热加工工艺基础ppt课件

1、热加工工艺根底热加工工艺根底引引 子子 我国有辉煌的传统冶铸历史，在殷商时期就有灿烂的青铜器铸造技术。如北京明朝永乐青我国有辉煌的传统冶铸历史，在殷商时期就有灿烂的青铜器铸造技术。如北京明朝永乐青铜大钟，重达铜大钟，重达46.5t，钟高，钟高6.75m，钟唇厚，钟唇厚22cm，外径，外径3.3m，钟体内遍铸经文，钟体内遍铸经文22.7万字，击钟时万字，击钟时尾音长达尾音长达2分钟以上，传距分钟以上，传距20km。外形和内腔如此复杂、分量如此宏大、质量要求如此高的。外形和内腔如此复杂、分量如此宏大、质量要求如此高的青铜大钟，正阐明我国早已掌握冶炼和铸造技术。又如，铸造于公元青铜大钟，正阐明我国早

2、已掌握冶炼和铸造技术。又如，铸造于公元10世纪五代十国时期的世纪五代十国时期的河北沧州大铁狮，高河北沧州大铁狮，高5650吨。我国的古代铸造技术，从商代、中晚期直到产业革命前，不断吨。我国的古代铸造技术，从商代、中晚期直到产业革命前，不断处于世界领先的程度。处于世界领先的程度。1第一节 铸造 21-1铸造分类一、按成型方式分为普通铸造及特种铸造1、普通铸造既砂型铸造：按所用的砂子的不同可分为：粘土砂铸造、水玻璃砂铸造、树脂砂铸造、水泥砂、石灰石砂等。1、1 粘土砂外型又分为湿型砂外型就是我们通常所说的潮模砂、干型及表干型外型1、1、1 湿型砂外型：分为手工外型和机械外型手工外型又分为砂箱外型、

3、脱箱外型、刮板外型、组芯外型、地坑外型手工外型适用范围：手工外型主要用在多种类、小批量的铸件消费上，消费本钱低，但消费效率低。31-1铸造分类机械外型：分为高压外型、射压外型、气流紧实外型、震压外型、抛砂外型机械外型特点是自动化程度高，铸造尺寸精度好，适用于大批量，种类单一的消费。汽车上的零部件大多采用机械外型。如汽车上用的制动鼓消费就是震压外型2、特种铸造特种铸造有熔模铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造、消逝模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、挤压铸造、离心铸造、延续铸造、真空铸造特种铸造的特点：1、铸件尺寸准确、外表粗糙度低，铸件尺寸更接近零件最后尺寸，可实现少加工或不加工。2铸件

4、内在质量好，机械性能高，铸件废品率低41-2 液态合金的流动性-铸造性能一、合金的流动性合金的流动性：浇注时液态金属充填铸型的才干，与合金种类、结晶特点、粘度等有关。流动性好，充型才干强，可得到外形复杂、轮廓明晰的铸件，缺陷少，补缩好;流动性差，易于产生浇缺乏、冷隔。二、影响合金流动性的要素1。化学成分 如图 3.1-1 和图 3.1-22。浇注温度: 提高浇注温度，可防止铸件产生浇缺乏、冷隔、气孔及夹渣等缺陷。但是温度过高，会使合金收缩添加，吸气氧化严重，从而添加了铸件产生缩松、缩孔、粘砂、气孔等缺陷的能够性。3。充型才干:铸型中凡能添加金属流动阻力、降低流速和添加冷却速度的要素，均能降低其

5、充型才干。5不不同同成成分分合合金金的的结结晶晶特特点点a纯金属及共晶合金b其他成分合金成分固固液液表层表层中心中心温度温度t 铸件铸件液液固外表中心t 铸件ab温度6ABEC12345温度过热150过热506CFe铸钢流动性mm40030020010002000150010005000铸铁流动性mmC%铁碳合金流动性与含碳量的关系铁碳合金流动性与含碳量的关系71-3 铸造合金的收缩一、合金的收缩及影响要素1。合金的收缩 合金在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的景象，使铸件产生缩孔、 缩松、裂纹、变形、内应力等。 合金的收缩分三个阶段液态收缩凝固收缩固态收缩AB体收缩率%温度t 浇温度成分%

6、铸造合金的收缩阶段82。影响合金收缩的要素1化学成分： 不同的化学成分的合金，其收缩率不同。2浇注温度： 合金的浇注温度越高，过热度越大，液态 收缩也越大，故总收缩量添加。3铸件在铸型中冷凝时，不是自在收缩， 会遭到铸件各部位因冷速不同，相互制约而产生的阻 力及铸型和型芯对收缩产生的机械阻力的影响。二、铸件缩孔、缩松的构成及防止1。缩孔及缩松的构成1缩孔： 液体金属浇注到铸型中后，经过液态收缩和凝固收缩，体积会缩减。假设其收缩得不到液体金属的及时补充，那么在铸件最后凝固部位构成孔洞，这种孔洞称为缩孔。构成过程见图9浇口abcde缩孔构成表示图102缩松 缩松是分散在铸件最后凝固部位的细小缩孔。

