上金属工艺学复习提纲

1、l一、填空题（每空一、填空题（每空0.5分，共分，共20分）分） l二、问答题（每小题二、问答题（每小题5分，共分，共10分）分） l三、选择题（每小题三、选择题（每小题1分，共分，共10分）分） l四、工艺计算题（共四、工艺计算题（共30分）分） l五、零件工艺结构题：修改不合理工艺结构并五、零件工艺结构题：修改不合理工艺结构并 画出合理的零件结构图、简述改进理由（每小画出合理的零件结构图、简述改进理由（每小 题题3分共分共30分）分） 液态成型的优点液态成型的优点 适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯 对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制对材料的适应

2、性广，铸件的大小几乎不受限制 成本低，原材料来源广，成本低，原材料来源广， 价格低廉，一般不价格低廉，一般不 需要昂贵的设备需要昂贵的设备 对于某些塑性很差的材料对于某些塑性很差的材料( (如铸铁等如铸铁等) )是制造其是制造其 毛坯或零件的唯一成型工艺毛坯或零件的唯一成型工艺 1 1 2 2 3 3 4 4 l 液态金属充满铸型型腔，获得形状准确、液态金属充满铸型型腔，获得形状准确、 轮廓清晰的成型件的能力，称为充型能力。轮廓清晰的成型件的能力，称为充型能力。 充型能力不足时会产生浇不足、冷隔、夹砂、充型能力不足时会产生浇不足、冷隔、夹砂、 气孔、夹渣等缺陷。气孔、夹渣等缺陷。 l充型能力首

3、先取决于合金的流动性，同时又充型能力首先取决于合金的流动性，同时又 受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因的影受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因的影 响。响。 l铸造最适合制造内腔形状复杂零件的方法。铸造最适合制造内腔形状复杂零件的方法。 l浇注位置：是指浇注时铸件在铸型中所处的浇注位置：是指浇注时铸件在铸型中所处的 位置。这个位置是否正确，对铸件的质量影位置。这个位置是否正确，对铸件的质量影 响很大。响很大。 型砂型砂 l型砂主要由原砂、粘结剂和水等组成型砂主要由原砂、粘结剂和水等组成 l应具备应具备 l透气性透气性 l强度强度 l耐火性耐火性 l可塑性可塑性 l退让性等基本性能。退让性等基本性

4、能。 l对铸件不良影响对铸件不良影响 l垮砂垮砂 l气孔气孔 l粘砂粘砂 l裂纹裂纹 等等 绳轮单件小批量生产，材料绳轮单件小批量生产，材料HT200 合金的收缩合金的收缩 合金的收缩过程合金的收缩过程: :合金从液态冷却至室温的过程中，其合金从液态冷却至室温的过程中，其 体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液态成形工艺体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液态成形工艺 带来许多困难，会造成许多铸造缺陷。（如：缩孔、带来许多困难，会造成许多铸造缺陷。（如：缩孔、 缩松、裂纹、变形等）。缩松、裂纹、变形等）。 合金收缩的三个阶段合金收缩的三个阶段 液态收缩液态收缩 凝固收缩凝固收缩 固态收缩固态收缩

5、什什 么么 结结 果果 ？ 合金的收缩阶段合金的收缩阶段 -液态收缩；液态收缩；-凝固收缩；凝固收缩；-固态收缩固态收缩 液态成形内应力、变形与裂纹液态成形内应力、变形与裂纹 内应力内应力 热应力热应力 机械应力机械应力 l变形：残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定状态，变形：残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定状态， 将自发地通过铸件的变形来缓解其应力，以回到稳定的平衡将自发地通过铸件的变形来缓解其应力，以回到稳定的平衡 状态状态 l裂纹：当热应力大到一定程度会导致出现裂纹裂纹：当热应力大到一定程度会导致出现裂纹( (热裂纹与冷热裂纹与冷 裂纹）裂纹） 铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件

6、铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件 的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的 收缩而引起的应力。收缩而引起的应力。 铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、 浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生的应力。浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生的应力。 普通灰铸铁件普通灰铸铁件 基体：基体：F F、P P、F+PF+P 生产：铁水熔炼好后直接浇铸生产：铁水熔炼好后直接浇铸 牌号：牌号：HTXXXHTXXX HT: HT: 表示灰铸铁中文拼音的代号表示灰铸铁中文拼音的代号 XXX: XXX: 三位数字表示最抵抗拉强度三位数字表示最抵抗拉强度(MPa)(MPa

