第13章金属热加工

1、第十三章第十三章 金属热加工金属热加工 第一节第一节 铸铸 造造 一、铸造生产及其特点一、铸造生产及其特点 将熔融的金属液体浇注到具有与零件的形状和尺寸相适应的铸型将熔融的金属液体浇注到具有与零件的形状和尺寸相适应的铸型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的方法称为铸造。腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的方法称为铸造。 铸造生产有以下特点：铸造生产有以下特点： 1) 1) 可以制成形状十分复杂的铸件。可以制成形状十分复杂的铸件。 2) 2) 铸件的形状和尺寸皆接近于零件，可节省金属，减少切削加工铸件的形状和尺寸皆接近于零件，可节省金属，减少切削加工的工作量。的工作量。 3) 3) 适应的生

2、产范围较广。适应的生产范围较广。 4) 4) 原材料来源广泛，价格低廉，工艺设备简单，生产成本低。原材料来源广泛，价格低廉，工艺设备简单，生产成本低。 5 5）工艺过程难以控制，质量不够稳定，废品率较高。）工艺过程难以控制，质量不够稳定，废品率较高。 6 6）铸件内部易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼等缺陷，故性能不如）铸件内部易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼等缺陷，故性能不如锻件。锻件。 铸造生产通常分为砂型铸造和特种铸造两类。铸造生产通常分为砂型铸造和特种铸造两类。 二、砂型铸造二、砂型铸造 用型砂和型芯砂制造铸型的铸造方法称为砂型铸造。用型砂和型芯砂制造铸型的铸造方法称为砂型铸造。 图图13-11

3、3-1是砂型铸造生产过程示意图。是砂型铸造生产过程示意图。图图13-1 13-1 砂型铸造生产过程砂型铸造生产过程 （一）造型材料（一）造型材料 造型材料主要是型砂和芯砂。造型材料的性能好坏直接影响铸造型材料主要是型砂和芯砂。造型材料的性能好坏直接影响铸件的质量，因此，应予合理选用和配制。件的质量，因此，应予合理选用和配制。 1 1型砂应具备的性能型砂应具备的性能 (1) (1) 良好的可塑性良好的可塑性 (2) (2) 一定的强度一定的强度 (3) (3) 一定的透气性一定的透气性 (4) (4) 良好的耐火度良好的耐火度 (5) (5) 一定的容让性一定的容让性 2 2型砂的组成型砂的组成

4、 型砂由原砂、粘结剂、附加材料和水组成。型砂由原砂、粘结剂、附加材料和水组成。 砂、粘土和水，必要时添加煤粉、锯木屑等配成的粘土砂是目砂、粘土和水，必要时添加煤粉、锯木屑等配成的粘土砂是目前铸造生产中应用最广的型砂。前铸造生产中应用最广的型砂。 （二）造型方法（二）造型方法 1 1手工造型手工造型 常用的手工造型方法有整模造型和分模造型。常用的手工造型方法有整模造型和分模造型。 (1) (1) 整模造型整模造型 如图如图13-213-2所示。所示。图图13-2 13-2 整模造型整模造型 (2) (2) 分模造型分模造型 如图如图13-313-3所示。所示。图图13-3 13-3 两箱分模造型

5、两箱分模造型 a)a)用下半模造下型用下半模造下型 b)b)用上半模造上型用上半模造上型 c)c)开浇道及扎气孔开浇道及扎气孔 d)d)起模、下型芯、合型起模、下型芯、合型 e)e)落砂后的铸件落砂后的铸件 2 2机器造型机器造型 机器造型在于使紧砂机器造型在于使紧砂和起模两个主要工序实现和起模两个主要工序实现机械化。机械化。 (1) (1) 紧砂方法紧砂方法 机器机器造型大都以压缩空气为动造型大都以压缩空气为动力来紧实型砂。力来紧实型砂。 图图13-413-4为震压紧砂机为震压紧砂机构示意图。构示意图。 图图13-4 13-4 震压紧砂机构震压紧砂机构 1 1压实气缸压实气缸 2 2震实气路

6、震实气路 3 3压实活塞压实活塞 4 4震实活塞震实活塞 5 5工作台工作台 6 6砂箱砂箱 7 7模样模样 8 8压头压头 9 9震实进气口震实进气口 1010震实排气口震实排气口 (2) (2) 起模方法起模方法 图图13-513-5所示为顶箱起模。所示为顶箱起模。 图图13-5 13-5 起模方法起模方法 1 1模板模板 2 2顶杆顶杆 3 3砂箱砂箱 （三）铸造合金的熔炼及浇注（三）铸造合金的熔炼及浇注 铸造合金的熔炼工作，应能保证获得的金属液达到规定的化学铸造合金的熔炼工作，应能保证获得的金属液达到规定的化学成分和合适的温度，尽量减少金属液中的气体和杂质。成分和合适的温度，尽量减少金

