金属工艺学复习-机自

1、金属工艺学金属工艺学B Bl一、名词解释（本题一、名词解释（本题1010分，每小题分，每小题2 2分）分） l二、填空题（本题二、填空题（本题2020分，每空分，每空0.50.5分分 ）l三、选择题（本题三、选择题（本题1010分，每小题分，每小题1 1分分 ）l四、判断题（本题四、判断题（本题1010分，每小题分，每小题1 1分分 ）l五、综合题（本题五、综合题（本题2020分）分） l六、修改零件结构，使之符合工艺性要六、修改零件结构，使之符合工艺性要求（本题求（本题3030分，每小题分，每小题3 3分）分） 可锻铸铁件的生产可锻铸铁件的生产可锻铸铁生产：又称玛钢或玛铁，将白口铸铁件经可锻

2、铸铁生产：又称玛钢或玛铁，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，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状分解，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。石墨的铸铁。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) )

3、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并不能真的用于锻造适于做复杂外形，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

4、毛坯或零件的唯一成型工艺1 12 23 34 4铸造工艺图铸造工艺图 首先要考虑这个零件有首先要考虑这个零件有 几种可能的分型方案几种可能的分型方案对浇注位置的选择对浇注位置的选择铸型分型面选择铸型分型面选择绘绘制制方方法法绘绘图图要要领领分型面的选择分型面的选择浇注位置画法浇注位置画法(上和下上和下)工艺参数定性给出即可工艺参数定性给出即可铸造工艺图铸造工艺图:是在零件图上用各种工艺符号及参数表是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形示出铸造工艺方案的图形铸件的浇注位置：是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。铸件的浇注位置：是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。 铸铁的分类铸铁的分类

5、按照石墨的形态按照石墨的形态, ,铸铁可分为铸铁可分为: :石墨呈片状铸铁石墨呈片状铸铁, ,称灰铸铁；称灰铸铁；石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁；石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁；石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁；石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁；石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。由于石墨的存在，可以把铸铁看成是分布有空洞和裂纹的钢。由于石墨的存在，可以把铸铁看成是分布有空洞和裂纹的钢。其中球墨铸铁综合性能最好。其中球墨铸铁综合性能最好。 铸铁的优点铸铁的优点l 良好的铸造性能，如流动性好、收缩小良好的铸造性能，如流动性好、收缩小l 良好的切削加工性能良好的切削加工性能l 高的耐磨性高

6、的耐磨性 l 良好的吸振缓冲性能良好的吸振缓冲性能 l 低的缺口敏感性能低的缺口敏感性能lA.A.灰铸铁的性能灰铸铁的性能l铸铁之所以用得如此广泛，是因为石墨的存铸铁之所以用得如此广泛，是因为石墨的存在，石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备的在，石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备的性能。性能。影响凝固的主要因素影响凝固的主要因素l合金的结晶温度范围：合金的结晶温度范围：l合金的结晶温度范围越小，凝固区域越合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越趋向于窄，越趋向于逐层凝固逐层凝固，易产生，易产生缩孔缩孔。l在铁碳合金中普通灰铸铁为逐层凝固，在铁碳合金中普通灰铸铁为逐层凝固，高碳钢为高碳钢为糊状凝固

7、糊状凝固，易产生，易产生缩松缩松。l铸造合金的结晶间隔越大，则流动性越铸造合金的结晶间隔越大，则流动性越差，具有共晶成分的合金流动性最好。差，具有共晶成分的合金流动性最好。10金属的液态成型工艺金属的液态成型工艺手工造型手工造型 金属型铸造金属型铸造熔模铸造：熔模铸造：易于获得较高精度和表面质量易于获得较高精度和表面质量压力铸造：生产率最高压力铸造：生产率最高 低压铸造低压铸造陶瓷型铸造陶瓷型铸造离心铸造：对合金流动性要求不高离心铸造：对合金流动性要求不高 消失模铸造消失模铸造液液态态成成型型砂型铸造砂型铸造特种铸造特种铸造 整模造型整模造型 分模造型分模造型 活块造型活块造型 三箱造型三箱造

8、型 挖砂造型挖砂造型 刮板造型刮板造型机器造型机器造型适应性最广适应性最广 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冒口本身凝固后才是冒口本身凝固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解决缩孔的方法：解决缩

