热加工工艺技术

1、热加工工艺技术热加工工艺技术1 1 焊接焊接2 2 铸造铸造3 3 锻压锻压目目 录录焊接：焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或是通过加热或加压，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的一种方法。不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。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。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；）适应性好，可实现特殊结构的生产； （4 4）满足特殊

2、连接要求；可实现不同材料间的连）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连 接成型；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。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。焊接概述焊接概述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焊手弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电

3、阻焊焊接方法分类焊接方法分类熔焊工艺技术熔焊工艺技术目目 录录1.1 1.1 熔焊原理与过程熔焊原理与过程1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊1.3 1.3 气体保护焊气体保护焊( (氩气、二氧化碳氩气、二氧化碳) )1.4 1.4 等离子弧焊等离子弧焊1.5 1.5 电子束焊电子束焊 1.1 1.1 熔焊原理及过程熔焊原理及过程熔焊的本质及特点熔焊的本质及特点 熔化焊的本质是小熔熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。属熔化与结晶的过程。 熔池存在时间短，温熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；不充分，氧化严重；热影响区大。热影响区

4、大。 冷却速度快，结晶后冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。易生成粗大的柱状晶。熔化焊的三要素熔化焊的三要素热源热源能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。电子束和激光。熔池的保护熔池的保护可用渣保护、气保护和渣可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化，气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，并主要通过药皮给熔池过渡合并进行脱氧、脱硫和脱磷，并主要通过药皮给熔池过渡合金元素。金元素。填充金属填充金属保证焊缝填满及给

5、焊缝带入有益的合金元素，并达保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。 1.1 1.1 熔焊原理及过程熔焊原理及过程 埋弧焊的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护，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电弧燃烧。因电弧在焊剂包围下燃烧，所以热效率高；焊丝为连续的烧，所以热效率高；焊丝为连续的盘状焊丝，可连续馈电；焊接无飞盘状焊丝，可连续馈电；焊接无飞溅，可实现大电流高速焊接，生产溅，可实现大电流高速焊接，生产

6、率高；金属利用率，焊接质量好，率高；金属利用率，焊接质量好，劳动条件好。埋弧焊适于平直长焊劳动条件好。埋弧焊适于平直长焊缝和环焊缝的焊接。缝和环焊缝的焊接。 1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊埋弧焊的工艺埋弧焊的工艺 焊前准备焊前准备板厚小于板厚小于14mm时，可不开坡口；时，可不开坡口；板厚为板厚为1422mm时，应开时，应开Y型坡口；型坡口；板厚为板厚为2250mm时，可开双时，可开双Y型或型或U型坡口。型坡口。Y型和双型和双Y型坡口的角度为型坡口的角度为5060。 1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊 焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板和熄弧板引弧板和熄弧板，以防止

7、起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入工件焊缝之中进入工件焊缝之中 1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊 平板对接焊平板对接焊一般采用双面焊，可不留间隙一般采用双面焊，可不留间隙直接进行双面焊接，也可采用打底直接进行双面焊接，也可采用打底焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率，焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率，也可采用水冷铜成型底板进行单面也可采用水冷铜成型底板进行单面焊双面成型。焊双面成型。环焊缝环焊缝焊接环焊缝时，焊丝起弧点应焊接环焊缝时，焊丝起弧点应与环的中心线偏离一距离与环的中心线偏离一距离e，以防止，以防止熔池金属的流淌。一般偏离距离为熔

8、池金属的流淌。一般偏离距离为2040mm，直径小于，直径小于250mm的环的环缝一般不采用埋弧自动焊。缝一般不采用埋弧自动焊。多丝埋弧焊多丝埋弧焊同时有两个以上焊丝起焊接，同时有两个以上焊丝起焊接，焊接速度高，焊缝成型好。前一电焊接速度高，焊缝成型好。前一电弧保证熔深，后续电弧调节熔宽，弧保证熔深，后续电弧调节熔宽，使熔池形状及焊缝成型较为合理。使熔池形状及焊缝成型较为合理。埋弧焊的应用埋弧焊的应用埋弧焊主要用于压力容器的埋弧焊主要用于压力容器的环缝焊和直缝焊环缝焊和直缝焊，锅，锅炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接，炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接，起重机械（行车）和冶金

9、机械（高炉炉身）的焊接起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊接。 1.2 1.2 埋弧焊埋弧焊氩弧焊氩弧焊利用氩气保护电弧热源及焊缝区进行焊接。利用氩气保护电弧热源及焊缝区进行焊接。 1.3 1.3 气体保护焊气体保护焊氩弧焊的特点及应用氩弧焊的特点及应用机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，焊缝机械保护效果很好，焊缝金属纯净，焊接质量优良，焊缝成型美观。成型美观。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。可全位置自动焊接。可全位置自动焊接。氩气贵，成本高。氩气贵，成本高。氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢的焊接。如氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢的

