机械基础第二章铸造锻造焊接

机械基础第二章铸造锻造焊接第1页，共43页，2023年，2月20日，星期五

第一节铸造

定义：铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注于特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。

铸造的基本过程：液态金属充型铸件凝固收缩第2页，共43页，2023年，2月20日，星期五第3页，共43页，2023年，2月20日，星期五

实质：液态金属（或合金）充填铸型型腔并在其中凝固和冷却。砂型铸造概略图第4页，共43页，2023年，2月20日，星期五一、铸造的特点及其应用特点：⑴铸造可以生产形状复杂，特别是内腔复杂的铸件⑵铸造可用各种合金来生产铸件。⑶铸造既可用于单件生产，也可用于批量生产。⑷铸件与零件的形状、尺寸很接近，因而铸件的加工余量小，可以节约金属材料和加工工时⑸铸件的成本低。缺点：铸造生产工艺过程复杂，工序多，一些工艺过程难以控制，易出现铸造缺陷，铸件质量不够稳定，废品率高；铸件的力学性能差。第5页，共43页，2023年，2月20日，星期五二、砂型铸造

砂型铸造就是将熔化的金属浇入到砂型型腔中，经冷却、凝固后，获得铸件的方法。砂型铸造概略图第6页，共43页，2023年，2月20日，星期五（一）砂型铸造的工艺过程1、主要工序：制造模样、芯盒；配制型砂、芯砂；造型、造芯；烘干、合箱；熔炼金属、浇注；落砂、清理、检验等。2、造型材料造型材料的分类：型砂、芯砂。造型材料的组成：原砂、黏合剂、水、附加物。型（芯）砂的性能：强度、透气性、可塑性、耐火性、退让性。第7页，共43页，2023年，2月20日，星期五（二）造型的基本方法、特点和应用

造型分类：手工造型、机器造型。造型工艺过程：模型置于砂箱中→填砂→紧实→制作出气道→起模→制作浇注系统与冒口→安放砂心→合箱

1、手工造型：整模造型；分模造型；常用手工造型方法：挖砂造型；活块造型；刮板造型；三箱造型。

2、机器造型（1）机器造型基本原理：填砂；震击紧砂；辅助压实；起模。（2）机器造型的工艺特点：紧砂、起模机械化，生产率高、铸件质量好第8页，共43页，2023年，2月20日，星期五三、铸造合金的铸造性能（一）合金的流动性1、概念：液态合金充填铸型的能力。2、影响合金流动性的因素（1）合金成分；（2）浇注温度；（3）铸造工艺（二）合金的收缩1、概念：体积、尺寸缩小的现象2、影响合金收缩的因素（1）合金的化学成分；（2）浇注温度；（3）铸型工艺（三）常用合金的铸造性能1、灰铸铁；2、碳素铸铁；3、有色金属第9页，共43页，2023年，2月20日，星期五四、常用特种铸造方法

为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。特种铸造金属型铸造熔模铸造消失模铸造连续铸造离心铸造低压铸造压力铸造七种常见的特种铸造方法第10页，共43页，2023年，2月20日，星期五

金属型铸造：

定义：将液态金属浇入金属铸型中以获得铸件的方法。

工艺过程：第11页，共43页，2023年，2月20日，星期五

特点和应用：

1、可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成本高；

2、铸件精度高，表面粗糙度较低；

3、金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好；

4、不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。

5、适于生产大批量有色金属铸件。

熔模铸造：

定义：是指利用易熔材料制成模型，并在模型表面粘结一定厚度的耐火材料，然后将模型熔化而使金属液充满型腔的一种铸造方法。第12页，共43页，2023年，2月20日，星期五

工艺过程：第13页，共43页，2023年，2月20日，星期五

特点和应用：

1、铸件尺寸精度高，表面光洁；

2、可铸造形状复杂零件；

3、工艺过程复杂，生产周期长，成本高；

4、适于铸造小尺寸的各类合金铸件，特别是少切削或无切削精密铸件。

应用实例：航空发动机等轴晶叶片的制备

航空发动机叶片早期采用变形高温合金材料，随着合金材料强度要求的提高，人们采用合金化的方法来提高强度，效果明显，但同时也增加了材料的加工难度。第14页，共43页，2023年，2月20日，星期五

目前，世界各国等轴晶叶片的生产通常利用真空环境下的熔模铸造来解决这一技术难题。第15页，共43页，2023年，2月20日，星期五第16页，共43页，2023年，2月20日，星期五

压力铸造：

定义：是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室中，使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形结晶而获得铸件的一种铸造方法。