9、孔的方法：定向凝固定向凝固暗冒口l冒口冒口 储存补缩用金属液的储存补缩用金属液的空腔。空腔。l定向凝固定向凝固 铸件按照一定的铸件按照一定的次序逐渐凝固。次序逐渐凝固。冷铁热节l避免出现过大的水平面避免出现过大的水平面l缺陷分析：缺陷分析：l薄壁罩壳铸件，当其壳顶呈水平面时，因薄壁件金属液薄壁罩壳铸件，当其壳顶呈水平面时，因薄壁件金属液散热冷却快，渣、气易滞留在顶面，易产生浇不足、冷隔、散热冷却快，渣、气易滞留在顶面，易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣缺陷。气孔和夹渣缺陷。l实例：实例：(a)锥顶结构(b)平顶结构(a)(b)(a)薄壁水平面(b)薄壁倾斜面(a)(b)确定铸件浇铸位置时应使铸件的

10、大平面朝下，以免形成夹砂和夹渣等缺陷。确定铸件浇铸位置时应使铸件的大平面朝下，以免形成夹砂和夹渣等缺陷。 l加工余量加工余量l孔的铸出孔的铸出l要考虑铸出的可能性、必要要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。性、和经济性。l一般大孔用下芯的方式铸出，一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。而小孔则用机加工完成。l铸造收缩率铸造收缩率l铸件在凝固和冷却过程中铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体会发生收缩而造成各部分体积和尺寸缩小。积和尺寸缩小。l为使铸件的实际尺寸符合为使铸件的实际尺寸符合图样要求，在制作模样和芯图样要求，在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺盒时，模样和芯盒的制

11、造尺寸应比铸件放大一个该合金寸应比铸件放大一个该合金的收缩率。的收缩率。l合金收缩率的大小取决于合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。构、尺寸等因素。l通常灰铸铁的铸造收缩率通常灰铸铁的铸造收缩率是是0.7%1.0%0.7%1.0%，铸钢的铸造，铸钢的铸造收缩率为收缩率为1.3%2.0%1.3%2.0%。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

12、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面，需挖砂造型内腔设内腔设计少用计少用芯，安芯，安芯排气芯排气与清理，与清理，事先考事先考虑想仔虑想仔细细 凸肋设计凸肋设计避活块避活块 影响塑性变形的因素影响塑性变形的因素l可锻性：是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品可锻性：是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。常用金属材料在经受压力加工产难易程度的工艺性能。常用金属材料在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能来表示。生塑性变形的工艺性能来表示。l可锻性的优劣是以金属的可锻性的优劣是以金属的塑性和变

13、形抗力塑性和变形抗力来综合评定来综合评定的。的。l塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完整性的能力。破坏其完整性的能力。l变形抗力是指金属对变形的抵抗力。变形抗力是指金属对变形的抵抗力。l金属的可锻性取决于金属的可锻性取决于l材料的性质材料的性质( (内因内因) )l加工条件加工条件( (外因外因) )l回复：冷变形后的金属加热至一定温度后，因原回复：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

14、，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（硬度大幅降低度大幅降低 ）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，为变形前晶格结构相同的新等轴晶粒，不是相变过不是相变过程程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

15、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，金属在变形冷变形：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，变过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，这种变形称为形后的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：冷变形。产生的原因：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

16、，变形生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加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，这种变形称为热变形工硬化痕迹，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、形状精尺寸、形状精度高度高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、切分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。断、精冲等。l变变 形形 工工 序序：使坯料的一部分相对于另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。如一部分产生位移而不破裂的

17、工序。如拉拉深、弯曲、翻边、胀型、旋压深、弯曲、翻边、胀型、旋压等。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，而周边是是被分离的部分为成品，而周边是废料；废料；l冲孔冲孔是被分离的部分为废料，而周边是是被分离的部分为废料，而周边是成品。成品。凸凹模刃口尺寸的确定凸凹模刃口尺寸的确定 设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙Z Z确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值）。证间隙值）。 设计冲孔模时，先按

18、冲孔件确定凸模尺寸，设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙取凸模作设计基准件，然后根据间隙Z Z确定凹确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。值）。 在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。尺寸为基准。 落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的而孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的而孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的落料凹模和冲孔凸模尺寸落料凹模和冲孔凸模尺寸落料凹模基本尺寸应取工件尺落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小的尺寸

