金属塑性加工原理课件

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高分子化合物

**§16.1高分子化合物概述

高分子科学研究高分子化合物的合成、反应、结构及其与性能关系的科学16.1.1高分子科学的发展

早期早已使用，但不了解：木材、棉、麻、丝、毛、漆20世纪——第一个合成的酚醛树脂1909年工业化生产；1920年，斯担丁格（H．Staudinger）提出了链(chain)型高分子的概念，从结构上（共价键）阐明了高分子物质的共同特征——高分子科学是20世纪30年代才从有机化学独立出来的一门科学，也是发展最迅速的学科之一。它以三大合成材料为主要研究对象，研究领域十分广阔。现已成为综合性强、跨学科的一门边缘科学**16.1.2高分子化合物的重要作用

在工业、农业、国防及生活中都得到了广泛的应用，产量早已超过了全部有色金属的产量原因：原料资源丰富，种类甚多，产品性能优良，易加工，成本低，应用广。例，日本高分子工业的产值占整个化学工业产值的56%，从业人员占一半(专业设置)

应用领域（1）日常生活（12）工业（23）农（牧、渔）业（34）交通运输、建筑（45）国防建设、尖端科学技术（56）医药卫生**

高分子材料的发展方向——对现有量大面广的高分子品种，有二

寻找高活性引发剂和催化剂，配以大型高效设备，简化工艺流程，向自动化、大型化、降低能耗、减少污染和提高劳动生产率发展

通过共聚、共混、复合等途径，扩大品种、提高性能、增加应用领域——研发特种高分子开发混合型、功能型、仿生型高分子，使其具有减震、导电、导光、药用、医用生物高分子等——“分子设计”按照意愿，设计并合成出具有指定性能的高分子**16.1.3高分子科学的研究对象

高分子化学研究高分子的合成方法及其化学反应。包括聚合的原理、方法，原料的选择，催化剂的寻找，工艺条件的确定

高分子物理研究高分子的结构与性能之间的关系及分子运动的规律，为高聚物的成型加工提供理论基础

说明高分子化学与高分子物理紧密相关、相辅相成：材料具备一定的结构才会体现出相应的性能；要得到预定性能的材料，必须设计、合成一定结构的高分子**16.1.4高分子化合物的基本概念

高分子(macromolecule)相对分子质量（简称分子量）高达几千到几百万(103~106)(104~107)最高达109的分子；此类分子构成的化合物称高分子化合物(macromolecularcompound)，又称高聚物(highpolymer)或聚合物(polymer)或大分子

类型——天然高分子化合物动物的毛发、淀粉、纤维素——合成高分子化合物有机玻璃、涤纶、合成橡胶——有机高分子和无机高分子**

基本概念——单体(monomer)合成的高分子化合物常由低分子化合物通过聚合反应形成。这些低分子化合物称为单体——均聚物和共聚物由一种单体聚合而成的聚合物称均聚物，由两种以上单体聚合而成的聚合物称共聚物——结构单元(structuralunit)一个高分子链中重复出现的一段结构，也可称链节(link,chainelement)

或重复单元(repeatingunit)——注意有二种单体参与聚合时，链节或重复单元由两个结构单元组成。例nHOOC(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2

[－CO(CH2)4CO－HN(CH2)6NH－]n

结构单元

结构单元

重复单元(链节)**——端基(endgroup)高分子链端的基团，只占高分子的极小一部分，可略去不计

示例1

聚苯乙烯式中，代表碳链骨架，可缩写为［］——结构单元，该例中即重复单元

——侧基**

示例2、

3聚氯乙烯(polyvinylchloride,PVC)和纤维素(cellulose)的结构

**

聚合度n(degreeofpolymerization,DP)

——定义聚合度是重复结构单元的总数。可衡量分子量的大小——说明

由一种单体聚合而得的高聚物，其链节只含一种结构单元DP=n；例，苯乙烯小分子是单体，它的重复单元数就是聚苯乙烯的聚合度n；其分子量M＝M0n，M0——重复单元的分子量

由两种或两种以上单体聚合的高聚物称共聚物。如尼龙―66由己二酸[HOOC(CH2)4COOH]和己二胺[H2N(CH2)6NH2]两种单体缩合而成。其链节包含两种结构单元，DP＝2n**

高聚物和低聚物——若组成高分子的重复单元数很大，增减若干个，不显著影响其物理性能，这种聚合物即称为高聚物。一般分子量高于10000——若组成高分子的结构单元较少(DG：2~20)，增减若干个对其物理性能有显著影响，称为低聚物或齐聚物(oligomer)

注意高分子化合物和高分子材料并不相同，高分子材料往往由高分子化合物经过加工或加入某些添加物而成**16.1.5高分子化合物的基本特点1.分子量大一般大于104，常用的分子量为105～106。由于分子链中仅有共价键而无其它化学键（金属键、离子键），故其许多性能区别于低分子化合物，如熔点高、强度大，可作为材料使用2.分子量的多分散性——除生物高分子以及通过特殊技术合成的高分子，合成高分子是不同分子量同系物的“混合物”，称为高聚物分子量的多分散性。分子量分布范围大，称为多分散性大；反之，称多分散性小——由于高聚物的多分散性，通常所说的分子量统计平均值，称平均分子量(M)，与其对应的有平均聚合度(DP)例，数均分子量**3.结构的复杂性

高分子化合物原子种类和数量巨大，使化学组成相同的高分子可随条件的变化表现出多种结构形态。大多表现出“链”的特征。高分子链从微观几何形状看，有线型、支链型、网状和体型等多种(1)线型高分子是高分子最典型的结构。含一个双键的单体和含两个官能团的单体，聚合生成的高分子，大多是线型结构。如高密度聚乙烯(highdensitypolyethylene,HDPE)**(2)支链型高分子高分子主链上含有一定数量侧链的高分子。例，低密度聚乙烯(lowdensitypolyethylene,LDPE)侧链可在聚合过程中随机产生，如自由基聚合的聚乙烯主链常带有支链。也可通过特殊的化学反应获得**(3)网状和体型高分子高分子链用共价键横向连接形成的网络结构分子称为网状高分子，其形状如渔网或多格的笼子。已固化的酚醛树脂(phenolicresin,phenolics)是典型的体型高分子**4.性能上的特点

由于分子量大，高分子化合物表现出多种独特的结构层次，具有与低分子化合物不同的特殊性能

高聚物都有一定的强度和弹性，可作为固体和各种弹性体材料使用；

有些高聚物具有很好的可塑性和延展性，容易制成形状复杂的纤维制品与薄膜材料

由于分子量大，使高聚物分子之间的作用力巨大，蒸气压极低，在达到沸点之前，分子就已分解，故高聚物无气态可言

由于分子量大，使高分子本体或溶液粘度特别大等此外，有机高分子还具有相对密度小、耐化学腐蚀、介电、绝热、减震等优点**16.1.6高分子化合物的分类和命名1.高分子化合物的分类分类方法的出发点高聚物的类型按高聚物来源分类按性能或用途分类按合成产物分类按高聚物几何构型分按高聚物热行为分类按主链结构分类①天然高分子、②合成高分子①塑料、②橡胶、③纤维；涂料、粘合剂、功能高分子①加聚物、②缩聚物①线型高聚物、②支链型高聚物、③体型高聚物①热塑性树脂、②热固性树脂①碳链高分子、②杂链高分子、③元素有机高分子④无机高分子**（1）按性能、用途分类聚合物材料可分为塑料、橡胶、纤维三大类（a）橡胶或弹性体