10、焊接。如铝、钛和不锈钢等。铝、钛和不锈钢等。 1.3 1.3 气体保护焊气体保护焊二氧化碳焊是以以二氧化碳焊是以以CO2CO2为保护气体，用焊丝为电为保护气体，用焊丝为电极引燃电弧，实现半自动焊或自动焊。极引燃电弧，实现半自动焊或自动焊。 COCO2 2气体气体CO2气体密度大，高温体积膨胀大，保护效气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。但果好。但CO2在高温下易分解为在高温下易分解为CO和和O，导致合，导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和金元素的氧化，熔池金属的飞溅和CO气孔。焊气孔。焊接接用用CO2纯度要大于纯度要大于99.8%。 1.3 1.3 气体保护焊气体保护焊CO2焊时的飞溅焊时

11、的飞溅CO2+Fe = FeO+COFeO进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应：进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应：FeO+C=Fe+CO生成的生成的CO在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞溅，需要采取一在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞溅，需要采取一些防止飞溅的措施。些防止飞溅的措施。 1.3 1.3 气体保护焊气体保护焊利用机械压缩效应利用机械压缩效应（电弧通过喷嘴细小孔道（电弧通过喷嘴细小孔道时的被迫收缩）、热压缩时的被迫收缩）、热压缩效应（在冷气流的强迫冷效应（在冷气流的强迫冷却下，带电粒子流离子却下，带电粒子流离子和电子往弧柱中心集中）和电子往弧柱中心集中）和电磁收缩

12、效应（弧柱带和电磁收缩效应（弧柱带电粒子的电流线为平行电电粒子的电流线为平行电流线，相互磁场作用使电流线，相互磁场作用使电流线产生相互吸引而收缩）流线产生相互吸引而收缩）将电弧压缩为细小的等离将电弧压缩为细小的等离子体。子体。 1.4 1.4 等离子弧焊等离子弧焊等离子弧温度高达等离子弧温度高达24000K以上，能以上，能量密度高，可一次性熔化较厚的材料量密度高，可一次性熔化较厚的材料等离子弧焊的特点及应用等离子弧焊的特点及应用 等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强。等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强。1010 12mm 12mm厚钢材可不开坡口，一次焊透双面成型，焊接速度快，生

13、产率厚钢材可不开坡口，一次焊透双面成型，焊接速度快，生产率高，应力变形小。高，应力变形小。 电流小到电流小到0.1A0.1A时，电弧仍能稳定燃烧，能保持良好的挺直度与时，电弧仍能稳定燃烧，能保持良好的挺直度与方向性，所以可焊接很薄的箔材。方向性，所以可焊接很薄的箔材。 等离子弧焊接在生产中已广泛应用，特别是国防工业及尖端技等离子弧焊接在生产中已广泛应用，特别是国防工业及尖端技术所用的铜合金、合金钢、钨、钼、钴、钛等金属的焊接。如术所用的铜合金、合金钢、钨、钼、钴、钛等金属的焊接。如钛合金导弹壳体、波纹管及膜盒、微型继电器、电容器的外壳钛合金导弹壳体、波纹管及膜盒、微型继电器、电容器的外壳封焊以

14、及飞机上一些薄壁容器均可用等离子弧焊接。封焊以及飞机上一些薄壁容器均可用等离子弧焊接。 但等离子弧焊接设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接但等离子弧焊接设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接 1.4 1.4 等离子弧焊等离子弧焊电子束焊接过程电子束焊接过程电子束焊是利用高速运动的电子撞击电子束焊是利用高速运动的电子撞击工件时，将动能转化为热能将焊缝熔工件时，将动能转化为热能将焊缝熔化进行的熔化焊方法。化进行的熔化焊方法。为扩大电子束焊的应用范围，先后研为扩大电子束焊的应用范围，先后研制出了低真空电子束焊和非真空电子制出了低真空电子束焊和非真空电子束焊，为防止电子枪的污染，采用氦束焊，为防

15、止电子枪的污染，采用氦气隔离电子枪与工作室，使电子束能气隔离电子枪与工作室，使电子束能在大气中进行焊接。在大气中进行焊接。电子束焊一般不加填充金属，如要求电子束焊一般不加填充金属，如要求焊缝有突出表面的堆高可在接缝预加焊缝有突出表面的堆高可在接缝预加垫片。对接缝间隙为垫片。对接缝间隙为0.1倍的板厚，倍的板厚，一般不能超过一般不能超过0.2mm。 1.5 1.5 电子束焊电子束焊电子束焊的特点及应用电子束焊的特点及应用 保护效果好，焊缝质量高，适用范围广。保护效果好，焊缝质量高，适用范围广。 能量密度大，穿透能力强，可焊接厚大截面工件和难熔能量密度大，穿透能力强，可焊接厚大截面工件和难熔金属。

