江苏大学金工实习(热加工)

江苏大学金工实习(热加工)PAGEPAGE1弧焊初步目的和要求实习操作实习报告图示焊接分类。简述焊接工艺特点。焊接熔化焊压力焊钎焊气电铝电气等电激锻气电摩冷超爆火盐感烙焊弧热渣体离子光压阻擦压声炸焰浴应铁焊焊焊保子束焊焊焊焊焊焊波焊钎钎钎钎护焊焊焊焊焊焊弧手埋埋焊点对缝工弧弧氩CO2焊焊焊弧自半弧保动自焊护焊动焊焊焊接具有节省金属材料、减轻结构重量、结构件质量高、焊接材料厚度不受限制，接头密封性能和力学性能好、生产率高、劳动条件较好等优点。如何引弧？引弧操作应注意那些方面？引弧就是开始焊接时使焊条和工件间产生稳定的电弧。引弧时首先是焊条末端和工件表面接触形成短路，然后迅速将焊条向上提起2~4mm的距离，即可引燃电弧。引弧方法有敲击法和摩擦法两种。引弧时的两个过程既是短路和加空载电压。*6.手弧焊机有哪几种？说明你在实习中使用的手弧焊机的型号和主要技术参数。能否把焊条和焊件连在普通变压器的两端进行起弧和焊接？为什么？按电源种类分为：交流弧焊机和直流弧焊机两大类。其中直流弧焊机按变流方式又分弧焊发电机、弧焊整流器、逆变弧焊器。实习中使用的手弧焊机型号为BX3—300交流弧焊机（增强漏磁类、动圈式）主要技术参数：初级电压、空载电压、工作电压、输入容量、电流调节范围、负载持续率等。不能，弧焊变压器实际上是一台具有一定特性的变压器，其主要特征是在等效次级回路中增加阻抗，获得陡降的外特性，以满足焊接工艺的要求。焊接变压器中可调感抗的作用，不仅是用来获得下降特性，同时还用来稳定电弧和调节焊接电流。7.焊芯起到什么作用？对焊芯的化学成分应提什么样的要求？为什么要提这些要求？药皮起什么作用？试问用光丝能否进行焊接？若用，会产生什么后果和应采取什么措施？焊条芯主要起传导电流和填补焊缝金属。对焊芯的化学成分和非金属杂质的多的作用，少将直接影响焊缝质量。因此，焊条芯的钢材都是经过专门冶炼的，其钢号和化学成分应符合国家标准。焊条钢芯具有较低的含碳量和一定含锰量，硅含量控制较严，有害元素磷、硫的含量低。牌号后面加“高”(A)字，其磷、硫含量控制更严，不超过0．03％。焊条芯直径(即代表焊条直径)为0．4~9mm，其中直径为3~5mm的焊条应用最普遍。焊条长度为300~450mm。焊条药皮在焊接过程中的主要作用是：提高焊接电弧的稳定性，以保证焊接过程正常进行；造气、造渣，以防止空气侵入熔滴和熔池；对焊缝金属脱氧、脱硫和脱磷；向焊缝金属渗入合金元素，以提高焊缝金属的力学性能。在空气中不能用光丝进行焊接。用低碳钢光焊丝在空气中无保护焊接时，焊缝金属的成分和性能与母材和焊丝比较，发生了很大的变化。由于熔化金属与其周围的空气发生激烈的相互作用，使焊缝金属中氧和氮的含量显著增加。根据不同资料，含氮量可达0.105%～0.218%，比焊丝中含氮量高20～45倍；含氧量为0.14%～0.72%，比焊丝高7～35倍。同时锰、碳等有益合金元素因烧损和蒸发而减少。这时焊缝的塑性和韧性急剧下降，但是由于氮的强化作用，强度变化比较小。此外，用光丝焊接时，电弧不稳定，焊缝中产生气孔。因此这种光焊丝无保护焊接是没有实用价值的。只有在惰性气体和真空下光丝能够进行焊接。8.你在实习中使用的焊条类型、型号和尺寸是什么？举例说明型号各部分的意义是什么？实习中使用的焊条类型是：碳钢焊条型号是：E4303、（牌号是：J422）Φ3.2、L为350。