼的熱處理1開式滲碳爐示意圖機電學院NWPU

鋼的滲碳——氣體、固體滲碳低碳鋼在高碳介質(zhì)中加熱到900～950℃、保溫→高碳表層（約1.0%）目的：表面硬度，耐磨性↑，心部保持一定的強度和塑韌性。

金屬材料及其鋼的熱處理1滲碳爐氣體滲碳示意圖滲碳層的組織（緩冷）過共析組織(P+Fe3CⅡ)共析組織(P)過渡區(qū)亞共析組織(P+F)原始亞共析組織(F+P)機電學院NWPU

鋼的氮化工件表面滲入N原子，以提高硬度、耐磨性，疲勞強度和耐蝕性。氮化溫度低(500～600℃)，時間長（20～50h），滲層薄。氮化前調(diào)質(zhì)處理、氮化后無須淬火。

金屬材料及其鋼的熱處理1鋼的氮化后表面及基體內(nèi)部組織熱處理工藝的選擇制作冷沖模具。機電學院NWPU其沖頭、凹模硬度較高，應該選擇淬火+低溫回火的熱處理工藝。馬氏體在中溫區(qū)回火，出現(xiàn)較高的彈性極限，所以應該選擇中溫回火工藝。需要其內(nèi)部有韌性，表面又需要有硬度，這時就需要選擇軸的整體調(diào)質(zhì)，然后對軸的工作部分進行表面淬火，以增加表面的硬度，其內(nèi)部又不失去韌性；只對齒輪的齒部進行高頻淬火，增加齒部的硬度，齒輪的本身又有韌性，能抗拒沖擊載荷。制作彈簧。制作軸類零件。制作齒輪。機電學院NWPU金屬材料及其鋼的熱處理鍛造焊接30基本內(nèi)容鑄造機電學院NWPU鑄造生產(chǎn)的發(fā)展概況鑄造生產(chǎn)的實質(zhì)將液態(tài)金屬澆入與零件形狀相適應的鑄型型腔中，使其冷卻凝固從而獲得鑄件的方法歷史悠久

世界冶鑄史發(fā)源地（4000年以上）水平高超

滄州大鐵獅、永樂大鐘（重46.5t，23萬字，含金18.6Kg，含銀38Kg）防銹

流動性

↑鑄造2機電學院NWPU鑄造生產(chǎn)的分類鑄造生產(chǎn)的特點和應用可生產(chǎn)形狀復雜、特別是具有復雜內(nèi)腔的零件；適應性廣；生產(chǎn)成本低；但工序多、產(chǎn)品的機械性能↓，勞動強度↑。砂型鑄造鑄造生產(chǎn)特種鑄造金屬型鑄造壓力鑄造熔模鑄造離心鑄造返回鑄造2機電學院NWPU生產(chǎn)過程砂型鑄造零件制造型芯盒制造型芯砂造芯制造模型配置型砂造型合箱澆注落砂清理檢驗鑄件鑄造2機電學院NWPU鑄造2砂型鑄造工藝過程機電學院NWPU鑄造2混沙造型澆鑄熔煉落沙機電學院NWPU手工造型機器造型整模、分模、挖砂、活塊、三箱、刮板、假箱造型、地坑造型等單件、小批量兩箱造型

