热加工实习教学2

热加工实习基础知识1机电学院NWPU金属材料及其钢的热处理铸造锻造焊接2基本内容机电学院NWPU金属材料及其钢的热处理1工程材料金属材料非金属材料黑色金属有色金属高分子材料陶瓷材料复合材料合成纤维橡胶胶粘剂涂料工程塑料陶瓷玻璃非金属基复合材料金属基复合材料3机电学院NWPU金属材料及其钢的热处理1钢的分类按钢的质量分类普通碳素钢：S≤0.055%；P≤0.045%优质碳素钢：S≤0.040%；P≤0.040%高级优质碳素钢：S≤0.030%；P≤0.035%4机电学院NWPU钢的分类按化学成分分类工业纯铁(C含量≤0.04%)低碳钢(C含量<0.25%)中碳钢(C含量:0.25%～0.6%)高碳钢(C含量>0.6%)低合金钢(合金元素含量<5%)中合金钢(合金元素含量:5%～10%)高合金钢(合金元素含量>10%)碳素钢合金钢按用途分类结构钢：调质钢、超高强度钢、弹簧钢、轴承钢、工程构件用钢;工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢;特殊性能钢：不锈钢、耐热钢;金属材料及其钢的热处理15钢的分类碳素钢优质碳素结构钢优质碳素工具钢普通碳素结构钢1钢的分类牌号和用途金属材料及其钢的热处理1机电学院NWPU碳素钢牌号—如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B级质量。碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)牌号等级化学成分脱氧方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于Q195－0.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.300.050/0.0450.045F,b,Z

Q235

A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC0.180.35-0.800.300.0400.040ZD0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.300.050/0.0450.045ZQ275－0.28-0.380.50-0.800.350.0500.045Z金属材料及其钢的热处理17机电学院NWPU碳素钢牌号—如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B级质量。金属材料及其钢的热处理18碳素结构钢的机械性能(GB/T700-1988)牌号等级拉伸试验冲击试验屈服点s

，MPa抗拉

强度b/MPa伸长率

s

,

%温度℃V型冲击功(纵向)J钢材厚度(直径)，mm钢材厚度(直径),mm16>40~60>100~150>15016>40~60>100~150>150不小于不小于不小于Q195－195－－－315-39033－－－－－Q215A/B215195175165335-41031292726－/20－/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221－/200/-20－/27Q255A/B255235215205410-51024222019－/20－/27Q275－275255235225490-61020181615－－机电学院NWPU碳素钢牌号—如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B级质量。GB/T700-1988标准GB700-79标准化学成分和力学性能均须保证A类钢——保证力学性能，B类钢——保证化学成分，C类钢——保证化学成分及力学性能。Q195A1；B1Q215A2；C2Q235A3；C3Q255A4；C4Q275C5碳素结构钢新、老标准钢号对照金属材料及其钢的热处理19机电学院NWPU角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢用途钢结构实例：钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。热处理：热轧空冷组织：索氏体+珠光体（S＋F）金属材料及其钢的热处理110钢桥梁建筑构件机电学院NWPU2．优质碳素结构钢优质碳素钢牌号，如：45钢（含C量为0.45%）。优质碳素钢的化学成分和性能钢号化学成分，%s

，MPa≥CMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.03517520524531533535537540042011金属材料及其钢的热处理1机电学院NWPU用途较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧、汽车曲轴等。热处理：渗碳、淬火、回火等。12金属材料及其钢的热处理1齿轮与轴弹簧汽车曲轴机电学院NWPU碳素工具钢牌号，

如T12A钢，含C量为12/1000=1.2%， A表示高级优质，w(S)0.020%，w(P)0.030%。钢号C,%Mn,%Si,%S,%P,%退火后HBS,水冷淬火温度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.350.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.350.350.350.350.350.350.350.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780

碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后HRC≥62)13金属材料及其钢的热处理1机电学院NWPU碳素工具钢用途：冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。