7、) 石墨形态：粗片状石墨形态：粗片状 问题问题 l1 1）灰铸铁牌号为什么不用含碳量多少）灰铸铁牌号为什么不用含碳量多少 表示，而用力学性能表示？表示，而用力学性能表示？ l2 2）有一铸件当其强度不够时，可否通）有一铸件当其强度不够时，可否通 过增大截面过增大截面 解决？解决？ 提高灰铸铁的性能提高灰铸铁的性能 可锻铸铁件的生产可锻铸铁件的生产 可锻铸铁可锻铸铁生产：将白口铸铁件经长时间的高温石墨生产：将白口铸铁件经长时间的高温石墨 化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素 体或珠光体的基体分布着体或珠光体的基体分布着团絮状石墨团絮状石墨的铸铁

8、。的铸铁。 黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁(KTH, (KTH, 铁素体基体铁素体基体) ) 珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁(KTZ)(KTZ) 白心可锻铸铁白心可锻铸铁(KTB(KTB，很少用，很少用) ) 种种 类类 特点：特点： l强度高强度高b=300b=300400Mpa400Mpa，塑性（，塑性（12%12%）和韧性（）和韧性（k 30 k 30 J/cmJ/cm2 2) )好好 l石墨化退火周期长，石墨化退火周期长，404070h, 70h, 铸件成本高铸件成本高 l适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件 l其实它并不能真的用于锻造其实它

9、并不能真的用于锻造 可锻铸铁的牌号可锻铸铁的牌号 可锻铸铁的牌号用汉语拼音和两组数字表可锻铸铁的牌号用汉语拼音和两组数字表 示，第一组数字表示其示，第一组数字表示其最低抗拉强度最低抗拉强度 b b (MPa)(MPa)，第二组数字表示其最低伸长率，第二组数字表示其最低伸长率 。 KTH30006KTH30006 KTZ45006KTZ45006 可铁黑可铁黑 可铁珠可铁珠 b b b b 球墨铸铁件球墨铸铁件 主要特点主要特点 石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低， 力学性能比灰铸铁有显著提高。力学性能比灰铸铁有显著提高。 可通过热处理改善金属基体，进

10、一步提可通过热处理改善金属基体，进一步提 高性能。这一点与灰铸铁不同。高性能。这一点与灰铸铁不同。 球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩 松、皮下气孔、夹渣等缺陷。松、皮下气孔、夹渣等缺陷。 石墨析出时，发生膨胀，应适当提高铸石墨析出时，发生膨胀，应适当提高铸 型刚度。型刚度。 调速套筒大批量生产调速套筒大批量生产 、材料、材料QT800-2 ？ l是铸件让远离冒口的地方是铸件让远离冒口的地方 先凝固先凝固 l靠近冒口的地方次凝固最靠近冒口的地方次凝固最 后才是后才是冒口冒口本身凝固本身凝固 l现以厚补薄，将缩孔转移现以厚补薄，将缩孔转移 到冒口中去到冒口中去 原则：原

11、则：定向凝固原则定向凝固原则 合理布置内浇道及确定浇铸工艺。合理布置内浇道及确定浇铸工艺。 方法方法 合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。 A A等温线法等温线法 B B内切圆法内切圆法 判断缩孔出判断缩孔出 现的方法现的方法 消除消除 缩孔缩孔 和缩和缩 松的松的 方法方法 热应力的消除方法热应力的消除方法 铸件的结构：铸件的结构：铸件各部分能自由收缩铸件各部分能自由收缩 工艺方面：工艺方面：采用采用同时凝固原则同时凝固原则 时效处理：时效处理：人工时效；自然时效人工时效；自然时效 铸件的结构尽可能对称铸件的结构尽可能对称 铸件的壁厚尽可能均匀铸件的壁厚尽

12、可能均匀 冷冷 铁铁 同时凝固同时凝固 整个铸件几乎同时凝固。整个铸件几乎同时凝固。 工艺参数的确定工艺参数的确定 加工余量加工余量 收缩率收缩率 拔模斜度拔模斜度 铸造圆角铸造圆角 工艺参数工艺参数 铸造工艺图实例铸造工艺图实例 分型面的选分型面的选 取至关重要取至关重要 衬套的零件图、铸造工艺图、铸件图衬套的零件图、铸造工艺图、铸件图 (a)(b) a)a)改进前；改进前；b)b)改进后改进后 l去掉凸台，避免活块去掉凸台，避免活块 l减少型芯的数量，避免不必要的型芯减少型芯的数量，避免不必要的型芯 l直分型，防挖砂直分型，防挖砂 凸凸 台台 型型 芯芯 分型面为曲面，需挖砂造型分型面为曲