7、属液中的气体和杂质。 浇注工作要选择合理的工艺和浇注温度。浇注工作要选择合理的工艺和浇注温度。 炉料的熔炼设备种类很多，目前用于熔炼铸铁的仍以焦炭为燃炉料的熔炼设备种类很多，目前用于熔炼铸铁的仍以焦炭为燃料的冲天炉为主；熔炼铸钢多用电弧炉和感应炉；熔炼有色合金多料的冲天炉为主；熔炼铸钢多用电弧炉和感应炉；熔炼有色合金多用反射炉和坩埚炉。用反射炉和坩埚炉。 二、特种铸造二、特种铸造 （一）金属型铸造（一）金属型铸造 1 1金属型的构造金属型的构造 根据分型面位置的不同，金属型可分为垂直分型式、水平分型根据分型面位置的不同，金属型可分为垂直分型式、水平分型式和复合分型式等。其中垂直分型式的金属型（

8、见图式和复合分型式等。其中垂直分型式的金属型（见图13-613-6）应用）应用较多。较多。图图13-6 13-6 垂直分型式金属型铸造垂直分型式金属型铸造 1 1左半型左半型 2 2垂直型芯垂直型芯 3 3右半型右半型 4 4水平型芯水平型芯 5 5铝活塞铸件铝活塞铸件 2 2金属型铸造的特点及应用金属型铸造的特点及应用 （1 1）特点）特点 1 1) ) 可实现可实现“一型多铸一型多铸”，改善了劳动条件，提高了生产率。，改善了劳动条件，提高了生产率。 2 2) ) 铸件的精度较高。铸件的精度较高。 3 3) ) 铸件结晶颗粒细，因此其力学性能得到提高。铸件结晶颗粒细，因此其力学性能得到提高。

9、 4 4) ) 金属型制造成本高。金属型制造成本高。 （2 2）应用）应用 主要适用于有色金属铸件的大批量生产。主要适用于有色金属铸件的大批量生产。 （二）压力铸造（二）压力铸造 压力铸造是将熔融的金属在高压下快速地压入金属型中，并在压力铸造是将熔融的金属在高压下快速地压入金属型中，并在压力下凝固以获得铸件的方法。压力下凝固以获得铸件的方法。 1 1压力铸造的工艺过程压力铸造的工艺过程 压力铸造的工艺过程如图压力铸造的工艺过程如图13-713-7所示。所示。图图13-7 13-7 卧式压铸机工艺过程卧式压铸机工艺过程 浇注浇注 b) b) 压射压射 c) c) 开型开型 a)a)1 1压缸压缸

10、 2 2活塞活塞 3 3压型压型 4 4铸件铸件 5 5推杆推杆 2 2压力铸造的特点及应用压力铸造的特点及应用 （1 1）特点）特点 1) 1) 生产率高。生产率高。 2) 2) 产品质量好。产品质量好。 3) 3) 铸件成本低。铸件成本低。 4) 4) 设备投资大，压型制造周期长。设备投资大，压型制造周期长。 5) 5) 压铸件不能进行热处理。压铸件不能进行热处理。 （2 2）应用）应用 压力铸造是少、无切屑加工的重要工艺，主要适合于大批量生压力铸造是少、无切屑加工的重要工艺，主要适合于大批量生产非铁金属薄壁小铸件。产非铁金属薄壁小铸件。 （三）熔模铸造（三）熔模铸造 熔模铸造是最常用的精

11、密铸造方法。熔模铸造是最常用的精密铸造方法。 1 1熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程 熔模铸造的工艺过程如图熔模铸造的工艺过程如图13-813-8所示。所示。图图13-8 13-8 熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程 a) a) 压型压型 b) b) 注蜡注蜡 c) c) 单个蜡模单个蜡模 d) d) 组合蜡模组合蜡模 e) e) 结壳、熔蜡结壳、熔蜡 f) f) 填砂浇填砂浇注注 2 2熔模铸造的特点及应用熔模铸造的特点及应用 ( (1) 1) 特点特点 1) 1) 铸件的精度较高。铸件的精度较高。 2) 2) 生产批量不受限制。生产批量不受限制。 3) 3) 能铸造各种合金铸件。能铸

12、造各种合金铸件。 4) 4) 熔模铸造的铸件尺寸受到一定限制，而且工序繁杂，生产周熔模铸造的铸件尺寸受到一定限制，而且工序繁杂，生产周期较长。期较长。 (2) (2) 应用应用 由于熔模铸造是少切屑或无切屑加工工艺的主要方法，所以它由于熔模铸造是少切屑或无切屑加工工艺的主要方法，所以它广泛用于制造汽轮机叶片及汽车、机床中的小型零件。广泛用于制造汽轮机叶片及汽车、机床中的小型零件。 （四）离心铸造（四）离心铸造 离心铸造是将液体金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力离心铸造是将液体金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力作用下填充铸型并结晶凝固而制成铸件的方法。作用下填充铸型并结晶凝固而制成铸

13、件的方法。 1 1离心铸造的基本方式离心铸造的基本方式 离心铸造一般都是在离心机上进行的，离心铸造按铸型旋转轴的离心铸造一般都是在离心机上进行的，离心铸造按铸型旋转轴的位置分为立式离心铸造和卧式离心铸造两类，如图位置分为立式离心铸造和卧式离心铸造两类，如图13-913-9所示。所示。图图13-9 13-9 离心铸造示意图离心铸造示意图 a) a) 立式离心铸造立式离心铸造 b) b) 卧式离心铸造卧式离心铸造 2 2离心铸造的特点及应用离心铸造的特点及应用 (1) (1) 特点特点 1) 1) 省工、省料，生产率高。省工、省料，生产率高。 2) 2) 可获得组织致密的坚实铸件。可获得组织致密的