热处理：淬火+低温回火组织：回火M＋粒状Fe3C+A'14金属材料及其钢的热处理1钻头锉刀螺纹量规机电学院NWPU热处理热处理定义：将金属在固态下通过加热、保温和冷却的方式，改变合金的内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。热处理的重要性：提高性能、提高工件使用寿命、减低成本。15金属材料及其钢的热处理1热处理的目的：改善材料的组织结构。t(h)加热冷却热处理工艺曲线T(℃)保温

V加tV冷温度时间机电学院NWPU16金属材料及其钢的热处理1各种热处理炉箱式电阻炉连续式热处理炉大型铸钢件热处理炉真空淬火炉机电学院NWPU分类火焰加热

电感应加热(高频、中频、低频)

正火退火淬火回火表面淬火化学热处理热处理表面热处理普通热处理(渗N、渗C、CN共渗、渗金属)

17金属材料及其钢的热处理1机电学院NWPU

加热保温时间温度临界温度A1连续冷却等温冷却过冷奥氏体的两种冷却方式18金属材料及其钢的热处理1把加热到奥氏体状态的钢，快速冷却到低于A1的某一温度，并等温停留一段时间，使奥氏体发生转变，然后再冷却到室温。把加热到奥氏体状态的钢，以不同的冷却速度连续冷却到室温。机电学院NWPU1．退火：加热、保温后，缓冷(炉冷)→近平衡组织P（+F或Fe3CII）完全退火（亚共析钢）：

加热温度Ac3+20～30℃

缓冷→F+P

目的：细化晶粒，均匀化组织，降低硬度↓，切削性↑。

等温退火：

等温转变→F+P，再缓冷。球化退火（过共析钢）：在Ac１+20～30℃等温，使Fe3CⅡ球化，再缓冷→球状P（F+球状Cm）。目的：硬度↓,切削性↑,韧性↑。19金属材料及其钢的热处理1机电学院NWPU1．退火：加热、保温后，缓冷(炉冷)→近平衡组织P（+F或Fe3CII）扩散退火：加热至略低于固相线；

目的：使成分、组织均匀。

再结晶退火：加热温度TR+30～50℃，目的：消除加工硬化。去应力退火：加热温度＜Ac1，一般为500～650℃；目的：消除冷热加工后的内应力。20金属材料及其钢的热处理1机电学院NWPU2.正火应用：钢的最终热处理细化晶粒，组织均匀化，增加亚共析钢中P(S)%→强度、韧性、硬度↑。预先热处理淬火、球化退火前改善组织。增加低碳钢的硬度改善切削加工性能。加热温度:Ac3(Accm)

+30～50℃，空冷→S（+F或Fe3CII）21正火工艺温度变化曲线金属材料及其钢的热处理1机电学院NWPU3．淬火（蘸火）加热到Ac3、Ac1以上，保温，快速冷却→M。淬火温度1)亚共析钢Ac3+30～50℃2)过共析钢Ac1+30～50℃，→M+Fe3CII+A'，硬度大。A中C%↓→M脆性↓，残余A%↓淬火温度低→M细小，淬火应力小。22金属材料及其钢的热处理1机电学院NWPU冷却介质冷却速度：

盐水

＞

水

＞

盐浴

＞

油单介质淬火：水、油冷双介质淬火：水冷+油冷分级淬火：＞Ms盐浴中均温＋空冷等温淬火（在盐、碱浴中）23金属材料及其钢的热处理1淬火方法常用的冷却方法机电学院NWPU回火1、回火目的：2、回火种类：HRC组织应用低温回火（150~250°C）60M回硬主韧次，如刀具中温回火（350~500°C）40T回弹性为主，如弹簧高温回火（500~650°C）30S回强韧兼顾，调质连杆24金属材料及其钢的热处理1降低淬火零件的脆性,减少淬火内应力;获得所需的机械性能;稳定零件内部的组织及尺寸。机电学院NWPU

