材料成型方法課件

第二章材料成型方法第一節(jié)鑄造第二節(jié)焊接第三節(jié)鍛造和沖壓第二章材料成型方法第一節(jié)鑄造第一節(jié)鑄造

鑄造是將金屬液澆入預(yù)先制備好的鑄型中，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法。用鑄造方法所獲得的毛坯或零件統(tǒng)稱鑄件。鑄件通常都是毛坯，經(jīng)切削加工后才能成為零件。用于鑄造成型的金屬材料有鑄鐵、鋼、鋁合金、銅合金、鎂合金等，其中以鑄鐵應(yīng)用最為廣泛。鑄造的種類可分砂型鑄造和特種鑄造兩大類。砂型鑄造的鑄型以原砂為主，加入適量瓤結(jié)劑、附加物和水，按一定比例混制而成。因其成本低廉，適應(yīng)性廣，是目前鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種方法。特種鑄造是在制造鑄型時(shí)采用少用砂或不用砂的特殊工藝裝備，獲得比砂型鑄造表面質(zhì)量好、尺寸精確、力學(xué)性能較高的鑄件。下一頁返回第一節(jié)鑄造鑄造是將金屬液澆入預(yù)先制備好的鑄型中，凝固后獲得第一節(jié)鑄造一、砂型鑄造砂型鑄造是型砂緊實(shí)成鑄型的鑄造方法，應(yīng)用最為普遍。1.砂型鑄造的工藝過程砂型鑄造的工藝過程是:制造模樣、芯盒;配制型砂、芯砂;造型和造芯;烘干、合箱;熔煉金屬，澆注;落砂、清理與檢驗(yàn)等，如圖2-1所示，主要工序是造型、造芯和金屬熔煉。

(1)澆注系統(tǒng)與冒口將液態(tài)金屬平穩(wěn)地導(dǎo)入、填充型腔與冒口的通道，稱為澆注系統(tǒng)。通常由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成，如圖2-2所示。除導(dǎo)入液態(tài)金屬外，澆注系統(tǒng)還起到擋渣、補(bǔ)縮與調(diào)節(jié)冷卻順序等作用。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造一、砂型鑄造上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造冒口是指在鑄型內(nèi)，儲(chǔ)存供補(bǔ)縮鑄件用熔融金屬的空腔，也指該空腔中充填的金屬。其作用是補(bǔ)縮、排氣和除渣。冒口一般設(shè)置于鑄件的頂部或“熱節(jié)”處。

(2)造芯制造型芯的過程，稱為造芯。型芯主要用來形成鑄件的內(nèi)腔，其方法分為手工造芯和機(jī)器造芯兩類，一般情況下采用手工造芯，大量生產(chǎn)時(shí)采用機(jī)器造芯。造芯時(shí)，一般在型芯內(nèi)放置芯骨，用來提高型芯的強(qiáng)度;開設(shè)通氣孔，以增加排氣能力。型芯大多需要烘干，以進(jìn)一步提高強(qiáng)度和透氣性。圖2-3為用簡單芯盒手工造芯的示意圖。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造冒口是指在鑄型內(nèi)，儲(chǔ)存供補(bǔ)縮鑄件用熔融金屬的空腔，第一節(jié)鑄造(3)合型將鑄件的各個(gè)部分組合成一個(gè)完整鑄型的操作過程稱為合型。合型前應(yīng)該認(rèn)真檢查各個(gè)部分，安裝型芯，然后將上型蓋上、壓緊。若產(chǎn)生錯(cuò)位，會(huì)使鑄件產(chǎn)生偏芯、錯(cuò)箱等缺陷。

(4)金屬的冶煉冶煉的目的是獲得一定化學(xué)成分和溫度的金屬液。鑄鐵的冶煉常采用沖天爐，其爐料有金屬料、燃料和熔劑。金屬料包括鑄造生鐵、回爐鐵、廢鋼和鐵合金;燃料為焦炭;熔劑常采用石灰石或氟石，其作用是降低爐渣的熔點(diǎn)，增加其流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)爐渣與鐵液的分離。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造(3)合型將鑄件的各個(gè)部分組合成一個(gè)完整鑄型的操作第一節(jié)鑄造(5)澆注澆注是將金屬液從澆包注入鑄型的過程。為了利于熔渣的上浮和清理，出爐溫度一般應(yīng)該高些，而澆注溫度應(yīng)適當(dāng)?shù)托?，以減少液態(tài)金屬氣體的溶解量和冷凝時(shí)的收縮量。澆注速度應(yīng)該適當(dāng)，以免產(chǎn)生鑄造缺陷。

(6)落砂與清理落砂是鑄件在完全凝固，并經(jīng)充分冷卻后，使鑄件與型砂、砂箱分開的操作。落砂過早，鑄件溫度高，冷卻太快，會(huì)使鑄件表層硬化，易產(chǎn)生變形，甚至開裂;反之，生產(chǎn)周期加長，生產(chǎn)率降低。清理是落砂后從鑄件上清除表面粘砂以及澆冒口、毛刺、氧化皮等多余金屬的過程的總稱。清理的方法分手工清理和機(jī)械清理。手工清理用風(fēng)鏟和鐵刷進(jìn)行清理;機(jī)械清理有摩擦清理法、噴丸清理法和拋丸清理法等方法。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造(5)澆注澆注是將金屬液從澆包注入鑄型的過程。為了第一節(jié)鑄造2.造型材料造型材料包括型砂和芯砂兩種。型砂和芯砂應(yīng)具有以下性能:透氣性、強(qiáng)度、耐火度、可塑性、退讓性。造型材料由原砂、黏結(jié)劑、水和附加物等組成。原砂是型砂和芯砂的主要組成部分;黏結(jié)劑的作用是將砂?；ハ嗳拷Y(jié)在一起，使型砂具有一定的強(qiáng)度和可塑性，常用的有陶土、油類、樹脂與水玻璃等;附加物是為了改善型砂的某些性能而附加的物質(zhì)，如加入煤粉可提高耐火性能，加入水玻璃可提高強(qiáng)度，加入木屑可改善透氣性和退讓性等。型(芯)砂的制備過程主要包括烘干、篩分、混砂、松砂、停放悶砂等。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造2.造型材料上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造3.造型方法砂型鑄造的造型方法很多，一般分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。

(1)手工造型手工造型是傳統(tǒng)的造型方法，它操作靈活，應(yīng)用范圍廣，對(duì)模具、砂箱的要求也不高，但生產(chǎn)率低，主要用于單件、小批量生產(chǎn)。按照模樣的特點(diǎn)可以分為整模造型、分模造型、挖砂造型、活塊造型等方法。

①整模造型整模造型的模樣是一個(gè)整體，其特點(diǎn)為鑄型簡單、造型簡易，適用于形狀簡單最大截面在端部的鑄件。其工藝過程由填砂、緊實(shí)、制作出氣道、翻轉(zhuǎn)下砂箱、制作上砂箱、澆注系統(tǒng)、起模和完成澆冒系統(tǒng)、修模、合箱等組成。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造3.造型方法上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造②分模造型將模樣沿外形的最大截面處分成兩部分，并用銷釘定位，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型過程如圖2-4所示。其特點(diǎn)是模樣分開的分模面就是鑄型的分型面，造型操作方便，適用于形狀比較復(fù)雜的鑄件，特別是有孔的鑄件。