19、。寸公差范围内的较小的尺寸。冲孔凸模基本尺寸应取工件尺冲孔凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。寸公差范围内的较大尺寸。落料件的光面是因凹模落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的刃口挤切材料产生的冲孔的光面是凸模刃冲孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的口挤切材料产生的设计落料模应以工件最小尺寸公差为基准，间隙取在凸模上。设计落料模应以工件最小尺寸公差为基准，间隙取在凸模上。l变形温度的影响变形温度的影响l在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻

20、性。性。l加热初期过程中会出现：氧化、脱炭加热初期过程中会出现：氧化、脱炭 l若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种现象称为这种现象称为“过热过热”。若加热温度更高接近熔点，晶。若加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一现象称为废，这一现象称为“过烧过烧”。l金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。l不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造的温度称终

21、锻温度。造的温度称终锻温度。l弯曲变化过程弯曲变化过程l弯曲是将坯料弯成一定的角度，一定的曲率形成弯曲是将坯料弯成一定的角度，一定的曲率形成一定形状零件的工序。一定形状零件的工序。l防止破裂，弯曲最小半径应为防止破裂，弯曲最小半径应为r rminmin = (0.25 = (0.251) 1)s s。ls s为金属板料的厚度。材料塑性好，则弯曲半径可为金属板料的厚度。材料塑性好，则弯曲半径可小些。小些。l弯曲时还应尽可能使弯曲线与弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。坯料纤维方向垂直。l回弹现象回弹现象- -由于弹性变形的恢复，坯料略微弹回一点，由于弹性变形的恢复，坯料略微弹回一点，使被

22、弯曲的角度增大。一般回弹角为使被弯曲的角度增大。一般回弹角为0 01010。与坯料纤维方向垂直与坯料纤维方向垂直l模锻成型件的结构工艺性模锻成型件的结构工艺性l模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模容易制造。从锻模中取出、敷料最少、锻模容易制造。l在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔结构。结构。l在可能条件下，应采用锻在可能条件下，应采用锻- -焊组合工艺，以减少敷料，简焊组合工艺，以减少敷料，简化模锻工艺。化模锻工艺。齿轮坏模锻件图齿轮坏模

23、锻件图l余块、机械加工余量和锻造工差余块、机械加工余量和锻造工差l余余块（敷料）：为了简化零件的形状和块（敷料）：为了简化零件的形状和结构，便于锻造增加的一部分金属结构，便于锻造增加的一部分金属l机械加工余量：为了保证机械加工最终机械加工余量：为了保证机械加工最终所需的尺寸而允许保留的多余金属所需的尺寸而允许保留的多余金属l锻造工差：锻件名义上的允许变动量锻造工差：锻件名义上的允许变动量零件的挤压零件的挤压l挤压是施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯挤压是施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件或料产生定向塑性变形并从模孔中挤出

24、，从而获得所需零件或半成品的加工方法。半成品的加工方法。l零件挤压的类型：零件挤压的类型：l1 1、正挤压、正挤压l金属流动方向与凸模运动方向相同金属流动方向与凸模运动方向相同l2 2、反挤压、反挤压l金属流动方向与凸模运动方向相反金属流动方向与凸模运动方向相反l3 3、复合挤压、复合挤压l挤压过程中，坯料上一部分金属的流动方向与凸模运动方向挤压过程中，坯料上一部分金属的流动方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反相同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反l4 4、径向挤压、径向挤压l金属运动方向与凸模运动方向成金属运动方向与凸模运动方向成9090l目的目的 l1

25、1、将铸锭加热进行压力加工后，由于金属经过塑性变形、将铸锭加热进行压力加工后，由于金属经过塑性变形及再结晶，从而改变了粗大的铸造组织，获得细化的再结及再结晶，从而改变了粗大的铸造组织，获得细化的再结晶组织。晶组织。l2 2、同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起，使、同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起，使金属组织更加致密，其力学性能会有很大提高。金属组织更加致密，其力学性能会有很大提高。l3 3、铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒、铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们

26、将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫纤维组织纤维组织。金属变形过程中的组织与性能金属变形过程中的组织与性能l4 4、具有纤维组织的金属，、具有纤维组织的金属，各个方向上的力学性各个方向上的力学性能不相同能不相同。顺纤维方向的力学性能比横纤维方向。顺纤维方向的力学性能比横纤维方向的好。的好。l分析：分析：l采用棒料直接经切削加工制造螺钉采用棒料直接经切削加工制造螺钉l 采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉l纤维组织的利用原则纤维组织的利用原则l使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切