成批、大量

緊砂方法起模方法震壓緊實:中、小型鑄件拋砂緊實:大、中型鑄件

射砂緊實:制芯頂箱起模：結(jié)構(gòu)簡單、型腔較淺的鑄型漏模起模：結(jié)構(gòu)較簡單、型腔較深的鑄型翻轉(zhuǎn)起模：形狀復雜，型腔較深的鑄型鑄造2機電學院NWPU兩箱造型：造型的最基本方法，鑄型由成對的上型和下型構(gòu)成，操作簡單。適用于各種生產(chǎn)批量和各種大小的鑄件。a)兩箱造型鑄造2機電學院NWPU三箱造型：鑄型由上、中、下三型構(gòu)成。中型高度需與鑄件兩個分型面的間距相適應。三箱造型操作費工。主要適用于具有兩個分型面的單件、小批生產(chǎn)的鑄件。b)三箱造型鑄造2機電學院NWPU整模造型：模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。e)整模造型鑄造2機電學院NWPU分模造型：將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。g)分模造型鑄造2機電學院NWPU加工余量：查表確定拔模斜度：0.5o～3o收縮率：HT0.7%；ZG1.3%～2.0%；Al0.8%～1.2%；錫青銅1.2%～1.4%；鑄孔：HT：>φ25～30；ZG：>φ60～80；型芯頭：查設計手冊；鑄造工藝圖舉例：工藝參數(shù)的選擇砂型鑄造——鑄造工藝圖的制定鑄造2鑄造工藝圖機電學院NWPU加工余量：查表確定拔模斜度：0.5o～3o；收縮率：HT0.7%；ZG1.3%～2.0%；Al0.8%～1.2%；錫青銅1.2%～1.4%；鑄孔：HT：>φ25～30；ZG：>φ60～80；型芯頭：查設計手冊；鑄造工藝圖舉例：工藝參數(shù)的選擇返回鑄造2機電學院NWPU熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造離心鑄造特種鑄造鑄造2機電學院NWPU外形復雜的小鑄件（渦輪發(fā)動機的葉片、葉輪），特別適宜生產(chǎn)高熔點、難切削的合金鋼鑄件。熔模鑄造鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度↑；金屬種類不限；生產(chǎn)周期↑（4～15天），成本↑（>砂鑄）。結(jié)構(gòu)工藝性壁厚適當，力求均勻避免小孔、復雜內(nèi)腔避免大平面增設工藝孔、加強筋

準備蠟模制造蠟模型殼焙燒回收蠟模制造壓型熔失蠟模制造型殼熔焊模組鑄件檢驗清理澆注型殼金屬熔化鑄造2應用特點機電學院NWPU熔模鑄造過程示意圖鑄造2機電學院NWPU金屬型鑄造工藝特點金屬型鑄造T澆>T澆砂；確保金屬型工作溫度（有利于液態(tài)金屬充型，增加鑄型壽命），強制冷卻；嚴格控制開型時間（鑄型退讓性↓，停留時間↑，收縮↑，內(nèi)應力↑，易形成裂紋）。耐鑄性↑機械性能↑加工余量↓生產(chǎn)率↑鑄件成本↑，無退讓性，排氣困難生產(chǎn)特點鑄造2機電學院NWPU壓力鑄造工藝特點T澆<T澆砂鑄型材料要求高鑄型需預熱臥式：活塞沿水平方向移動立式：活塞沿垂直方向移動

生產(chǎn)特點產(chǎn)品質(zhì)量↑生產(chǎn)率↑經(jīng)濟效果好可生產(chǎn)雙金屬件應用大批量生產(chǎn)的有色合金小鑄件（各種儀表殼體）結(jié)構(gòu)工藝性避免側(cè)凹和深腔壁厚適當缺點

設備投資↑，壓型成本↑成批生產(chǎn)

壓鑄件δ↓，不能進行熱處理(皮下氣孔，加熱后凸起)壓鑄機鑄造2機電學院NWPU鑄造2立式離心鑄造機機電學院NWPU鑄造2臥式離心鑄造機機電學院NWPU砂型鑄造的生產(chǎn)工藝流程返回鑄造2機電學院NWPU金屬型鑄造過程返回鑄造2機電學院NWPU壓力鑄造返回鑄造2機電學院NWPU金屬材料及其鋼的熱處理焊接53基本內(nèi)容鑄造鍛造機電學院NWPU壓力加工條件、材料及實質(zhì)條件

施加壓力形式：人工、機器性質(zhì)：靜壓力(水壓機)沖擊力(鍛錘)產(chǎn)生塑性變形材料

鑄錠（鋼錠、有色金屬錠）（澆注成型）型材（軋制成型：棒材、板材、管材、型材等）實質(zhì)