③挖砂造型某些鑄件，如手輪，其輪緣的外形為曲面，用整體模樣造型時(shí)，將阻礙起模的型砂挖掉，造型過程如圖2-5所示。其特點(diǎn)是要求較高的操作技術(shù)，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批量生產(chǎn)。④活塊造型將模樣上阻礙起模的部分做成活動(dòng)的活塊。起模時(shí)，先取出模樣的主體，然后取出活塊，此法叫做活塊造型，造型過程如圖2-6所示。其特點(diǎn)是造型費(fèi)工，要求操作技術(shù)高，活塊容易松動(dòng)、錯(cuò)位，影響鑄件精度，適用于單件、小批量生產(chǎn)。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造②分模造型將模樣沿外形的最大截面處分成兩部分，并用第一節(jié)鑄造⑤刮板造型用與鑄件截面形狀相同的刮板代替實(shí)體模樣的造型方法，叫做刮板造型，造型過程如圖2-7所示。特點(diǎn)是不用模樣，節(jié)省了材料與工時(shí)，但要求造型技術(shù)高，適用于尺寸較大的回轉(zhuǎn)體、等截面的鑄件的單件、小批量生產(chǎn)。

(2)機(jī)器造型機(jī)器造型是現(xiàn)代化鑄造車間生產(chǎn)的重要手段，能夠高效率地生產(chǎn)出尺寸精確、表面粗糙度值小、加工余量少的鑄件，勞動(dòng)條件較好。但需專用設(shè)備，故只適用中、小件的批量生產(chǎn)。機(jī)器造型的主要工序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)械化，消除了操作者技術(shù)水平個(gè)體差異的影響，而且砂型的緊實(shí)程度更符合鑄件成型的要求，型腔輪廓清晰準(zhǔn)確，鑄件質(zhì)量好。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造⑤刮板造型用與鑄件截面形狀相同的刮板代替實(shí)體模樣的第一節(jié)鑄造根據(jù)緊實(shí)型砂的原理不同，機(jī)器造型有振擊壓實(shí)式、空氣沖擊式、射壓式和拋砂式等造型方法。其中振擊壓實(shí)式造型為典型的造型方法，但因振動(dòng)強(qiáng)、噪聲大，因而逐漸被其他緊實(shí)方式所取代?？諝鉀_擊式造型是近些年發(fā)展起來的先進(jìn)造型技術(shù)，具有造型機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、噪聲小的特點(diǎn)，很有發(fā)展前途。射壓式緊實(shí)造型是現(xiàn)代鑄造生產(chǎn)中用來制作型芯的主要方法，在樹脂砂應(yīng)用量不斷擴(kuò)大的狀況下，射壓式緊實(shí)設(shè)備數(shù)量也不斷增多。拋砂式緊實(shí)僅適用于中、小批量生產(chǎn)大件的造型過程。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造根據(jù)緊實(shí)型砂的原理不同，機(jī)器造型有振擊壓實(shí)式、空氣第一節(jié)鑄造二、特種鑄造

1.壓力鑄造將液態(tài)金屬在高壓下快速充填到金屬鑄型中，并在壓力下充型和凝固而形成鑄件的鑄造方法稱為壓力鑄造，簡稱壓鑄。圖2-8為J1113G型臥式冷室壓鑄機(jī)外形圖。該設(shè)備合型力為1350kN，壓射力為94~157kN，一次鋁合金澆入量為1.8kg。圖2-9為常用壓鑄機(jī)的工作過程。壓力鑄造的主要特點(diǎn)如下:.生產(chǎn)效率極高;.鑄件表面質(zhì)量好，特別是能鑄出壁很薄、形狀很復(fù)雜的鑄件;上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造二、特種鑄造上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造.因鑄件內(nèi)部易產(chǎn)生細(xì)小分散氣孔，故壓鑄件不能熱處理和在高溫條件下工作。

壓力鑄造主要用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的有色金屬薄壁件，如儀表殼、化油器、汽缸體等，在航空、汽車、電器和儀表工業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

2.消失模鑄造消失模鑄造又稱實(shí)型鑄造或汽化模鑄造。它采用聚苯乙烯泡沫塑料制成整體模樣代替普通模樣。造型后不取出模樣就澆入金屬液，在高溫金屬液的熱作用下，泡沫塑料即被汽化，燃燒而消失。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造.因鑄件內(nèi)部易產(chǎn)生細(xì)小分散氣孔，故壓鑄件不能熱處理第一節(jié)鑄造消失模鑄造的工藝流程如下:(1)預(yù)發(fā)泡將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)到適當(dāng)密度，一般通過蒸汽快速加熱來進(jìn)行。

(2)模型成型經(jīng)過預(yù)發(fā)泡的珠粒要先進(jìn)行穩(wěn)定化處理，然后送人模具型腔，再通入蒸汽，使珠粒軟化、膨脹，擠滿所有空隙并且瓤合成一體。

(3)模型簇組合模型在使用之前，必須存放適當(dāng)?shù)臅r(shí)間(幾小時(shí)至數(shù)天)使其熟化穩(wěn)定，然后將分塊模型進(jìn)行膠瓤結(jié)合。

(4)模型簇浸涂把模型簇浸入耐火涂料中，然后在30℃~60℃的空氣循環(huán)烘爐中十燥2~3h，十燥之后，將模型簇放人砂箱，填入于砂振動(dòng)緊實(shí)(通常用抽真空形成負(fù)壓的方式，使砂型緊實(shí))，必須使所有模型簇內(nèi)部孔腔和外圍的十砂都得到緊實(shí)和支撐。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造消失模鑄造的工藝流程如下:上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造(5)澆注熔融金屬澆入鑄型后，模型材料在高溫下產(chǎn)生汽化，其空間被金屬所取代后即形成鑄件。圖2-10是消失模工藝的砂箱和澆注示意圖。(6)落砂清理澆注之后，鑄件在砂箱中凝固和冷卻，然后落砂和清理。消失模的主要優(yōu)點(diǎn)是:.模型設(shè)計(jì)的自由度增大，可整體生產(chǎn)復(fù)雜的鑄件;·簡化了鑄造工藝，如無需型心、起模抖度，可以不要冒口補(bǔ)縮，可省分型面;.提高鑄件精度，可重復(fù)生產(chǎn)高精度鑄件，減小機(jī)加工余量，可使鑄件壁厚偏差控制在-0.15~+0.15mm之間。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造(5)澆注熔融金屬澆入鑄型后，模型材料在高溫下產(chǎn)生第一節(jié)鑄造但消失模鑄件易產(chǎn)生與泡沫塑料有關(guān)的缺陷，如皺紋、黑渣、增碳和氣孔等。消失模鑄造方法可用于生產(chǎn)有色及黑色金屬的零件，包括汽缸體、汽缸蓋、曲軸、變速箱，進(jìn)氣管、排氣管及剎車毅等鑄件。