14、坚实铸件。 3) 3) 便于制造便于制造“双金属层双金属层”铸件。铸件。 4) 4) 铸件内孔尺寸误差大，内表面质量差，易产生密度偏析。铸件内孔尺寸误差大，内表面质量差，易产生密度偏析。 (2) (2) 应用应用 离心铸造广泛适用于制造缸套、铸铁管及滑动轴承合金衬等管离心铸造广泛适用于制造缸套、铸铁管及滑动轴承合金衬等管套件。套件。第二节第二节 锻锻 压压 金属压力加工及其特点：金属压力加工及其特点： 1. 金属压力加工的生产方法金属压力加工的生产方法 锻压是锻造与板料冲压的合称，属于金属压力加工生产的一部分，锻压是锻造与板料冲压的合称，属于金属压力加工生产的一部分，它包括自由锻造、模型锻造、

15、板料冲压等方法（金属压力加工另外还它包括自由锻造、模型锻造、板料冲压等方法（金属压力加工另外还有轧制、拉拔、挤压等）。有轧制、拉拔、挤压等）。 金属压力加工的基本方式如图金属压力加工的基本方式如图13-1013-10所示。所示。 2. 2. 金属压力加工的特点金属压力加工的特点 1) 1) 能改善金属内部组织结构。能改善金属内部组织结构。 2) 2) 有较高的生产效率。有较高的生产效率。 3) 3) 可减少金属的加工损耗。可减少金属的加工损耗。 4) 4) 加工适应范围较广。加工适应范围较广。 5) 5) 锻压成形困难锻压成形困难, ,对材料的适应性差。对材料的适应性差。 图图13-10 13

16、-10 金属压力加工的基本方式金属压力加工的基本方式 a) a) 自由锻造自由锻造 b) b) 模型锻造模型锻造 c) c) 板料冲压板料冲压 d) d) 轧制轧制 e) e) 挤压挤压 f) f) 拉丝拉丝 一、金属的加热一、金属的加热 1 1锻造温度范围锻造温度范围 确定锻造温度范围，主要是定出始锻温度和终锻温度。确定锻造温度范围，主要是定出始锻温度和终锻温度。 (1) (1) 始锻温度始锻温度 始锻温度过高，会引起金属坯料的过热甚至过烧。始锻温度过高，会引起金属坯料的过热甚至过烧。 常用碳素钢的始锻温度为常用碳素钢的始锻温度为1050105012501250，含碳量越高，始锻温度越，含碳

17、量越高，始锻温度越低。低。 (2) (2) 终锻温度终锻温度 碳素钢的终锻温度为碳素钢的终锻温度为800800左右。左右。 加热和锻造时可用仪表检测金属坯料的温度，也常用观察火色（金加热和锻造时可用仪表检测金属坯料的温度，也常用观察火色（金属坯料的颜色）的方法来判断温度。钢的火色和温度间的关系如表属坯料的颜色）的方法来判断温度。钢的火色和温度间的关系如表13-113-1所示。所示。 表表13-1 13-1 钢的火色与温度的关系钢的火色与温度的关系 温度（温度（） 130013001200120011001100900900800800700700火火 色色 白白 色色 亮亮 色色 黄黄 色色

18、樱樱 红红 赤赤 色色 暗暗 红红 图图13-11 13-11 碳钢的锻造温度范围碳钢的锻造温度范围 2 2加热速度与冷却方法加热速度与冷却方法 (1) (1) 加热速度加热速度 提高加热速度不仅会提高生产率，降低燃料消耗，而且还能减提高加热速度不仅会提高生产率，降低燃料消耗，而且还能减少钢的氧化与脱碳，降低金属的损耗。少钢的氧化与脱碳，降低金属的损耗。 过高的加热速度，会使坯件加热内外不均，严重时会使坯件产过高的加热速度，会使坯件加热内外不均，严重时会使坯件产生裂纹甚至断裂。生裂纹甚至断裂。 所以必须控制好加热速度。所以必须控制好加热速度。 (2) (2) 冷却方法冷却方法 常用的冷却方法有

19、空冷、坑冷和炉冷等。常用的冷却方法有空冷、坑冷和炉冷等。 二、自由锻造二、自由锻造 自由锻造自由锻造在在生产中的应用生产中的应用： 1 1自由锻造设备自由锻造设备 (1) (1) 空气锤空气锤 空气锤的结构与工作原理见图空气锤的结构与工作原理见图13-113-12 2。 (2)(2) 蒸汽锤蒸汽锤 蒸汽蒸汽锤的结构与工作原理见图锤的结构与工作原理见图13-113-13 3。图图13-12 13-12 空气锤空气锤 外观图外观图 b b） 传动示意图传动示意图 a)a)1 1踏杆踏杆 2 2砧座砧座 3 3砧垫砧垫 4 4下抵铁下抵铁 5 5上抵铁上抵铁 6 6手柄手柄 7 7下旋气阀下旋气阀