7、构成缘由：由于结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，先析出的枝晶把液体分隔开，使其收缩难以得到补充所致。构成过程如以下图。凝固前沿同时凝固区缩松a)b)c)缩松构成表示图112。缩孔、缩松的防止 实现“定向凝固的工艺措施有：1安放冒口 2安放冷铁浇注系统冒口冷铁abc冒口补缩表示图123、铸件气孔气孔可分为四类：卷入性气孔：在充型过程中卷入的气体，多呈孤立存在的园形或椭园形大气孔，普通在铸件中上部。侵入性气孔：由于型、芯、涂料、芯撑、冷铁等产生的气体侵入铸件内部构成的气孔，多呈梨形或椭园形，尺寸较大外表多呈氧化色反响性气孔：由于金属内部及金属与砂型之间产生化学反响构成的气孔，常以皮下气孔的方式出现，

8、或称外表针孔析出性气孔：溶解在金属液中的气体在铸件构成过程中，多呈细小园形，椭园形或针头形，成群分布。4、冷隔：浇注温度过低，浇注速度过慢，浇注系统尺寸过小等都会引起冷隔的产生。5、粘砂：分为机械粘砂、化学粘砂、热粘砂，粘砂主要构成缘由有，浇注温度过高，型砂耐火度过低，含泥量过高，型砂紧实度过低。其它缺陷：如夹渣、胀砂、抬箱、错箱等就不一一引见了131-4 铸造内应力、铸件的变形与裂纹 一、铸造内应力的构成与控制1。热应力： 由于外形复杂，厚薄不均，各部分的冷却速度不 同，以致在同一时辰，铸件各部位收缩不一致而引起的 内应力称为热应力。热应力的构成过程如以下图。(a)(b)(c)(d)热应力的

9、构成过程14同时凝固温度曲线冷铁铸件温度()浇口间隔铸件实现同时凝固表示图152。机械应力 铸件的固态收缩遭到铸型和型芯的机械妨碍而产生的应力称为机械应力。机械应力的构成 如以下图。(a)铸型妨碍(b)型芯妨碍机械应力的构成表示图16二、铸件的变形及防止防止措施1铸件壁厚要尽量均匀，并使之外形对称。 2尽量采用同时凝固原那么。 3反变形法。 4时效处置。(a)(b)(c)铸件构造对变形的影响17三、铸件的裂纹与防止 1热裂：铸件凝固末期高温下产生裂纹，强度、塑性低，收缩受阻会产生裂纹。特征是：裂纹短，缝宽，外形曲折，呈氧化色。防止热裂：留意结晶特点和化学成分，合理设计铸件构造及减少铸型阻力，适

10、当降低浇注温度 2冷裂：低温下构成的裂纹。特征是：裂纹细小，直线形，无氧化色，减少内应力。 防止冷裂：凡能减小铸造内应力或合金脆性的要素，均能防止冷裂的产生。裂纹产生的主要缘由：浇注温度过高，铸件构造不合理，材质含P、S过高。181-5铸造合金及熔炼一、铸造合金分类：分为有色金属和黑色金属1、有色金属：包括铸造铝合金、铸造镁合金、铸造锌合金、铸造铜合金、轴承合金、高温合金等2、黑色金属：主要分铸铁和铸钢2、1 铸铁中主要有运用最为广泛的灰铸铁、球墨铸铁，还有耐磨铸铁耐蚀铸铁、耐热铸铁、冷硬铸铁等2、2 铸钢中有普通碳素钢、合金钢、不锈钢、轴承钢、耐磨钢、耐热钢、耐蚀钢等二、熔炼1、铸铁熔炼用炉

11、：冲天炉、感应电炉有芯和无芯)、电弧炉191、灰铸铁的特点及炉前熔炼控制灰铸铁的特点：切削性能好、耐磨性好、不易变形，线收缩值0.8-1.0%，由于石墨化膨胀，缩孔、缩松小1、1 灰铸铁中石墨主要以片状方式存在，按石墨外形分为六种：A型、B型、C型、D型、E型、F型，石墨长度分为石长100、75、38、18、9、4.5、2.5、151、2 按照强度等级，灰铸铁分为HT100、150、200、225、250、275、300、350八个牌号，牌号HT后面的数字表示抗拉强度。1、3 灰铸铁熔炼设备主要有冲天炉、电炉中频、高频、电弧炉，目前国内主要以冲天炉电炉为主。1、4 灰铸铁熔化根据牌号不同，熔炼

12、设备的差别，炉前配料是有区别的，如冲天炉熔化时，炉内Si、Mn烧损大10-20%，而且炉内会增碳。中频电炉在这方面就201-5铸造合金及熔炼较好，烧损小，成分动摇小，而且温度容易控制。灰铸铁件消费时要留意，牌号在HT200以下的铸件，炉前普通不需作孕育处置，高于这个牌号必需进展孕育处置。炉前普通根据三角试块来检验铁水质量，成份检验较多的是光谱分析，其次是化学分析。2、球墨铸铁的特点及熔炼2、1 球墨铸铁中的石墨主要是球状，球墨铸铁的机械性能明显比灰口铸铁件高，几乎接近于铸钢，但它又具有铸铁的良好性能，如良好的耐磨性、减震性、易于加工等。国标对球墨铸铁的球化率等级、球状石墨大小等级都作了相应的规