13、面，需挖砂造型 内腔设计少用芯，安芯排气与清理，事先考虑想仔细内腔设计少用芯，安芯排气与清理，事先考虑想仔细 (a)(b) a) a)改进前；改进前；b)b)改进改进 后后 结构应使工艺简化结构应使工艺简化 简化外形，简化外形， 分形少分形少 l思考题：思考题： l为防止铸件缺陷为防止铸件缺陷 产生，试修改图产生，试修改图 示铸钢机架的结示铸钢机架的结 构。构。 l（孔的尺寸、形（孔的尺寸、形 状不能变状不能变） 加工余量加工余量 孔的铸出：孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要考虑铸出的可能性、必 要性、和经济性。一般大孔用下芯的要性、和经济性。一般大孔用下芯的 方式铸出，而小孔则用机加工完成。

14、方式铸出，而小孔则用机加工完成。 铸造收缩率铸造收缩率 铸件在凝固和冷却过程中会铸件在凝固和冷却过程中会 发生收缩而造成各部分体积和发生收缩而造成各部分体积和 尺寸缩小。尺寸缩小。为使铸件的实际尺为使铸件的实际尺 寸符合图样要求，在制作模样寸符合图样要求，在制作模样 和芯盒时，模样和芯盒的制造和芯盒时，模样和芯盒的制造 尺寸应比铸件放大一个该合金尺寸应比铸件放大一个该合金 的收缩率。的收缩率。 合金收缩率的大小取决于铸合金收缩率的大小取决于铸 造合金的种类及铸件的结构、造合金的种类及铸件的结构、 尺寸等因素。尺寸等因素。 通常灰通常灰铸铁铸铁的铸造收缩率是的铸造收缩率是 0.7%1.0%0.7

15、%1.0%，铸钢铸钢的铸造收缩率的铸造收缩率 为为1.3%2.0%1.3%2.0% 余量；斜度；型芯；型芯头；余量；斜度；型芯；型芯头； 分型面和浇注位置分型面和浇注位置 便于起模实例便于起模实例 肋的布置肋的布置 凸肋设计凸肋设计 避活块避活块 l回复回复：冷变形后的金属加热至一定温度后，因原：冷变形后的金属加热至一定温度后，因原 子的活动能力增强，使原子回复到平衡位置，晶粒子的活动能力增强，使原子回复到平衡位置，晶粒 残余应力大大减小，在晶粒大小尚无变化的情况下残余应力大大减小，在晶粒大小尚无变化的情况下 使其力学性能和物理性能部分得以恢复的过程（硬使其力学性能和物理性能部分得以恢复的过程

16、（硬 度大幅降低度大幅降低 ） l加工硬化部分消除加工硬化部分消除 l再结晶：当温度升高到该金属熔点的再结晶：当温度升高到该金属熔点的0.40.4倍时倍时 ，金属原子获得更多的热能，使塑，金属原子获得更多的热能，使塑 性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变 为变形前晶格结构相同的新等轴晶粒，不是相变过为变形前晶格结构相同的新等轴晶粒，不是相变过 程程 l晶粒越细小、组织越均匀、越致密，相应的力学晶粒越细小、组织越均匀、越致密，相应的力学 性能越好，强度高塑性高性能越好，强度高塑性高 冷变形及热变形冷变形及热变形 冷变形：变形温度低于回复温度时，

17、金属在变形过冷变形：变形温度低于回复温度时，金属在变形过 程中只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的程中只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的 金属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。产金属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。产 生的原因：生的原因： 晶粒沿变形最大的方向伸长晶粒沿变形最大的方向伸长 晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力 晶粒间产生碎晶，滑移受阻晶粒间产生碎晶，滑移受阻 热变形：变形温度在再结晶温度以上时，变形产生热变形：变形温度在再结晶温度以上时，变形产生 的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属的加工硬化被随即发生的再结晶所

18、抵消，变形后金属 具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹， 这种变形称为热变形这种变形称为热变形 冷变形与热变形相比，其优点是冷变形与热变形相比，其优点是 尺寸、形状精度高尺寸、形状精度高 锻模锻模模膛及其功用模膛及其功用 l预锻模膛预锻模膛 l预锻模膛的作用是：预锻模膛的作用是： l使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻 时金属容易充满终锻模膛。时金属容易充满终锻模膛。 l同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使 用寿命。用寿命。 l预锻模膛和终锻模膛的区