是常温下形变可回复的材料，很小的外力下，可很大形变(达1000%)，去掉外力，能迅速恢复原状。其弹性模量小，仅105N／m2～106N／m2又称杨氏模量，是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体变形难易程度的表征，用E表示。定义为理想材料在小形变时应力与相应的应变之比。E以单位面积上承受的力表示，单位：N／m2。其倒数称柔性模量。模量的性质依赖于形变的性质。剪切形变时的模量称剪功模量，用G表示。压缩形变时的模量称为压缩模量，用K表示（b）纤维

分子在牵伸方向上有序排列(轴向规则排列)，该方向拉伸强度高，弹性模量大，约109N／m2～1010N／m2。受力形变小（百分之几至二十），在较宽的温度范围内（-50℃～150℃）机械性能变化不大**（c）塑料

弹性模量介于以上两者之间，约107N/m2～108N/m2。软塑料接近橡胶，硬塑料接近纤维。温度稍高，受力形变可达百分之几到几百，部分形变可逆，部分永久，展性与温度有关塑料又分热塑性塑料和热固性塑料两种。——热塑性塑料加热可软化、塑化，冷却后又可凝固成型，如聚乙烯塑料——热固性塑料一旦成型，再加热也不会发生塑化变形，如酚醛树脂，脲醛树脂(urearesin)

说明

——三者并无明显区别，例，聚氯乙烯是塑料，但可抽成纤维，加入增塑剂，也可制成橡胶——此外，还有涂料、粘合剂。近年来，功能高分子材料发展迅速：分离、光、电、生物。故也有分为6类的**

（2）按主链结构分类（a）碳链高分子高分子链完全由碳原子组成，大部分烯类、二烯类都属此类。如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚异丁烯PIB、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC、聚丁二烯PB、聚丙烯酰胺PAM、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA（假想结构）**（b）杂链高分子高分子主链上除碳原子外，还有氧、硫、氮等杂原子。多由多官能团的低分子有机物通过缩聚而得。它们都有特征基团。如聚酯(－OCO－，聚碳酸酯)、聚酰胺(－NHCO－，尼龙－6)聚醚(－O－，聚环氧乙烷，环氧树脂)**5、环氧树脂

定义和制法

双酚A的制备苯酚与丙酮在硫酸存在下于40℃缩合生成2,2－（4，4’－二羟基二苯基）丙烷（即双酚A或二酚基丙烷）

双酚A或其他多元酚都能与环氧氯丙烷进行一系列缩聚反应，生成一类在分子中至少有两个以上环氧基的高分子热固型树脂。统称为环氧树脂。双酚A与环氧氯丙烷合成环氧树脂的过程见下页，式中n为聚合度，约为512，可视用途需要调节双酚A与环氧氯丙烷的摩尔比控制。****聚氨酯（－NHOCO－），酚醛树脂，脲醛树脂（c）元素有机高分子主链由硅、硼和氧、氮等组成，无碳原子，侧链是有机基团。如有机硅橡胶－[Si(CH3)2－O]n－**

例2

异氰酸酯的合成及应用（请记下）——合成芳香族伯胺与碳酰氯（俗称光气）依次进行酰化、脱氯化氢生成异氰酸酯——性质异氰酸酯可视为异氰酸H－N＝C＝O(氰酸H－O－CN)中的氢被烃基取代的产物。由于分子中有累积双键，化学性质十分活泼，易与水、醇、酚和胺等含有活泼氢的化合物反应**——应用异氰酸酯是合成树脂的重要原料。例：甲苯二异氰酸酯（TDI）与二元醇作用，可得聚氨基甲酸酯（聚氨酯树脂）聚合时，添加少量水，某些二异氰酸酯与水生成二胺和二氧化碳。CO2气泡保留在聚合体中，产品呈海绵状。此即聚氨酯泡沫塑料**（d）无机高分子高分子主链不含碳原子，也不含有机取代基，纯粹由其它元素构成二硫化硅聚偏磷酸及其盐类(e)芳、杂环聚合物是60年代发展的新型耐热高聚物。其主链特点是含有大量芳香环或杂环，或芳、杂环兼有**作业1、高分子化学和高分子物理研究的主要对象是什么2、什么是单体、结构单元、链节、重复单元、聚合度、均聚物、共聚物、齐聚物、低聚物3、高分子化合物与低分子化合物有哪些典型的不同4、举例说明橡胶、塑料与纤维之间的区别与联系5、写出(1)聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙－66、聚丁二烯、对苯二甲酸与乙二醇聚合产物以及聚氨酯、环氧树脂的单体和反应式(2)下列聚合物的一般名称、单体和聚合反应式12月8日（49－50）到此止

焊接引言1、何为焊接？焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。1）.熔焊将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。2）.压焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或加热），以完成焊接的方法称为压焊。3）.钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材溶化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。2、焊接分类第一节

焊接的基本原理一、

焊接的实质二、

焊接热过程对焊接接头组织、性能的影响三、

焊接应力与变形一、

焊接的实质

焊接的实质是使两个分离的物体通过加热或加压，或两者并用，在用或不用填充材料的条件下借助于原子间或分子间的联系与质点的扩散作用形成一个整体的过程。1.焊接电弧由焊接电源供给、具有一定电压的两极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。电弧燃烧后，弧柱中充满了高温电离气体，放出大量的热能和强烈的光。焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成。如图3-1所示。阴极区是电弧紧靠负电极的区域，阴极区很窄，约为0.1um-0.01um，温度约为2400K。阳极区是指电弧紧靠正电极的区域，阳极区较阴极区宽，约为10um-1um，温度约为2600K。电弧阳极区和阴极区之间的部分称为弧柱，弧柱区温度最高，可达6000K-8000K。焊接电弧两端间（指电极端头和熔池表面间）的最短距离称为弧长。

图11-1焊接电弧示意图2.焊接的冶金特点1）熔池中冶金反应不充分，化学成分有较大的不均匀性，常常发生偏析、夹杂等缺陷。2）在高温电弧作用下，氧、氢、氮等气体分子吸收电弧热量而分解成化学性质十分活泼的原子或离子状态，它们很容易溶解在液体金属之中，造成气孔、氧化、脆化和其它缺陷。3）在熔剂或药皮中加入比铁氧化能力强的硅铁、锰铁等物质，除起到渗入合金作用、补充烧损元素外，亦可起到脱氧作用。4）焊缝中硫或磷的质量分数超过0.04%时，极易产生裂纹。因此，应选用含硫、磷低的焊接原材料，并通过在焊剂或药皮中加石灰石、氟石等脱硫脱磷，以保证焊缝质量。