13、定。球墨铸铁按机械性能的分为QT350-22、QT400-18、QT450-10、QT500-7、QT550-5、QT600-3、QT700-2、QT800-2、QT900-2等多个牌号。212、2 球墨铸铁的熔炼设备有冲天炉、电炉、电弧炉。2、3 球墨铸铁的熔炼特点是对铁水要进展球化及孕育处置。对原资料生铁的要求是含硫要低，含硫的高低决议了球化剂的参与量，对球化前原铁水的要求是“一高四低，既高碳、低硅、低锰、低磷、硫。铁水温度要求较高，保证球化质量。目前国内所用的球化剂主要是稀土镁合金，孕育剂有75硅铁、钡硅等。目前我厂用的是稀土镁合金，孕育剂75硅铁，但这种孕育剂的缺陷是容易发生孕育衰退，

14、假设浇注时间过长，就会引起孕育衰退，影响球化效果，普通用75硅铁孕育，最好在一刻钟内浇注完。1-5铸造合金及熔炼221-5铸造合金及熔炼3、铸钢及其熔炼3、1 炼钢的开展过程： 人类最初运用的是陨铁，人们用木炭在约1000的温度下 复原铁矿石，制品几乎不含碳、硅、锰、磷、硫等元素，构造疏松，还含有渣和矿石，我国春秋时期出土的铁器就是用这种铁制成的。随着炉身的加高和鼓风的运用，铁在高温下复原出来，并吸收了过剩的碳成为生铁。亨利、贝塞麦在1855年发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，第一次处理了用铁水直接炼钢的问题。1856年墓金向钢水中加镜铁Mn-Si-Fe)脱氧，1878年英国人托马斯发明了碱性炉衬

15、的底吹转炉炼钢法，在吹炼中参与石灰造碱性渣，处理了高磷铁水的脱磷问题。四十年代初大型空气分别机的问世以来，为人们提供了氧气，随即产生了氧气顶吹转炉，这种炉子反响速度快，消费率高，质量好。本世纪开场运用电弧炉炼钢，它长时期作为熔炼特殊钢和高合金钢的方法，由于市场需求及质量要求越来越高，采用超高功率电弧炉及炉外精炼技术已成为国内外广泛运用的冶金消费系列231-5铸造合金及熔炼3、2 普通碳素钢铸钢 国标规定了相关的成分及机械性能规范，牌号有ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640。前面的数字表示屈服强度，后面的表示抗拉强度，如ZG200-4

16、00分别表示屈服强度为200MPa,抗拉强度为400MPa，普通碳素钢的金相组织主要是铁素体和珠光体，碳钢铸件出来后普通要经过热处置，热处置的目的是消除铸造应力、细化晶粒、使金相组织、机械性能到达规定要求。3、3 铸钢的熔炼：铸钢的主要熔炼设备有：电弧炉有三相和单相、感应电炉分高频、中频、工频，电弧炉为氧化法熔炼，感应电炉普通为不氧化法熔炼。3、3、1 电弧炉 氧化法熔炼：氧化法熔炼过程分为熔化、氧化、复原熔化：主要义务是将炉料熔化，提早脱磷，使含碳量到达规定的值，假设不够，应增碳241-5铸造合金及熔炼氧化 ： 氧化期的主要义务是脱磷、脱碳、去除钢水中的气体和夹杂物，提高钢水温度。由于脱磷是

17、放热反响，所以要提早进展，脱磷的条件是：低温，高碱度、高FeO、大渣量。脱碳的目的是净化钢液，有矿石脱碳和氧气脱碳法，根据不同的钢种和要求来决议脱碳量，质量要求高的相应的脱碳量就越大，脱碳时要控制好脱碳速度，不要加矿过猛引起大沸腾。当脱碳量、脱磷到达规定要求后进展预脱氧及扒除氧化渣，进入复原期。复原：复原期的主要义务是脱氧脱硫、调整成分到达规定要求。脱硫是吸热反响，所以温度高有利于脱硫，炉渣碱度高及炉渣含FeO少有利于脱硫。脱氧分为三类：沉淀脱氧、钢渣界面脱氧、真空下脱氧、分散脱氧。判别钢水脱氧良好与否的检验方法是进展园杯实验。在复原期到达成分合格、脱氧良好、温度符合要求就到达出钢条件了。25

18、1-5铸造合金及熔炼出钢：要求大口深坑，钢渣混出。3、3、2 电炉不氧化法熔炼：由于这种方法没有氧化脱碳手段，所以去气、去夹杂物的才干非常有限。对炉料的要求较高，炉料要清洁、枯燥无铁锈。熔炼过程为炉料化清后，取样分析化学成分，加渣料将钢液覆盖进展造渣，温度起来后进展脱氧，取样分析成分，当成分、温度合格、脱氧良好园杯检验时，便可以出钢浇注。3、4 不锈钢 ： 在空气、水、酸、盐等介质中具有很高的化学稳定性，按金相组织分为三类：铁素体不锈钢：有铬17、铬25、铬28等，这类钢的含碳量普通小于0.1%，铬含量19-30%，当含碳量为0.1%时，含铬量应大于19%才干保证得到单相的铁素体组织。奥氏体不