CBll7—85规定的碳钢焊条型号以字母“E”加四位数字组成，如E4303。其中“E”表示焊条，前面两位数字“43”表示敷熔金属抗拉强度最低值为420MPa(43kgf/mm2)，第三位数字“0”表示适合全位置焊接，第三、四位数字组合“03”表示药皮为钛钙型和焊接电源交直流两用。此外，目前仍保留着焊条行业使用的焊条牌号，如J422等。“J”表不结构钢焊条，前面两位数字“42”表示熔敷金属抗拉强度最低值为420MPa9.何谓酸性焊条和碱性焊条？它们的特点和应用有何不同？根据焊条熔渣化学性质的不同，焊条分酸性焊条和碱性焊条。药皮中含有多量酸性氧化物的焊条，熔渣呈酸性，称为酸性焊条，如E4303(J422)型焊条；药皮中含有多量碱性氧化物的焊条，熔渣呈碱性，称为碱性焊条，如E5015(J507)焊条。酸性焊条能交直流两用，焊接工艺性好，但焊缝金属冲击韧性较,适于焊接一般低碳结构钢。碱性焊条一般需用直流电源，焊接工艺性较差，对水分、铁锈敏感，使用时必须严格烘干，但焊缝金属抗裂性较好，适于焊接重要结构工件。二、不同空间位置手弧焊（一）目的和要求（二）实习操作（三）实习报告1.简述钢板对接平焊步骤。⑴焊前准备（坡口加工、坡口清理、焊接材料准备、装配）⑵线能量的选择。⑶预热、层间保温及后热。⑷焊后热处理。⑸焊条使用。⑹缺陷返修。2.在运条的基本操作中焊条应完成那几个运动？这些运动应满足什么要求？否则会产生什么后果？在运条的基本操作中焊条首先应：⑴引弧、⑵焊条朝熔池方向不断送进，目的为了维持所要求电弧长度。因此，焊条送进速度应等于焊条熔化速度。送进速度比熔化速度慢，电弧被逐渐拉长，严重时形成断弧；反之，如果焊条送进速度太快，电弧长度迅速缩短，最后导致焊条与焊件接触，形成短路，电弧熄灭。⑶焊条沿焊接方向的移动速度，既焊接速度。太快电弧来不及熔化足够的焊条和基本金属，造成焊缝断面太小容易形成未焊透等现象；太慢熔化金属堆积过多，加大焊缝断面，并且焊件加热温度过高，薄件则容易烧穿。⑷焊条作横向摆动的目的是为了获得一定宽度的焊缝，当焊件开坡口时，由于焊口较宽，通常应该采用摆动，使坡口两侧金属焊透。*3.不同空间位置焊接各有什么特点？如何保证高难度空间位置的焊接质量？平焊位置最利于操作，劳动强度小，熔池中液体金属不会流失，成形美观，焊缝质量也易于保证。立焊、横焊与仰焊时因熔池金属有滴落的趋势，操作难度大，生产率低，质量也不易保证，（进行立焊、横焊、仰焊时的困难：在重力的作用下熔滴不易向熔池过渡，熔池金属和熔渣向下流以致不能形成正常的焊缝。因此，应适当增加电弧和气流的吹力，以便把熔滴送向熔池并阻止金属和熔渣下流。）所以焊缝应尽可能安排在乎焊接位置施焊。*4.比较管子对接手弧焊不同焊接位置的焊接操作难度，分析如何保证其焊接质量？水平固定管子的焊接：由于焊缝是环形的，在焊接过程中经过仰焊、立焊、平焊等几种位置，焊条角度变化大，操作比较困难，所以应注意每个环节操作要领。仰焊时熔化金属向下坠落趋势，立焊过渡平焊位置，则向管子内部滴落倾向，因而有时熔透不均、产生焊瘤和外观不整齐。仰焊为了使熔化金属能熔化到坡口中，主要靠电弧吹力，所以增大焊接电流，电流较大使熔池面积增加熔化金属容易下坠。立焊过渡到平焊部位，往往操作不当而产生气孔、裂纹等缺陷。管子采用转动焊接，操作简单、生产率高易保证焊接质量。5.列表说明对接接头空间位置焊接的电流参数、生产率、焊接质量等方面异同。