图11-2低碳钢焊接热影响区的组织变化二、

焊接热过程对焊接接头组织、性能的影响（一）焊接热循环焊接时，电弧沿焊件逐渐移动并对焊件进行局部加热。焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝。焊缝及其邻近区域的总称叫焊缝区。在焊接过程中，焊缝区金属从常温被加热到最高温度，然后再逐渐冷却到常温。由于焊件上各点所处的位置不同，其被加热的最高温度亦不相同；而热量的传递需要一定的时间，故各点达到其最高温度的时间亦不相同。在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。(二)焊缝区的金属组织与性能1.焊缝金属区焊缝金属区指在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔焊时，是指由焊缝表面和熔合线所包围的区域；电阻焊时，是指焊后形成的熔核部分。焊接加热时，焊缝金属区的温度在液相线以上，母材金属和填充金属熔化后共同形成液态熔池。冷却结晶是以熔池和母材交界处半熔化状态的母材金属晶粒为结晶核心，沿着垂直于散热面的反方向生长，成为柱状晶的铸态组织。2.熔合区焊缝与母材交接的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。此区是焊缝和母材金属的交界区，温度在固相线和液相线之间，焊接过程中母材金属部分熔化，故亦称半熔化区。熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化的金属因加热温度过高成过热粗晶，其塑性和韧性明显变差，容易产生裂纹和脆性破坏。虽然此区只有0.1mm-0.4mm，但它对焊接接头的性能影响很大，是焊接接头的危险区域之一。3.热影响区是焊接或切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。按其组织特征又可分为以下四个区域：（1）过热区指焊接热影响区中，具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。此区的温度范围为固相线至1100℃，因加热温度过高，奥氏体晶粒急剧长大，使其塑性明显下降，尤其是冲击韧度下降20％-30％，对于易淬火钢，此区脆性更大，是热影响区中性能最差的部位。焊接刚度大的结构件，此区容易产生裂纹。（2）细晶区此区温度范围为Ac3以上，而尚未达到过热温度。由于焊后为空冷，相当于热处理后的正火组织，亦称正火区。此区的力学性能优于母材金属。（3）不完全重结晶区此区温度范围为Ac3至Ac1之间。在此区间珠光体已转变为奥氏体，部分铁素体深入奥氏体，尚未溶入奥氏体的铁素体晶粒不断长大。空冷时，奥氏体又折出较细的铁素体，到Ar1线时，残余奥氏体直接转变为共析组织珠光体，未深入奥氏体的铁素体却将粗大晶粒保持下来，亦称部分相变区。该区金相组织很不均匀，力学性能较差。（4）再结晶区此区温度范围在Ac1至500℃-450℃之间。焊前经过冷变形加工的焊件，由于母材中有晶格畸变及碎晶组织，当加热到该温度时，就会产生回复及再结晶而细化，其力学性能提高。焊前未经冷加工变形的焊件不存在再结晶区。s

图11－3平板焊接过程中的应力与变形形成原理示意图(二)焊接裂纹与焊接变形的形式焊接时，在任何情况下焊接应力总是存在的。当焊接应力超过该材料相应温度的屈服应力时，焊件将产生变形；超过材料的断裂应力时，焊件将会产生裂纹甚至断裂。焊接裂纹包括纵向裂纹、横向裂纹、内部裂纹、根部裂纹等；焊接变形的基本形式有角变形、弯曲变形、波浪变形、收缩变形、扭曲变形、错边变形等，见图11-4。

图11-4焊接变形形式(a)图11-4焊接变形形式(b)

图11-4焊接变形形式(c)

图11-4焊接变形形式(d)(三)预防和减小焊接应力及焊接变形的措施1.合理设计焊接结构尽量减少焊缝及焊缝的长度和截面积，并尽量使结构中的所有焊缝对称，避免交叉焊缝等，详见焊接结构工艺性一节。2.焊前预热焊前对焊件预热，可减少焊件各部分的温差，对减小焊接应力与变形较为有效。重要焊件可整体预热，还有局部预热即焊前选择焊件的合理部位局部加热使其伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝同时收缩。3.反变形法根据实验或计算，确定工件焊后产生变形的方向和大小，焊前将工件预先斜置或弯曲成等值反向角度，以期达到焊后与所要求的工件角度正好吻合。4.刚性固定法采用工装夹具或定位焊固定，此法可显著减小但不能完全消除焊后残余变形。5.选择合理的焊接顺序应尽量使焊缝的纵向和横向都能自由收缩，避免交叉焊缝处应力过大产生裂纹；采用对称焊接顺序以减小变形；长焊缝可采用分段退焊法或跳焊法。6.锤击焊缝法用圆头小锤对焊后红热的焊缝金属进行均匀适度锤击，以延伸变形，补偿其收缩，同时释放出部分能量，减小焊接应力和变形。7.强迫冷却法将焊缝区的热量迅速散掉，使焊接时金属受热面积减小，此法又称散热法。8.焊后热处理采取去应力退火的方法将焊件整体或局部加热到600℃-650℃，保温一定时间后（不小于1h）缓慢冷却，这样可消除焊接余应力80％-90％。(四)接变形的矫正1.机械矫正法即用机械的方法将变形矫正过来，生产中常用的设备有辊床、压力机、矫直机等；薄板焊接最常见的变形为波浪变形，其矫正较难，一般用锤击法进行矫正2.火焰矫正法采用局部加热焊件的某些部位，使其受热时膨胀，受周围冷金属制约引起长度方向被压缩，冷却时收缩而矫正变形。第二节

焊条电弧焊

电弧焊是利用电弧作为热源的熔焊方法，简称弧焊。焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。焊条电弧焊具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，是生产中应用最广的焊接方法。但焊条电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，劳动条件差，生产率低，对工人技术水平要求较高，焊接质量不够稳定。因此，主要应用于单件小批量生产中焊接碳素钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和对铸铁的补焊等。适宜板厚为3mm-20mm。一、焊条电弧焊电源二、焊条三、焊条电弧焊接工艺规范一、

焊条电弧焊电源1.电源的要求焊条电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不同的焊件及焊条的要求。2.电源种类（1）交流弧焊机它是一种特殊的降压变压器，具有结构简单、噪声小、成本低等优点，但电弧稳定性较差。（2）直流弧焊机直流弧焊机有弧焊发电机（由一台三相感应电动机和一台直流弧焊发电机组成）和焊接整流器（整流式直流弧焊机）两种类型。二、

焊条焊条的组成和作用

焊条是涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，由药皮和焊芯两部分组成。

焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又溶化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属；药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过程中造气，起保护作用，防止空气进入焊缝；同时具有冶金作用，如脱氧、脱硫、脱磷和渗合金等；并具有稳弧、脱渣等作用，以保证焊条具有良好的工艺性能，形成美观的焊缝。2.焊条的分类(1)焊条按熔渣的化学性质分为两大类

1）酸性焊条溶渣呈酸性，药皮中含大量SiO2、TiO2、MnO等氧化物。2）碱性焊条熔渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCo3和CaF2。(2)焊条按用途可分为十一大类碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条。(3)焊条型号由国家标准分别规定各类焊条的型号编制方法。如标准规定碳钢焊条型号为"E××××"，其中，字母"E"表示焊条；前二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值；第三位数字表示焊接位置，"0"及"1"表示焊条适用于全位置（平焊、立焊、横焊、仰焊）焊接，"2"为平焊及平角焊，"4"表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。在第四位数字后附加"R"表示耐吸潮焊条；附加"M"表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条；附加"-1"表示冲击性能有特殊规定的焊条。3.焊条的选用（1）按强度等级和化学成分选用

1）焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近。2）焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。

3）焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。4）焊件碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条。5）焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，故一般选用碱性焊条。（2）按焊件的工况条件选用焊条