3.金屬型鑄造金屬型鑄造用鑄鐵、鑄鋼或耐熱鋼制造鑄型，將熔煉好的金屬澆注進(jìn)去以獲得鑄件的鑄造方法叫金屬型鑄造。因金屬鑄型可反復(fù)使用幾百乃至上萬次，故又稱永久型，如圖2-11所示。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造但消失模鑄件易產(chǎn)生與泡沫塑料有關(guān)的缺陷，如皺紋、黑第一節(jié)鑄造金屬型鑄造的主要特點(diǎn)是:.一型多鑄，生產(chǎn)效率高;·金屬液冷卻快，鑄件內(nèi)部組織致密，力學(xué)性能較高;.鑄件的尺寸精度和表面粗糙度較砂型鑄件好。由于金屬型成本高，無退讓性和冷速快，所以主要適用于大批量生產(chǎn)形狀簡單的有色金屬鑄件，如鋁合金活塞、鋁合金缸體等。

4.離心鑄造離心鑄造將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離心力作用下凝固成型的工藝叫離心鑄造。離心鑄造在離心機(jī)上進(jìn)行，按旋轉(zhuǎn)軸的空間位置有臥式和立式兩種離心機(jī)。鑄型多用金屬型，也可用非金屬型(如砂型、熔模殼型等)。圖2-12為立式離心鑄造機(jī)示意圖。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造金屬型鑄造的主要特點(diǎn)是:上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造離心鑄造的主要特點(diǎn)如下:.鑄件組織細(xì)密，無縮孔和氣孔等缺陷;.不用型心便可制得中空鑄件;.不需要澆注系統(tǒng)，提高了液體金屬的利用率。但離心鑄造的內(nèi)表面質(zhì)量較差，對(duì)成分易產(chǎn)生偏析的合金不宜采用。目前離心鑄造主要用于圓形空心鑄件的生產(chǎn)，也可鑄造成型鑄件及雙金屬鑄件，如鑄鐵管、軸瓦(鋼套銅襯)等。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造離心鑄造的主要特點(diǎn)如下:上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造5.熔模鑄造熔模鑄造又稱失蠟鑄造。它是用易熔材料(如蠟料)制成零件的模樣，在蠟?zāi)Ｉ贤繏鞄讓幽突鸩牧?，?jīng)硬化、加熱，將脫掉蠟?zāi)：蟮哪そ?jīng)高溫焙燒裝箱加固后，趁熱進(jìn)行澆注從而獲得鑄件的一種方法。其鑄造生產(chǎn)過程如圖2-13所示。熔模鑄造的主要特點(diǎn)是:.無須起模、分型、合型等操作，能獲得形狀復(fù)雜、尺寸精度高、表面粗糙度低的鑄件，故有精密鑄造之稱.適用于各種鑄造合金，尤其是高熔點(diǎn)、難加工的耐熱合金。此法由于受蠟?zāi)?qiáng)度的限制，目前主要用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度要求高或難以進(jìn)行鍛壓、切削加工的中小型鑄鋼件、不銹鋼件、耐熱鋼件等，如汽輪機(jī)葉片、成型刀具和錐齒輪等。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造5.熔模鑄造上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造三、鑄件清理

1.鑄件的落砂將澆注成型后的鑄件從型砂和砂箱中分離出來的操作稱為落砂。落砂應(yīng)在鑄件充分冷卻后進(jìn)行。過早會(huì)使鑄件冷卻太快，表面易產(chǎn)生硬化，鑄鐵件會(huì)出現(xiàn)表面白口，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因內(nèi)應(yīng)力過大而出現(xiàn)變形、裂紋等缺陷。通常鑄鐵件的落砂溫度不得大于500oC。對(duì)于形狀簡單、質(zhì)量小于10kg的鑄件，一般在澆注后0.5h左右即可進(jìn)行落砂。

為了改善勞動(dòng)條件與提高生產(chǎn)率，目前已經(jīng)廣泛采用震動(dòng)落砂機(jī)進(jìn)行機(jī)械落砂。上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造三、鑄件清理上一頁下一頁返回第一節(jié)鑄造2.鑄件的清理落砂后的鑄件必須進(jìn)行清理才能達(dá)到表面質(zhì)量的要求。清理的內(nèi)容主要包括切除澆冒口、清除砂心及鑄件表面瓤砂、飛邊、毛刺和氧化皮等。機(jī)械清理的方法有滾筒清理、噴砂或噴丸清理等。

3.鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)清理后的鑄件還要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，合格的鑄件驗(yàn)收后人庫;個(gè)別有不太嚴(yán)重缺陷的鑄件經(jīng)修補(bǔ)后仍可作次品使用;缺陷嚴(yán)重或缺陷出現(xiàn)在鑄件重要部位的則將成為廢品。檢驗(yàn)后，應(yīng)對(duì)鑄件缺陷進(jìn)行分析，找出原因，提出預(yù)防措施。常見鑄件缺陷的名稱、特征及形成原因如表2-1所示。上一頁返回第一節(jié)鑄造2.鑄件的清理上一頁返回第二節(jié)焊接

焊接是通過加熱或(和)加壓，并且用或不用填充材料使焊件金屬達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。焊接屬于一種連接成型技術(shù)。

根據(jù)焊接的工藝特點(diǎn)和母材金屬所處的狀態(tài)，可將焊接方法分為三大類。

.熔化焊，是將接頭加熱至熔化狀態(tài)，一般都加入填充金屬的焊接方法，如手工電弧焊、氣體保護(hù)焊、電渣焊、等離子焊、電子束焊、激光焊等;.壓力焊，是對(duì)焊件施加壓力，加熱或不加熱的焊接方法，如電阻焊(包括點(diǎn)焊、對(duì)焊等)、摩擦焊、擴(kuò)散焊、爆炸焊、超聲波焊等;下一頁返回第二節(jié)焊接焊接是通過加熱或(和)加壓，并且用或不用填充材料第二節(jié)焊接.釬焊，是采用熔點(diǎn)比母材低的釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料的熔點(diǎn)而母材不熔化，利用毛細(xì)管作用使液態(tài)釬料填充接頭間隙與母材相互擴(kuò)散形成連接的焊接方法。焊接是一種永久性連接方法，能連接各種鍛件和板類零部件等，可以簡化毛坯工藝、制成復(fù)雜結(jié)構(gòu)件。焊接與螺栓連接、鉚接、膠接等(如圖2-14所示)方法相比，具有節(jié)約材料、減輕零部件重量、氣密性好、生產(chǎn)效率高、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。因此，焊接方法得到普遍重視并獲得迅速發(fā)展。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接.釬焊，是采用熔點(diǎn)比母材低的釬料，將焊件和釬料加熱第二節(jié)焊接焊接技術(shù)可用于制造金屬結(jié)構(gòu)，廣泛用于造船、車輛、橋梁、航空航天、建筑鋼結(jié)構(gòu)、重型機(jī)械、化工裝備等領(lǐng)域;可制造機(jī)器零件和毛坯，如軋輥、飛輪、大型齒輪、電站設(shè)備的重要部件等;可連接電器導(dǎo)線和精細(xì)的電子線路。凡是金屬材料需要連接的地方，就有焊接方法的應(yīng)用。它甚至還可應(yīng)用于新型陶瓷連接、非晶態(tài)金屬合金焊接等。焊接也存在著不足之處，如熔化焊在焊接時(shí)往往是局部高溫快速加熱并快速冷卻，容易導(dǎo)致焊縫及其附近區(qū)域的化學(xué)成分、金相組織、力學(xué)性能和物理性能、抗腐耐磨等性能與母材有所不同，焊件中由于局部加熱和冷卻所導(dǎo)致的焊接殘余應(yīng)力和變形，這些都不同程度地影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性;焊縫及熱影響區(qū)有時(shí)因工藝不當(dāng)產(chǎn)生的某些缺陷，將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的承載能力。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接焊接技術(shù)可用于制造金屬結(jié)構(gòu)，廣泛用于造船、車輛、橋第二節(jié)焊接一、手工電弧焊電弧焊利用焊條與工件間產(chǎn)生電弧熱，將工件和焊條熔化而進(jìn)行的一種焊接方法。主要包括手工電弧焊、埋弧焊與氣體保護(hù)電弧焊。手工電弧焊簡稱手弧焊，是常用焊接方法之一。手弧焊具有設(shè)備簡單、維護(hù)容易、焊鉗小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，適宜于焊接板厚3mm以上的碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼等，以及鑄鐵的焊補(bǔ)。