19、锈钢：铬18镍9、1铬18镍9钛、 1铬18镍9均属于此类钢，常温时能坚持奥氏体组织，这类钢不磁化，硬度小，加工性能好，碳化物能分解，抗腐蚀性能比铁素体和马氏体都好。这种钢在1050-1000淬火，得到单一的奥氏体组织。马氏体不锈钢：1Cr13、2Cr13、3Cr13等，这类钢含碳0.1-0.4%，铬含量16-18%，这类钢加热到高温得到奥氏体组织，淬火得到马氏体261-5铸造合金及熔炼不锈钢冶炼工艺大致和碳钢一样。分氧化法和不氧化法3、4 炉外精炼 随着科学技术的开展，对铸件质量要求越来越高，用普通电炉熔炼出来的钢水已不能满足要求，而采用炉外精炼技术。一些大断面的重型锻件，常因白点而报废，白

20、点构成的主要缘由是氢气，假设能将氢气含量控制在2-3PPm,便可防止白点的产生，单靠电弧炉冶炼到达这样低的程度是相当困难的，当采用钢流真空处置后，可在数分钟内将氢含量降到3PPm以下。这就是炉外精炼。炉外精炼的开展及分类：一、渣洗：同炉渣洗、异炉渣洗混合炼钢二、渣洗加吹氩 ：钢包吹氩、SAB法、CAB法SAB法：其特点是在钢包液面上加一沉入罩，罩内充有从钢液中排出的或专门导入的氩气，经过罩上方的开口可参与渣料及合金， CAB法与SAB法类似，其脱氧效果可达20-40PPm。三、真空脱气271-5铸造合金及熔炼真空浇注VC法：钢包 中间包 铸锭抽真空真空浇注可使氢降到低于2PPm，氧含量20PP

21、m，能防止二次氧化和吸气。只适宜大铸锭及大铸件的浇注。真空室钢包脱气法：将钢包置于真空室内抽真空，再出来 进展浇注，除气效果不理想。倒包法又称SLD法、出钢过程中的真空脱气TD法，这两种方法类似。由于经真空脱气的钢液又在大气下浇注，会发生二次氧化，如今已不用这种方法了。真空提升除气法DH):经DH脱气后，H2可达1.5PPm，氧含量20-40PPm，真空偱环脱气法(RH)四、带有加热安装的外精炼设备ASEA-SKF瑞典通用电器公司与冶金公司有加热及电磁搅拌并能抽真空，钢液以SKF处置，氢降到1-3PPm，氧降到15-25PPm，氮20-40PPm，去除夹杂物的效果也好28LF盛钢桶精炼法:底部

22、吹氩带加热，脱硫效果好，脱氧及去夹杂才干强。S、O 均可降到20PPm以下。VAD真空电弧炉加热除气法：与电炉双联，电炉主要承当熔化、氧化和提温，VAD炉主要承当去气、脱氧、脱硫。主要冶炼过程：电弧炉初炼完后，扒渣出钢，将钢包置于VAD安装的真空罐内，抽真空、氩气搅拌、加热来完成去气、脱氧、脱硫，调整成分的义务。VAD可使钢中的氢低于2PPm，氮的去除程度为35%，脱S率到达75%以上。由于有氩气搅拌，保证了钢液成分、温度均匀。VOD真空吹氧脱碳法：这种精炼方法运用了真空、吹氩、氧气流喷吹、化学热加热等精炼手段，所以为高合金钢的脱碳发明了极为良好的条件，成为精炼低碳或超低碳钢种的公用设备。用这

23、种方法消费电工纯铁，碳最低可达0.002%。AOD氩氧脱碳法：这是最主要的消费不锈钢的方法。具有设备简单、脱气才干强，氢含量在1-4PPm，氮含量比普通电炉低30-50%，氧含量比电炉钢低25-30%,铬的回收率高98%等优点，缺陷是氩气耗费量大，炉衬寿命低。五、合金元素添加方法：弹丸发射法ABS)、喂丝法WF法、喷粉法TN法29 砂型铸造机械化外型30砂型铸造消费过程31根本外型方法整模外型、分模外型、挖砂外型、活块外型、三箱外型321.整模外型33整模外型的特点及运用特点： 分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱内，外型简单，铸件不会产生错箱缺陷。运用范围： 铸件最大截面在一端，且为平面。3

24、42.分模外型35分模外型的特点及运用特点： 容貌沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱内。外型方便，但制造容貌较费事。运用范围： 最大截面在中部，普通为对称性铸件。363.挖砂外型37挖砂外型的特点及运用特点：容貌为整体模，外型时需挖去妨碍起模的型砂，故分型面是曲面。外型费事，消费率低。运用范围：单件小批消费容貌薄、分模后易损坏或变形的铸件。384.活块外型39活块外型的特点及运用特点：将容貌上妨碍起模的部分，做成活动的活快，便于起模。外型和制造容貌都很费事，消费率低。运用范围：单件小批消费带有突起部分的铸件。405.三箱外型41三箱外型的特点及运用特点：铸件两端截面尺寸比中间部分大，采