1）焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，应选用碱性焊条。2）焊接承受静载的结构件时，应选用酸性焊条。3）焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条。4）焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。（3）按焊件形状、刚度及焊接位置选用焊条1）厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊条。2）厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊结构件，应选用适当的酸性焊条。3）除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件应选用全位置焊条。三、

焊条电弧焊接工艺规范1.焊条直径的选择焊条直径主要取决于焊件厚度、接头形式、焊缝位置、焊层（道）数等因素。根据焊件厚度平焊时焊条的选用原则：一般当焊件板厚t≤4mm时，焊条直径d=t；当t>4mm时，常采用多层焊，焊条直径为4mm-6mm。2.焊接电流的选择焊接电流大小根据焊条直径来选择。焊接电流选择亦可用经验公式进行估算，估算公式为：I=Kd，式中I-焊接电流（A）；d-焊条直径（mm）；K-经验系数，常取30-40（A/mm）。第三节

其它焊接方法一、

埋弧焊二、

气体保护电弧焊三、

电渣焊四、

等离子弧焊五、

电子束焊六、

激光焊一、

埋弧焊1.定义：电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法称为埋弧焊。2.特点：1）生产率高；2）焊接质量高、稳定；3）节约金属材料；4）改善劳动条件。3.应用：常用来焊接厚度为6mm-60mm的长直焊缝和较大直径（一般不小于250mm）的环形焊缝。二、

气体保护电弧焊用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。（一）氩弧焊1.定义：氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。2.特点：1）焊件不易氧化；2）便于操作，容易实现全位置自动化；3）焊接热影响区小，焊件不易变形；4）焊缝致密，成形美观；5）焊接成本高。3.应用：主要用于焊接易氧化的有色金属和合金钢，如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。为了防止保护气流破环，氩弧焊只能在室内进行。（二）二氧化碳气体保护焊1.定义：利用CO2作为保护气体的气体保护焊，简称CO2焊。2.特点：1）电流密度大，生产效率高；2）焊接热影响区小，焊件不易变形；3）焊缝氢的质量分数低，接头抗裂性好；4）焊接成本低。3.应用：适合于各种位置的焊接，目前，CO2焊已在全国广泛普及，大有在短时间内取代焊条电弧焊的发展势头。三、电渣焊1.定义：电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。2.特点：1）厚大截面可一次焊成，生产效率高；2）焊缝金属比较纯净；3）接头组织粗大，焊后需进行正火处理。3.应用：适用于板厚40mm以上结构的焊接。一般用于直缝焊接，目前，电渣焊已在我国水轮机、水压机、轧钢机、重型机械等大型设备制造中得到广泛使用。四、等离子弧焊1.定义：借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法称为等离子弧焊。2.特点：1）焊件不易氧化；2）便于操作，容易实现全位置自动化；3）焊接热影响区小，焊件不易变形；4）焊缝致密，成形美观；5）电弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁结构；6）弧柱温度高，焊接速度快，生产率高。3.应用：等离子弧焊接已日益广泛应用于生产中，特别是国防工业和尖端技术所用铜合金、合金钢、钨、钼、钴、钛等金属的焊接。如钛合金的导弹壳体、波纹管及膜盒、微型继电器、电容器的外壳封接及飞机上一些薄壁容器等均可用等离子弧焊。

图11-5等离子弧焊五、电子束焊定义：利用加速和聚焦电子束轰击置于真空或非真空中焊件所生的热能进行焊接的方法称为电子束焊。2.特点：1）焊缝金属纯度高；2）焊缝表面质量好，内部熔合性好；3）焊接热影响区小，焊件不易变形；4）控制灵活，精度高，适应性强。3.应用：电子束焊应用广泛，从微型电子线路组件、真空膜盒、钼箔蜂窝结构、原子燃料器件到大型的导弹外壳都可以采用电子束焊接。此外，熔点、导热性、溶解度相差很大的异种金属，在真空中使用的器件和内部要求真空的密封器件等，用真空电子束焊接也能得到良好接头。

图11-6电子束焊六、激光焊1.原理：利用激光器受激产生的激光束，通过聚焦系统聚焦到十分微小的焦点，当调焦到焊件接头处时，光能转换为热能，从而使金属熔化形成接头。2.特点：1）焊接热影响区极小，焊件难于变形；2）焊件不易被氧化，可在空气中焊接；3）焊接设备与焊件间无接触，可焊接难于接近的接头。3.应用：激光焊比较容易实现异种金属和异种材料的焊接，目前已广泛用于电子工业和仪表工业中微型件的焊接。

图11-7激光焊第四节

压焊与钎焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法称为压焊。一、电阻焊二、摩擦焊三、钎焊一、

电阻焊

工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊。电阻焊分为对焊、点焊和缝焊。(一)对焊对焊是使用两个被焊工件沿整个接触面焊合的电阻工艺。按工艺不同可分为电阻对焊和闪光对焊。见图3-8。1.电阻对焊电阻对焊是将工件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法。电阻对焊适用于直径20mm以下的棒料和管材的焊接。2.闪光对焊工件装配成对接接头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法，称为闪光对焊。闪光对焊广泛应用于建筑、机械制造、电气工程等部门，如钢筋、钢管、汽车轮缘、自行车轮圈、切削刀具，以及铝铜电缆过渡接头的焊接等。

图11-8对焊(二)电阻点焊电阻点焊是焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法，见图11-9。电阻点焊主要适用于各种薄板、板料冲压结构及钢筋构件，广泛应用于飞机、汽车、拖拉机、农机、轻工、电子器件、仪表和日常生活用品的生产中。

图11-9点焊(三)胶接点焊胶接点焊是以胶接加强电阻点焊强度的连接方法。它是近年来发展起来的新工艺。与电阻点焊相比，胶接点焊接头的搭接抗剪强度可提高3倍，疲劳强度可提高9倍。(四)缝焊工件装配成搭接接头、对接接头、T形接头、角接接头等接头形式（如图3-11所示），并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法称为缝焊，见图3-10。缝焊主要应用于焊缝较规则，有密封要求的3mm以下薄壁结构，如消声器、油箱、小型容器等。

图11-11常用焊接接头形式（a）

图11-11常用焊接接头形式(b)

图11-11常用焊接接头形式(c)

图11-11常用焊接接头形式(d)二、摩擦焊

摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。摩擦焊的特点：焊接表面不易氧化，接头质量稳定，不易产生夹渣、气孔等缺陷，废品率低，无需焊条、焊剂及填充金属，操作简单、成本低、生产率高，易于实现机械化，自动化。同种金属及异种金属均可施焊。摩擦焊适用于圆形截面的棒材或管材，亦可将管材焊在平板上。实心焊件截面直径为2mm-100mm，空心焊件最大外径可达几百毫米。三、钎焊

钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化温度，利用液态钎料料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。常用钎焊设备见图11-12、11-112。