钢的表面热处理（表面淬火）不改变心部组织，利用快速加热将表层A化后进行淬火。目的：提高表面硬度，保持心部良好的塑韧性。感应加热表面淬火（交变磁场→感应表面电流→表面加热）特点：加热速度快，晶粒度小，硬度↑，脆性↓表层残余压应力→提高疲劳强度不易氧化、脱碳、变形小。加热温度和淬硬层厚度容易控制。火焰加热表面淬火（乙炔－氧等火焰）特点：设备简单，但生产率低。金属材料及其钢的热处理1感应加热表面淬火火焰加热表面淬火机电学院NWPU

钢的化学热处理将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分、组织和性能。分类——渗C、N化、CN共渗、渗硼、渗铬、渗Al等。渗碳处理的汽车齿轮

金属材料及其钢的热处理1开式渗碳炉示意图机电学院NWPU

钢的渗碳——气体、固体渗碳低碳钢在高碳介质中加热到900～950℃、保温→高碳表层（约1.0%）目的：表面硬度，耐磨性↑，心部保持一定的强度和塑韧性。

金属材料及其钢的热处理1渗碳炉气体渗碳示意图渗碳层的组织（缓冷）过共析组织(P+Fe3CⅡ)共析组织(P)过渡区亚共析组织(P+F)原始亚共析组织(F+P)机电学院NWPU

钢的氮化工件表面渗入N原子，以提高硬度、耐磨性，疲劳强度和耐蚀性。氮化温度低(500～600℃)，时间长（20～50h），渗层薄。氮化前调质处理、氮化后无须淬火。

金属材料及其钢的热处理1钢的氮化后表面及基体内部组织热处理工艺的选择制作冷冲模具。机电学院NWPU其冲头、凹模硬度较高，应该选择淬火+低温回火的热处理工艺。马氏体在中温区回火，出现较高的弹性极限，所以应该选择中温回火工艺。需要其内部有韧性，表面又需要有硬度，这时就需要选择轴的整体调质，然后对轴的工作部分进行表面淬火，以增加表面的硬度，其内部又不失去韧性；只对齿轮的齿部进行高频淬火，增加齿部的硬度，齿轮的本身又有韧性，能抗拒冲击载荷。制作弹簧。制作轴类零件。制作齿轮。机电学院NWPU金属材料及其钢的热处理锻造焊接30基本内容铸造机电学院NWPU铸造生产的发展概况铸造生产的实质将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型型腔中，使其冷却凝固从而获得铸件的方法历史悠久

世界冶铸史发源地（4000年以上）水平高超

沧州大铁狮、永乐大钟（重46.5t，23万字，含金18.6Kg，含银38Kg）防锈

流动性

↑铸造2机电学院NWPU铸造生产的分类铸造生产的特点和应用可生产形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件；适应性广；生产成本低；但工序多、产品的机械性能↓，劳动强度↑。砂型铸造铸造生产特种铸造金属型铸造压力铸造熔模铸造离心铸造返回铸造2机电学院NWPU生产过程砂型铸造零件制造型芯盒制造型芯砂造芯制造模型配置型砂造型合箱浇注落砂清理检验铸件铸造2机电学院NWPU铸造2砂型铸造工艺过程机电学院NWPU铸造2混沙造型浇铸熔炼落沙机电学院NWPU手工造型机器造型整模、分模、挖砂、活块、三箱、刮板、假箱造型、地坑造型等单件、小批量两箱造型