27、断；l使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。与纤维方向垂直。l纤维组织的稳定性高，不能用热处理方法加以消除，只纤维组织的稳定性高，不能用热处理方法加以消除，只能通过塑性加工使金属变形，才能改变其方向和形状。能通过塑性加工使金属变形，才能改变其方向和形状。 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：

28、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。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。好取下限值。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，则可采用多次如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺。拉深工艺。l第一次拉深系数第一次拉深系数 m1 = d1/Dm1 = d1/Dl第二次拉深系数第二次拉深系数 m2 = d2/d1m2 = d2/d1l

29、第几次拉深系数第几次拉深系数 mn = dn/dn-1mn = dn/dn-1l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用坯料能否一次用坯料能否一次拉深成的拉深件？拉深成的拉深件？至少需要几次拉至少需要几次拉深？要求简单计深？要求简单计算过程算过程 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、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

30、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l焊接：是焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。的一种方法。l焊接方法：焊接方法：熔化焊、压力焊、钎焊等。熔化焊、压力焊、钎焊等。l焊接的主要特点是：焊接的主要特点是： （1 1）节省材料，减轻质量；）节省材料，减轻质量； （2 2）简化复杂零件和大型零件的制造；）简化复杂零件和大型零件的制造； （3 3）适应性好；可实现特殊结构的生产；）适应

31、性好；可实现特殊结构的生产； （4 4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连接成型；连接成型； （5 5）降低劳动强度，改善劳动条件。）降低劳动强度，改善劳动条件。l焊接方法的应用：焊接方法的应用： （1 1）制造金属结构件；）制造金属结构件； （2 2）制造机器零件和工具；）制造机器零件和工具； （3 3）修复。）修复。焊接方法焊接方法压力焊压力焊摩擦焊摩擦焊超声波焊超声波焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎焊及封粘钎焊及封粘软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊封接封接粘接粘接熔熔焊焊电弧焊电弧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手弧

32、焊手弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电阻焊焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能焊缝区的高温向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附焊缝区的高温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属的区在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域域l熔合区熔合区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区的过渡区l热影响区热影响区-受焊接热循环的影响，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焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的

33、区域域（过热区、（过热区、 正火区、部分相变区）正火区、部分相变区）l热影响区中的热影响区中的过热区过热区，对焊接接头有不利影响，应使之，对焊接接头有不利影响，应使之尽可能减小尽可能减小l熔合区熔合区成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接接头中的最差的部位是焊接接头中的最差的部位 低碳钢溶化焊热影响区中机械性能最好的是低碳钢溶化焊热影响区中机械性能最好的是？焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能 熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，并向工件金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，必然引起焊缝及附近区域金属的组织属传导热量，必

34、然引起焊缝及附近区域金属的组织和性能发生变化。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属的在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。区域。l熔合区熔合区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。区的过渡区。l热影响区热影响区-受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材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（熔合区，因焊接热作用发生组织或性能变化的区域（熔合区，过热区、正火区、部分相变区）。过热区、正火区、部分相变区）。低碳钢的焊接接低碳钢的焊接接头中正火区的性能最好。头中正火区的性能最好。金属材料的可焊性金属材料的

35、可焊性l可焊性的概念可焊性的概念l 金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好好焊焊”和和“不好焊不好焊”的差别。的差别。l估算钢材可焊性的方法估算钢材可焊性的方法l 碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：公式为：15)()(5)()()(6)()()(CuwNiwVwMow

36、CrwMnwCwCEwl1. 1.硬钎焊硬钎焊l钎料熔点在钎料熔点在450450以上，接头强度较高，都在以上，接头强度较高，都在200MPa200MPa以上，属于这类的钎料有铜基、银基和以上，属于这类的钎料有铜基、银基和镍基等。镍基等。l2. 2.软钎焊软钎焊l钎料熔点为钎料熔点为450450以下，接头强度较低，一般以下，接头强度较低，一般不超过不超过70 MPa70 MPa，所以只用于钎焊受力不大、工，所以只用于钎焊受力不大、工作温度较低的工件。常用的钎料是锡铅合金，作温度较低的工件。常用的钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。所以通称锡焊。电渣焊电渣焊l利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化焊丝