19、别是前者的圆角和斜预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜 度较大，没有飞边槽。度较大，没有飞边槽。 l终锻模膛终锻模膛 l终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求的形终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求的形 状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。 l终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩 量取量取1.5%1.5%。 l沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力，沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力， 促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。促使金属充

20、满模膛，同时容纳多余的金属。 l 终锻后在孔内留下一薄层金属，称为终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮冲孔连皮。 带有冲孔连皮及飞边的模锻件带有冲孔连皮及飞边的模锻件 1- 1-飞边；飞边；2- 2-分模面；分模面；3- 3-冲孔连皮冲孔连皮4- 4-锻件锻件 制坯制坯模膛模膛 l拔长模膛：拔长模膛：用来减小坯料某部分用来减小坯料某部分 的横截面积，以增加该部分的长度。的横截面积，以增加该部分的长度。 l滚压模膛：滚压模膛：用来减小坯料某部分用来减小坯料某部分 的横截面积，以增大另一部分的横的横截面积，以增大另一部分的横 截面积。主要是使金属按模锻件形截面积。主要是使金属按模锻件形 状来分

21、布。状来分布。 l弯曲模膛：弯曲模膛：对于弯曲的杆类模锻对于弯曲的杆类模锻 件，需用弯曲模膛来弯曲坯料。件，需用弯曲模膛来弯曲坯料。 l切断模膛：切断模膛：上模与下模的角部组上模与下模的角部组 成的一对刀口，用来切断金属。成的一对刀口，用来切断金属。 拔长模膛拔长模膛 a-a-开式开式 b-b-闭式闭式 a-a-开式开式b-b-闭式闭式 滚压模膛滚压模膛 a-a-弯曲弯曲 模膛模膛 b-b-切断切断 模膛模膛 弯曲与切断模膛弯曲与切断模膛 锤上模锻成型工艺设计锤上模锻成型工艺设计 锤上模锻成型的工艺过程一般为：切断毛坯锤上模锻成型的工艺过程一般为：切断毛坯加热加热 坯料坯料模锻模锻切除模锻件的

22、飞边切除模锻件的飞边校正锻件校正锻件锻件锻件 热处理热处理表面清理表面清理检验检验成堆存放。成堆存放。 锤上模锻成型的工艺设计包括制定锻件图、计算坯锤上模锻成型的工艺设计包括制定锻件图、计算坯 料尺寸、确定模锻工步料尺寸、确定模锻工步( (选择模膛选择模膛) )、选择设备及安排、选择设备及安排 修整工序等。其中最主要的是锻件图的制定和模锻修整工序等。其中最主要的是锻件图的制定和模锻 工步的确定。工步的确定。 锤上模锻的锻模模膛，根据其功用不同，可分为锤上模锻的锻模模膛，根据其功用不同，可分为预预 锻模膛、终锻模膛锻模膛、终锻模膛和和制坯模膛制坯模膛等三类。等三类。 液态模锻原理仿真液态模锻原理

23、仿真 液态模锻液态模锻 l液态模锻的工艺流液态模锻的工艺流 程：程： l原材料配制原材料配制熔炼熔炼 浇注浇注加压成型加压成型 脱模脱模冷却冷却热处理热处理 检验检验入库。入库。 l液态模锻造是一种液态模锻造是一种 介于铸造和锻造之间介于铸造和锻造之间 的加工方法。的加工方法。 l精密模锻精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模 锻工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再锻工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再 经切削加工。模锻件尺寸精度可达经切削加工。模锻件尺寸精度可达IT12IT12IT15IT15，表面粗糙

24、度为，表面粗糙度为 Ra3.2Ra3.21.61.6。 l精密模锻工艺过程：精密模锻工艺过程：先将原始坯料普通模锻成中间坯料先将原始坯料普通模锻成中间坯料再再 对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮或缺陷对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮或缺陷最后采用无最后采用无 氧化或少氧化加热后精锻氧化或少氧化加热后精锻( (如图如图) )。 精密模锻精密模锻 下料下料普通模锻普通模锻精密模锻精密模锻 精密模锻的大致工艺过程精密模锻的大致工艺过程 l薄板的薄板的冲压成型冲压成型 l分分 离离 工工 序序：使坯料的一部分与另一部分相互：使坯料的一部分与另一部分相互 分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。分