空间位置电流参数生产率焊接质量平焊I=（30～60）d高较好立焊比平焊小10%～15%一般一般横焊比平焊小10%～15%一般一般仰焊I=（30～60）d较底一般总结你在平焊、立焊操作中出现的焊接缺陷，并分析其产生原因和防止方法。平焊操作手法不当，易在焊缝跟部产生未焊透、夹渣或焊瘤等缺陷。（正确焊条角度和协调的运条动作）立焊因为重力作用下，焊条熔化所形成熔滴及熔池中熔化金属要向下淌，使焊缝成型困难。运条不当时，容易产生咬边及背面烧穿形成焊瘤。（较小焊条、焊条角度、短弧焊接、操作姿势。）三、不同焊接接头型式和坡口型式平弧焊（一）目的和要求（二）实习操作（三）实习报告1.用简图表示对接接头的坡口型式。对接接头的坡口形状2.用简图表示手弧焊接头型式。常见焊接接头型式3.焊接接头形式是根据什么情况来选择的？根据设计图纸的工艺要求及焊件材料成分、焊件厚度、结构的形状及使用条件不同等诸多原因来选择其接头形式及坡口形式。根据国家标准GB985—88规定，焊接接头的基本形式可分为对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头四种。4.为什么焊件要开坡口？手弧焊工件厚度达到多少应开坡口？为了保证焊接强度，焊接接头处必须熔透。工件较薄时，电弧的热量足以从一面或两面熔透整个板厚，板边可不作任何加工，只要在接口处留一定间隙，就能保证焊透，厚度大于6mm的工件，从两面焊也难以保证焊透时，就要将接口边缘加工成斜坡，构成“坡口”。开坡口的目的是使焊条能伸人接头底部起弧焊接，以保证焊透。当钢板厚度在6mm以下，一般可不开坡口，只留有1～2mm的焊缝间隙，但这并不是绝对的，在较重要的结构中，当钢板厚度大于3mm就要求开坡口了。5.比较不同坡口型式的特点。对接接头的坡口形状当钢板厚度在6mm以下，一般不开坡口，只留有1～2mm的焊缝间隙。V形坡口的钢板厚度为7～40mms时，特点是加工容易，但焊后角变形较大。X形坡口的钢板厚度为12～16mm可采用X形坡口也称为双面V形坡口。X形坡口与V形坡口相比较，具有在相同厚度下，能减少焊着金属量二分之一，焊后变形和产生内应力也较小。因此，这种坡口多用于大厚度及要求控制焊接变形量的结构中。焊接时，X型坡口必须双面施焊，其他形式的坡口根据实际情况，可采用单面焊，也可采用双面焊。U形坡口的钢板厚度为20～60mm，当板厚度为40～60mm时，采用双面U形坡口。U形坡口特点是焊着金属量最少，焊件产生变形小。焊缝金属中母材金属占的比例也小。但这种坡口加工较难，一般应用在较重要的焊接结构。*6.为提高生产率，能不能将原钢板的多层多道焊用粗焊条（≥6mm）单层焊来代替？为什么？不能。对于相同板厚焊接结构，采用多层多道焊可以有效地提高焊缝金属的性能。这种方法一方面由于每层焊缝变小而改善了凝固结晶的条件，另一方面，更主要的原因，是最后一层对前一层焊缝具有附加热处理的作用，从而改善了焊缝固态相变的组织。多层焊焊接已发展成为计算机控制线能量的多丝焊接，丝间的距离，焊接参数和层间厚度均由事先输入计算机的程序进行控制，可以获得理想的焊接质量。7.熔化焊常见缺陷有哪些？分析其产生原因。怎样才能有防止这些缺陷的产生？如何修补？第一类裂纹（焊接应力及其它致脆因素作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏形成的新界面而产生的缝隙。）微观裂纹、纵向裂纹、横向裂纹、放射状裂纹、弧坑裂纹、间断裂纹群、枝状裂纹。