1.焊接過程手工電弧焊焊縫形成過程如圖2-15所示。焊接時(shí)在焊條與焊件之間引發(fā)電弧，高溫電弧將焊條端頭與焊件局部熔化而形成熔池，然后，熔池迅速冷卻、凝固形成焊縫，遂使分離的兩塊焊件連接成一個(gè)整體。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接一、手工電弧焊上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接電焊條的藥皮熔化后形成熔渣覆蓋在熔池上，熔渣冷卻后形成渣殼依舊覆蓋在焊縫上，始終對(duì)焊縫起著保護(hù)作用。2.焊接電弧焊接電弧指發(fā)生在焊條端頭與工件之間，由電場(chǎng)通過兩電極(焊條與工件)之間的氣體進(jìn)行強(qiáng)力、持久的放電，即所謂氣體放電現(xiàn)象。

(1)焊接電弧的形成焊接時(shí)，先將焊條與焊件瞬時(shí)接觸，發(fā)生短路。強(qiáng)大的短路電流流經(jīng)少數(shù)幾個(gè)接觸點(diǎn)，如圖2-16(a)所示，致使接觸點(diǎn)處溫度急劇升高并熔化，甚至部分發(fā)生蒸發(fā)。當(dāng)焊條迅速提起時(shí)，焊條端頭的溫度已升得很高，在兩電極間的電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生了熱電子發(fā)射。飛速發(fā)射的電子撞擊焊條端頭與焊件間的空氣，使之電離成正離子和負(fù)離子。電子和負(fù)離子流向正極，正離子流向角秘。仗迎帶申L后占的宗向運(yùn)動(dòng)形成了悍榕申L弧。如圖2-16(b)所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接電焊條的藥皮熔化后形成熔渣覆蓋在熔池上，熔渣冷卻后第二節(jié)焊接

(2)焊接電弧的構(gòu)成焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成，如圖2-16(c)所示。一般情況下，陽極溫度略高于陰極溫度，因?yàn)殛枠O區(qū)表面受高速電子的撞擊，產(chǎn)生較大的能量，故發(fā)出較多的熱量，約占電弧熱量的43%;而陰極區(qū)因發(fā)射電子而消耗一定能量，故陰極區(qū)產(chǎn)生的熱量略低，約占電弧熱量的36%;弧柱區(qū)產(chǎn)生的熱量僅占21%;弧柱周圍溫度則較低，因而大部分熱量散失在大氣中?；≈鶞囟葎t隨焊接電流增大而升高。

當(dāng)以鐵作為電極材料時(shí)，陰極區(qū)溫度約為2400K，陽極區(qū)溫度約為2600K，而弧柱中心區(qū)溫度高達(dá)6000~8000K。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接(2)焊接電弧的構(gòu)成焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧第二節(jié)焊接由于電弧中各區(qū)溫度不同，因此，用直流電源焊接時(shí)有正接法和反接法的區(qū)分，工件接電焊機(jī)正極、焊條接電焊機(jī)負(fù)極的接法，稱為正接法;反之，則為反接法。使用交流電焊機(jī)時(shí)，由于電源周期性地改變極性，故無正接和反接的區(qū)分，焊條和工件上的溫度及熱量分布趨于一致。

3.焊接設(shè)備手工電弧焊的主要設(shè)備是弧焊機(jī)，它為焊接電弧提供電源。為保證能夠提供安全可靠的焊接電流，必須符合以下要求:高的空載電壓，容易引弧;焊接時(shí)，大電流，低電壓，弧長和電流的變化應(yīng)很小;短路電流不得太大，還要有良好的調(diào)節(jié)特性，能根據(jù)不同的焊接材料與厚度調(diào)節(jié)焊接電流。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接由于電弧中各區(qū)溫度不同，因此，用直流電源焊接時(shí)有正第二節(jié)焊接弧焊機(jī)分為交流弧焊機(jī)與直流弧焊機(jī)兩類。交流弧焊機(jī)是一種特殊的降壓變壓器，它通過改變次級(jí)線圈抽頭的接法和可動(dòng)鐵芯的位置，對(duì)焊接電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種弧焊機(jī)體積小、重量輕、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省電能、使用可靠、維修方便，目前國內(nèi)廣泛使用，但其焊接電弧的穩(wěn)定性稍差。直流弧焊機(jī)所提供的電源是直流電，容易引弧，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好，能夠適應(yīng)各類焊條，并能夠根據(jù)焊件特點(diǎn)選用正接或反接，常用于重要結(jié)構(gòu)件的焊接，但存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲大、成本高、維修困難等缺點(diǎn)。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接弧焊機(jī)分為交流弧焊機(jī)與直流弧焊機(jī)兩類。交流弧焊機(jī)是第二節(jié)焊接4.焊條電焊條(簡稱焊條)是手工電弧焊時(shí)的焊接材料，是一種涂有藥皮的熔化電極，它由焊芯和藥皮兩部分組成。焊芯是焊接專用的金屬絲，按規(guī)定，它有一定的直徑和長度。焊條直徑即為焊芯的直徑(焊絲直徑)，通常其規(guī)格有2,2.5、3.2,4,5、6mm等。其長度一般為300~450mm。焊絲的作用有兩個(gè):一是作為電極，傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生并維持電弧;二是熔化后作為填充金屬與熔化的母材一起組成焊縫。另外必要時(shí)，也可以用焊芯來滲合金。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接4.焊條上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焊接專用鋼絲(焊絲)分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼三類。常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼焊芯牌號(hào)有H08,H08A,H08E和H10Mn2等。牌號(hào)的含義為:H表示焊芯，08表示含碳量為0.08%，合金元素及其他符號(hào)與鋼號(hào)表示方法相同。