工艺过程：第17页，共43页，2023年，2月20日，星期五

大型压铸机及压铸模第18页，共43页，2023年，2月20日，星期五

特点和应用：

1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业；

2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好；

3、铸件尺寸精度高，表面光洁；

4、凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔；

5、模具成本高，铸件尺寸受限；

6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。第19页，共43页，2023年，2月20日，星期五

离心铸造：

定义：是指将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作用下充填型腔并凝固成形的铸造方法。工艺过程第20页，共43页，2023年，2月20日，星期五2、改善金属的流动性，提高了充型能力；

3、简化了中空圆柱形铸件的生产过程；

4、成分偏析严重，尺寸难以控制；

5、特别适于横截面呈圆柱的铸件生产。

特点和应用：

1、离心力改善了补缩条件，缩孔等缺陷减少；第21页，共43页，2023年，2月20日，星期五

锻压：是锻造Forging与冲压Stamping的总称。对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状，改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。锻造Forging：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定的几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法。工（模）具一般作直线运动。冲压Stamping：通过装在压力机上的模具对板料施压，使之产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯。第二节锻压第22页，共43页，2023年，2月20日，星期五一、金属的锻造性能

锻造性能：塑性与变形抗力是金属的重要状态属性，它决定了金属加工成形的工艺性能和使用性能。塑性Plasticity：金属产生塑性变形而不破坏的能力。可以用最大变形程度来表示塑性的高低。变形抗力ResistanceofDeformation：金属对于产生塑性变形的外力的抵抗能力。通常用流变应力来表示。

第23页，共43页，2023年，2月20日，星期五1.内在因素影响

化学成分的影响

金属组织的影响

2.外在因素影响变形应力状态的影响

第24页，共43页，2023年，2月20日，星期五第25页，共43页，2023年，2月20日，星期五二、自由锻造概念：利用冲击力或压力使金属坯料在两个抵铁间产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件。特点：金属坯料在抵铁间受压变形时，可朝各个方向自由流动，不受限制。工艺灵活，所用工具简单，设备和工具的通用性强，成本低。自由锻锻件精度较低，加工余量较大，生产率低，其形状和尺寸主要由操作者的技术来控制。应用一般只适合于单件、小批量生产。自由锻也是锻制大型锻件的唯一方法。第26页，共43页，2023年，2月20日，星期五自由锻的工序

基本工序下料Cropping镦粗Compression拔长Drawingout冲孔Punching弯曲Bending切割Cutting扭转Twisting错移Offset

辅助工序倒棱Chamfering压肩Necking压痕Indentation

修整工序

第27页，共43页，2023年，2月20日，星期五第28页，共43页，2023年，2月20日，星期五第29页，共43页，2023年，2月20日，星期五三、模型锻造DieForging利用模具使坯料变形而获得锻件。模锻的特点与应用：生产效率高。锻件成形靠模膛控制，可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整，有利于提高零件的力学性能和使用寿命。锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材料和切削加工工时。操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、自动化。模锻需要专门的模锻设备，要求功率大、刚性好、精度高，设备投资大，能量消耗大。另外，锻模制造工艺复杂，制造成本高、周期长。

第30页，共43页，2023年，2月20日，星期五（一）锤上模锻：将上模固定在模锻吹头上，下模紧固在占座上，通过上模对置于下模中的坯料施以直接打击来获利锻件的模锻方法。

（二）胎膜锻造：使用可移动胎膜具成形制得模锻件的方法第31页，共43页，2023年，2月20日，星期五四、板料冲压概念：利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。工序：分离工序变形工序

1.弯曲

2.拉伸

3.翻边、压筋、胀形第32页，共43页，2023年，2月20日，星期五五、其他压力加工方法轧制：使金属坯料通过一对回转轧辊的空隙，使之受压产生塑性变形，从而获得所需产品的加工方法。挤压：使金属坯料在挤压模内受压成形的加工方法。第33页，共43页，2023年，2月20日，星期五第三节焊接定义：通过加热或者加压（或两者并用），使被焊金属原子之间互相溶解与扩散，从而实现永久连接的一种工艺方法。常用焊接方法：熔焊、压焊、钎焊。第34页，共43页，2023年，2月20日，星期五一、手弧焊（一）焊接过程（二）焊条焊芯药皮焊条分类及牌号第35页，共43页，2023年，2月20日，星期五（三）焊接工艺参数工件厚度/mm234~78~12≥13焊条直径/mm1.6~2.02.5~3.23.2~4.04.0~5.04.0~5.8焊条直径的选择第36页，共43页，2023年，2月20日，星期五焊接接头形式对接接头搭接接头角接接头T形接头坡口形式

I形、V形、X形、带钝边U形、双U形坡口带钝边（四）焊接接头形式与坡口第37页，共43页，2023年，2月20日，星期五（五）焊缝的空间位置平焊立焊横焊仰焊第38页，共43页，2023年，2月2