第二类孔穴（熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴）气孔、球形气孔、均布气孔、局部密集气孔、链状气孔、条形气孔、虫形气孔、表面气孔第三类固体夹杂（焊缝金属中残留的固体夹杂物）夹渣、焊剂或熔剂夹渣、氧化夹渣、皱纹、金属夹杂第四类未熔合和未焊透（焊缝金属和母材之间或焊道金属和焊道金属之间未完全熔化结合和未完全熔透现象）未熔合、未焊透第五类形状缺陷（焊缝表面形状与原设计几何形状有偏差）连续和间断咬边、缩沟、焊缝超高、凸度过大、下塌、焊瘤、错边、角度偏差、下垂、烧穿、未焊满、焊脚不对称、焊缝宽度不齐、表面不规则、等第六类其它缺陷（不能包括在1～5类缺陷的其它缺陷）电弧擦伤、飞溅、钨飞溅、表面撕裂、磨痕、凿痕、打磨过量、定位焊缺陷、层间错位四、焊接工艺参数实验（一）目的和要求（二）实习操作（三）实习报告1.手弧焊的焊接工艺参数包括哪几方面？焊接规范是指工件厚度、焊条直径、焊接电流、焊接速度、焊条种类、焊接位置等工艺参数。选择合适的焊接规范，是获得优质焊接接头的基本保证。2.如何选择焊接电流？选择焊接电流应考虑哪些因素？焊件厚度分别为3mm、5mm、12mm各应选用多粗的焊条和多大的焊接电流？选择焊接电流直接按焊条直径来选择电流，根据经验公式进行计算：I=KdI——焊接电流，A；d——焊条直径，mm；K——系数焊条直径mm1～22～44～6系数K25～3030～4040～60焊接时，决定电流大小的因素狠多，如焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置和焊缝层次等，但是最主要的是焊条直径和焊接位置。焊件厚度（mm）3mm5mm12mm焊条直径（mm）Φ2.5Φ3.2Φ4焊接电流（A）50~80100~130160~210*3.焊接电流选择不当会产生什么后果？焊接电流值首先应根据焊条直径进行选择，然后根据钢板厚度、焊接位置进行适当调整。钢板越厚，焊接热量散失得越快，应选用电流值的上限。立、仰、横焊时应选用较小的电流，通常应比平焊小10%左右。手弧焊时，焊接电流将直接影响到焊接过程稳定性和焊缝的外表成型。飞溅、焊缝成型、焊条熔化情况等，因此，正确选择焊接电流对于保证焊缝质量提高焊接生产率具有重要意义。4.焊接速度是什么？焊接速度不当会产生什么后果？如何控制？焊接速度指焊条沿焊接方向移动的速度，是指单位时间内完成的焊缝长度。焊接速度的快慢一般由焊工凭经验确定。焊接速度过快时，容易使焊缝中熔深浅、熔宽窄，产生未焊透等焊接缺陷。焊接速度过慢时，使焊缝熔深深、熔宽宽、余高小，特别是薄板容易烧穿。根据材料类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置和焊缝层次、电流大小等控制焊接速度。最为重要电流大小。5.什么是弧长？弧长不当会产生什么后果？弧长受哪些因素的影响？一般选择多少长度？焊条与熔池之间的距离称为弧长。电弧长短对焊缝质量有很大影响。电弧的长度超过焊条直径的叫长弧，小于焊条直径的为短弧。用长弧焊接时，电弧燃烧不稳定，焊缝质量较差，表面鱼鳞不均匀，焊缝熔深较浅，当焊条熔滴向熔池过渡时，周围空气容易侵入形成气孔，而且熔化金属飞溅严重，造成浪费。因此，施焊时应该采用短弧，特别是采用碱性焊条时，一定要用短弧焊接，才能保证焊缝质量。