37、和利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化焊丝和母材来进行焊接的一种熔化焊方法。分为丝极、板极、母材来进行焊接的一种熔化焊方法。分为丝极、板极、熔嘴和熔管电渣焊。熔嘴和熔管电渣焊。l电渣焊的结晶特点电渣焊的结晶特点l电渣焊的线能量大，加热和冷却速度低，高温停留时电渣焊的线能量大，加热和冷却速度低，高温停留时间长间长l所以电渣焊焊缝的一次结晶晶粒为粗大的树枝状组织，所以电渣焊焊缝的一次结晶晶粒为粗大的树枝状组织，热影响区也严重过热。热影响区也严重过热。l在焊接低碳钢时焊缝和近缝区产生粗大的魏氏组织。在焊接低碳钢时焊缝和近缝区产生粗大的魏氏组织。l为了改善焊接接头的力学性能，焊后要进行（正火）为了

38、改善焊接接头的力学性能，焊后要进行（正火）热处理。热处理。l氩弧焊的特点及应用氩弧焊的特点及应用l机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，焊缝成质量优良，焊缝成 型美观。型美观。l电弧稳定，可实现单面焊双面成型。电弧稳定，可实现单面焊双面成型。l可全位置自动焊接。可全位置自动焊接。l氩气贵，成本高。氩气贵，成本高。l 氩弧焊主要用于氩弧焊主要用于易氧化易氧化的的有色金属有色金属和和合合金钢金钢的焊接。如铝、钛和不锈钢等。的焊接。如铝、钛和不锈钢等。 等离子弧焊等离子弧焊l利用机械压缩效应、热压缩效应和电磁收缩效应将电利用机械压缩效应、热压缩效应和电磁收

39、缩效应将电弧压缩为细小的等离子体。弧压缩为细小的等离子体。l等离子弧可用于焊接和切割。等离子弧可用于焊接和切割。等离子弧焊过程等离子弧焊过程1- 1-钨极；钨极；2- 2-离子（离子（ArAr或或N N2 2）；）；3- 3-冷却水进口；冷却水进口；4- 4-冷却水出口；冷却水出口；5- 5-离频振荡器；离频振荡器；6- 6-直流电源；直流电源；7- 7-电阻；电阻；8- 8-喷嘴；喷嘴；9- 9-等离子弧；等离子弧；10-10-工件工件电子束焊电子束焊l电子束焊接过程电子束焊接过程l电子束焊是利用高速运电子束焊是利用高速运动的电子撞击工件时，动的电子撞击工件时，将动能转化为热能将焊将动能转化

40、为热能将焊缝熔化进行的熔化焊方缝熔化进行的熔化焊方法。法。l电子束焊一般不加填充电子束焊一般不加填充金属，如要求焊缝有突金属，如要求焊缝有突出表面的堆高可在接缝出表面的堆高可在接缝预加垫片。对接缝间隙预加垫片。对接缝间隙为为0.10.1倍的板厚，一般不倍的板厚，一般不能超过能超过0.2mm0.2mm。lCOCO2 2焊时的飞溅焊时的飞溅 COCO2 2+Fe = FeO+CO+Fe = FeO+CO FeOFeO进入熔池和熔滴，与熔池和熔进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应：滴中的碳反应： FeO+C = Fe+CO FeO+C = Fe+CO 生成的生成的COCO在熔池和熔滴内体积急在熔池

41、和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞溅。剧膨胀而爆破，导致飞溅。二氧化碳焊二氧化碳焊 以以COCO2 2为保护气体，用焊丝为电极引为保护气体，用焊丝为电极引燃电弧，实现半自动焊或自动焊。燃电弧，实现半自动焊或自动焊。 lCOCO2 2气体气体 COCO2 2气体密度大，高温体积膨胀大，气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。但保护效果好。但COCO2 2在高温下易分解在高温下易分解为为COCO和和O O，导致合金元素的氧化，熔，导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和池金属的飞溅和COCO气孔。焊接用气孔。焊接用COCO2 2纯度要大于纯度要大于99.8%99.8%。l防止飞溅的措施防止飞溅的措施l

42、COCO2 2焊常用焊常用H08Mn2SiAH08Mn2SiA焊丝来进行脱氧，合金化。焊丝来进行脱氧，合金化。l为使电弧稳定，飞溅少，为使电弧稳定，飞溅少，COCO2 2焊采用焊采用直流反接直流反接。l采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。l采用药芯焊丝。采用药芯焊丝。 lCOCO2 2焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接，不适合适用于低碳钢和低合金结构钢薄板的焊接，不适合适合焊有色金属和高合金钢。合焊有色金属和高合金钢。焊缝的布置焊缝的布置焊缝的布置焊缝的布置由多块小板焊接