20、8 8上旋气阀上旋气阀 9 9工作气缸工作气缸 10 10压缩气压缩气缸缸 11 11减速器减速器 12 12电动机电动机 13 13连杆机构连杆机构 14 14、1515活塞活塞 图图13-13 13-13 双柱拱式蒸汽锤双柱拱式蒸汽锤 1 1机架机架 2 2落下部分落下部分 3 3工作汽缸工作汽缸 4 4操作手柄操作手柄 5 5砧座砧座 6 6阀芯阀芯 7 7进汽管进汽管 8 8阀体阀体 9 9锤杆锤杆 10 10活塞活塞 11 11排汽管排汽管 (3) (3) 水压机水压机 水压机的结构与工作原理见图水压机的结构与工作原理见图13-1413-14。 图图13-14 13-14 水压机水压

21、机 1 1工作缸工作缸 2 2工作柱塞工作柱塞 3 3上横梁上横梁 4 4活动横梁活动横梁 5 5立柱立柱 6 6底座底座 7 7下抵铁下抵铁 8 8上抵铁上抵铁 9 9回程缸回程缸 10 10回程柱塞回程柱塞 1111横梁横梁 12 12拉杆拉杆 2 2自由锻造的基本工序自由锻造的基本工序 基本工序有镦粗、延伸、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移和锻基本工序有镦粗、延伸、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移和锻接等。生产中常用的是镦粗、延伸和冲孔，它们分别表示如图接等。生产中常用的是镦粗、延伸和冲孔，它们分别表示如图13-13-1515、图、图13-1613-16和图和图13-1713-17。图图13-1

22、5 13-15 镦粗镦粗 a a）全部镦粗全部镦粗 b b）、）、c c）局部镦粗局部镦粗 图图13-16 13-16 延伸延伸 a a）一般延伸一般延伸 b b）带心棒延伸带心棒延伸 图图13-17 13-17 冲孔冲孔 a a）空心冲子冲孔空心冲子冲孔 b b）板料冲孔板料冲孔 c c）实心冲子冲孔实心冲子冲孔 三、模型锻造三、模型锻造 模型锻造及其特点模型锻造及其特点： 模型锻造是将金属坯料放在具有一定形状的锻模模膛内受冲击模型锻造是将金属坯料放在具有一定形状的锻模模膛内受冲击力或压力后变形而获得锻件的方法。力或压力后变形而获得锻件的方法。 模型锻造有如下特点：生产效率高，锻件形状和尺寸

23、比较准确，模型锻造有如下特点：生产效率高，锻件形状和尺寸比较准确，加工余量小，能锻出形状较为复杂的锻件。但锻模的制造成本高，加工余量小，能锻出形状较为复杂的锻件。但锻模的制造成本高，需用专门的模锻设备。模型锻造适用于中小型锻件的成批和大量生需用专门的模锻设备。模型锻造适用于中小型锻件的成批和大量生产。产。 模型锻造按使用设备的不同分为模锻锤上模锻、压力机上模锻模型锻造按使用设备的不同分为模锻锤上模锻、压力机上模锻和胎模锻等。和胎模锻等。图图13-18 13-18 锤上模锻锤上模锻 1 1模座模座 2 2、4 4、6 6楔子楔子 3 3模垫模垫 5 5锻模锻模 7 7锤头锤头 8 8、9 9燕尾

24、燕尾 1 1模锻锤上模锻模锻锤上模锻 模锻锤上模锻简称锤上模锻，如图模锻锤上模锻简称锤上模锻，如图13-113-18 8所示。所示。 2 2压力机上模锻压力机上模锻 图图13-1913-19所示为摩擦压力机的一般构造。摩擦压力机上模锻的主要所示为摩擦压力机的一般构造。摩擦压力机上模锻的主要优点是工作时震动小，设备简单，操作安全；缺点是生产率不高。优点是工作时震动小，设备简单，操作安全；缺点是生产率不高。图图13-19 13-19 摩擦压力机摩擦压力机 a a）外观图外观图 b b）传动示意图传动示意图 1 1电动机电动机 2 2带传动带传动 3 3摩擦盘摩擦盘 4 4飞轮飞轮 5 5丝杆丝杆

25、6 6螺母螺母 7 7滑块滑块 8 8操纵杆操纵杆 9 9底座底座 10 10机架机架 3 3胎模锻胎模锻 胎模锻是一种在自由锻造的设备上用胎模生产锻件的方法。胎胎模锻是一种在自由锻造的设备上用胎模生产锻件的方法。胎模的构造如图模的构造如图13-2013-20所示。所示。 与其它模锻方法比较，由于胎模制造简便，又无需昂贵的模锻与其它模锻方法比较，由于胎模制造简便，又无需昂贵的模锻设备，因而成本低。胎模锻设备，因而成本低。胎模锻造工艺灵活多样，可以生产品种繁多的造工艺灵活多样，可以生产品种繁多的锻件。但在生产效率、精度等方面不及其它模锻方法，而且劳动强锻件。但在生产效率、精度等方面不及其它模锻方