短弧焊接时的弧长，按下式确定L=（0.5-1）dL——电弧长度（mm）d——焊条直径（mm）。*6.观察纪录不同电流和焊接速度对焊缝成形的影响，并用图表示之。分析电流和焊接速度对焊接过程和焊接质量的影响。焊接时流经焊接回路的电流，称为焊接电流。电流大小：⑴听声响；焊接可以从电弧的响声来判断电流的大小，发出“哗哗”的声音，犹如大河流水一样。当电流较小时，发出“丝丝”声响，而且容易断弧。电流适中，会发出“沙沙”的声响，同时夹着清脆的劈啪声。⑵看飞溅；电流过大时，电弧吹力大，可看到较大的铁水颗粒向熔池外飞溅，焊接时爆裂声大；电流过小时，电弧吹力小，熔渣和铁水不容易分清。⑶看焊条熔化状况；电流过大时，当焊条熔化到半截以后，剩余焊条出现红热状况，甚至出现药皮脱落现象；如果电流过小，焊条熔化困难，容易粘在焊件上。⑷看熔池状况；在焊接过程中，观察熔池状况，调整操作方法，是得到理想焊缝形状常用的方法。当电流较大时，熔池呈长形；电流小时，熔池呈扁形；电流适中时，熔池形状似鸭蛋形。⑸看焊缝成型；电流过大，熔深大，焊缝宽而底，两侧易产生咬边，焊波粗糙；电流过小时，焊缝窄而高，两侧与母材金属熔合不良；电流适中时，焊缝两侧与母材金属熔合良好，焊波成型美观，高度适中，呈圆滑过渡。焊接电流大小，是影响焊接生产率和焊接质量的重要因素之一。单位时间内完成焊缝长度称为焊接速度。焊速慢，焊缝高温停留时间长，热影响区增宽、焊接接头晶粒变粗、机械性能降低，同时变形量也会增大。若焊速太快，熔池温度不够，容易造成未焊透、未熔化、焊缝成型不良等缺陷。在保证质量基础上，选择适当焊接速度，提高焊接生产率。五、气焊和气割（一）目的和要求（二）实习操作（三）实习报告1.画出你在气焊操作时所用的设备装置及气路连接简图，并说明所用设备的名称和功能。气焊设备中气瓶和送气导管采用什么颜色？氧气瓶颜色：天蓝氧气管颜色：红色乙炔瓶颜色：白色乙炔管颜色：黑色2.气焊或气割时应注意哪些安全问题？气焊、、气割中常见故障：一.火焰不正常⑴金属飞溅及熔渣塞焊嘴或进入焊嘴内，破坏气体正常流出。⑵焊嘴长时间使用，火口处局部金属烧损，气体不能按正确方向流出。⑶使用和维护不当，焊嘴端部成直筒形或喇叭形。二.割嘴漏气⑴螺纹不严，内芯与割嘴座之间漏气。⑵压合不严，小压盖处不严，打开切割氧阀门，则会出现回火。三.割距“不冲”（预热火焰弱，混合气体喷出速度低，切割氧冲击力小。）*3.简述减压器、乙炔发生器和回火保险器的工作原理。减压器：来自氧气瓶的高压氧气通人高压室，其压力由高压表指示减压器不工作时，调压弹簧呈放松状态，进气活门被活门弹簧压下，关闭通道，高压气体不能进入低压室(见图)。要使调压器工作，可按顺时针方向转动调压手柄，使调压弹簧受压，顶开进气活门，高压气体流人低压室。随着低压室内气体压力的升高，对薄膜及调压弹簧的压力增大，使活门的开启度逐渐减小。当低压室内气体压力达到预定值后，活门被关闭，减压后的气体压力由低压表指示出(图)。控制调压手柄的旋人程度，可改变低压室的气体压力。焊接时随着气体的输出，低压室中氧气压力降低，此时在调压弹簧作用下薄膜上鼓，使活门重新开启，氧气由高压室流人低压室，以补充输出的气体。当活门开启度达到流人的高压氧气和流出的低压氧气流量相等时，进入稳定工作状态。当输出气流量增大或减小时，活门的开启度也相应增大和减小，从而自动保持输出的压力稳定。4.气焊火焰分哪几种？怎样区别？