變形：小件（小齒輪，法蘭盤）變性：大件、重要件（大型發(fā)電機主軸）

V轉(zhuǎn)↑↑，易產(chǎn)生疲勞破壞，扭矩、彎矩↑鍛造3機電學院NWPU本質(zhì)：利用固態(tài)金屬的塑性，使其受力，改變形狀、尺寸并改善組織，性能，獲得所需形狀、尺寸和可靠性能的毛坯或零件。鍛造3大型軸鍛造汽車鈑金件的鍛造機電學院NWPU條件：１）塑性材料。低碳鋼、鋁、銅合金最好；２）受力塑性變形、滿足屈服條件：σ>σs（材料屈服強度）。鍛造3機電學院NWPU方法：自由鍛造和模膛鍛造自由鍛造模膛鍛造鍛造3機電學院NWPU板料沖壓（又稱薄板沖壓和冷沖壓）鍛造3機電學院NWPU冷拔和冷鐓鍛造3機電學院NWPU軋制、擠壓等鍛造3軋制擠壓機電學院NWPU壓力加工的特點壓力加工的應用改善材料的組織和性能節(jié)省原材料精度較高生產(chǎn)率較高（冷鐓、冷擠壓）M12螺栓、冷鐓210/分（自動冷鐓機）M12螺母、冷鐓150/分（自動冷鐓機）缺點：鍛件的復雜程度不如鑄件（具有復雜內(nèi)腔的零件：箱體件、汽缸體等鑄件）承受重載、使用要求高的機器零件，薄板件，日用品返回鍛造3機電學院NWPU塑性變形對金屬組織和性能影響金屬在常溫下經(jīng)塑性變形后，內(nèi)部組織將發(fā)生變化。⑴晶粒沿最大變形的方向伸長；⑵晶格與晶粒發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應力；⑶晶粒產(chǎn)生碎晶。冷作硬化現(xiàn)象：強度、硬度上升而塑性、韌性下降。原因：滑移面附近的晶粒出現(xiàn)碎晶塊，晶格扭曲畸變，增大滑移阻力使滑移難以進行。鍛造3機電學院NWPU回復：冷作硬化是一種不穩(wěn)定的現(xiàn)象，具有自發(fā)恢復到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。室溫下不易實現(xiàn)。當提高溫度時，原子獲得熱能，熱運動加劇，當加熱溫度T回(用K氏溫標)T回=（0.25—0.3）T熔

使原子回復到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬化得到部分消除。鍛造3回復與再結(jié)晶機電學院NWPU再結(jié)晶：當加熱溫度T再=0.4T熔，原子獲得更多熱能，開始的某些碎晶或雜質(zhì)為核心構(gòu)成新晶粒，因為是通過形核和晶核長大方式進行的，故稱再結(jié)晶。再結(jié)晶后清除了全部加工硬化。再結(jié)晶后晶格類型不變，只改變晶粒外形。加工硬化的利用、消除：利用：冷加工后使材料強度↑硬度↑。如冷拉鋼，不能熱處理強化的金屬材料。消除：再結(jié)晶退火650—750℃：鍛造3

機電學院NWPU金屬的纖維組織及鍛造比纖維組織：熱變形時沿變形方向所形成的流線組織鍛造3熱處理和再結(jié)晶無法消除合理利用機電學院NWPU鍛造比Y

拔長前坯料的橫截面積拔長后坯料的橫截面積鍛造比↑→變形量↑，性能↑，各向異性↑并非越大越好鍛造3金屬的纖維組織及鍛造比機電學院NWPU目的：↑鍛造性能（↑δ，↓變抗），獲得再結(jié)晶組織；方法：以Fe-C合金狀態(tài)圖為基準，參照鋼的塑性圖、變形抗力圖、再結(jié)晶立體圖綜合確定；原則：鍛造性能↑，力學性能↑，溫度范圍↑。溫度范圍：鍛造鍛造溫度范圍的選擇

碳鋼的鍛造溫度范圍:T始-T終

T始盡量高，T終盡量低

(↑鍛造性能，↑鍛造時間，↓加熱火次)