25、用两箱无法起模，将铸型放在三个砂箱中，组合而成。三箱外型的关键是选配适宜的中箱。外型复杂，易错箱，消费率低。运用范围：单件小批消费具有两个分型面的铸件。421-6 特种铸造1-6-1金属型铸造一、金属型的构造金属型铸造：是将液态合金浇入金属铸型以获得铸件的一种铸造方法。按分型面位置不同，其可分为垂直分型式、程度分型式、复合分型式。a) 程度分型式b) 垂直分型式c) 复合分型式4344二、金属型的铸造工艺特点1。坚持铸型温度。2。喷刷涂料。3。控制开型时间和温度。三、金属型铸造的特点及运用1。特点1实现了“一型多铸，消费率高，本钱低，便于机械化与自动化。2铸件精度高，外表质量好，减少了铸件的机

26、械加工余量。3由于铸件的冷却速度快，晶粒细，故铸件的机械性能好。2。运用范围主要用于中、小型有色合金铸件的大批量消费，如铝活塞、汽缸体、缸盖、油泵壳体、轴瓦、衬套等。451-6-2 压力铸造 压力铸造：是将液态或半液态合金在高压下快速地压入金属铸型，并在压力下结晶而获得铸件的铸造方法。一、压力铸造的工艺过程在压铸机上进展，压铸所用的金属铸型称为压型。压铸机按其压室可分为冷压室压铸机、热压式压铸机。按其压射冲头的运动方向可分为立式、卧式。464748图3.3-4 卧式压铸机的任务过程49二、压力铸造的特点及运用范围1。压力铸造的特点1消费率高。 2铸件的精度和外表质量高。3铸件冷却速度快，晶粒细

27、密，强度较高。4机械性能高。5设备贵，铸件易产生气孔、缩孔。2。压力铸造的运用范围适于汽车、飞机、电器的有色合金件。501-6-3 低压铸造低压铸造：是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。 它是将液态金属在压力下充填型腔并在压力下结 晶，来获得铸件的方法。一、低压铸造的工艺过程二、低压铸造的特点及运用范围511-6-4 熔模铸造熔模铸造：是用易熔的蜡质资料制成蜡模，然后在蜡模上涂挂耐火资料，经硬化后，再将蜡模熔化，排出蜡液，即获得无分型面的铸型，焙烧后进展浇注，故又称为“失蜡铸造。一、熔模铸造的工艺过程 52图3.3-6 熔模铸造的主要工艺过程a)母模; b)压型; c)压制蜡模; d)

28、单个蜡模; e)蜡模组; f)制壳; g)脱蜡; h)填砂浇注; 53二、熔模铸造的特点及运用1。熔模铸造的特点1铸件精度、光洁度高。2适于外形复杂，薄壁件，无分型面。3适于各种合金、高熔点、难加工。4消费批量不受限制。5工艺复杂，周期长。2。运用适于汽车、机床、风开工具、气轮机等。541-6-5 离心铸造离心铸造：是将金属浇入高速旋转的铸型中，使液态金属在离心力的作用下充填铸型并结晶，称为离心铸造。一、离心铸造的根本方式1。立式离心铸造机 2。卧式离心铸造机5556二、离心铸造的特点及运用范围1。特点1金属利用率高，省芯、浇注系统，本钱低。2铸件组织致密，无缩孔、气孔、夹渣等缺陷，机械性能高

29、。3充型才干强，便于流动性差的合金和薄壁铸件的消费。4便于制造双金属铸件。5内径尺寸误差大，粗糙、偏析。2。运用 主要用于空心旋转体铸件，如铸铁管、汽缸套、铜套、双金属轴承、圆环等。57 1-6-6 消逝模铸造消费原理:该法按工艺要求先制成泡塑模型,涂挂特制耐高温涂料,枯燥后,置于特制砂箱中,再填入干砂,利用三维振动紧实,抽真空形状下浇铸,此时模型气化消逝,金属液置换模型,复制出与泡塑模型一样的铸件. 主要优点：1、消逝模铸造不需求分型和下芯子，所以特别适用于几何外形复杂、传统铸造难以完成的箱体类、壳体类铸件、筒管类铸件。 2、消逝模铸造没有飞边毛刺，清理工时可以减少80%以上 3、 消逝模铸

30、造不仅适用批量大的铸造件，进展机械化操作，也适用于批量小的产品手工拼接模型。 4、可以实现空中无尘，地面无砂，劳动强度低，作业环境好。 58第二节 压力加工与粉末冶金592-1 金属的塑性变形压力加工：在外力作用下，使金属产生塑性变形，获得一定几何外形、尺寸和机械性能毛坯，原资料或零件的加工方法。压力加工有自在锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。一、塑性变形本质1。单晶体塑性变形1当无外力，晶格正常陈列。2外力作用使原子分开平横位置，晶格变形，外力消逝，变形消逝。3当外力足够大，沿晶面挪动一个或几个原子间隔，剪应力消逝，恢复正常。2。多晶体塑性变形多晶体是多个位向不同变形总和，除了晶内变形