低碳钢、中碳钢、高碳钢、普通低合金钢、铸铁、黄铜、铝合金等金属材料气焊时各采用哪种火焰？改变氧和乙炔的体积比，可获得三种不同性质的气焊火焰—中性焰、碳化焰和氧化焰。中性焰：当氧与乙炔以1．0~1．2的体积比混合，燃烧后生成。中性焰由焰心、内焰、外焰三部分组成，内焰温度最高，可达3000~3200℃。中性焰适用于焊接低碳钢、合金钢、紫铜和铝合金等多种材料。碳化焰：氧与乙炔以小于1．0的体积比混合，燃烧后生成碳化焰。由于氧气较少，燃烧不完全，整个火焰比中性焰长，但温度比较低，最高温度低于3000℃氧化焰：当氧与乙炔以大于1.2的体积比混合时，燃烧后便生成氧化焰。由于氧气充足，燃烧比中性焰剧烈，火焰较短，温度比中性焰高，可达3100~3300℃5.气焊时，什么时候需用焊剂？焊丝和焊剂的作用是什么？气焊时，进行钎焊时需要焊剂。焊丝作用是作为填充材料。在焊接过程中焊剂作用是：清除被焊工件表面的氧化膜及污物，改善钎料与工件间的浸润性，保护钎料和焊件免遭氧化，提高钎焊接头质量。6.第4题中所列的材料和不锈钢材料中，哪些不能采用氧气切割？为什么？试简述氧气切割过程和金属气割条件。铸铁、黄铜、铝合金和不锈钢能采用氧气切割。工程金属材料并非都能进行气割加工，只有满足下列条件的金属材料才能进行气割加工。a．被割材料的燃点应低于其熔点。b．燃烧形成的金属氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。c．金属燃烧时放出的热量大，金属本身的导热性要差。焊矩和割矩构造有何不同？割炬比焊炬多一根切割氧气管及切割氧气阀，割嘴的出口处有两条通道，周围一圈为乙炔和氧的混合气体出口，中间通道为切割氧气出口，二者互不相通。简述气焊平焊操作要点。气焊时一般左手拿焊丝，右手握焊炬，两手动作要协调，沿焊缝向左或向右焊接。要掌握好焊炬与工件的夹角。(图8—1)，工件愈厚，角度就愈大。正常焊接时，约在30~500范围内。当焊接结束时，应适当减小，以填满熔池坑和避免烧穿。焊炬向前移动的速度应保证工件熔化，并保持熔池有一定大小。工件熔化形成熔池后，再将焊丝点人熔池内熔化。9.在气焊、气割中可能会出现那些问题？应如何解决？⑴点火时，连续发出“放炮”声或点不燃，是因为氧气压力过大或乙炔不纯（乙炔内可能含有空气）。应减少氧气送给量，或先放出不纯的乙炔，然后重新进行点火。⑵刚点燃火焰多为碳化焰，焊接前根据焊材种类和性质选择所用火焰。⑶气焊、气割中焊割嘴过热或氧化渣堵塞住或乙炔供应不足，焊割产生鸣爆并发生回火现象。应迅速关闭预热氧气阀门。⑷正确熄火过程应先关焊炬上乙炔开关，再关氧气开关，否则出现碳丝和回火等现象。六、埋弧自动焊、电阻焊、氩弧焊演示（一）目的和要求（二）实习操作（三）实习报告1.埋弧自动焊由哪几部分组成？简述其焊接工艺过程。埋弧自动焊的基本设备是埋弧自动焊机，它由焊接电源、控制箱和焊车三部分组成。埋弧自动焊就是在手工电弧焊基础上发展起来的一种自动化焊接工艺。在埋弧自动焊中，以连续送进的光焊丝代替手弧焊的焊条芯，以焊剂代替焊条药皮，焊接时电弧引燃、焊丝送进和沿焊接方向移动电弧全部由焊机自动完成。2.与手弧焊比较，埋弧自动焊有何特点？说明其应用范围。与手工电弧焊相比，埋弧自动焊有以下优点：⑴.生产率高焊接电流常可用到1000A以上，比手工电弧焊时电流大得多，又因焊接过程中节省了更换焊条的时间，所以埋弧自动焊比手工电弧焊具有高得多的生产率(生产率约为手工电弧焊的5~8倍)。