25、离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。 l变变 形形 工工 序序：使坯料的一部分相对于另一部分：使坯料的一部分相对于另一部分 产生位移而不破裂的工序。如拉深、弯曲、翻产生位移而不破裂的工序。如拉深、弯曲、翻 边、胀型、旋压等。边、胀型、旋压等。 l落料及冲孔（统称落料及冲孔（统称冲裁冲裁） l落料落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；是被分离的部分为成品，而周边是废料； l冲孔冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品。是被分离的部分为废料，而周边是成品。 l拉深中常见的废品及防止措施拉深中常见的废品及防止措施 l拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉拉伸件中最危险的部位是直壁与底部

26、的过渡圆角处，当拉 应力超过材料的强度极限时，此处将被应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂拉裂”。防止。防止“拉拉 裂裂”的措施有：的措施有： l正确选择拉伸系数正确选择拉伸系数 l拉深件直径拉深件直径d d与坯料直径与坯料直径D D的比值称为拉深系数，用的比值称为拉深系数，用m m表示，表示， 即即m=d/Dm=d/D。 l拉深系数不小于拉深系数不小于0.50.50.80.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好。坯料的塑性差取上限值，塑性好 取下限值。取下限值。 拉深废品拉深废品 l如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用 多次拉深工艺。多次

27、拉深工艺。 l第一次拉深系数第一次拉深系数 m1 = d1/Dm1 = d1/D l第二次拉深系数第二次拉深系数 m2 = d2/d1m2 = d2/d1 l第几次拉深系数第几次拉深系数 mn = dn/dn-1mn = dn/dn-1 l总的拉深系数总的拉深系数 m=m1m=m1m2m2mnmn 多次拉深时圆筒直径的变化多次拉深时圆筒直径的变化 l合理设计拉深模工作零件合理设计拉深模工作零件 l 凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r r凹 凹=10 =10s s，而，而r r 凸凸=(0.6=(0.61) 1)r r凹。这两个圆角半径过小，产品容易拉

28、裂。凹。这两个圆角半径过小，产品容易拉裂。 l凸凹模间隙。一般取凸凹模间隙。一般取Z Z=(1.1=(1.11.2)1.2)s s。 l注意润滑注意润滑 l拉深过程中另一种常见缺陷是拉深过程中另一种常见缺陷是起皱起皱。可采用设置压边圈。可采用设置压边圈 的方法解决，也可以通过增加毛坯的相对厚度或拉深系数的方法解决，也可以通过增加毛坯的相对厚度或拉深系数 的途径来解决。的途径来解决。 有压边圈的拉深有压边圈的拉深起皱拉深件起皱拉深件 自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性 避免锥体和斜面结构避免锥体和斜面结构 几何体间的交接处几何体间的交接处 不应形成空间曲线不应形成空间曲线 改成平面与圆柱、

29、改成平面与圆柱、 平面与平面平面与平面 锻件的结构工艺性锻件的结构工艺性 自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性 自由锻件上不应设计自由锻件上不应设计 出加强筋、凸台、工字形截面出加强筋、凸台、工字形截面 截面变化大的锻件，截面变化大的锻件， 采用组合连接采用组合连接 焊接方法焊接方法 电弧焊电弧焊 熔焊熔焊 电渣焊电渣焊 等离子弧焊等离子弧焊 电子束焊电子束焊 激光焊激光焊 气体保护焊气体保护焊 埋弧焊埋弧焊 根据实现原子结合根据实现原子结合 基本途径的不同，基本途径的不同， 对熔焊分类。对熔焊分类。 手弧焊手弧焊 l熔化焊熔化焊 l压力焊压力焊 l钎焊钎焊 焊接接头的组织与性能焊接接头的

30、组织与性能 熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，并熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，并 向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附 近区域金属的组织和性能发生变化。近区域金属的组织和性能发生变化。 l焊缝区焊缝区在焊接接头横截面上测量的焊缝金在焊接接头横截面上测量的焊缝金 属的区域。属的区域。 l熔合区熔合区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热 影响区的过渡区。影响区的过渡区。 l热影响区热影响区-受焊接热循环的影响，焊缝附近的受焊接热循环的影响，焊缝附近的 母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域 （

31、熔合区，过热区、正火区、部分相变区熔合区，过热区、正火区、部分相变区）。）。 低碳钢的焊接接头中正火区的性能最好。低碳钢的焊接接头中正火区的性能最好。 由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异， 在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法： l直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条） l直流负接直流负接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢 焊条、低合金钢和铝合金）焊条、低合金钢和铝合金） 直流正接与负接直流