藥皮是擠壓涂在焊芯表面上的涂料層，它由礦石粉、鐵合金粉、黍占結(jié)劑等原料按一定比例配制而成。其主要作用是使電弧容易引燃并保持穩(wěn)定;在電弧高溫下，產(chǎn)生大量氣體，并形成熔渣，保護(hù)熔化金屬不被氧化;去除有害元素(如氧、氫、硫、磷等)，添加有益的合金元素，以改善焊縫質(zhì)量。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焊接專用鋼絲(焊絲)分為碳素結(jié)構(gòu)鋼第二節(jié)焊接根據(jù)藥皮所含氧化物的性質(zhì)，焊條分為酸性焊條和堿性焊條兩類。酸性焊條是指藥皮中含有酸性氧化物比堿性氧化物多的焊條;反之則稱為堿性焊條。酸性焊條有良好的工藝性能，交、直流電源均可使用，但焊縫的力學(xué)性能，尤其是塑性、韌性不如用堿性焊條焊接的焊縫好，故常用于一般結(jié)構(gòu)件的焊接。堿性焊條工藝性能差，要求用直流電源施焊，但焊接質(zhì)量好，常用于重要的結(jié)構(gòu)件及焊接性較差金屬的焊接。按照國標(biāo)GB5117一1985的規(guī)定，焊條型號(hào)用大寫字母和數(shù)字表示，如E4315,E5015等。E表示焊條，型號(hào)中四位數(shù)字的前兩位表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為MPa,第三位數(shù)字表示焊條適用的焊接位置，第三位與第四位數(shù)字組合表示藥皮類型和電流種類。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接根據(jù)藥皮所含氧化物的性質(zhì)，焊條分為酸性焊條和堿性焊第二節(jié)焊接如J422牌號(hào)的J表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，42表示焊縫的抗拉強(qiáng)度不低于420MPa,2表示氧化欽鈣型藥皮，可用于直流或交流焊接。焊條的選用一般按等性能原則，并考慮焊件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作條件、產(chǎn)量、施焊條件及經(jīng)濟(jì)性等因素，合理地選用。5.焊接工藝(1)接頭形式和坡口形式在手工電弧焊中，由于焊件厚度、結(jié)構(gòu)形狀和使用條件不同，其接頭形式和坡口形式也不同，如圖2-17所示。

焊接接頭形式可分為對(duì)接接頭、角接接頭、T形接頭和搭接接頭四種。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接如J422牌號(hào)的J表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，42表示焊縫的抗第二節(jié)焊接為了使焊件焊透并減少被焊金屬在焊縫中所占的比例，一般在對(duì)接接頭手工電弧焊鋼板厚度大于6mm時(shí)要開坡口。重要的結(jié)構(gòu)厚度大于3mm時(shí)就要開坡口。常見的坡口形式有V形、U形、K形和X形等。

(2)焊縫的空間位置按施焊時(shí)焊縫在空間所處的位置不同，焊縫可分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫和仰焊縫四種形式，如圖2-18和圖2-19所示。平焊時(shí)，熔化金屬不會(huì)外流，飛濺小，操作方便，易于保證焊接質(zhì)量;橫焊和立焊則較難操作;仰焊最難，不易掌握。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接為了使焊件焊透并減少被焊金屬在焊縫中所占的比例，一第二節(jié)焊接(3)焊接規(guī)范參數(shù)的選擇焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量(如焊接電流、電弧電壓、焊接速度等)統(tǒng)稱為焊接工藝參數(shù)。手工電弧焊的工藝參數(shù)主要是焊條直徑、焊接電流、電弧電壓和焊接速度等，其中尤為重要的是，焊條直徑和焊接電流。

①焊條直徑首先，根據(jù)焊件的厚度初步選擇焊條直徑，如表2-2所示，然后按焊接工藝條件(接頭形式、焊接位置、焊接層數(shù)等)作必要的調(diào)整。如立焊、橫焊和仰焊應(yīng)選較細(xì)焊條;多層焊時(shí)，打底層用小直徑焊條以保證焊透，減少缺陷和防止燒穿，而中間及覆蓋層可用大直徑焊條以提高生產(chǎn)率。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接(3)焊接規(guī)范參數(shù)的選擇焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選第二節(jié)焊接②焊接電流一般情況下都按焊條直徑選擇焊接電流。通?？砂唇?jīng)驗(yàn)公式I=(30~55)d來確定。式中，I是焊接電流(A)，而d則是焊條直徑(mm)。應(yīng)注意的是，由上述公式計(jì)算所得的電流只是個(gè)大致范圍，實(shí)際施焊時(shí)還要考慮焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊接位置等因素進(jìn)行必要的修整，通常要經(jīng)過試焊來確定。

③焊接層數(shù)對(duì)較厚的工件要開坡口，采用多層焊或多層多道焊。一般每層焊道厚度不能大于4~5mm。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接②焊接電流一般情況下都按焊條直徑選擇焊接電流。通常第二節(jié)焊接④其他焊接工藝參數(shù)電弧長度(和電弧電壓成正比，影響熔寬)和焊接速度(單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長度)由焊工視具體操作情況掌握，一般不作規(guī)定。通常，盡量要求用短弧焊接，電弧長度不超過焊條直徑。使用堿性焊條時(shí)，弧長應(yīng)更短(約為焊條直徑的一半)。焊接時(shí)，所用工藝參數(shù)是否正確，不但影響焊縫外觀成型，而且影響焊接接頭的內(nèi)部質(zhì)量。二、其他焊接方法簡介隨著工業(yè)生產(chǎn)的日益發(fā)展，還有許多焊接方法逐漸被廣泛采用，這里主要介紹常見的埋弧自動(dòng)焊、氣體保護(hù)焊、釬焊等。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接④其他焊接工藝參數(shù)電弧長度(和電弧電壓成正比，影響第二節(jié)焊接1.埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊(簡稱埋弧焊)是電弧在焊劑層下燃燒，用機(jī)械自動(dòng)引燃電弧并進(jìn)行控制，自動(dòng)完成焊絲送進(jìn)和電弧移動(dòng)的一種電弧焊方法，如圖2-20所示。將焊絲插人焊劑中，引燃電弧，使焊絲和焊件局部熔化形成熔池。焊劑形成的氣體和熔渣可使電弧和熔池與外界空氣隔絕。焊絲逐漸前移，即可完成焊接。

和手工電弧焊相比，埋弧自動(dòng)焊有以下特點(diǎn):·焊接質(zhì)量好，由于電弧和金屬熔池得到可靠保護(hù)，焊接過程穩(wěn)定，焊接規(guī)范自動(dòng)調(diào)節(jié)，所以焊接質(zhì)量十分穩(wěn)定，焊縫成型及力學(xué)性能優(yōu)良;上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接1.埋弧自動(dòng)焊上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接.生產(chǎn)率高，因埋弧焊使用光焊絲，不存在手弧焊的焊條發(fā)熱問題，以及焊絲導(dǎo)電長度短，所以可使用大電流(可達(dá)1000A以上)焊接，又因其熔深大，所以中厚板焊接可以不開或少開坡口，故生產(chǎn)率高不說，還大量節(jié)省了開坡口工時(shí)及填充焊接材料與能耗;·勞動(dòng)條件好，電弧光在焊劑層下不外露，焊接過程機(jī)械化、自動(dòng)化，勞動(dòng)條件大為改善;.設(shè)備復(fù)雜，適應(yīng)性較差，只適于平焊位置的對(duì)接或角接平直長焊縫，或直徑較大的環(huán)縫。

埋弧焊主要用于板厚3mm以上的碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接，適用于長直的平焊縫和直徑大的環(huán)形焊縫。目前主要應(yīng)用于鍋爐、起重機(jī)、船舶、石油和化工容器等金屬結(jié)構(gòu)的制造。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接.生產(chǎn)率高，因埋弧焊使用光焊絲，不存在手弧焊的焊條第二節(jié)焊接2.氣體保護(hù)焊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，稱為氣體保護(hù)焊。具有電弧可見、熱量集中、熔池小、熱影響區(qū)小、焊件變形小、可以實(shí)現(xiàn)全位置焊接等優(yōu)點(diǎn)，適合于薄板的焊接。常用氣體保護(hù)焊有氫弧焊和CO2氣體保護(hù)焊等。