图11-12网带式钎焊炉

图11-13保护气氛铜钎焊炉根据钎料的熔点不同，钎焊分为以下两类。硬钎焊使用硬钎料（熔点高于450℃）进行的钎焊称为硬钎焊。常用的钎料有铜基、银基、铝基、镍基等合金。钎剂常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。加热方法有火焰加热、盐浴加热、炉内加热、电阻加热、高频感应加热等。硬钎焊接头强度较高，可达490MPa，适用于受力较大及工作温度较高的焊件，如自行车车架，切削刀具等。软钎焊使用软钎料（熔点低于450℃）进行的钎焊称为软钎焊。常用的钎料为锡、铅钎料。焊剂为松香、松香酒精溶液、氯化锌溶液等。多用烙铁加热，接头强度较低，在40Mpa-140Mpa之间，用于受力不大或工作温度较低的工件，如电子器件、仪器、仪表等。钎焊的特点是：加热温度低，焊件本身不熔化，故接头组织与性能变化小，焊件的应力和变形也小，易保证焊件尺寸，接头光滑平整，外形美观，同种、异种金属均可焊接，设备简单、易于实现自动化。但接头强度低，耐热温度不高，焊前对焊件清理要求较严，不适于大型构件第五节堆焊与热喷涂一、堆焊为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接称为堆焊。堆焊的目的是提高零件表面的耐磨、耐热、耐蚀等性能或修复已磨损的零件使其恢复原尺寸。堆焊时必须根据其目的不同选用合适的堆焊焊条，国家标准GB984-85对各种不同堆焊焊条的型号、堆焊层金属化学成分、堆焊后硬度等指标都作出了详细规定。需要时可进行查阅。金属极焊条电弧焊堆焊是最简单的堆焊方法，堆焊时采用小电流、短电弧。为了防止焊件变形和减小焊接应力，堆焊时应尽量缩小热影响区。为了使热量分散，焊道间可采用间跳堆焊，纵向对称堆焊或螺旋形堆焊，见图11-14，若需多层堆焊时，层与层之间的堆焊方向可互成90度。

图11-14堆焊焊道形式二、热喷涂

热喷涂是将熔融状态的喷涂材料，通过高速气流使其雾化喷射在零件表面上，形成喷涂层的一种金属表面加工方法。喷涂材料可以是线材，也可以是粉末材料。喷枪热源可以是气体火焰，也可以是电弧或等离子弧等。金属喷涂时，由于熔融金属被雾化后高速喷射到金属表面，所以喷涂层含有金属氧化物粒子，比轧制材料更硬、更脆、且具有多孔性。除各种金属线材的喷涂外，还可以喷涂制成粉末材料的陶瓷、玻璃、塑料等非金属材料，以满足各种零件表面性质的使用要求。第六节

常用金属材料的焊接一、金属材料的焊接性二、碳素钢的焊接三、低合金钢的焊接四、不锈钢的焊接五、铸铁的补焊六、有色金属的焊接一、金属材料的焊接性

金属材料的焊接性是指材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。焊接性的好坏主要从两个方面来衡量。一是焊接工艺性的优劣，如焊接接头产生的缺陷，尤其是出现各种裂纹倾向的大小；二是焊接接头在使用过程中的可靠性，如焊接接头的力学性能、耐蚀、耐热、导电、导磁等方面性能的持久性。一般情况下，合金的含碳量越高，其焊接性就会越差。二、碳素钢的焊接低碳钢的焊接

低碳钢塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，具有良好的焊接性。焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施即可获得优质接头。但对于厚度大于50mm的构件，需用多层焊，焊后应进行消除应力退火；在低温条件下焊接刚度大的构件时，由于温差大而变形又受到限制，会导致较大的焊接应力，应进行焊前预热，重要构件常进行焊后去应力退火或正火。低碳钢可以用各种方法进行焊接，常用的是焊条电弧焊、埋弧焊、电阻焊、电渣焊和气体保护焊。一般结构常使用酸性焊条，如E4303，E4320，E4301，E4310等；对于承受重载或低温下工作的重要构件，以及厚度大、刚度大的构件可采用低氢型焊条，如E5015，E5016、E4316等。埋弧焊一般采用H08A或H08MnA焊丝，配以HJ431焊剂进行焊接。补焊而很少用于构件的焊接。中、高碳钢的焊接

中、高碳钢属于淬火钢，随着碳的质量分数的增加，其淬硬倾向渐趋严重，焊接性明显变差。通常焊接中碳钢的铸件或锻件，焊接时一般从两方面着手：一是选用适当的焊条，如抗裂性好的低氢型焊条或奥氏体不锈钢焊条等；二是采用一定的焊接工艺措施，如焊前预热工件，采用细焊条、小电流、开坡口、多层焊，防止母材金属过多地深入焊缝，以防止产生热裂纹，并采用焊后缓冷以防止产生冷裂纹等。高碳钢工件则只用于补焊而很少用于三、低合金钢的焊接三、低合金钢的焊接

低合金钢焊接经常出现的问题（1）热裂纹热裂纹指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。其原因在于低合金钢的焊接过程中铜、硼、氮等元素成为形成裂纹的敏感元素。（2）冷裂纹焊接接头冷却到较低温度下（对于钢来说在Ms温度以下）时产生的焊接裂纹称为冷裂纹。冷裂纹常发生在高强度钢的厚板结构中。其原因是接头的刚度大，造成的局部应力大，或在冷却过程中氢析出后聚集造成局部应力超过了钢的强度极限。（3）白点在焊缝金属拉断面上，出现的如鱼目状的一种白色圆形斑点称为白点。其产生原因是焊接过程中吸收了过量的氢，故又称氢白点。低合金钢焊接主要根据不同钢号的屈服点等级选择焊接材料，应遵守等强度（某些钢号应考虑成分相同或相近）原则。对于厚度大、刚度大的构件或在低温下焊接时应考虑使用低氢型焊条，焊前进行预热等，严格按照焊接工艺规范施焊。五、铸铁的补焊

为修补工作（铸件、锻件、机械加工件或焊接结构件）的缺陷而进行的焊接称为补焊。1.避免白口和裂纹的措施白口组织出现的主要因素是碳含量高。如果能使焊缝金属缓慢冷却、调整热循环，使碳元素可以自由地游离出来，就可以降低白口组织的形成；若能进一步调节焊缝金属的化学成分则会达到更好的效果。硅、铝等是促进石墨化元素，其含量的提高可促进碳以石墨形态析出；而硫、铬等则是反石墨化元素。在焊接材料中应增大促进石墨化元素的含量，降低反石墨化元素的含量，以防止或降低白口的形成倾向。同时，在焊接过程中应采取种种措施，减小焊接应力，防止裂纹的产生2.铸铁的补焊方法及补焊材料（1）铸铁的补焊方法补焊方法有热焊法，即焊前将工件全部或局部预热到500℃-700℃，焊后在炉中缓慢冷却；半热焊法，即焊前将工件预热到400℃以下进行补焊的方法。（2）铸铁补焊材料一般采用铸铁焊条。常用的铸铁焊条有两类：一类为焊缝金属是铸铁组织的焊条，如EZC，EZCQ；另一类是焊缝组织为非铸铁组织的焊条，如EZV等。六、有色金属的焊接(一)铜及铜合金的焊接1.铜及铜合金的焊接特点1）导热性强（纯铜的热导率约为低碳钢的8倍），因此要求强热源，否则容易产生焊不透等缺陷。对于厚而大工件焊前需预热。2）膨胀系数大，液固转变时的收缩也大。因此焊接时易产生较大的焊接应力，变形和裂纹倾向大。3）液态时易氧化生成Cu2O，结晶时和铜形成低熔点的共晶体，也是产生裂纹的原因之一。4）液态时吸气性强，特别容易吸收氢，若凝固时析出不充分容易生成气孔。5）铜的电阻极小，故不适于采用电阻焊。2.铜及铜合金的焊接工艺（1）气焊气焊时一般依工件厚度不同，开I形、V形、X形坡口。（2）焊条电弧焊焊条电弧焊应先开坡口并清理污物。一般采用低氢型焊条。（3）手工氩弧焊氩弧焊是铜及铜合金焊接的首选方案。可有效地保护熔池不被氧化和熔入气体，得到优良的焊接接头，工件变形小，若板厚小于3mm，可开I形坡口；板厚在3mm-10mm时开V形坡口；板厚大于10mm时开x形坡口。焊前应清理除去焊件坡口边缘焊丝表面的氧化膜。焊接时要合理地选择焊接工艺规范，焊接速度要高；焊接电流选择与板厚、工件结构、预热温度等因素有关。焊后要进行热处理。第七节