成批、大量

紧砂方法起模方法震压紧实:中、小型铸件抛砂紧实:大、中型铸件

射砂紧实:制芯顶箱起模：结构简单、型腔较浅的铸型漏模起模：结构较简单、型腔较深的铸型翻转起模：形状复杂，型腔较深的铸型铸造2机电学院NWPU两箱造型：造型的最基本方法，铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。a)两箱造型铸造2机电学院NWPU三箱造型：铸型由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型操作费工。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。b)三箱造型铸造2机电学院NWPU整模造型：模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。e)整模造型铸造2机电学院NWPU分模造型：将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。g)分模造型铸造2机电学院NWPU加工余量：查表确定拔模斜度：0.5º～3º收缩率：HT0.7%；ZG1.3%～2.0%；Al0.8%～1.2%；锡青铜1.2%～1.4%；铸孔：HT：>φ25～30；ZG：>φ60～80；型芯头：查设计手册；铸造工艺图举例：工艺参数的选择砂型铸造——铸造工艺图的制定铸造2铸造工艺图机电学院NWPU加工余量：查表确定拔模斜度：0.5º～3º；收缩率：HT0.7%；ZG1.3%～2.0%；Al0.8%～1.2%；锡青铜1.2%～1.4%；铸孔：HT：>φ25～30；ZG：>φ60～80；型芯头：查设计手册；铸造工艺图举例：工艺参数的选择返回铸造2机电学院NWPU熔模铸造金属型铸造压力铸造离心铸造特种铸造铸造2机电学院NWPU外形复杂的小铸件（涡轮发动机的叶片、叶轮），特别适宜生产高熔点、难切削的合金钢铸件。熔模铸造铸件表面质量和尺寸精度↑；金属种类不限；生产周期↑（4～15天），成本↑（>砂铸）。结构工艺性壁厚适当，力求均匀避免小孔、复杂内腔避免大平面增设工艺孔、加强筋

准备蜡模制造蜡模型壳焙烧回收蜡模制造压型熔失蜡模制造型壳熔焊模组铸件检验清理浇注型壳金属熔化铸造2应用特点机电学院NWPU熔模铸造过程示意图铸造2机电学院NWPU金属型铸造工艺特点金属型铸造T浇>T浇砂；确保金属型工作温度（有利于液态金属充型，增加铸型寿命），强制冷却；严格控制开型时间（铸型退让性↓，停留时间↑，收缩↑，内应力↑，易形成裂纹）。耐铸性↑机械性能↑加工余量↓生产率↑铸件成本↑，无退让性，排气困难生产特点铸造2机电学院NWPU压力铸造工艺特点T浇<T浇砂铸型材料要求高铸型需预热卧式：活塞沿水平方向移动立式：活塞沿垂直方向移动

生产特点产品质量↑生产率↑经济效果好可生产双金属件应用大批量生产的有色合金小铸件（各种仪表壳体）结构工艺性避免侧凹和深腔壁厚适当缺点

设备投资↑，压型成本↑成批生产

压铸件δ↓，不能进行热处理(皮下气孔，加热后凸起)压铸机铸造2机电学院NWPU铸造2立式离心铸造机机电学院NWPU铸造2卧式离心铸造机机电学院NWPU砂型铸造的生产工艺流程返回铸造2机电学院NWPU金属型铸造过程返回铸造2机电学院NWPU压力铸造返回铸造2机电学院NWPU金属材料及其钢的热处理焊接53基本内容铸造锻造机电学院NWPU压力加工条件、材料及实质条件

施加压力形式：人工、机器性质：静压力(水压机)冲击力(锻锤)产生塑性变形材料

铸锭（钢锭、有色金属锭）（浇注成型）型材（轧制成型：棒材、板材、管材、型材等）实质

变形：小件（小齿轮，法兰盘）变性：大件、重要件（大型发电机主轴）

V转↑↑，易产生疲劳破坏，扭矩、弯矩↑锻造3机电学院NWPU本质：利用固态金属的塑性，使其受力，改变形状、尺寸并改善组织，性能，获得所需形状、尺寸和可靠性能的毛坯或零件。锻造3大型轴锻造汽车钣金件的锻造机电学院NWPU条件：１）塑性材料。低碳钢、铝、铜合金最好；２）受力塑性变形、满足屈服条件：σ>σs（材料屈服强度）。锻造3机电学院NWPU方法：自由锻造和模膛锻造自由锻造模膛锻造锻造3机电学院NWPU板料冲压（又称薄板冲压和冷冲压）锻造3机电学院NWPU冷拔和冷镦锻造3机电学院NWPU轧制、挤压等锻造3轧制挤压机电学院NWPU压力加工的特点压力加工的应用改善材料的组织和性能节省原材料精度较高生产率较高（冷镦、冷挤压）M12螺栓、冷镦210/分（自动冷镦机）M12螺母、冷镦150/分（自动冷镦机）缺点：锻件的复杂程度不如铸件（具有复杂内腔的零件：箱体件、汽缸体等铸件）承受重载、使用要求高的机器零件，薄板件，日用品返回锻造3机电学院NWPU塑性变形对金属组织和性能影响金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。⑴晶粒沿最大变形的方向伸长；⑵晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；⑶晶粒产生碎晶。冷作硬化现象：强度、硬度上升而塑性、韧性下降。原因：滑移面附近的晶粒出现碎晶块，晶格扭曲畸变，增大滑移阻力使滑移难以进行。锻造3机电学院NWPU回复：冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子获得热能，热运动加剧，当加热温度T回(用K氏温标)T回=（0.25—0.3）T熔