26、法，而且劳动强度较大。度较大。图图13-20 13-20 胎模胎模 1 1导销孔导销孔 2 2导销导销 3 3小孔小孔 4 4模膛模膛 5 5毛边槽毛边槽 四、板料冲压四、板料冲压 板料冲压是用冲模使板料分离或变形的一种加工方法。板料冲压板料冲压是用冲模使板料分离或变形的一种加工方法。板料冲压通常在冷态下进行，所以又称为冷冲压。通常在冷态下进行，所以又称为冷冲压。 （一）板料冲压的特点与应用（一）板料冲压的特点与应用 板料冲压具有下列特点：板料冲压具有下列特点： 1) 1) 可制成形状复杂的零件，材料利用率高。可制成形状复杂的零件，材料利用率高。 2) 2) 产品具有较高的几何精度和表面精度。

27、产品具有较高的几何精度和表面精度。 3) 3) 能获得重量轻、强度和刚度较高的零件。能获得重量轻、强度和刚度较高的零件。 4) 4) 操作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化生产。操作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化生产。 板料冲压广泛应用于金属制品工业，尤其在汽车、拖拉机、航空、板料冲压广泛应用于金属制品工业，尤其在汽车、拖拉机、航空、电器、仪表、国防及日用品工业中，占有极为重要的地位。电器、仪表、国防及日用品工业中，占有极为重要的地位。 用于板料冲压的材料，特别是制造杯状零件的材料，必须有足够用于板料冲压的材料，特别是制造杯状零件的材料，必须有足够的塑性。的塑性。 （二）冲压设备（

28、二）冲压设备 冲压设备主要是剪床和冲床。冲压设备主要是剪床和冲床。 1 1剪床剪床 剪床的用途是将板料切成一定宽度的条料，以供下一步冲压工剪床的用途是将板料切成一定宽度的条料，以供下一步冲压工序之用。序之用。 剪床的外观和传动原理如图剪床的外观和传动原理如图13-213-21 1所示。所示。 2 2冲床冲床 冲床又称曲柄压力机。除剪切工作外，板料冲压的基本工序都冲床又称曲柄压力机。除剪切工作外，板料冲压的基本工序都是在冲床上进行的。冲床按其结构分为单柱式和双柱式两种。是在冲床上进行的。冲床按其结构分为单柱式和双柱式两种。 冲冲床的外观和传动原理如图床的外观和传动原理如图13-213-22 2所

29、示。所示。图图13-21 13-21 剪床剪床 a a）外观图外观图 b b）传动示意图传动示意图 11电动机电动机 2 2轴轴 3 3离合器离合器 4 4曲轴曲轴 5 5滑块滑块 6 6工作台工作台 7 7制动器制动器 图图13-22 13-22 单柱冲床单柱冲床 a a）外观图外观图 b b）传动示意图传动示意图 1 1制动器制动器 2 2曲轴曲轴 3 3离合器离合器 4 4飞轮飞轮 5 5电动机电动机 6 6踏板踏板 7 7滑块滑块 8 8连杆连杆 （三）板料冲压的基本工序（三）板料冲压的基本工序 (1) (1) 剪切剪切 (2) (2) 落料和冲孔落料和冲孔 图图13-2313-23所

30、示为落料和冲孔时金属的变形过程。所示为落料和冲孔时金属的变形过程。 图图13-23 13-23 落料和冲孔时金属的变形过程落料和冲孔时金属的变形过程 (3) (3) 修整修整 修整工序如图修整工序如图13-2413-24所示。所示。(4) (4) 弯曲弯曲 图图13-2513-25为弯曲工序简图。为弯曲工序简图。 图图13-24 13-24 修整工序简图修整工序简图 a)a)外圆修整外圆修整 b)b)内孔修整内孔修整 图图13-25 13-25 弯曲工序简图弯曲工序简图 (5) (5) 拉深拉深 图图13-2613-26为拉深工序简图。为拉深工序简图。图图13-26 13-26 拉深工序简图拉

31、深工序简图 图图13-27 13-27 拉深时产生折皱及防止措施拉深时产生折皱及防止措施 在拉深过程中，工件的边缘部分可能会产生折皱，如图在拉深过程中，工件的边缘部分可能会产生折皱，如图13-2713-27a a所所示。为预防折皱的产生，可采用压板把坯料边缘压紧，如图示。为预防折皱的产生，可采用压板把坯料边缘压紧，如图13-2713-27b b所所示。示。 (6) (6) 成形成形 图图13-2813-28a a所示是用橡胶压筋成形，以增加零件的刚性。所示是用橡胶压筋成形，以增加零件的刚性。图图13-2813-28b b所示是用橡胶芯棒来增大半成品中间部分的空间，即胀形。所示是用橡胶芯棒来增大

32、半成品中间部分的空间，即胀形。 图图13-28 13-28 成形简图成形简图 a a）橡皮压筋橡皮压筋 b b）胀形胀形 (7) (7) 翻边翻边 图图13-2913-29为翻边简图。为翻边简图。 图图13-29 13-29 翻边简图翻边简图 第三节第三节 焊焊 接接 一、概述一、概述 1. 1. 焊接工艺方法及其应用焊接工艺方法及其应用 焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。它广泛用于桥梁、焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。它广泛用于桥梁、建筑、船舶、化工和机械制造等工业部门。建筑、船舶、化工和机械制造等工业部门。 2. 2. 焊接生产的特点：焊接生产的特点： 1) 1) 能减轻结构