(1)氫弧焊氫弧焊是以惰性氣體氫氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。氫弧焊分為不熔化極(鎢極)氫弧焊與熔化極氫弧焊兩種，如圖2-21所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接2.氣體保護(hù)焊上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接焊接時(shí)氫氣由噴嘴連續(xù)噴出，有效地保護(hù)電弧和熔池。由于氫氣是惰性氣體，在焊接中與液態(tài)金屬既不發(fā)生冶金、化學(xué)反應(yīng)，也不溶入金屬，所以電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量高。另外，由于氣流壓縮使電弧熱量集中，因而焊接速度快，熔深大，而焊接變形小。由于上述特點(diǎn)，氫弧焊一般用于有色金屬(如銅、鋁、欽及其合金)和不銹鋼、耐熱鋼、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接。因氫氣較貴，所以氫弧焊主要用于重要結(jié)構(gòu)的焊接。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接焊接時(shí)氫氣由噴嘴連續(xù)噴出，有效地保護(hù)電弧和熔池。由第二節(jié)焊接(2)CO2氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊是利用CO2作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。焊接裝置與熔化極氫弧焊相似，連續(xù)送進(jìn)的焊絲為一電極，焊件為另一電極，采用自動(dòng)半自動(dòng)方式進(jìn)行焊接。CO2氣體保護(hù)焊生產(chǎn)率高，焊接成本較低，熱影響區(qū)小，并可實(shí)現(xiàn)全位置焊接。但焊接過程中金屬飛濺比較嚴(yán)重，焊縫成型小，容易產(chǎn)生氣孔。CO2氣體保護(hù)焊主要用于低碳鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的薄板焊接，廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、機(jī)車車輛等各個(gè)行業(yè)。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接(2)CO2氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊是利用第二節(jié)焊接3.氣焊氣焊是利用可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w混合后燃燒產(chǎn)生的高溫作為熱源的一種焊接方法。最常用的氧乙炔焊，其最高溫度可達(dá)3150℃左右。其焊接過程如圖2-22所示。焊接時(shí)，乙炔和氧氣在焊炬中混合均勻后從焊嘴噴出，點(diǎn)燃后形成火焰，將焊件和焊絲熔化，形成熔池，不斷移動(dòng)焊炬和焊絲，就形成焊縫。氣焊火焰對(duì)熔池保護(hù)差，焊接質(zhì)量不高，焊后工件變形較大，生產(chǎn)率不高，近幾十年來，因惰性氣體(如Ar氣)和活性氣體(如CO2)保護(hù)電弧焊的發(fā)展，氣焊被這些新技術(shù)替代的趨勢(shì)不斷加強(qiáng)，其應(yīng)用范圍則不斷減小。如今氣焊只是在薄鋼板和有色金屬焊接、釬焊以及修理行業(yè)中繼續(xù)被有限地使用，重要的結(jié)構(gòu)件幾乎都不用氣焊。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接3.氣焊上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接

4.釬焊釬焊是用熔點(diǎn)低于母材的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，使焊件仍處于固態(tài)而釬料熔化后靠濕潤及毛細(xì)管作用填充進(jìn)接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的一種方法。釬焊加熱溫度低，母材不熔化，焊接過程較為簡單，焊接應(yīng)力和變形小，尺寸精度高。但焊接接頭強(qiáng)度較低，耐熱性較差，并且多采用搭接接頭，增加了結(jié)構(gòu)重量，因此多用于儀器、儀表、微電子器件、真空器件的焊接。根據(jù)釬料熔點(diǎn)的不同，釬焊可以分為硬釬焊與軟釬焊兩類。

(1)軟釬焊釬料熔點(diǎn)在450℃以下。常用的釬料為錫鉛釬料，釬劑為松香或氯化鋅溶液等。其接頭強(qiáng)度低，工作溫度在100℃以下。軟釬焊主要用于受力不大的薄板容器及電器零件的焊接。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接4.釬焊上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接(2)硬釬焊釬料熔點(diǎn)在450℃以上。常用的釬料有銅基、銀基、鋁基釬料等，釬劑主要有硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等。其接頭強(qiáng)度較高，工作溫度也較高。主要用于刀具以及儀表零件的焊接，如自行車車架、切削刀具等。

5.電阻焊電阻焊是利用電流直接通過工件自身和工件間的接觸而產(chǎn)生的電阻熱，將工件接觸面局部加熱至塑性狀態(tài)或熔融狀態(tài)，在壓力下完成焊接的一種方法。按工藝特點(diǎn)，電阻焊分為點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊三種，如圖2-23所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接(2)硬釬焊釬料熔點(diǎn)在450℃以上。常用的釬料有銅第二節(jié)焊接點(diǎn)焊是利用兩個(gè)柱狀電極加壓并通電，在接觸處形成一個(gè)熔核，冷卻后即成一個(gè)焊點(diǎn)。點(diǎn)焊適用于制造接頭處不要求密封的搭接結(jié)構(gòu)和厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。它廣泛用于如汽車駕駛室等低碳鋼產(chǎn)品的焊接?？p焊是用一對(duì)滾輪電極代替點(diǎn)焊的柱狀電極，當(dāng)它與焊件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)通電加壓，在接縫處形成一個(gè)一個(gè)相互重疊的熔核，冷卻后即成密封的焊縫?？p焊用于焊接油桶、罐頭、暖氣片、飛機(jī)油箱和汽車油箱等有密封要求的薄板焊件。對(duì)焊是將兩個(gè)工件的端面相互接觸，經(jīng)通電和加壓后，使其整個(gè)接觸面焊合在一起。對(duì)焊用于石油、天然氣輸送管道，鋼軌，鍋爐鋼管，自行車、摩托車輪圈，錨鏈及各種刀具等，也可用于各種部件的組合及異種金屬的焊接。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接點(diǎn)焊是利用兩個(gè)柱狀電極加壓并通電，在接觸處形成一個(gè)第二節(jié)焊接三、常見的焊接缺陷常見焊接缺陷的類型、形成缺陷的原因及其預(yù)防措施如表2-3所示。四、焊接檢驗(yàn)工件焊完之后，應(yīng)根據(jù)相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)條件所規(guī)定的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。生產(chǎn)中常用的檢驗(yàn)方法有:1.外觀檢驗(yàn)用肉眼或借助低倍放大鏡觀察焊縫的表面情況，確定是否有缺陷存在;用樣板，焊縫量尺等測(cè)量焊縫外形尺寸是否合格。上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接三、常見的焊接缺陷上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接2.致密性檢驗(yàn)該檢驗(yàn)主要是用于檢查要求密封的容器和管道，常用的方法有氣壓試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)和煤油試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)用于檢查受壓容器的強(qiáng)度和焊縫致密性，試驗(yàn)壓力是工作壓力的1.25~1.5倍。