使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬化得到部分消除。锻造3回复与再结晶机电学院NWPU再结晶：当加热温度T再=0.4T熔，原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核心构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行的，故称再结晶。再结晶后清除了全部加工硬化。再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。加工硬化的利用、消除：利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉钢，不能热处理强化的金属材料。消除：再结晶退火650—750℃：锻造3

机电学院NWPU金属的纤维组织及锻造比纤维组织：热变形时沿变形方向所形成的流线组织锻造3热处理和再结晶无法消除合理利用机电学院NWPU锻造比Y

拔长前坯料的横截面积拔长后坯料的横截面积锻造比↑→变形量↑，性能↑，各向异性↑并非越大越好锻造3金属的纤维组织及锻造比机电学院NWPU目的：↑锻造性能（↑δ，↓变抗），获得再结晶组织；方法：以Fe-C合金状态图为基准，参照钢的塑性图、变形抗力图、再结晶立体图综合确定；原则：锻造性能↑，力学性能↑，温度范围↑。温度范围：锻造锻造温度范围的选择

碳钢的锻造温度范围:T始-T终

T始尽量高，T终尽量低

(↑锻造性能，↑锻造时间，↓加热火次)

不产生过热、过烧

不产生加工硬化（再结晶组织），否则，晶粒粗大，内应力↑

T始：AE—150～200℃T终：750～800℃

3机电学院NWPU自由锻造

定义：利用冲击力或静压力使金属在上、下砧之间产生塑性变形（自由变形）。空气－蒸汽自由锻锤（冲击力）水压机（静压力）

设备

小型：大、中型：

空气锤（冲击力）P锻造3手工锻造：劳动强度↑，生产率↓机器锻造：劳动强度↓，生产率↑锻造方式分类：机电学院NWPU特点应用

工具简单，实用性强，灵活性↑；设备所需功率↓；锻件精度↓（最大偏差70-80mm）；生产率↓，劳动强度↑；单件、小批量生产，特别适宜大型锻件（万吨水压机立柱，大型发电机主轴）。自由锻造

锻造3机电学院NWPU自由锻设备简介

静压成形特点：变形速度慢，锻造性能↑，但机构庞大，造价高（供水，操纵系统）。吨位：所能产生的最大压力(500～15000t)大型锻件V变0.1～0.3m/s空气锤（吨位：50～100kg，中、小型锻件）蒸汽锤空气—蒸汽锤（吨位：0.5～5t，中、大型锻件）V变7～8m/s锻锤（冲击力）

水压机（静压力）

吨位：落下部分质量锻造3机电学院NWPU自由锻基本工序自由锻工序辅助工序：压钳口、倒棱、压肩；基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移；1.25<H/D<2.5(镦粗规则)(下料困难)

(弯曲、失稳)

镦粗平砧镦粗垫环镦粗（整体变形，坯料直径>垫环内径，齿轮）局部镦粗（局部变形，坯料直径<套筒内径，螺钉）变形特点：横截面↑，高度↓；

目的：①锻制盘类件；②冲孔前的预备工序。

精整工序：校直、精压。锻造3机电学院NWPU自由锻工序辅助工序：压钳口、倒棱、压肩基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移拔长

普通拔长芯轴拔长内径不变，壁厚↓，长度↑

目的：①锻制长轴类锻件；②改善材料性能平砧拔长锻造性能↓V型砧拔长锻造性能↑变形特点：横截面↓，长度↑

精整工序：校直、精压自由锻基本工序锻造3机电学院NWPU自由锻工序辅助工序：压钳口、倒棱、压肩基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移精整工序：校直、精压冲孔