33、件的重量，节约大量金属材料。能减轻结构件的重量，节约大量金属材料。 2) 2) 生产率高，生产周期短，劳动强度低。生产率高，生产周期短，劳动强度低。 3) 3) 接头质量高，致密性好。接头质量高，致密性好。 4) 4) 产品成本低。产品成本低。 5) 5) 便于机械化和自动化操作。便于机械化和自动化操作。 6) 6) 焊件会产生应力和变形焊件会产生应力和变形, ,且易开裂。且易开裂。 3. 3. 焊接方法分类焊接方法分类 1) 1) 熔焊熔焊 常用的熔焊有电弧焊、气焊、电渣焊等。常用的熔焊有电弧焊、气焊、电渣焊等。 2) 2) 压焊压焊 常用的压焊有电阻焊、摩擦焊等。常用的压焊有电阻焊、摩擦焊

34、等。 3) 3) 钎焊钎焊 常用的钎焊有烙铁焊、火焰焊等。常用的钎焊有烙铁焊、火焰焊等。 二、二、焊条焊条电弧焊电弧焊 图图13-3013-30所示为焊条电弧焊的焊接过程。所示为焊条电弧焊的焊接过程。 图图13-30 13-30 焊条焊条电弧焊的焊接过程电弧焊的焊接过程1 1焊条焊条 2 2焊条药皮焊条药皮 3 3焊件焊件 4 4熔滴熔滴 5 5熔池熔池 6 6焊缝焊缝 7 7渣壳渣壳 8 8熔渣熔渣 9 9气体气体 （一）焊接电弧（一）焊接电弧 1 1焊接电弧的引燃焊接电弧的引燃 图图13-3113-31所示为产生电弧的放电过程。所示为产生电弧的放电过程。 2 2焊接电弧的构造和极性焊接电弧

35、的构造和极性 焊接电弧可分为三个区域，即阴极区、弧柱区和阳极区，如图焊接电弧可分为三个区域，即阴极区、弧柱区和阳极区，如图13-13-3232所示。所示。 用直流电进行焊接时，电极的接法有正接法和反接法两种。用直流电进行焊接时，电极的接法有正接法和反接法两种。图图13-31 13-31 产生电弧的放电过程产生电弧的放电过程 图图13-32 13-32 焊接电弧的组成焊接电弧的组成 1 1焊条焊条 2 2阴极区阴极区 3 3弧柱区弧柱区 4 4阳极区阳极区 5 5焊件焊件 （二）焊条电弧焊设备（二）焊条电弧焊设备 焊条电弧焊的主要设备是弧焊机，即焊接电源。焊条电弧焊的主要设备是弧焊机，即焊接电源

36、。 1 1焊接电源的基本特性焊接电源的基本特性 焊条电弧焊的电源应该具备下列基本特性：焊条电弧焊的电源应该具备下列基本特性： (1) (1) 容易引弧容易引弧 (2) (2) 焊接过程稳定焊接过程稳定 (3) (3) 短路电流不太大短路电流不太大 (4) (4) 焊接电流能够调节焊接电流能够调节 2. 2. 常用电源的类型常用电源的类型 (1) (1) 交流弧焊电源交流弧焊电源 交流弧焊电源是一种特殊的降压变压器，交流弧焊电源是一种特殊的降压变压器，通常称为弧焊变压器。图通常称为弧焊变压器。图13-3313-33为为BX1BX1型弧焊变压器。型弧焊变压器。 BX1 BX1型弧焊变压器的工作原理

37、如图型弧焊变压器的工作原理如图13-3413-34所示。所示。 (2) (2) 直流弧焊电源直流弧焊电源 分为直流弧焊发电机和弧焊整流器两种结分为直流弧焊发电机和弧焊整流器两种结构。构。图图13-33 13-33 BX1BX1型弧焊变压器外观图型弧焊变压器外观图 1 1焊接电源两极（接工件和焊条）焊接电源两极（接工件和焊条） 2 2线圈抽头（粗调电流）线圈抽头（粗调电流） 3 3电流指示盘电流指示盘 4 4调节手柄（细调电流）调节手柄（细调电流） 5 5接地螺钉接地螺钉 图图13-34 13-34 BX1BX1型弧焊变压器的工作原理型弧焊变压器的工作原理 （三）焊条（三）焊条 1. 1. 焊条

38、的组成焊条的组成 一般焊条电弧焊的焊条由焊芯（心部金属丝）和药皮（外包层）一般焊条电弧焊的焊条由焊芯（心部金属丝）和药皮（外包层）两部分。两部分。 (1) (1) 焊芯焊芯 焊芯主要起导电和填充焊缝金属的作用。焊芯的化焊芯主要起导电和填充焊缝金属的作用。焊芯的化学成分直接影响焊缝质量。我国常用的结构钢焊条焊芯代号为学成分直接影响焊缝质量。我国常用的结构钢焊条焊芯代号为H08H08、H08AH08A。 (2) (2) 药皮药皮 药皮在焊接过程中对保证焊缝质量和改善工艺性能药皮在焊接过程中对保证焊缝质量和改善工艺性能起着极其重要的作用。药皮的成份比较复杂，药皮的原材料、作用起着极其重要的作用。药皮