不產(chǎn)生過熱、過燒

不產(chǎn)生加工硬化（再結(jié)晶組織），否則，晶粒粗大，內(nèi)應力↑

T始：AE—150～200℃T終：750～800℃

3機電學院NWPU自由鍛造

定義：利用沖擊力或靜壓力使金屬在上、下砧之間產(chǎn)生塑性變形（自由變形）。空氣－蒸汽自由鍛錘（沖擊力）水壓機（靜壓力）

設備

小型：大、中型：

空氣錘（沖擊力）P鍛造3手工鍛造：勞動強度↑，生產(chǎn)率↓機器鍛造：勞動強度↓，生產(chǎn)率↑鍛造方式分類：機電學院NWPU特點應用

工具簡單，實用性強，靈活性↑；設備所需功率↓；鍛件精度↓（最大偏差70-80mm）；生產(chǎn)率↓，勞動強度↑；單件、小批量生產(chǎn)，特別適宜大型鍛件（萬噸水壓機立柱，大型發(fā)電機主軸）。自由鍛造

鍛造3機電學院NWPU自由鍛設備簡介

靜壓成形特點：變形速度慢，鍛造性能↑，但機構(gòu)龐大，造價高（供水，操縱系統(tǒng)）。噸位：所能產(chǎn)生的最大壓力(500～15000t)大型鍛件V變0.1～0.3m/s空氣錘（噸位：50～100kg，中、小型鍛件）蒸汽錘空氣—蒸汽錘（噸位：0.5～5t，中、大型鍛件）V變7～8m/s鍛錘（沖擊力）

水壓機（靜壓力）

噸位：落下部分質(zhì)量鍛造3機電學院NWPU自由鍛基本工序自由鍛工序輔助工序：壓鉗口、倒棱、壓肩；基本工序：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切斷、扭轉(zhuǎn)、錯移；1.25<H/D<2.5(鐓粗規(guī)則)(下料困難)

(彎曲、失穩(wěn))

鐓粗平砧鐓粗墊環(huán)鐓粗（整體變形，坯料直徑>墊環(huán)內(nèi)徑，齒輪）局部鐓粗（局部變形，坯料直徑<套筒內(nèi)徑，螺釘）變形特點：橫截面↑，高度↓；

目的：①鍛制盤類件；②沖孔前的預備工序。

精整工序：校直、精壓。鍛造3機電學院NWPU自由鍛工序輔助工序：壓鉗口、倒棱、壓肩基本工序：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切斷、扭轉(zhuǎn)、錯移拔長

普通拔長芯軸拔長內(nèi)徑不變，壁厚↓，長度↑

目的：①鍛制長軸類鍛件；②改善材料性能平砧拔長鍛造性能↓V型砧拔長鍛造性能↑變形特點：橫截面↓，長度↑

精整工序：校直、精壓自由鍛基本工序鍛造3機電學院NWPU自由鍛工序輔助工序：壓鉗口、倒棱、壓肩基本工序：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切斷、扭轉(zhuǎn)、錯移精整工序：校直、精壓沖孔

實心沖孔：25mm<φ<450

mm空心沖孔：φ>450

mm↓變形力擴孔長度不變，內(nèi)徑↑，壁厚↓彎曲：

圓角部位變形量↑自由鍛基本工序鍛造3機電學院NWPU自由度按照工序：鐓粗、拔長、彎曲、沖孔、切斷等；鍛造3機電學院NWPU自由鍛工藝規(guī)程制訂繪制鍛件圖(加工余量、余塊、公差)；選擇鍛造工序；確定坯料質(zhì)量和尺寸。粗實線(鍛件形狀)雙點劃線(零件形狀)鍛造3#機電學院NWPU自由鍛工藝規(guī)程制訂繪制鍛件圖(加工余量、余塊、公差)選擇鍛造工序(表)確定坯料質(zhì)量和尺寸軸類和桿類鍛件