实心冲孔：25mm<φ<450

mm空心冲孔：φ>450

mm↓变形力扩孔长度不变，内径↑，壁厚↓弯曲：

圆角部位变形量↑自由锻基本工序锻造3机电学院NWPU自由度按照工序：镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切断等；锻造3机电学院NWPU自由锻工艺规程制订绘制锻件图(加工余量、余块、公差)；选择锻造工序；确定坯料质量和尺寸。粗实线(锻件形状)双点划线(零件形状)锻造3#机电学院NWPU自由锻工艺规程制订绘制锻件图(加工余量、余块、公差)选择锻造工序(表)确定坯料质量和尺寸轴类和杆类锻件

盘类或空心锻件

弯曲锻件

拔长→压肩→拔长→弯曲拔长（截面差↓）镦粗、拔长、压肩（截面差↑）镦粗--（冲孔）扩孔（圆环类）压肩，芯轴拔长（圆筒类）

坯料质量：m坯=m锻+m损坯料尺寸：依据锻造工序和变形程度综合确定返回锻造3机电学院NWPU锻造温度范围返回锻造3机电学院NWPU金属材料及其钢的热处理78基本内容铸造锻造焊接机电学院NWPU焊接基本理论焊接电弧：发生在电极与工件之间的强烈、持久的气体放电现象；焊接冶金过程：焊接熔池的金属、熔渣、气体之间产生物理化学反应，如同微型冶金炉；

焊接接头的金属组织与性能；焊接应力与变形：焊件冷却至室温所保留的变形和应力。涉及焊接冶金学、焊接力学、电工、电子、自动化、机械、材料等不同学科。焊接4机电学院NWPU电弧的燃烧带电粒子的产生、运动、消失的动态平衡气体电离

阳离子阴极

自由电子阳极阴离子

正、负粒子复合光和热

焊接4机电学院NWPU电弧的分区焊接极性(直流弧焊机)

阴极区(2400～3500°K)占电弧热36％(发射大量电子而消耗能量，热量↓)阳极区(2600～4200°K)占电弧热43％(阳极表面受高速电子的撞击，传入热量↑)弧柱区(6000～8000°K)占电弧热21％左右工件焊条应用：薄板、铸铁、有色金属、低氢型焊条

工件焊条应用：中、厚钢板(易烧穿)(易氧化)(电弧稳定、不易飞溅)阳离子(质量↑)撞击工件表面正接极反接极焊接4机电学院NWPU焊接冶金过程特点焊接熔池的金属、熔渣、气体之间产生物理化学反应，如同微型冶金炉反应温度高，接触面积大，冷却速度快保护措施（焊条、焊剂）焊条熔化,滴入熔池

成份不均匀裂纹起源承载能力↓内应力↑产生偏析、夹杂、气孔、裂纹

(2600～4200K)

气体易分解，溶入熔池；焊接缺陷；合金烧损↑；焊缝性能↓焊接4机电学院NWPU措施保护

去杂质(脱O、S、P)渗合金等强度原则焊缝金属与母材等强度同成分原则焊缝金属与母材的化学成分相同(近)抗裂纹原则碱性焊条(抗裂性↑)抗气孔原则酸性焊条(抗气孔能力↑)低成本原则工艺性能↑、成本↓焊件厚度、焊缝位置焊条直径(焊件↑，焊条直径↑)

电焊条焊芯(电极、填充金属)药皮(稳弧、保护、脱氧、渗合金、改善工艺性)酸性焊条(氧化性↑)应用：一般结构件的焊接碱性焊条(抗裂性↑)应用：重要结构件的焊接(直流反接)焊条的选用原则焊接4机电学院NWPU焊接接头的金属组织与性能焊接接头焊缝＋热影响区

焊缝金属(铸态组织)