39、的成份比较复杂，药皮的原材料、作用及配方可查阅有关资料。及配方可查阅有关资料。 2.2. 焊条的分类及型号焊条的分类及型号 根据用途的不同根据用途的不同, , 焊条共分九类，即：碳钢焊条，低合金钢焊焊条共分九类，即：碳钢焊条，低合金钢焊条，钼和铬钼耐热钢焊条，不锈钢焊条，堆焊焊条，低温焊条，镍条，钼和铬钼耐热钢焊条，不锈钢焊条，堆焊焊条，低温焊条，镍基铸铁焊条，铜和铜合金焊条，铝和铝合金焊条。基铸铁焊条，铜和铜合金焊条，铝和铝合金焊条。 根据药皮化学成分和性质的不同，有酸性焊条和碱性焊条之分。根据药皮化学成分和性质的不同，有酸性焊条和碱性焊条之分。 焊条型号国家有统一规定的标准。下面以碳钢焊条

40、为例进行说焊条型号国家有统一规定的标准。下面以碳钢焊条为例进行说明，其型号用明，其型号用E E及四位数字表示。如及四位数字表示。如： E 4 3 1 5 低氢钠型药皮，采用直流反接法焊接低氢钠型药皮，采用直流反接法焊接 焊条适用全位置焊接焊条适用全位置焊接 熔敷金属抗拉强度熔敷金属抗拉强度430MPa 焊条焊条 （四）手工电弧焊工艺（四）手工电弧焊工艺 1. 1. 接头形式接头形式 如图如图13-3513-35所示。所示。 2. 2. 焊缝的空间位置焊缝的空间位置 如图如图13-3613-36所示。所示。图图13-35 13-35 焊接接头的形式焊接接头的形式 a a）平头对接平头对接 b b

41、）V V型对接型对接 c c）X X型对接型对接 d d）U U型对接型对接 e e）双双U U型对接型对接 f f）搭接搭接 g g）角接角接 h h）T T型接型接 图图13-3613-36各种空间位置的焊缝各种空间位置的焊缝 a)a)平焊平焊 b b）横焊横焊 c c）立焊立焊 d d）仰焊仰焊 3. 3. 焊接规范的选择焊接规范的选择 (1) (1) 焊条直径的选择焊条直径的选择 参见表参见表13-213-2表表13-2 13-2 焊条直径焊条直径d的选择的选择 焊件厚度焊件厚度mmmm 234 45 5 6 61212 1212 焊条直径焊条直径dmmmm 23.23.23.24 4

42、 4 45 5 4 46 6 (2) (2) 焊接电流的选择焊接电流的选择 可参照下面经验公式计算：可参照下面经验公式计算： I = Kd I = Kd 式中式中 I I 焊接电流（焊接电流（A A） d d 焊条直径（焊条直径（mmmm） K K 系数，按表系数，按表13-313-3选择。选择。表表13-3 13-3 系数系数K K的选择的选择 焊条直径焊条直径dmmmm 1.61.6 2 22.52.5 3.23.2 4 46 6 系数系数K 15152525 20203030 30304040 40405050 (3) (3) 焊接速度的选择焊接速度的选择 三、气焊与气割三、气焊与气割

43、（一）气焊（一）气焊 1气焊的特点和应用气焊的特点和应用 气焊是利用可燃气体燃烧火焰产生的热量将焊件和焊丝熔化使气焊是利用可燃气体燃烧火焰产生的热量将焊件和焊丝熔化使焊件连接的一种焊接方法，如图焊件连接的一种焊接方法，如图13-3713-37所示。所示。 气焊与电弧焊相比，气焊火焰温度低，且不集中，适宜焊接薄气焊与电弧焊相比，气焊火焰温度低，且不集中，适宜焊接薄板；火焰可调节，适宜焊接不同金属；操作灵活简便，设备简单，板；火焰可调节，适宜焊接不同金属；操作灵活简便，设备简单，不用电源。但加热缓慢，生产效率低，焊件易产生严重变形，接头不用电源。但加热缓慢，生产效率低，焊件易产生严重变形，接头质量

44、不高。质量不高。 气焊主要用于焊接气焊主要用于焊接3mm 以下厚度的低碳钢薄板、有色金属及以下厚度的低碳钢薄板、有色金属及其合金、钎焊刀具、铸件焊补、热处理加热等。其合金、钎焊刀具、铸件焊补、热处理加热等。图图13-37 13-37 气焊气焊 1 1火焰火焰 2 2焊炬焊炬 3 3焊丝焊丝 2 2气焊设备和工具气焊设备和工具 (1) (1) 氧气瓶氧气瓶 (2) (2) 减压器减压器 (3) (3) 乙炔瓶乙炔瓶 (4) (4) 焊炬焊炬 如图如图13-3813-38所示。所示。图图13-38 13-38 焊炬焊炬 1 1焊嘴焊嘴 2 2混合管混合管 3 3乙炔阀门乙炔阀门 4 4手柄手柄 5