32、正接与负接 熔池的保护熔池的保护 焊剂是由焊剂是由SiOSiO2 2，MnOMnO、MgOMgO及及CaFCaF等组成的硅酸盐。等组成的硅酸盐。 焊剂保护的效果焊剂保护的效果 l形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大形成熔融的液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大 减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。 l延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、 夹渣的析出。夹渣的析出。 气保护气保护渣渣-气联合保护气联合保护 渣保护渣保护 手工电弧焊手工电弧焊 ？ 摩擦焊摩擦焊 l 摩擦焊的工艺过程原理摩擦焊的工艺过程原

33、理 l摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦 所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻， 完成焊接的一种压焊方法。完成焊接的一种压焊方法。 l 摩擦焊具有以下优点：摩擦焊具有以下优点： l接头的焊接质量好、稳定，其废品率是闪光对焊的接头的焊接质量好、稳定，其废品率是闪光对焊的 1%1%左右。左右。 l适于焊接异种钢和异种金属适于焊接异种钢和异种金属，如碳素结构钢，如碳素结构钢- -高速高速 钢、铜钢、铜- -不锈钢、铝不锈钢、铝- -铜、铝铜、铝- -钢等。钢等。 气门芯气门芯 埋弧焊 埋弧焊的

34、原理及特点埋弧焊的原理及特点 埋弧自动焊是用焊剂进行渣保护，埋弧自动焊是用焊剂进行渣保护， 焊丝为一电极在焊剂层下引燃电焊丝为一电极在焊剂层下引燃电 弧燃烧。因电弧在焊剂包围下燃弧燃烧。因电弧在焊剂包围下燃 烧，所以热效率高；焊丝为连续烧，所以热效率高；焊丝为连续 的盘状焊丝，可连续馈电；焊接的盘状焊丝，可连续馈电；焊接 无飞溅，可实现大电流高速焊接，无飞溅，可实现大电流高速焊接， 生产率高；金属利用率高，焊接生产率高；金属利用率高，焊接 质量好，劳动条件好。埋弧焊适质量好，劳动条件好。埋弧焊适 于平直长焊缝和环焊缝的焊接。于平直长焊缝和环焊缝的焊接。 1- 1-焊件；焊件；2- 2-焊剂；焊

35、剂；3- 3-焊剂斗；焊剂斗；4- 4-焊丝焊丝 5- 5-送丝滚轮；送丝滚轮；6- 6-导电嘴导电嘴7- 7-焊缝；焊缝；8- 8-焊渣焊渣 l埋弧焊的应用埋弧焊的应用 埋弧焊主要用于埋弧焊主要用于 压力容器的压力容器的环缝环缝 焊和直缝焊焊和直缝焊，锅，锅 炉冷却壁的长直炉冷却壁的长直 焊缝焊接，船舶焊缝焊接，船舶 和潜艇壳体的焊和潜艇壳体的焊 接，起重机械接，起重机械 （行车）和冶金（行车）和冶金 机械（高炉炉身）机械（高炉炉身） 的焊接。的焊接。 焊缝的布置焊缝的布置 焊缝的布置焊缝的布置 中压容器焊接工艺图中压容器焊接工艺图 1 11010为焊缝编号为焊缝编号 由多块小板焊接拼装成大

36、板材， 焊缝合理布置 焊缝布焊缝布 置应尽置应尽 量分散量分散 焊缝密集或交叉，会造成金属过 热，加大热影响区，使组织恶化 合理焊缝布置合理焊缝布置 l切削运动与工件上形成的表面切削运动与工件上形成的表面 l切削运动切削运动 l 机床为实现切削加工，刀具与工件间必机床为实现切削加工，刀具与工件间必 需具有一定的相对运动，包括主运动和需具有一定的相对运动，包括主运动和 进给运动。进给运动。 l主运动：主运动：是指在切削加工中，形成机床是指在切削加工中，形成机床 切削速度或消耗主要动力的工切削速度或消耗主要动力的工 作运动。作运动。 l进给运动：进给运动：是指在切削加工中，对工件是指在切削加工中，

37、对工件 的多余材料不断被去除的工作运动。的多余材料不断被去除的工作运动。 切削运动切削运动 ）主运动可以是旋转运动，也可以是往复运动；）主运动可以是旋转运动，也可以是往复运动； ）主运动可以是工件来实现（车外圆）；主运动也可以是刀）主运动可以是工件来实现（车外圆）；主运动也可以是刀 具来实现（切断、刨、铣加工）具来实现（切断、刨、铣加工） ）主运动只有一个，进给运动可以一个以上。）主运动只有一个，进给运动可以一个以上。 机床机床 名称名称 主运动主运动进给运动进给运动机床机床 名称名称 主运动主运动进给运动进给运动 卧式卧式 车床车床 工件旋工件旋 转转 车刀纵向、横向、斜向直车刀纵向、横向、