焊接结构设计一、焊接结构材料的选择二、焊接结构的工艺性三、焊接接头的形式与坡口一、焊接结构材料的选择

在满足结构使用要求的条件下，尽量选择焊接性能较好的材料。一般碳的质量分数小于0.25％的碳素钢和碳的质量分数小于0.20％的低合金都具有良好的焊接性，应尽量采用；碳的质量分数大于0.50％的碳素钢和碳的质量分数大于0.40％的合金钢焊接性不好，应尽量避免采用。同一构件焊接时应尽量选用同种金属材料。二、焊接结构的工艺性(一)焊接结构应尽量选用型材或冲压件设计焊接结构时应尽量采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等成形材料以减少焊缝、简化工艺。(二)合理布置焊缝1）焊缝布置应尽量分散，且不宜过长。焊缝之间的距离应大于板厚的3倍，且不小于100mm，见图11－15。

图11－15焊缝布置应尽量分散2）焊缝的位置应尽量对称布置，否则会由于焊缝不在中心引起弯曲变形，见图11－16。

图11－16焊缝应对称布置3）焊缝的布置不得交叉，见图11－17。

图11－17焊缝的布置不得交叉4）应尽量减少构件或焊接接头部件的应力集中，避免尖角焊缝，见图11－18。

图11－18尽量避免尖角焊缝5）焊缝应避开最大应力和应力集中的部件，见图11－19。

图11－19焊缝应避开应力集中位置6）焊缝设计应远离加工表面，见图11－20。

图11－20

焊缝设计应远离加工表面7）焊缝布置应满足焊接时运条角度的需要，见图11－21。

图11－21缝布置应满足运条角度的需要三、焊接接头的形式与坡口(一)焊接接头形式的选择常见的焊接接头形式有对接、搭接、角接和T形接头，见图11-11。这四种接头形式中，对接接头节省材料，容易保证质量，应力分布均匀，应用最为广泛，但焊前准备及装配质量要求较高；搭接接头两焊件不在同一平面上，浪费金属且受力时将产生附加应力，适于薄板焊件焊件；角接接头在构成直角连接时采用，一般只起连接作用而不承受工作载荷；T形接头是结构非直线连接中应用最广泛的连接形式。在结构焊接时具体采用哪种形式焊接接头，主要根据焊件结构形状、使用要求、焊件厚度进行选择；另外还应考虑坡口加工难易程度，焊接方法的种类等其它因素的要求。(二)坡口形式的选择根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽称为坡口。各种沟槽的形式参见GB／T3375－94。用焊条电弧焊焊接板厚在6mm以下的对接焊缝时，一般可用I型坡口直接焊接，但当焊接厚度大于3mm的构件时，需开坡口；板厚在6mm－26mm时，常开单面坡口；板厚在12mm－60mm时，常开双面坡口。单面坡口的可焊性较好，但焊条消耗量大，且焊后易产生角变形；双面坡口受热均匀，变形较小，焊条消耗量也小，但必须两面施焊，有时受构件结构限制，不易实施。埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同，但由于埋弧焊选用的电流大、熔深大，所以在板厚小于12mm时可直接采用I形坡口单面施焊，板厚小于24mm时可直接采用I形坡口双面施焊，焊更厚构件时需开坡口。

浇注第一节静态浇铸*第二节离心浇铸第三节流延浇铸第四节嵌注搪铸滚铸

浇铸又称铸塑，它是借用金属浇铸方法而来的，其法是将已准备好的浇铸原料,注入一定的模具中使其固化，并从而得到与mg型腔相似的制品—（静态浇铸）如嵌铸、离心、流延一搪塑、滚塑等。（在静态浇铸基础上发的）特点：优①对质量和设备的强弃要求低、投资小. ②产品内应力低、质量良好。

③易于生产大型制品缺④成型周期长、制品尺寸准确性较差。所以没有较大增长。

第一节静态浇铸

注射压力――保证质量．低一、原材料

能够用于表态浇铸的P品种种较多，但一般须满足下列要求：

1、浇铸原料熔体或溶液的流动性好，易充满型腔。

2、浇铸成型的温度应等产品的熔点低。

3、原料在模具中固化时没有低沸点物/气体等副产物生成制品不易产生气泡。

4、浇铸原料的化学变化，反应的放热及结晶，固化等过程在反应体系中能均匀分布且同时并行，体积收缩小，不易使制品出现缩小或残余应力。

下面我们就主要的品种作出简单的介绍。

铸塑时，已内酰胺单体内应加入碱性催化剂和助催化剂的便它并行聚合反应而成为聚已内酷胺。1、聚已内酰胺它的铸塑制品又称铸型尼龙，单体浇铸尼龙、Mc尼龙制品是用单体已内酰胺铸成的。

性质：白色片状晶体熔点：69.2℃沸点：266.9℃

催化剂：NaoH（常用）

助催化剂（活化剂）种类变形式如：R和R′为熔基碳氢键。使羰基极度化加强2、环氧树脂

环氧树脂的固化剂常用的有两类：（1）胺类固化剂，多元胺类能使环氧树脂在室温下固化，对生产大型铸塑制品的工艺方便，但有些品种有较大的毒性，常用的很多如：乙二胺、已二胺等。（2）酸酐类固化剂：之类固化剂毒性较低但需在加热的情况下才能使环氧树脂固化，酸酐一般在室温下为固体，配制时需求先磨细再加到已加热的熔融的树脂中，并充分温合均匀，且它受热后易升华有浓烈的刺激味，对眼睛和呼吸器官有刺激作用，常见如：顺丁烯二酸酐，邻苯二甲酸酐等。通常使用的是双酚A型环氧树脂，之类环氧树脂由于冲击韧性较差，耐热性低。3、聚甲基内炳酸甲酯

是由甲基丙烯酸和甲醇聚合而成，聚合反应中，单体的转化率达到14—40%时，粘度上升很快，发生爆发性聚合（称凝胶效应），故一般均用单体与聚合组成的浆状物为原料进行浇铸。