焊丝＋母材(性能>母材)热影响区

熔合区σb↓，δ↓过热区σb↓，δ↓正火区机械性能>母材

部分相变区组织不均焊接方法、焊接规范热影响区宽度不同焊接方法焊接低碳钢时热影响区平均尺寸焊接4机电学院NWPU焊接应力与变形焊接应力与变形：产生原因：

整体均匀受热(自由膨胀、收缩)一端刚性固定,一端自由收缩(加热受阻膨胀，冷却自由收缩)两端刚性固定(加热受阻膨胀，冷却受阻收缩)无变形和应力无应力，有变形无变形，有应力焊缝和近缝区受拉，低温区受压应力方向：变形方向：焊件冷却至室温所保留的变形和应力不均匀加热和冷却受拉内凹，受压外凸焊接4机电学院NWPU焊接变形的基本形式收缩变形角变形弯曲变形波浪变形扭曲变形措施：

变形

采用合理焊序焊接4机电学院NWPU收缩变形角变形弯曲变形波浪变形扭曲变形措施：

变形

加裕量法反变形法刚性固定法(内应力↑)采用合理焊序焊接变形的基本形式焊接4机电学院NWPU焊接变形的基本形式4焊接机电学院NWPU焊接变形的矫正机械矫正法

应用：刚性↓、厚度↓的板结构火焰加热矫正法

氧－乙炔火焰(T加:600～800℃)局部不均匀加热产生新变形抵消原变形焊接4机电学院NWPU采用合理焊序锤击焊缝法焊前预热，焊后热处理加热“减应区”法(使焊缝产生延伸塑性变形，抵消一部分收缩变形→内应力↓)减小焊接内应力的方法(使焊缝能够自由收缩：先横后纵)焊接4(9m球罐：喷汽油，燃烧，冷却)去应力退火(应力去除80％～90％)机电学院NWPU采用合理焊序锤击焊缝法焊前预热，焊后热处理加热“减应区”法(使焊缝产生延伸塑性变形，抵消一部分收缩变形→内应力↓)减小焊接内应力的方法(使焊缝能够自由收缩：先横后纵)焊接4(9m球罐：喷汽油，燃烧，冷却)何谓“减应区”如何确定“减应区”焊前加热，内应力↓加热后使裂纹张开顺着裂纹方向，寻找裂纹两端机电学院NWPU常用焊接方法电弧焊其他常用焊接方法手工电弧焊埋弧自动焊气体保护焊电渣焊电阻焊钎焊

利用电弧作为热源的熔化焊方法焊接4机电学院NWPU手工电弧焊特点

设备简单，操作灵活，适用面↑(各种焊接位置、各种焊缝)生产率↓，工作环境↓，劳动强度↑不适宜焊接铝、钛等活泼金属，难熔金属及低熔点金属

平焊、立焊、横焊、仰焊

直缝、环缝、短小焊缝等

焊接4机电学院NWPU应用维修、多方位大量焊接的场合。生产率↓(更换焊条；I↓，药皮脱落；厚板开坡口)材料消耗↑(焊条头；开坡口)劳动条件↓(强烈弧光)缺点焊接4(船体的焊接，“火束银花不夜天”)机电学院NWPU埋弧自动焊特点利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法

连续送进的焊丝→焊条颗粒状的焊剂→药皮

4焊接生产率↑(焊接I↑,>1000A；焊速↑；无需更换焊条；<25mm不开坡口)；焊接质量↑(保护效果↑；焊接规范自动控制，焊接质量稳定)；劳动条件↑(无弧光，烟尘↓，劳动强度↓)。低碳钢、低合金钢；中、厚钢板(6～60mm)的直焊缝、大直径环缝；平焊位；成批生产熔炼焊剂、陶质焊剂应用焊剂机电学院NWPU气体保护焊氩弧焊用外加气体作为保护气体的电弧焊

惰性气体(Ar，N2)活性气体(CO2)

惰性气体不产生化学反应无氧化不溶于液态金属无气孔

以Ar气作为保护气体的电弧焊4焊接机电学院NWPU分类

不熔化极氩弧焊

I↓(↓钨棒烧损)，>6mm，开坡口熔化极氩弧焊

I↑；一般采用直流反接