38、斜向直 线运动线运动 龙门龙门 刨床刨床 工件往工件往 复移动复移动 刨刀横向、垂直、斜向间刨刀横向、垂直、斜向间 歇移动歇移动 钻床钻床钻头旋钻头旋 转运动转运动 钻头轴向移动钻头轴向移动外圆外圆 磨床磨床 砂轮高砂轮高 速旋转速旋转 工件转动，同时工件往复工件转动，同时工件往复 移动，砂轮横向移动移动，砂轮横向移动 卧铣卧铣 立铣立铣 铣刀旋铣刀旋 转运动转运动 工件纵向、横向移动（有工件纵向、横向移动（有 时也做垂直方向移动）时也做垂直方向移动） 内圆内圆 磨床磨床 砂轮高砂轮高 速旋转速旋转 工件转动，同时工件往复工件转动，同时工件往复 移动，砂轮横向移动移动，砂轮横向移动 牛头牛头

39、刨床刨床 刨刀往刨刀往 复运动复运动 工件横向间歇移动或刨刀工件横向间歇移动或刨刀 垂直斜向间歇移动垂直斜向间歇移动 平面平面 磨床磨床 砂轮高砂轮高 速旋转速旋转 工件往复移动，砂轮横向、工件往复移动，砂轮横向、 垂直方向移动垂直方向移动 l在在 基基 面面 (Pr)(Pr)： l主偏角主偏角rr主切削刃与进给方向主切削刃与进给方向 间的夹角间的夹角 影响切削层的形状，切削刃的工作影响切削层的形状，切削刃的工作 长度和单位切削刃上的负荷。减少长度和单位切削刃上的负荷。减少 rr，主切削刃单位长度上的负荷减，主切削刃单位长度上的负荷减 少，刀具磨损小，耐用。少，刀具磨损小，耐用。4545、60

40、60、7575、 9090。影响径向车削分力大小影响径向车削分力大小 。 l车细长轴时，由于径向力的作用，车车细长轴时，由于径向力的作用，车 削的工件易出现腰鼓形。削的工件易出现腰鼓形。 l副偏角副偏角rr 副切削刃与进给方向副切削刃与进给方向 间的夹角间的夹角 影响已加工表面的粗糙度和刀尖强影响已加工表面的粗糙度和刀尖强 度，减少度，减少rr ，减少表面的粗糙度的，减少表面的粗糙度的 数值，还可提高刀具强度。过小，会数值，还可提高刀具强度。过小，会 使副切削刃与已加工面的摩擦增加，使副切削刃与已加工面的摩擦增加， 引起震动，降低表面质量。引起震动，降低表面质量。5 51515。 粗加工取较大

41、值。粗加工取较大值。 副偏角对残留面积的影响副偏角对残留面积的影响 切削加工性衡量指标切削加工性衡量指标: : 一定刀具耐用度下的切削速度一定刀具耐用度下的切削速度vTvT：即刀：即刀 具耐用度为具耐用度为T(min)T(min)时切削某种材料所允许时切削某种材料所允许 的切削速度。的切削速度。 相对加工性相对加工性KrKr：即各种材料的：即各种材料的V60V60与与4545钢钢 （正火）的（正火）的V60V60之比值（后者的之比值（后者的V60V60作为比作为比 较的基准，较的基准，(V60)j(V60)j） Kr=V60/(V60)jKr=V60/(V60)j 改善切削加工性的途径改善切削

42、加工性的途径: : 热处理热处理 调整化学成分调整化学成分 镗孔镗孔 3) 3)镗削工艺特点镗削工艺特点 la. a.适应性广适应性广 lb. b.不仅可以保证单个孔的尺寸不仅可以保证单个孔的尺寸 精度和形状精度和形状, ,而且可以保证孔与孔而且可以保证孔与孔 之间的相互位置精度之间的相互位置精度 lc. c.广泛用于单件，小批量生产广泛用于单件，小批量生产 中的孔或孔系的加工中的孔或孔系的加工 ld. d.生产率低生产率低 对于直径较大的孔（一对于直径较大的孔（一 般般D 80D 80100mm100mm）、）、 内成形面或内成形面或孔内环槽孔内环槽等，等， 镗削是唯一合适的加工镗削是唯一合