盤類或空心鍛件

彎曲鍛件

拔長→壓肩→拔長→彎曲拔長（截面差↓）鐓粗、拔長、壓肩（截面差↑）鐓粗--（沖孔）擴孔（圓環(huán)類）壓肩，芯軸拔長（圓筒類）

坯料質(zhì)量：m坯=m鍛+m損坯料尺寸：依據(jù)鍛造工序和變形程度綜合確定返回鍛造3機電學院NWPU鍛造溫度范圍返回鍛造3機電學院NWPU金屬材料及其鋼的熱處理78基本內(nèi)容鑄造鍛造焊接機電學院NWPU焊接基本理論焊接電?。喊l(fā)生在電極與工件之間的強烈、持久的氣體放電現(xiàn)象；焊接冶金過程：焊接熔池的金屬、熔渣、氣體之間產(chǎn)生物理化學反應，如同微型冶金爐；

焊接接頭的金屬組織與性能；焊接應力與變形：焊件冷卻至室溫所保留的變形和應力。涉及焊接冶金學、焊接力學、電工、電子、自動化、機械、材料等不同學科。焊接4機電學院NWPU電弧的燃燒帶電粒子的產(chǎn)生、運動、消失的動態(tài)平衡氣體電離

陽離子陰極

自由電子陽極陰離子

正、負粒子復合光和熱

焊接4機電學院NWPU電弧的分區(qū)焊接極性(直流弧焊機)

陰極區(qū)(2400～3500°K)占電弧熱36％(發(fā)射大量電子而消耗能量，熱量↓)陽極區(qū)(2600～4200°K)占電弧熱43％(陽極表面受高速電子的撞擊，傳入熱量↑)弧柱區(qū)(6000～8000°K)占電弧熱21％左右工件焊條應用：薄板、鑄鐵、有色金屬、低氫型焊條

工件焊條應用：中、厚鋼板(易燒穿)(易氧化)(電弧穩(wěn)定、不易飛濺)陽離子(質(zhì)量↑)撞擊工件表面正接極反接極焊接4機電學院NWPU焊接冶金過程特點焊接熔池的金屬、熔渣、氣體之間產(chǎn)生物理化學反應，如同微型冶金爐反應溫度高，接觸面積大，冷卻速度快保護措施（焊條、焊劑）焊條熔化,滴入熔池

成份不均勻裂紋起源承載能力↓內(nèi)應力↑產(chǎn)生偏析、夾雜、氣孔、裂紋

(2600～4200K)

氣體易分解，溶入熔池；焊接缺陷；合金燒損↑；焊縫性能↓焊接4機電學院NWPU措施保護

去雜質(zhì)(脫O、S、P)滲合金等強度原則焊縫金屬與母材等強度同成分原則焊縫金屬與母材的化學成分相同(近)抗裂紋原則堿性焊條(抗裂性↑)抗氣孔原則酸性焊條(抗氣孔能力↑)低成本原則工藝性能↑、成本↓焊件厚度、焊縫位置焊條直徑(焊件↑，焊條直徑↑)

電焊條焊芯(電極、填充金屬)藥皮(穩(wěn)弧、保護、脫氧、滲合金、改善工藝性)酸性焊條(氧化性↑)應用：一般結(jié)構(gòu)件的焊接堿性焊條(抗裂性↑)應用：重要結(jié)構(gòu)件的焊接(直流反接)焊條的選用原則焊接4機電學院NWPU焊接接頭的金屬組織與性能焊接接頭焊縫＋熱影響區(qū)

焊縫金屬(鑄態(tài)組織)

焊絲＋母材(性能>母材)熱影響區(qū)

熔合區(qū)σb↓，δ↓過熱區(qū)σb↓，δ↓正火區(qū)機械性能>母材

部分相變區(qū)組織不均焊接方法、焊接規(guī)范熱影響區(qū)寬度不同焊接方法焊接低碳鋼時熱影響區(qū)平均尺寸焊接4機電學院NWPU焊接應力與變形焊接應力與變形：產(chǎn)生原因：

整體均勻受熱(自由膨脹、收縮)一端剛性固定,一端自由收縮(加熱受阻膨脹，冷卻自由收縮)兩端剛性固定(加熱受阻膨脹，冷卻受阻收縮)無變形和應力無應力，有變形無變形，有應力焊縫和近縫區(qū)受拉，低溫區(qū)受壓應力方向：變形方向：焊件冷卻至室溫所保留的變形和應力不均勻加熱和冷卻受拉內(nèi)凹，受壓外凸焊接4機電學院NWPU焊接變形的基本形式收縮變形角變形彎曲變形波浪變形扭曲變形措施：