31、外，还有晶间变形，及晶粒间相互挪动及转动。特点：1变形过程复杂。 2变形抗力比单晶体大的多。3多晶体塑变以晶内为主，晶间很小。60二、冷变形后的金属组织与性能 塑性变形后：1晶粒拉长，压扁。 2晶格扭曲。3晶粒间产生碎晶。 使金属的强度、硬度添加，塑性、韧性下降，即加工硬化。添加滑移阻力，使金属形变强化。三、回复与再结晶 加工硬化是一种内部能量较高、不稳定形状，具有回复到稳定形状的趋势。1。回复：金属加热到某一温度时，T回=0.25-0.3)T熔，原子获得热能，消除晶格扭曲 和内应力。组织性能变化不大。2。再结晶：温度继续升高，原子获得更多热能，开场以 某 些杂质和碎晶为晶核，并继续长大，旧晶

32、核解体，生成正常晶格的晶粒，从而消除了加工硬化组织。T再=0.4T熔61四、热变形后金属组织与性能 1。气孔、缩孔、缩松能锻合，提高致密度。 2。生成再结晶组织，细化晶粒。 3。生成纤维组织，使资料有方向性。 铸锭组织不均，晶粒粗大，气孔、夹杂，塑性变形后，再结晶消除加工硬化组织，夹杂沿变形方向分布，呈纤维状。变形添加越明显，使资料有方向性。原那么：1分布与零件轮廓一致。 2正应力方向与纤维组织一致。62五、金属变形程度 常用锻造比表示 Y=F0/F F0表示变形前面积； F表示变形后面积。 钢锭Y=2-3 合金钢Y=3-4 高速钢Y=5-12六、冷、热变形比较 热变形特点：1均匀、细化晶粒。

33、 2消除加工硬化。 3高温、塑性好。 4氧化严重。 5精度差。 6设备贵，维修费高。冷变形特点：1不加热。 2精度、外表质量好。3硬度、强度高。 4资料有方向性。5设备贵，存在剩余应力，易产生裂纹。632-2 金属锻造根本原理一、金属塑性变形的根本规律1。体积不变定律； 2。最小阻力定律二、金属的锻造性能 金属的锻造性能是指金属资料受压力变形难易程度，工艺性能。常用塑性和变形抗力来衡量。塑性好，变形抗力小，锻造性能好。影响锻造性能主要要素：1。金属本质1化学成分：纯金属好。2金属组织：单一组织可锻性好。2。加工条件1变形温度2变形温度3应力形状642-3 自在锻自在锻：是利用冲击力或压力，使金

34、属坯料在上下抵铁之间变 形，在垂直压力方向自在流动。可分为手工自在锻、 机械自在锻。特点：1。设备通用性强，简单。 2。消费率低。 3。锻件精度差，耗费金属多。一、自在锻设备 锻锤：空气锤、蒸汽锤。 压力机：利用压力来锻打工件。二、自在锻工序 根本工序：使金属产生塑性变形，获得所需外形、尺寸过程。 墩粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、改动、切割等。 还有辅助工序和精整工序、切肩、压钳口、去氧化皮、整形等。652-4 模锻和胎模锻一、模锻模锻：在外力作用下，使坯料在模型内成型，从而获得与模膛外形一致的锻件。1。特点1消费率高。2锻件尺寸准确，余量少，光洁度高。3外形复杂，敷料少，本钱低。4锻模设备贵。

35、适于汽车、飞机、迁延机、风开工具、截齿体等。2。模锻锤1间隙少。2玷座与机架成一整体。3适于多工步。3。锻模构造分为终锻模膛和予锻模膛、制坯模膛、切断模膛。66二、胎膜锻造 胎膜锻造：在自在锻设备上运用简单锻模来消费模锻件。模膛不是固定在锻锤上，设备简单，适于中小厂。1。胎膜锻特点 1与自在锻比：锻件质量好，节省金属，消费率高，本钱低。 2与模锻比：不要昂贵设备，锻模简单，劳动强度大。2。胎模的种类1扣模：来消费长杆，非回转体锻件。2筒模：锻模为圆筒形，消费齿轮、法兰、盘等。3合模：由上模和下模组成。672-5 其它压力加工 一、轧制 轧制：在上下压力之下，产生延续塑性变形。二、挤压 挤压：在

36、挤压模中受压应力，使之发生塑性变形，分为正挤压、反挤压、复合挤压。三、拉拔 拉拔：坯料在拉力作用下，经过模孔而变形。68第三节 板料冲压693-1 冲压工艺板料冲压是利用冲模使板料产生分别或变形，获得零件或毛坯的压力加工方法，又称冷冲压。特点：1。外形复杂，废料少。2。精度、光度高，互换性好。3。分量轻，强度刚度好。4。操作简便，消费率高。一、分别工艺分别工艺是使板料的一部分与另一部分沿着一定轮廓线相互分别，常见有落料、冲孔、切断、修整等。1。落料与冲孔：沿着封锁轮廓线分别1冲裁变形弹性变形塑性变形断裂分别70712冲裁断面：塌角光亮带剪裂带毛刺723凸凹模的间隙 2。修整：去掉内孔、外圆一层