聚合常用的引发剂为主氧化二苯甲酰（用量为单体量的0.02—0.12%）/偶氮二异丁腈（量0.02—0.05%）

除以上几种助剂外，浇铸P还常加入各种填料。如在已内酰胺及环氧树脂中加入石墨（耐磨↓5）/二硫化钼、金属粉（↑导热性）各类增强纤维（↑机械强度）

二、模具

静态浇铸的制品设计，在总的要求上和注射成型是相同的由于过程多在较低的压力下进行。

材料有铸铁、钢铝合金、型砂、硅橡胶、P、玻璃、水泥、石膏等。

对于一些外形简单的制品，模具一般只用阴模（上部敝开）使用这类模具，模具的高度应考虑有充分的余量，以便在制品脱模后进行切削加工

选用时需视P品种、制品要求及所需数量而定。如环氧P在小批量生产时可用石膏模，大量生产则用金属模。

三、浇铸工艺：有模具的准备，原料的配制和浇铸，固化等几个步骤。1、模具的准备1）模具应清洁、干燥。2）脱模剂选择。2、浇铸原料的配制：3、浇铸及固化聚甲基丙烯酸甲酯：（配好）浆状物注入模具（避免带入气泡）将模具封闭。4、制品后处理

脱模剂选择不当将造成脱模困难以效损坏制品/模具。常用的脱模剂有矿物润滑油、润滑脂。如机油液体石蜡、黄色凡士林等。1）、浇铸聚已丙酰胺是用已丙酰胺单体在矸性催化剂存在下加入助催化剂使之进聚合而得。助催化剂有乙酰基已丙酰胺2.4/2.6—甲苯一异氰酸酯、碳酸二苯酯、二苯甲烷二异氰酸酯等已丙酰2）、环氧树脂：浇铸常用双酸A型环氧树脂常用固化剂B、加稀释剂（为↓浇铸液粘度）C、加增塑剂配制过程中要注意三点：A、各组分完全混合均匀。B、排除其中的空气和挥发物。C、控制好固化剂加入温度。其加入温度视其活性而定：活性大固化剂：乙二胺或二乙基三胺等（28℃—32℃1）、聚已内酰胺：所得制品在机油中于150—160℃保温2h，与油一起冷却至室温，再放入水中煮沸24h，再逐步冷却至室温以消除制品内应力，↑制品尺寸稳定性。2）、环氧树脂：脱模后制品可不径处理即可修整、检验、包装入库。3）、甲基丙烯酸甲酯：脱模后制品在70℃—80℃下烘3—4h，有时于消除制品内应力，↑制品表面抗裂性。第二节嵌铸一、工艺过程：

1、干燥：方法依次在30%、50%、80%、100%的甘油中浸泡一天，用吸水低吸干。

原因：生物标本带有水分，不干燥会使制品产生气泡。

2、表面润湿：原因：嵌件与树脂粘合不牢/夹带气泡。

方法：嵌件在苯乙烯中润湿一下。

3、表面涂层：原因：有的嵌件对树脂硬化有阻碍作用。

方法：嵌件上涂层惰性物质，如水玻璃、聚乙烯醇。

4、表面糙化：原因：金属嵌件与P的热膨胀系数相差大使用会因受热而开裂/脱开。

方法：将嵌件与P接触部分进行喷不少/粗砂打磨糙化，以提高两者粘结力。

5、艺嵌件固定：①、生物标本用钉子固定在模具上。

②、分次浇铸（固定在制品中部/规定位置）。

6、浇铸工艺：

**

热固性塑料如酚醛、不饱和聚酯、环氧树脂等嵌铸工艺与表态浇铸法相同，但有机玻璃的嵌铸一定要用预聚体否则会因大量的聚合热无法逸散而引起爆聚，为此常采用在高压釜内惰性气体下进行聚合方法。

例：有机玻璃嵌铸一只蝴蝶。1、先用甲基内烯酸甲酯与其悬浮聚合物以50：50~30：70混合配制成浆状的甲混合物。2、在另一容器中放入100份单体，+120份聚合物搅拌成乙浆状物。3、将乙浆状物倒入模具，放放蝴蝶；再倒入甲混合物于蝴蝶上；在表面贴上玻璃纸，静置一夜。4、将mg放到高压釜中（CO2、1Mpa、停止加热、P↑1.3MPA）冷却、卸压、将模具从釜中取出，脱模即可。嵌铸是浇铸带有嵌件的工艺，又叫封入成型。它是用聚合物熔融包封非塑料件，如各种样品、纪念品（透明塑料）。（电性能）电气元件及零件等，使之与外界隔离起到长期保存、装饰、绝缘、防腐、防震等作用。常用：第三节离心浇铸

1、原料：熔体粘度小，热稳定性好的P都可进行离心浇铸如聚酰胺、聚烯烃。2、优点：①、易于生产薄壁/厚壁大型制品，、大型轴承。

②、制吕无内应力/内应力很低，外表面光滑，内P不产生缩孔。

③、其制品精度比静态浇铸高、机械加工量小、制品质量好。

④、力学强度也比静态浇铸高。3、缺点：成型设备复杂、生产周期长，难以成型外形复杂精密制品。

**定义：是将液状P浇入旋转的模具中，在离心力的作用下使其充满回转形的模具，再使其固化定型而得到制品的一种方法。此方法生产多为圆柱形/近似圆柱形的制品，如大型管材、轴套等，也用于齿轮滑轮、转子和垫圈的生产。设备：立式、卧式（根据制品形状和尺寸）第四节搪塑

1、定义：及用糊塑料制造空心软制品（玩具）的一种重要方法，又称涂凝成型/模塑。

2、方法：糊塑料→模具（预热到一定T）→模壁P因受热而胶凝→倒出没胶凝P→热处理（附在mg上P）→冷却→取出制品。

3、工艺：糊P（配制好，经脱泡）注入→预热mg（130℃）①整个内P均湿润②避免气泡③灌满④停留15—30分钟。→倒出糊P（1—2mm厚的糊）→将mj送到160℃的烘箱10—40min→取出mj→冷水或风冷80℃以下冷却（1—2min）→取出（抽真空）。**例：PVC糊糊塑料在热处理过程中的物理变化，糊P由悬浮体变为制品的过程称为热处理分“胶凝”“熔化”2个阶段。胶凝阶段：是从糊P开始受热到形成薄膜表现出一定力学强度这一阶段。①、∵受热P不断吸收分散剂并溶胀。②、液体挥发→η↑→加热到更高的温度→无光易碎固体物料（胶凝终点）T>100℃熔化阶段：糊P在继续加热下，从—发展到最佳性能的物理变化。①、溶胀的P颗粒粘合。开始熔融。②、随液体组分挥发，界面↓→消失P从颗粒→连继透明体/半透明体（单一相）。③、冷却后仍保持这种状态，且高力学强度。熔化终点的加热T控制在175℃左右。第五节流延铸塑（一）、溶液配制：

1）、事先干燥含水量<1%2）二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、丁醇。

3）、增塑剂少量

4）、混合器中配制经过虑并在恒温下（30℃）静置8h。（二）、铸塑设备：带式流延机大型镀银金属回转，转鼓溶液（配好）→流延嘴→开缝处→流布→有锈钢带上带下吹热风（65℃）→干燥→剥离→干燥厚度：由转速，流延缝口距离决定。（三）、干燥方法：烘干法和熨汤法两种。烘干法：在烘房进行，T随薄膜前进方向逐渐升高，然后由高温↓低温烘干后薄膜含挥发物<1%