變形

采用合理焊序焊接4機電學院NWPU收縮變形角變形彎曲變形波浪變形扭曲變形措施：

變形

加裕量法反變形法剛性固定法(內(nèi)應力↑)采用合理焊序焊接變形的基本形式焊接4機電學院NWPU焊接變形的基本形式4焊接機電學院NWPU焊接變形的矯正機械矯正法

應用：剛性↓、厚度↓的板結(jié)構(gòu)火焰加熱矯正法

氧－乙炔火焰(T加:600～800℃)局部不均勻加熱產(chǎn)生新變形抵消原變形焊接4機電學院NWPU采用合理焊序錘擊焊縫法焊前預熱，焊后熱處理加熱“減應區(qū)”法(使焊縫產(chǎn)生延伸塑性變形，抵消一部分收縮變形→內(nèi)應力↓)減小焊接內(nèi)應力的方法(使焊縫能夠自由收縮：先橫后縱)焊接4(9m球罐：噴汽油，燃燒，冷卻)去應力退火(應力去除80％～90％)機電學院NWPU采用合理焊序錘擊焊縫法焊前預熱，焊后熱處理加熱“減應區(qū)”法(使焊縫產(chǎn)生延伸塑性變形，抵消一部分收縮變形→內(nèi)應力↓)減小焊接內(nèi)應力的方法(使焊縫能夠自由收縮：先橫后縱)焊接4(9m球罐：噴汽油，燃燒，冷卻)何謂“減應區(qū)”如何確定“減應區(qū)”焊前加熱，內(nèi)應力↓加熱后使裂紋張開順著裂紋方向，尋找裂紋兩端機電學院NWPU常用焊接方法電弧焊其他常用焊接方法手工電弧焊埋弧自動焊氣體保護焊電渣焊電阻焊釬焊

利用電弧作為熱源的熔化焊方法焊接4機電學院NWPU手工電弧焊特點

設備簡單，操作靈活，適用面↑(各種焊接位置、各種焊縫)生產(chǎn)率↓，工作環(huán)境↓，勞動強度↑不適宜焊接鋁、鈦等活潑金屬，難熔金屬及低熔點金屬

平焊、立焊、橫焊、仰焊

直縫、環(huán)縫、短小焊縫等

焊接4機電學院NWPU應用維修、多方位大量焊接的場合。生產(chǎn)率↓(更換焊條；I↓，藥皮脫落；厚板開坡口)材料消耗↑(焊條頭；開坡口)勞動條件↓(強烈弧光)缺點焊接4(船體的焊接，“火束銀花不夜天”)機電學院NWPU埋弧自動焊特點利用連續(xù)送進的焊絲在焊劑層下產(chǎn)生電弧而自動進行焊接的方法

連續(xù)送進的焊絲→焊條顆粒狀的焊劑→藥皮

4焊接生產(chǎn)率↑(焊接I↑,>1000A；焊速↑；無需更換焊條；<25mm不開坡口)；焊接質(zhì)量↑(保護效果↑；焊接規(guī)范自動控制，焊接質(zhì)量穩(wěn)定)；勞動條件↑(無弧光，煙塵↓，勞動強度↓)。低碳鋼、低合金鋼；中、厚鋼板(6～60mm)的直焊縫、大直徑環(huán)縫；平焊位；成批生產(chǎn)熔煉焊劑、陶質(zhì)焊劑應用焊劑機電學院NWPU氣體保護焊氬弧焊用外加氣體作為保護氣體的電弧焊

惰性氣體(Ar，N2)活性氣體(CO2)

惰性氣體不產(chǎn)生化學反應無氧化不溶于液態(tài)金屬無氣孔

以Ar氣作為保護氣體的電弧焊4焊接機電學院NWPU分類

不熔化極氬弧焊

I↓(↓鎢棒燒損)，>6mm，開坡口熔化極氬弧焊

I↑；一般采用直流反接