37、金属，消除塌角、剪裂带和毛刺。73二、变形工艺：使坯料一部分相当另一部分发生变形而不断裂。包括拉深、弯曲、翻边、成型等。1。拉深：利用拉深模把板材加工成开口空心的工件。常见圆筒形、盒形、球面形、锥形、特殊形。1拉深过程2拉深过程中的废品与防止 拉深系数 相交壁要圆角过渡 凸凹模间隙 要压紧和光滑742。弯曲：利用弯曲模把坯料弯曲成一定角度，一定断面 外形的工件。留意1纤维组织方向与弯曲线一致。 2弯曲后要有回弹，模具加回弹角0-10。7576773。翻边：用冲模在常孔板材上扩孔。784。成型：是经过部分变形使坯料或半废品按要求改动外形的工艺。793-2 冲模分类与构造一、简单冲模简单冲模：在冲

38、床的一次行程中只完成一个工序的工艺。80二、延续冲模 延续冲模：在一次冲程中，在冲模不同工位上完成两道或数道冲压工序。81三、复合冲模 复合冲模：利用冲床的一次行程，在模具的同一位置完成二道以上工序的模具。823-3 板料冲压构造工艺性一、冲压件外形与尺寸1。落料冲压件1外形简单、对称、规那么外形。2孔及有关尺寸要求。3要圆弧过渡。图4.4-16 不合理的落料件外形832。弯曲件1对称纤维方向一致。2弯边要足够长。3孔离边也要足够大。3。拉紧件1外形简单。2拉紧件最小圆角。RH图 4.4-19 弯曲边高LR图4.4-20 带孔的弯曲件84二、冲压件精度及外表质量 三、冲压件构造设计改良例如 1

39、。采用冲焊构造 2。采用冲口工艺图 4.4-23 冲压焊接构造零件8527130 5242 43130 52810改 进 前改 进 后3。尽量简化拉伸件的构造图4.4-25 消音器后盖零件的构造86第四节 焊接与粘接87焊接概述焊接是现代工业消费中运用最广泛的一种衔接金属的工艺方法。一、焊接本质与分类本质：经过加热或加压或既加热又加热使原子分散与结合，从 而构成一个整体。分类：按特点分1。熔化焊：利用部分加热的方法，把工件结合处加热为熔化态，构成熔池，冷却结晶，构成结实接头。电弧焊、气焊、电渣焊。2。压力焊：焊接时不论加热与否，都要施加一定压力，使两焊件产生一定塑性变形，在压力下构成结实接头。

40、电阻焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊。3。钎焊：对被焊件和充填金属加热，焊件不熔化，钎料熔化，填充与被焊金属衔接处。原子分散构成接头。锡焊、铜焊。88二、焊接的特点 1。与铆接相比省资料、工时，构件轻。 2。气密性、水密性好。 3。能化大为小，拼小成大。 4。易于机械化，自动化，提高消费率。三、焊接开展新动向 894-1 焊接的根本原理904-1-1 电弧焊冶金过程特点一、电弧焊的焊接过程 通常空气不导电，在一定电场下，使气体电离为正离子，电子高速向两极运动，产生光和热，热量和电流、电压成正比。二、电弧焊冶金特点1。温度高于冶金温度2000，元素烧损。2。熔池体积小，冷却快，冶金不充分。914-1-

41、2 焊接接头金属组织与性能一、焊接工件上的温度变化及分布焊缝附近的金属从室温加热到不同温度，后又冷却至室温，相当于不同规范的热处置，因此组织、性能大大不同。0 20 40 60 80 100123440080012001600Tts1 32 4焊缝区各点温度变化情况92150013001100900700500300100熔化金属1.熔合区2.过热区3.正火区4.部分相变区%C0.77 2.11234温度(低碳钢焊接接头的组织变化93二、焊接接头金属的组织与性能变化 1。焊缝金属：由于是低碳钢，冷却快，生成柱状P+F，P多，于合金元素渗入，使铸态机械性能提高，其力学性能不低于母材。2。焊接热影

42、响区：焊缝附近金属受热发生变化的区域。1熔合区：是焊缝向热影响区过渡的区域。这部分的加热温度处于液相线和固相线之间。2过热区：在Ac3线以上100-200，高温晶粒急剧长大，冷却后即得到粗晶组织，使该区金属的塑性及冲击韧性变得很低。3正火区：金属快冷，重结晶，晶粒细化，将得到正火组织，机械性能改善。944部分相变区：相当Ac1-Ac3之间，部分金属发生相变， P和部分F发生相变A，晶粒大小不一，性能稍差。5再结晶区：加工硬化组织有此区。消除加工硬化采用 再结晶退火。三、改善方法 在焊接过程中，尽量减少热影响区，提高焊接速度，减小电流，热处置。954-1-3 焊接应力与变形一、焊接应力与变形产生

43、的缘由 在焊接过程中，对焊件进展部分的不均匀加热，将产生焊接应力与变形。 a ）b ） 钢杆自在伸缩钢杆膨胀受阻96llll (-)(+)(+)a)焊接过程中焊接过程中(-)(-)(+)b)冷却以后冷却以后平板对焊接时变形与应力的构成平板对焊接时变形与应力的构成97二、焊接应力与变形的分类1。焊接应力分类1按构成缘由分 热应力：加热不均 组织应力：相变产生体积变化 凝固应力：熔池体积收缩受阻2按位置分 纵向应力 横向应力2。焊件变形分类： 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪变形 98焊接变形的根本方式序号变形形式图 例变形特征产生原因1收缩变形沿焊缝长度和宽度方向缩短由焊缝纵向收缩和横