3.無損檢驗(yàn)無損檢驗(yàn)主要用于檢查焊縫內(nèi)部缺陷。常用方法有磁粉探傷、滲透探傷、射線探傷和超聲波探傷等。

.磁粉探傷是利用處于磁場(chǎng)中的焊接接頭表面磁粉分別具有的特征來檢查鐵磁性材料表面及近表面缺陷(如微裂紋等);上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接2.致密性檢驗(yàn)上一頁下一頁返回第二節(jié)焊接.滲透探傷是用帶有熒光染料(熒光法)或紅色染料(著色法)的滲透劑對(duì)焊接缺陷的滲透作用來檢查表面微裂紋;.射線探傷和超聲波探傷是用專門儀器檢查焊接接頭是否有內(nèi)部缺陷，如裂紋、未焊透、氣孔、夾渣等。上述方法均屬于非破壞性檢驗(yàn)。必要時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求還可以進(jìn)行破壞性檢驗(yàn)，如力學(xué)性能試驗(yàn)(將焊接接頭按要求加工成試件，進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊等機(jī)械性能試驗(yàn))、金相檢驗(yàn)、斷口檢驗(yàn)及耐腐蝕試驗(yàn)等。上一頁返回第二節(jié)焊接.滲透探傷是用帶有熒光染料(熒光法)或紅色染料(著第三節(jié)鍛造和沖壓

用一定的設(shè)備或工具，對(duì)金屬材料施加外力使其產(chǎn)生塑性變形，從而改變其尺寸、形狀并改善其性能，生產(chǎn)型材、毛坯或零件的加工方法，總稱為金屬壓力加工。金屬壓力加工的種類較多，如圖2-24所示，常用方法的分類和應(yīng)用如下。

·自由鍛，在加熱狀態(tài)下使用鍛錘或壓力機(jī)及簡單工具迫使坯料成型。用于生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)外形簡單的各種規(guī)格毛坯，如軋輥、大電機(jī)主軸、萬噸級(jí)船的傳動(dòng)軸等;·模鍛，在加熱狀態(tài)下用模鍛錘或壓力機(jī)及鍛模使坯料成型?？膳可a(chǎn)中、小型毛坯(如汽車的曲軸、連桿、齒輪等)和日用五金工具(如扳手等);下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓用一定的設(shè)備或工具，對(duì)金屬材料施加外力使其第三節(jié)鍛造和沖壓.沖壓，在常溫狀態(tài)下用剪床或沖床及沖模等使板料分離或兼成型?？膳可a(chǎn)如鋼、鋁制的日用品如盆、杯、自行車鏈條片等，和汽車上用的汽車外殼、油箱等;.軋制，在加熱狀態(tài)或常溫狀態(tài)使用軋機(jī)和軋輥進(jìn)行壓力加工，用來減小坯料截面尺寸，或兼改變截面形狀。可批量生產(chǎn)鋼管、鋼軌、角鋼、工字鋼與各種板料等型材;.拉拔，使用拉拔機(jī)和拉拔模進(jìn)行壓力加工，用來減小坯料截面尺寸，或改變坯料截面形狀。可批量生產(chǎn)鋼絲、銅鋁電線、漆包線、銅鋁電排等絲狀、帶狀、條狀型材等;.擠壓，使用擠壓機(jī)和擠壓模加工，主要改變坯料截面形狀;可批量生產(chǎn)塑性較好的復(fù)雜截面型材，如鋁合金門窗構(gòu)條、鋁散熱片等，或生產(chǎn)齒輪、螺檢、鉚釘?shù)雀鞣N擠壓零件。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓.沖壓，在常溫狀態(tài)下用剪床或沖床及沖模等使板第三節(jié)鍛造和沖壓自由鍛和模緞統(tǒng)稱鍛造，介于兩者之間的過渡方式稱為胎模鍛。經(jīng)過鍛造加工后的金屬材料，其內(nèi)部原有的缺陷如裂紋、疏松等，在鍛造力的作用下可被壓合，且形成細(xì)小晶粒。因此鍛件組織致密，力學(xué)性能(尤其是抗拉強(qiáng)度和沖擊韌度)比同類材料的鑄件大大提高。機(jī)器上一些重要零件(特別是承受重載和沖擊載荷)的毛坯，通常用鍛造方法生產(chǎn)。除自由鍛外，其他鍛造方法還具有較高的生產(chǎn)率和鍛件成型精度。鍛造主要缺點(diǎn)是鍛件形狀的復(fù)雜程度(尤其是內(nèi)腔形狀)不如鑄件。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓自由鍛和模緞統(tǒng)稱鍛造，介于兩者之間的過渡方式第三節(jié)鍛造和沖壓一、鍛造性能金屬的鍛造性能是衡量金屬在經(jīng)受壓力加工時(shí)獲得優(yōu)良制品難易程度的工藝性能。主要包括金屬的塑性和變形抗力兩個(gè)指標(biāo)。金屬的塑性好，變形抗力小，則鍛造性能好;反之，則鍛造性能差。金屬的塑性常用金屬的斷面收縮率、斷后伸長率來表示。變形抗力是指在壓力加工過程中，金屬作用于施壓工具表面單位面積上的壓力。金屬的鍛造性能取決于金屬的本質(zhì)及加工條件。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓一、鍛造性能上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓1.金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì)主要包括化學(xué)成分和金相組織。不同成分的合金具有不同的塑性和變形抗力，其可鍛性就不同。純金屬的塑性比其合金的塑性好，變形抗力小。含合金元素愈多，塑性愈低，變形抗力愈大，例如，相同碳含量的合金鋼比碳鋼的塑性低，變形抗力大。組織愈均勻，塑性愈好，單相固溶體的金屬塑性較好，多相組織的金屬變形抗力大，塑性差，例如20鋼室溫組織是鐵素體和珠光體，塑性就不如加熱到相變溫度以上轉(zhuǎn)變?yōu)閱我粖W氏體時(shí)的塑性好。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓1.金屬的本質(zhì)上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓2.加工條件金屬的加工條件一般指金屬的變形溫度、變形速度和變形方式等。變形溫度對(duì)塑性和變形抗力的影響最大，在一定的變形溫度范圍內(nèi)，溫度越高，塑性提高，變形抗力降低，可鍛性會(huì)提高，但是溫度過高，會(huì)降低塑性。一般情況下，提高變形速度，使金屬塑性下降，變形抗力增加，鍛造性能變差，只有當(dāng)變形速度超過某臨界值時(shí)，變形產(chǎn)生的熱效應(yīng)提高了變形溫度，使鍛造性能得到改善。變形方式不同，變形金屬內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)不同，也會(huì)影響金屬的塑性與變形抗力。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓2.加工條件上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓二自由鍛自由鍛分手工鍛造和機(jī)器鍛造兩種。手工鍛造只能生產(chǎn)小型鍛件，生產(chǎn)率也較低;機(jī)器鍛造則是自由鍛的主要生產(chǎn)方法。自由鍛所用工具、設(shè)備簡單，通用性大，工藝靈活，但鍛件的精度不高，加工余量大，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

1.自由鍛設(shè)備常用的自由鍛設(shè)備有空氣錘、蒸汽一空氣錘和液壓機(jī)三種。一般情況下，根據(jù)鍛件質(zhì)量與坯料尺寸，選用自由鍛設(shè)備。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓二自由鍛上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓(1)空氣錘空氣錘是利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并由空氣帶動(dòng)錘頭工作的鍛造設(shè)備?？諝忮N產(chǎn)生沖擊力，使金屬坯料變形，操作方便，但能量不大，主要用來鍛造小型鍛件。目前，常用空氣錘的噸位為50~1000kg，如圖2-25所示。