43、拼装成大板材，焊缝由多块小板焊接拼装成大板材，焊缝合理布置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切削用量切削用量 切削速度切削速度VcVc 指在单位时间内工件和刀具沿主运动方向指在单位时间内工件和刀具沿主运动方向vfvf的相对位移；的相对位移；若主运动为旋转运动，则切削速度为其最大线速度：若主运动为旋转运动，则切削速度为其最大线速度：vcvc= = dn/1000(mdn/1000(mmin)min)进给量进给量f f 指在主运动一个循环内，刀具与工件在进给方向上的相指在主运动一个循环内，刀具与工件在进给方向上的相对位移

44、对位移背吃刀量背吃刀量( (切削深度切削深度) ) apap 待加工表面到已加工表面间的垂直距离；（车外圆）待加工表面到已加工表面间的垂直距离；（车外圆）apap=(=(dwdw-dm)-dm)2 2 车刀切削角度的三个主要基准平面车刀切削角度的三个主要基准平面 l基面基面(Pr(Pr )l通过主切削刃上的某通过主切削刃上的某一点，与主运动方向相一点，与主运动方向相垂直的平面垂直的平面l切削平面切削平面(Ps)(Ps) l通过主切削刃上的某通过主切削刃上的某一点，与加工表面相切一点，与加工表面相切并垂直于基面的平面并垂直于基面的平面l正交平面正交平面(P(P0 0) ) l通过主切削刃上的某通

45、过主切削刃上的某一点，并同时垂直于基一点，并同时垂直于基面和切削平面的平面面和切削平面的平面注释注释: :1 1、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动；、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动；2 2、主运动可以是工件来实现（车外圆），主运动、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也可以是刀具来实现（切断、刨、铣加工）（切断、刨、铣加工）; ;3 3、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

46、刀纵向、横向、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刨床刨床刨刀往刨刀往复运动复运动工件横向间歇

47、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前角前角0 0：前刀面与基前刀面与基面间的夹角面间的夹角前角大，刃口锋利，切屑变小，切削力小，前角大，刃口锋利，切屑变小，切削力小，切削轻快切削轻快。但易产生崩刃。但易产生崩刃。应根据刀具和工应根据刀具和工程材料及加工性质选择。加工塑性材料，取程材料及加工性质选择。加工塑性材料，取较大的前角，较大的前角，10-2010-20。粗加工或灰铸铁取较。粗加工或灰铸铁取较小的前角，小的前角，5-155-15。正交平面正交平面 (

48、P(P0 0) )后角后角0 0：主后刀面与切削平面间的夹角主后刀面与切削平面间的夹角 增大后角可减少摩擦，提高工件加工质量增大后角可减少摩擦，提高工件加工质量和刀具耐用度，并使切削刃锋利。和刀具耐用度，并使切削刃锋利。 在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，一般粗加工、强力车削，材料较硬时取小值，一般粗加工、强力车削，材料较硬时取小值，6 6- -8 8。反之取。反之取8 8- -1212正交平面正交平面 (P(P0 0) )l主偏角主偏角KrKr：主切削刃与进给方向间的主切削刃与进给方向间的夹角夹角 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

49、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r r，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、6060、7575、9090。影响径向车削分力大小。车削影响径向车削分力大小。车削细长轴时，由于径向分力的作用，工细长轴时，由于径向分力的作用，工件易出现腰鼓形变形。件易出现腰鼓形变形。 l副偏角副偏角KrKr：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度影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度，减少减少r r ，减少表面的粗糙度的数值，减少表面的粗糙度的数值，还可提高刀具强度。过小

50、，会使副切削刃还可提高刀具强度。过小，会使副切削刃与已加工面的摩擦增加，引起震动，降低与已加工面的摩擦增加，引起震动，降低表面质量。表面质量。5 5- -1515。粗加工取较大值。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基基 面面 (Pr)(Pr)刃倾角刃倾角ss：主切削刃与基面间的夹角：主切削刃与基面间的夹角 影响切屑流出方向，刀尖强度、切入切影响切屑流出方向，刀尖强度、切入切出平稳性、切削分力和切削的工作长度；出平稳性、切削分力和切削的工作长度；- -5 5- -+5+5度。保证加工质量的前提下。尽量取度。保证加工质量的前提下。尽量取较大的负值（小值），提高刀具耐冲击