16、金属。 加热小，焊接变形小。加热小，焊接变形小。 电子束焊成本高，主要用于微电子器件焊装、导弹外壳电子束焊成本高，主要用于微电子器件焊装、导弹外壳的焊接、核电站锅炉汽包和精度要求高的齿轮等的焊接。的焊接、核电站锅炉汽包和精度要求高的齿轮等的焊接。 1.5 1.5 电子束焊电子束焊压力焊工艺技术压力焊工艺技术目目 录录2.1 2.1 压力焊方法及工艺压力焊方法及工艺2.2 2.2 摩擦焊摩擦焊2.1. 2.1. 压力焊方法及工艺压力焊方法及工艺 压力焊压力焊是指通过加热等手段使金属达到塑性状态，加压使是指通过加热等手段使金属达到塑性状态，加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的

17、原子其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的原子接近到晶格距离（接近到晶格距离（0.30.30.5nm)0.5nm)，形成金属键，从而获得不可拆，形成金属键，从而获得不可拆卸接头的一类焊接方法。卸接头的一类焊接方法。 热源形式为热源形式为：电阻热、高频：电阻热、高频热、摩擦热等。热、摩擦热等。 力的形式为力的形式为：静压力、冲击力：静压力、冲击力（锻压力）和爆炸力等。（锻压力）和爆炸力等。 压力焊为压力焊为：冷压焊、扩散焊：冷压焊、扩散焊和热压焊和热压焊 压力焊动画模拟压力焊动画模拟2.2 2.2 摩擦焊摩擦焊1.1.摩擦焊的工艺过程原理摩擦焊的工艺过程原理 摩擦焊是利用焊件接触面

18、相对旋转运动中相互摩擦所产生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，完成焊接的一种的热，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。压焊方法。 接头的焊接质量好、稳定，其接头的焊接质量好、稳定，其废品率是闪光对焊的废品率是闪光对焊的1%1%左右。左右。 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- -高速钢、铜高速钢、铜- -不不锈钢、铝锈钢、铝- -铜、铝铜、铝- -钢等。钢等。2.2.摩擦焊具有以下优点：摩擦焊具有以下优点：钎焊工艺技术钎焊工艺技术目目 录录3.1 3.1 软钎焊软钎焊3.2

19、3.2 硬钎焊硬钎焊 钎焊钎焊: :是利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，适当加热后，是利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化而将处于固态的焊件连接起来的一种焊接方法。钎料熔化而将处于固态的焊件连接起来的一种焊接方法。 1 1硬钎焊硬钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450450以上，接以上，接头强度较高，都在头强度较高，都在200MPa200MPa以上，以上，属于这类的钎料有铜基、银基属于这类的钎料有铜基、银基和镍基等。和镍基等。 硬钎焊时，钎剂种类较多，硬钎焊时，钎剂种类较多，主要由硼砂、硼酸、氟化物、主要由硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等组成，应根据钎料种氯化物等组成，应根据钎料种类选

20、择应用。类选择应用。3.1 3.1 硬钎焊硬钎焊 2 2软钎焊软钎焊 钎料熔点为钎料熔点为450450以下，接头强度较低，一般不超过以下，接头强度较低，一般不超过70MPa70MPa，所以只用于钎，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，所以通称锡焊。焊受力不大、工作温度较低的工件。常用的钎料是锡铅合金，所以通称锡焊。v 钎焊过程中，一般都需要使用钎钎焊过程中，一般都需要使用钎剂。钎剂的作用是：清除被焊金属剂。钎剂的作用是：清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质，改善钎表面的氧化膜及其它杂质，改善钎料流入间隙的性能（即润湿性），料流入间隙的性能（即润湿性），保护钎料及焊件

21、不被氧化，因此钎保护钎料及焊件不被氧化，因此钎剂对钎焊质量影响很大。剂对钎焊质量影响很大。v 软钎焊时，常用的钎剂为松香或软钎焊时，常用的钎剂为松香或氯化锌溶液。氯化锌溶液。 3.2 3.2 软钎焊软钎焊第第2章章铸造铸造什么是金属的液态成形什么是金属的液态成形: 即将液态金属浇入与零件形即将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法艺方法, ,亦称亦称铸造铸造. .金属的液态成形的作用金属的液态成形的作用:金属的液态成形是制造毛坯、零件金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料的不同，的重要方法之一。按铸型材料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）造（包括压力铸造、金属型铸造等）. .其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生产的铸件要占铸件总量的所生产的铸件要占铸件总量的80%80%以上以上. .28 手工造型 机器造型 金属型铸造熔模铸造压力铸造低压铸造陶瓷型铸造离心铸造液态成型工艺液态成型工艺砂型铸造特种铸造第第2章章铸造铸造第第2章