45、 5乙炔接管乙炔接管 6 6氧气接管氧气接管 7 7氧气阀门氧气阀门 3 3焊丝和焊剂焊丝和焊剂 焊丝是填充材料；焊剂（气焊粉）的作用是去除焊接过程中产焊丝是填充材料；焊剂（气焊粉）的作用是去除焊接过程中产生的氧化物，改善焊缝成形质量。实用中生的氧化物，改善焊缝成形质量。实用中, , 应根据焊件化学成份来应根据焊件化学成份来选择焊丝和焊剂。选择焊丝和焊剂。 （二）气割（二）气割 气割是利用氧气割是利用氧- -乙炔中性火焰将金属乙炔中性火焰将金属预热到燃点后，打开切割氧气阀门，将预热到燃点后，打开切割氧气阀门，将金属剧烈氧化成熔渣，并从切口中吹掉，金属剧烈氧化成熔渣，并从切口中吹掉，从而使金属分

46、离，如图从而使金属分离，如图13-3913-39所示。所示。 氧气切割的最大优点是灵活方便，氧气切割的最大优点是灵活方便，适应性强，设备简单，生产率高。气割适应性强，设备简单，生产率高。气割常用于钢材的下料及焊件的坡口加工。常用于钢材的下料及焊件的坡口加工。 气割所用设备基本同于气焊设备，气割所用设备基本同于气焊设备，但气割所用工具为割炬（气割枪），如但气割所用工具为割炬（气割枪），如图图13-4013-40所示。所示。 图图13-3913-39 气割过程气割过程 1 1氧气气流氧气气流 2 2割嘴割嘴 3 3预热火焰预热火焰 4 4割缝割缝 5 5氧化渣氧化渣 图图13-4013-40 割炬

47、割炬 1 1割嘴割嘴 2 2高压氧气管高压氧气管 3 3混合气管混合气管 4 4高压氧气开关高压氧气开关 5 5氧气开关氧气开关 6 6乙炔开关乙炔开关 7 7乙炔接管乙炔接管 8 8氧气接管氧气接管 四、其它焊接方法四、其它焊接方法 （一）埋弧焊（一）埋弧焊 埋弧焊工艺十分相似于焊条电弧焊，是电弧焊的一种。在焊接过埋弧焊工艺十分相似于焊条电弧焊，是电弧焊的一种。在焊接过程中，金属、电弧均被可熔的颗粒焊剂所覆盖，如图程中，金属、电弧均被可熔的颗粒焊剂所覆盖，如图13-4113-41所示。所示。 埋弧焊与焊条电弧焊相比，其优点是生产率高，焊缝质量高，节埋弧焊与焊条电弧焊相比，其优点是生产率高，焊

48、缝质量高，节约金属材料和电能，改善了劳动条件。但其缺点是不能及时发现焊接约金属材料和电能，改善了劳动条件。但其缺点是不能及时发现焊接质量问题，并且只适用于水平位置的长直焊缝和有较大直径的环形焊质量问题，并且只适用于水平位置的长直焊缝和有较大直径的环形焊缝的焊接。缝的焊接。 埋弧自动焊在造船、锅炉、化工容器、桥梁、车辆、起重机和冶埋弧自动焊在造船、锅炉、化工容器、桥梁、车辆、起重机和冶金机械制造中应用最广。金机械制造中应用最广。图图13-4113-41 埋弧自动焊剖面图埋弧自动焊剖面图 1 1电弧电弧 2 2焊丝焊丝 3 3焊剂焊剂 4 4已熔焊剂已熔焊剂 5 5渣壳渣壳 6 6焊缝焊缝 7 7

49、金属熔池金属熔池 8 8基本金属基本金属 （二）电渣焊（二）电渣焊 电渣焊是利用电流通过熔渣产生的电阻热熔化金属而进行的焊接方电渣焊是利用电流通过熔渣产生的电阻热熔化金属而进行的焊接方法，如图法，如图13-4213-42所示。所示。 电渣焊的主要特点是对任何厚度的焊件都不需开坡口，并一次焊成；电渣焊的主要特点是对任何厚度的焊件都不需开坡口，并一次焊成；焊厚大工件时成本低、生产率高；操作技术简单易于掌握。电渣焊在机焊厚大工件时成本低、生产率高；操作技术简单易于掌握。电渣焊在机械制造工业中，如水压机、汽轮机、轧钢机、重型机械、石油化工机械械制造工业中，如水压机、汽轮机、轧钢机、重型机械、石油化工机械等大型设备制造中被广泛采用。等大型设备制造中被广泛采用。图图13-4213-42 电渣焊电渣焊 1 1、5 5冷却滑块冷却滑块 2 2金属金属熔池熔池 3 3熔渣池熔渣池 4 4焊丝焊丝 6 6焊缝焊缝 （三）气体保护电弧焊（三）气体保护电弧焊 气体保护电弧焊也称气电焊，它是利用某种气体作为保护介质气体保护电弧焊也称气电焊，它是利用某种气体作为保护介质的一种