51、力。较大的负值（小值），提高刀具耐冲击力。刃倾角有正、负刃倾角有正、负粗加工取负值粗加工取负值精加工取正值精加工取正值切削平面切削平面 (Ps)(Ps)前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角？前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角？积屑瘤的控制积屑瘤的控制影响积屑瘤影响积屑瘤的因素的因素工件材料工件材料切削用量切削用量刀具角度刀具角度切削液等切削液等控制措施控制措施要避免在要避免在中温、中速中温、中速加工加工塑性材料塑性材料，对材料进行正火或调质对材料进行正火或调质增大前角增大前角可可减小切削变形减小切削变形，降低切，降低切削温度，减小积屑瘤的高度削温度，减小积屑瘤的高度采用润滑性能优良的切削采用润滑

52、性能优良的切削液可减少甚至消除积屑瘤液可减少甚至消除积屑瘤粗加工时对已加工表粗加工时对已加工表面质量要求不高，可面质量要求不高，可利用积屑瘤减小切削利用积屑瘤减小切削力，保户刀具；力，保户刀具；而精加工时，要保证而精加工时，要保证工件加工质量，必须工件加工质量，必须避免产生积屑瘤。避免产生积屑瘤。切屑的种类切屑的种类a)a)带状切屑带状切屑b)b)节状切屑节状切屑c)c)崩碎切屑崩碎切屑用大前角的刀具，较高的切削用大前角的刀具，较高的切削速度和小的进给量切削塑性材速度和小的进给量切削塑性材料时，易得到带状切屑料时，易得到带状切屑带状带状切屑切屑切削过程平稳，切削力变化切削过程平稳，切削力变化小

53、，工件表面光洁小，工件表面光洁; ; 必须采必须采取断屑措施取断屑措施节状节状切屑切屑低的切削速度和较大的进给量低的切削速度和较大的进给量加工中等硬度的钢材时产生加工中等硬度的钢材时产生由于切削力波动较大，工件由于切削力波动较大，工件表面粗糙表面粗糙崩碎崩碎切屑切屑切削层金属发生弹性变形后，切削层金属发生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩一般不经过塑性变形就突然崩裂。工件材料脆性越大，刀具裂。工件材料脆性越大，刀具前角越小，切削深度和进给量前角越小，切削深度和进给量越大，越易产生此类切屑越大，越易产生此类切屑刀尖容易磨损，容易产生振动，刀尖容易磨损，容易产生振动，影响表面质量影响表面质量刀

54、具的磨损过程刀具的磨损过程初期磨损阶段初期磨损阶段正常磨损阶段正常磨损阶段急剧磨损阶段急剧磨损阶段刃磨后的刀具开始前、后刀面上的高低不平，刃磨后的刀具开始前、后刀面上的高低不平，受到切屑的冲击和摩擦时，将受到切屑的冲击和摩擦时，将“凸峰凸峰”很快很快磨去，时间很短磨去，时间很短刀具上的高低不平已被磨去，磨损量增加刀具上的高低不平已被磨去，磨损量增加缓慢且比较稳定缓慢且比较稳定切削刃变钝，刀具与工件之间的摩擦变大，切削刃变钝，刀具与工件之间的摩擦变大，切削力增大，切削温度上升，磨损加剧，切削力增大，切削温度上升，磨损加剧，刀具失去正常的切削能力刀具失去正常的切削能力刀具结构刀具结构刀具的刀具的结

55、构形式结构形式整体式整体式焊接式焊接式机夹可机夹可转位式转位式多为高速钢车刀，多为高速钢车刀，其结构简单，制造、其结构简单，制造、使用都方便使用都方便不需焊接和刃磨，不需焊接和刃磨，避免了焊接和刃磨避免了焊接和刃磨引起的缺陷，保持引起的缺陷，保持了硬质合金的原有了硬质合金的原有性能，提高了刀具性能，提高了刀具的耐用度的耐用度结构简单、紧凑、刚结构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所性好，可磨出各种所需角度，应用广泛需角度，应用广泛镗孔镗孔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, ,而且可以保证孔与而且可以保证孔与孔之间的相互位置精度孔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