43、适的加工 方法。方法。 l车床镗孔车床镗孔 l镗床镗孔镗床镗孔 车床镗孔车床镗孔 a) a)镗通孔；镗通孔；b)b)镗不通孔；镗不通孔；c) c)镗槽；镗槽；d) d)镗内凹槽镗内凹槽 l砂轮的磨削过程，实际上就是砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划和滑擦切削、刻划和滑擦三种三种 作用的综合作用的综合 l 磨粒在高速、高压和高温作用下，将逐渐磨损而变磨粒在高速、高压和高温作用下，将逐渐磨损而变 得圆钝得圆钝 l 切削能力下降切削能力下降 l 作用磨粒上的力不断增加作用磨粒上的力不断增加 l 磨粒破碎磨粒破碎 l 新的较锋利的棱角新的较锋利的棱角 l自锐性：砂轮的这种自行推陈出新、保持自身锋锐的

44、自锐性：砂轮的这种自行推陈出新、保持自身锋锐的 性能性能 切屑和碎磨粒会把砂轮堵塞切屑和碎磨粒会把砂轮堵塞 砂轮失去外形精度砂轮失去外形精度 砂轮磨削一段时间后需要对砂轮进行修整砂轮磨削一段时间后需要对砂轮进行修整 磨削加工磨削加工 削削零件结构工艺性零件结构工艺性 改进前改进前 改进后改进后 改进前改进前 改进后改进后 键槽同向，减少二键槽同向，减少二 次装夹定位次装夹定位 加工面在同一高加工面在同一高 度上度上 键槽加工常选用铣削键槽加工常选用铣削 材料为碳素钢的圆柱销轴如图所示，试将材料为碳素钢的圆柱销轴如图所示，试将3535、 5555圆柱面及键槽的最终加工方法及设备？圆柱面及键槽的最

45、终加工方法及设备？ 3535圆柱面：磨削，磨床；圆柱面：磨削，磨床； 5555圆柱面：车削，车床；圆柱面：车削，车床； 键槽：铣削，铣床键槽：铣削，铣床 改进前改进前改进后改进后 统一零件形状统一零件形状 同类结构参数尽量统一同类结构参数尽量统一 改进前：加改进前：加 工退刀槽、过工退刀槽、过 渡圆弧、锥面渡圆弧、锥面 和键槽时需要和键槽时需要 多把刀具，并多把刀具，并 增加了换刀和增加了换刀和 对刀次数对刀次数 。 改进后：即改进后：即 可减少刀具的可减少刀具的 种类，又可节种类，又可节 省换刀和对刀省换刀和对刀 等的辅助时间。等的辅助时间。 越程槽越程槽 足够宽足够宽 退刀槽退刀槽 改进前

46、改进前 改进后改进后 磨孔的磨孔的 越程槽越程槽 退刀槽、空刀退刀槽、空刀 槽和越程槽等。槽和越程槽等。 改进前改进前 改进后改进后 避免砂轮与工件相碰避免砂轮与工件相碰 削削零件结构工艺性零件结构工艺性 改进前改进前 改进后改进后 加工面在同一高加工面在同一高 度上度上 尽量减少加工余量 减少加减少加 工面积工面积 改进前改进前改进后改进后 刨削零件结构刨削零件结构 工艺性（一）工艺性（一） 即可减少加工面积，又能保证装即可减少加工面积，又能保证装 配时零件间很好地接合。配时零件间很好地接合。 磨削磨削零件结零件结 构工艺性构工艺性 改进前改进前 改进后改进后 内孔的沟槽内孔的沟槽 改进前改

47、进前 改进后改进后 减少加减少加 工面积工面积 球墨铸铁件球墨铸铁件 主要特点主要特点 石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低，石墨成球状，对基体的割裂作用已降到最低， 力学性能比灰铸铁有显著提高。力学性能比灰铸铁有显著提高。 可通过热处理改善金属基体，进一步提可通过热处理改善金属基体，进一步提 高性能。这一点与灰铸铁不同。高性能。这一点与灰铸铁不同。 球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩球墨铸铁较灰铸铁易产生缩孔、缩 松、皮下气孔、夹渣等缺陷。松、皮下气孔、夹渣等缺陷。 石墨析出时，发生膨胀，应适当提高铸石墨析出时，发生膨胀，应适当提高铸 型刚度。型刚度。 调速套筒大批量生产调速套筒大批量生产 、材料、材料QT800-2 ？ 凸肋设计凸肋设计 避活