(2)蒸汽一空氣錘蒸汽一空氣錘是利用蒸汽或壓縮空氣帶動(dòng)錘頭工作的鍛造設(shè)備。其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，噸位較大，可以用來生產(chǎn)質(zhì)量小于1500kg的中小型鍛件。目前，常用蒸汽一空氣錘的噸位為1~8t。

(3)液壓機(jī)液壓機(jī)是利用15~40MPa的高壓水推動(dòng)工作活塞形成巨大的靜壓力使金屬產(chǎn)生塑性變形，其工作時(shí)無振動(dòng)，噪聲小，工作平穩(wěn)、安全，鍛件質(zhì)量好，但設(shè)備成本高，較為復(fù)雜，適用于大型鍛件的鍛造。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓(1)空氣錘空氣錘是利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并由空氣帶第三節(jié)鍛造和沖壓

2.自由鍛基本工序自由鍛基本工序主要有墩粗、拔長(延伸)、沖孔和擴(kuò)孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、切割等。鍛造各種形狀的鍛件，可采用這些工序中的一個(gè)或多個(gè)。

(1)墩粗沿坯料軸向鍛打，使其高度減小，橫截面積增大。墩粗分為整體墩粗(沿坯料全長的微粗)和局部墩粗(坯料局部長度的墩粗)兩種方式。墩粗用來鍛造圓盤類及法蘭等鍛件，還作為沖孔前的預(yù)備工序。墩粗方法及注意事項(xiàng)如圖2-26所示。

(2)拔長垂直坯料軸線鍛打，使其橫截面積減小，長度增加。實(shí)心或空心的軸類鍛件采用拔長工序。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓2.自由鍛基本工序上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓坯料在拔長過程中應(yīng)作90o翻轉(zhuǎn)。圖2-27(a)為鍛打完一面后翻轉(zhuǎn)90o，再鍛打另一面。重量大的毛坯常采用此拔長方法。圖2-27(b)為來回翻轉(zhuǎn)90o拔長。此法用于重量較小和一般鋼件的鍛造。毛坯從大直徑拔長到小直徑時(shí)，應(yīng)先以正方截面拔長到一定程度后，再倒棱、滾圓，如圖2-28所示。(3)沖孔和擴(kuò)孔用沖子在坯料上沖出透孔或不透孔。沖孔方法如圖2-29所示。直徑小于25mm的孔一般不沖出?？讖捷^大時(shí)，可先沖小孔，然后將空心工件套在心軸上，將孔擴(kuò)大，如圖2-30所示。(4)彎曲把坯料彎成弧形或一定的角度。(5)切割將坯料切斷或切成一定的形狀。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓坯料在拔長過程中應(yīng)作90o翻轉(zhuǎn)。圖2-27第三節(jié)鍛造和沖壓三、模型鍛造模型鍛造簡稱模鍛，是將加熱后的坯料放在模膛內(nèi)受壓變形，得到和模膛形狀相符的鍛件的方法。模鍛與自由鍛相比有下列特點(diǎn):.能鍛造出形狀比較復(fù)雜的鍛件;.模鍛件尺寸較精確，表面粗糙度較好，比自由鍛件節(jié)省金屬材料;.生產(chǎn)效率較高。但是，模鍛生產(chǎn)受到設(shè)備噸位的限制，模鍛件的尺寸不能太大。此外，鍛模制造周期長，成本高。所以模鍛適合于中小型鍛件的大批量生產(chǎn)。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓三、模型鍛造上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓按所用設(shè)備不同，模鍛可分為:胎模鍛、壓力機(jī)上模鍛和錘上模鍛等。

1.胎模鍛胎模鍛是在自由鍛造設(shè)備上使用簡單的模具(胎模)來生產(chǎn)模鍛件的工藝。胎模鍛一般采用自由鍛方法制坯，然后在胎模中終鍛成型。胎模不固定在設(shè)備上，鍛造過程中可隨時(shí)放上或取下。胎模適合于中小批量生產(chǎn)。手錘頭胎模如圖2-31所示。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓按所用設(shè)備不同，模鍛可分為:胎模鍛、壓力機(jī)上第三節(jié)鍛造和沖壓2.壓力機(jī)上模鍛和錘上模鍛錘上模鍛時(shí)，通常把鍛模做成上下兩部分，如圖2-32所示，并固定在鍛造設(shè)備上。鍛模上有導(dǎo)柱、導(dǎo)套或定位塊保證上下模對(duì)準(zhǔn)，通常制坯和終鍛都在一副鍛模的不同模膛內(nèi)完成。這類模鍛適合于大批量生產(chǎn)。錘上模鍛所用設(shè)備主要是蒸汽空氣錘，其工作原理與蒸汽一空氣自由鍛錘基本相同。模鍛錘的噸位一般為1~16t，模鍛件的質(zhì)量一般在150kg以下。模鍛壓力機(jī)可分為曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、平鍛機(jī)和模鍛水壓機(jī)等。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓2.壓力機(jī)上模鍛和錘上模鍛上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓相對(duì)錘上模鍛，壓力機(jī)上模鍛具有下列優(yōu)點(diǎn):.滑塊運(yùn)動(dòng)速度較低，金屬變形速度低，有較充分的時(shí)間進(jìn)行再結(jié)晶，所以低塑性金屬適宜在壓力機(jī)上進(jìn)行模鍛滑塊行程一定，金屬在模膛中一次便可鍛壓成型，生產(chǎn)效率較高;工作時(shí)振動(dòng)小、噪聲低、勞動(dòng)條件好;.便于實(shí)現(xiàn)操作的機(jī)械化和自動(dòng)化。

四、沖壓概述板料沖壓是利用裝在沖床上的模具使板料分離或變形，從而獲得所需形狀和尺寸的毛坯或零件的加工方法。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓相對(duì)錘上模鍛，壓力機(jī)上模鍛具有下列優(yōu)點(diǎn):上一第三節(jié)鍛造和沖壓板料沖壓多用于具有足夠塑性和較低變形抗力的金屬材料(如低碳鋼和有色金屬及其合金等)薄板。板料厚度小于6mm的稱薄板沖壓，在一般情況下，板料不需要加熱，故又稱冷沖壓。當(dāng)板料厚度大于8~10mm時(shí)，才采用熱沖壓。板料沖壓也可用于加工非金屬材料，如硬橡膠、膠木板、石棉板、皮革、云母片等非金屬材料。占全世界鋼產(chǎn)60%~70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓板料沖壓多用于具有足夠塑性和較低變形抗力的金第三節(jié)鍛造和沖壓1.板料沖壓的特點(diǎn)板料沖壓具有如下特點(diǎn):·沖壓件具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度較高，剛性好，尺寸精度和表面粗糙度高等優(yōu)點(diǎn);.操作簡單，工藝過程易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，材料消耗少，產(chǎn)品成本低;.沖模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費(fèi)用高，只適于大批量生產(chǎn)。上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓1.板料沖壓的特點(diǎn)上一頁下一頁返回第三節(jié)鍛造和沖壓沖壓生產(chǎn)中常用的設(shè)備是剪床和沖床。剪床用來把板料剪切成一定寬度的條料，以供下