44、向收缩引起2角变形工件沿焊缝两边产生一定角度的变形因焊缝横截面形状上、下不对称，由焊缝横向收缩不均匀引起3弯曲变形工件向焊缝一侧弯曲焊缝在结构上布置不对称，由焊缝纵向收缩引起99序号变形形式图例变形特征产生原因4扭曲变形工件沿纵向被扭转一定角度焊缝布置不对称或装配焊接顺序不当，由焊缝纵向收缩和横向收缩引起5波浪变形薄板边缘受压，产生波浪性弯曲由焊缝纵向收缩引起薄板产生失稳变形100减少焊缝。a)四块钢板焊接b)两根槽钢焊接c)两个冲压件焊接图5.1-7 采用不同坯料的焊接构造101合理安排焊缝。YX21Xa) 焊缝不对称于X轴b) 焊缝对X、Y轴均对称焊缝的对称性对焊接变形的影响1-焊前构造曲

45、线2-焊后构造曲线(有下挠)1022采取必要工艺措施焊件尺寸要增设收缩余量 反变形法刚性固定法 采用合理焊接规范a)焊前b)焊后钢板对接反变形a) 焊前b) 焊后丁字接头反变形103选合理焊接次序 145236123456a) 合理b)不合理X型坡口焊接顺序104三、防止、减少焊接应力与变形措施1。防止减少焊接变形措施1设计要合理合理选择焊缝尺寸和情势。a) 不开坡口b) 开坡口一样承载才干的十字接头10512341234a)b)对称面梁的焊接顺序106矫正焊缝变形火焰矫正1072。防止减少焊接应力的工艺措施 1合理安排焊接次序。 2锤击焊缝。112233按焊缝长短确定焊接顺序1083加热减应

46、区4焊前预热。5焊后退火处置。加热区焊前焊后框架断口焊接1094-2 常用焊接方法1104-2-1 熔化焊常见的熔化焊有电弧焊、气焊、电渣焊等。其中电弧焊又包括手工电弧焊、埋弧自动焊、气体维护焊等。一、埋弧自动焊1。焊接过程：分为自动焊和半自动焊。2。埋弧自动焊的特点及运用1特点 消费率高 焊接质量高而稳定 节省金属和电能 劳动条件好，无弧光、烟雾，机械操作 顺应性差2运用：造船、车辆、容器等。111112113气袋焊剂a)焊剂垫铜垫b) 焊剂-铜垫钢垫板c) 钢垫板d) 锁底对接图 5.2-31143 0 7 03 0 7 0图5.2-4 环缝自动焊115二、二氧化碳气体维护焊1。焊接过程：

47、用二氧化碳气体维护熔池。 常分为自动和半自动。2。特点及运用1特点 消费率高 焊接质量好本钱低，二氧化碳价低操作性能好 飞溅大、烟雾大，易产生气孔，设备贵。2运用 适用机车、造船、机械化工等。116117三、氩弧焊1。焊接过程 2。氩弧焊特点及运用特点1维护作用好，适于有色金属，稀有金属。2热影响区小。3操作性能好。4氩本钱高，设备贵。运用 适于铝、铜、镁、钛、不锈钢、耐热钢等。118119四、电渣焊1。电渣焊过程：是利用电流经过熔渣所产生的电阻热作为热源来熔化金属进展焊接。2。特点及运用1焊原件。2质量好。3经济效益好。4热影响区大。1201214-2-2 压力焊一、电阻焊电阻焊：是利用电流

48、经过焊件及接触处，产生电阻热，将部分加热到塑性或半熔化形状，在压力下构成接头。电阻焊在焊接过程中产生的热量，可用焦耳-楞次定律计算： QI2Rt电阻焊根据接头方式不同可分为点焊、缝焊、对焊。一、电阻焊的过程及工艺1点焊：把清理好的薄板放在两电极之间，夹紧通电，接触面产生电阻热，而使其熔化，在压力下使焊件在一同。电极通水冷却。点焊质量与焊接电流、通电时间、电极电压、工件清洁程度有关。相邻两点要有足够的间隔。 1221232缝焊 与点焊类似，称为重叠点焊，用旋转盘状电极，替代柱状电极，焊接时滚盘压紧工件并转动，继续通电，构成延续焊点，重叠50%以上，密封性能好，由于焊点近，电流是点焊1.5-2倍。P图5.2-10 缝焊表示图1243对焊 电阻对焊：把工件加压，使焊件压紧，然后通电，产生电 阻热，加热至塑性形状，断电加压，使工件焊到一同，电阻对焊操作简便，接头光滑，接头要清理，适于要求不高的一些工件。 闪光对焊：工件夹好后通电，点接触，点熔化，在电磁力作用下，液体金属发生爆炸，产生闪光，送进工件全部熔化，断电加压使金属工件焊到一同。热影响区小，质量好，适于直径小于20mm棒料。125电 阻 对 焊闪 光 对 焊图5.2-11 对焊表示图126图5.2-12