熨汤法：是利用一系列加热辊右接熨汤薄膜达到干燥。生产过程：将热塑性/热固性P配制一定η的溶液，然后以一定的速度流布在连续回转的基材上，通过加热以脱掉溶剂进而使P固化，从基材上剥离下来，就成为流延法薄膜。薄膜的宽度、决定于基材宽度、长度是连续的，厚度由溶液浓度基材定。制品优：厚度小、厚度均匀、透明度高、内应力小。缺：生产V慢、成本高强度低。↓由不锈钢带及加热装置等组成。↓不锈钢带由前后2个回转辊筒张紧并带动↓前回转辊筒处不锈钢带上部有流延嘴，其下部有开缝。第六节滚塑一、回转成型（滚塑）原理及工艺过程。工艺原理：粉料（计量）→装入→模具→心轴转动→加热室（预定温度）→（mj不行）转动→P粉末和热的模具表面接触→熔结成均匀的熔体。物料在模腔内通过2种形式流动得到混和和热交换：①一种是物料周期性地从模具内表面某一位置跌落。

②另一种是物料的剪切流动。它又称旋转铸塑/旋转浇铸成型、回转成型方法：将定量的液状P加入模具中，通过对模具的加热及纵模间的滚动旋转，使P熔融塑化并借P自身的重力作用无均匀地布满mj型腔的整个表面，待冷却固化后脱模即可得中空的制品。特点：①设备简单，小批量生产大型中空制品

②厚度均匀（比挤出成型制品）

③废料少、无内应力50年代后期开始出现，主要以液状/糊状P加入模具中，而目前用粉状P代替用于滚塑，下面以粉状P为例进行介绍。二、滚塑成型工艺控制

1、滚塑成型的树脂条件

①颗粒越细，表面越大，热传导也就越好。

②细度相同树脂，其比表面积的大小以立方体形的最大，薄片次之球形最小。

2、加热周期及影响因素

（1）加热温度影响加热温度越高，加热周期越短。循环热风加热装置的加热室温度285—345℃

热细夹套装置的温度 90℃—230℃

（2）加热介质速度的影响加热介质流动速度不同加热模具所需时间可相差3倍。（3）制品壁厚的影响P的熔结时间主要受制品壁厚控制如PE壁厚增加50%熔结时间增加25%左右但8>10mm后，时间增加一倍。（4）模具材料影响如205℃δ=3.2m的镍制模具与厚度为614mm的铅模具相等加热时间h1比h2少（5）树脂熔体粘度的影响

η小树脂易覆盖在模具闪壁粘结在较短加热周期内即达最佳熔结状态。

η大树脂达到最佳粘结状态的加热周期与熔结过度以的加热周期接近，要制最佳粘结的制品很困难，薄壁制品尤其困难。3、冷却温度和时间

冷却不均匀制品收缩不均→翘曲

4、模具自转和公转速度等公转速度及速比非常重要的影响因素。

自转V不能太快产生离心力会使物料飞出模腔，恰当的V应保证模具每转一周就有一层料粘在模壁上。公转V<自转V通常1：4有时1：1/1：8左右转速比取决于制品形态模具悬挂方式。

金属塑性成形§1金属塑性变形基础定义：金属塑性变形是利用金属材料塑性变形规律，施加外力使之产生塑性变形而获得所需形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工工艺。(p66)定义要义：1.金属塑性变形是有规律的。2.工艺目的不但包含形状和尺寸，同时包含力学性能。塑性成形特点：1.能改善金属的组织2.可提高材料利用率3.加工精度较高，4.生产率较高三不加工脆性材料复杂形状特大工件PPPPL0L1δ=（L1-

L0）/L0×100%产生塑性变形而不断裂的性能----塑性当L12L0，δ

（2L0-

L0）/L0×100%=100%

δ

100%称为超塑性

s弹性变形塑性变形

下砥铁上砥铁自由锻原理比较模锻原理，P66，图2-1，b）凹模压板凸模板料冲压原理塑性成形性的衡量：塑性1.塑性与材料性质、变形方式和变形条件有关。2.塑性指标：伸长率与断面收缩率。3.金属塑性变形基本规律。1.最小阻力定律金属质点在塑性变形中总是力图向最小阻力的方向移动。推论：任何形状的具有足够塑性的物体，都可以在平锤头下镦粗成圆形。2.加工硬化规律加工硬化定义：金属在常温下随变形量增加而变形抗力增大、塑性和韧性降低的现象。注意2点（1）常温（2）强度

O硬化曲线A

AB

B

B

B

e

pC硬化曲线表达式=A

n硬化指数n是冷变形硬化参数，反映材料的变形抗力。n

3.体积不变规律塑性变形前后的体积总保持不变。重要推论：塑性变形只改变形状和尺寸，体积不变。1.1影响塑性变形的因素材料因素，P69（1）化学成分：（2）金属组织工艺因素，P70（1）变形温度（2）变形速度（3）应力状态（4）其它材料因素化学成分纯金属比合金合金元素（对钢）：含碳量、碳化物形成元素杂质元素：P、S金相组织纯金属与单相固溶体碳化物与多相组织均匀细小等轴晶粒—粗大柱状晶粒网状二次渗碳体1.变形温度越高，塑性越好2.再结晶温度以上，加工硬化被再结晶软化消除3.防止过热和过烧，所以要控制加热温度变形速度指单位时间内变形程度的大小。加工硬化与热效应起相反的影响作用。因此存在一个临界值。温度，T碳钢铸铁共晶点0.15铁素体珠光体工业纯铁的金相组织共析钢室温组织为P，组成相为F（88%）和Fe3C（12%）。FP网状渗碳体变形速度与塑性的关系塑性变形速度B应力状态的影响压应力数目越多，塑性越好；拉应力数目越多，塑性越差；压应力状态下塑性变形，金属内摩擦加剧，变形抗力增大；金属材料塑性较低时，尽量在压应力状态下进行变形。1.2塑性变形对金属组织和性能的影响变形度纤维组织变形度影响：过小不能细化晶粒；过大产生纤维组织和开裂缺陷。控制变形度的技术参数：锻造比拔长Y锻=S0/S镦粗Y锻=H0/H铸锭坯料的锻造比设计碳素结构钢2-3合金结构钢3-4高合金工具钢5-12纤维组织：P72注意纤维组织不可用热处理消除；只能通过锻造改变方向与分布。1.3冷热加工的划分划分依据：再结晶温度热变形特点：P73热变形可使金属保持较低的变形抗力和良好的塑性，可以用较小的力和能量产生较大的塑性变形而不产生裂纹，同时还可获得具有较高力学性能的再结晶组织。但热变形产生表面氧化。变形金属加热至较高温度时，形成新的细小等轴晶所对应的温度。空气锤压力加工设备欣赏自由锻作业进行曲数控锻造的发展大制造环境下的压力加工自动线摩擦压力机万吨水压机工作中的水压机冲床剪床辊锻机名词解释塑性成形性能最小周边法则加工硬化过热过烧热效应纤维组织冷变形

连接成形

金属焊接是指通过适当工艺方法，使两个分离的金属物体（同种或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。焊接概述

在各种产品制造工业中，焊接与切割（热切割）是一种十分重要的加工工艺。据工业发达国家统计,每年仅需要进行焊接加工后使用的钢材就占钢总产量的45%左右。

焊接可以实现各种钢材，以及铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而广泛地应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。§1电焊电焊借助电弧进行焊接，学名电弧焊。基本工艺装备焊机焊钳焊条工件1.1焊接工艺原理1.物理过程工件接触引弧工件

阴极区2400K阳极区2600K弧柱