(2).焊接质量高而且稳定埋弧自动焊时电弧区保护严密，熔池保持在液态的时间较长，冶金过程进行得较为充分，加之焊接规范自动控制调整，所以焊接质量高而且稳定，焊缝成形美观。(3).节省金属材料埋弧自动焊热量集中，熔深大，20~25mm厚以下的工件可不开坡口直接焊接，又没有焊条头的浪费，金属飞溅少，所以能有效节省金属材料。(4).劳动条件得到改善自动焊由于弧光不外泄，焊接时烟雾少，操作者只需操作管理焊机，所以劳动条件大为改善。由于埋弧自动焊的上述优点，故在工程上获得了广泛应用。此法常用于焊接直长焊缝和较大直径的环形焊缝，对于厚度较大的工件和大批量生产尤为适宜。3.氩弧焊设备由几部分组成？气体保护焊与手弧焊、埋弧焊比较有什么特点？其应用范围如何？钨极氩弧焊又可分为手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊。手工钨极氩弧焊机主要由焊接电源、焊矩、供气及供水系统、控制装置等几部分组成。氩弧焊的主要特点为：⑴．由于采用惰性气体作保护，所以适宜于焊接各种合金钢、易氧化的有色金属及稀有金属。⑵．电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，熔池小，焊接速度快，焊接热影响区较窄，工件焊接变形小。⑶．电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，成形美观。⑷．明弧可见，操作方便，易于实现自动化。目前氩弧焊主要用于焊接铝及铝合金，钛合金，以及不锈钢，耐热钢和某些重要的低合金结构钢。4.电阻焊的基本形式有哪几种？各自的特点和应用范围怎样？电阻焊是利用电流通过焊件时在接触面所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，并在压力下形成接头的焊接方法。电阻焊分为点焊、缝焊、对焊三种基本形式。⑴点焊是利用柱状电极加压通电，在搭接工件接触面之间形成不连续焊点的一种焊接方法。点焊在汽车、飞机、仪表制造等部门均获得广泛的应用。⑵缝焊过程与点焊相似，只是用旋转的滚轮电极代替柱状电极，滚轮电极压紧焊件并转动，同时带动焊件向前移动，配合断续通电，即形成连续的焊缝。缝焊主要用于制造有密封性要求的薄壁结构，如油箱、容器、管道等。⑶对焊时工件整个端面接触，由于接触处电阻较大，通以较大电流后，接头处温度迅速升高，当端面附近工件进入塑性状态时，再施加较大的轴向压力，使整个断面连接成一个整体。*5.电阻焊时，为什么电极与焊件间不会发生焊接现象？电阻焊时，焊件通电后，两电极接触表面之间的金属圆柱内，由于电流密度最大，依靠接触电阻和焊件内部电阻所产生的热量最多，因此温度主要集中在两电极接触表面之间的金属圆柱内，而圆柱体以外的金属，因电流密度小，故温度不高。电极与焊件间的接触电阻所产生的热量，虽然与两焊件间的接触电阻所产生的热量差不多，但大部分都被水冷却的铜电极所传走，造成电极与焊件间接触处温度降低很多。所以电极与焊件间不会发生焊接现象。*6.钎焊有何特点？应用范围怎样？钎料和钎剂的作用是什么？钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，加热到钎料熔化而焊件仍处于固态的温度，待液态钎料凝固后将工件连接在一起的焊接方法。根据钎料熔点不同，钎焊分为硬钎焊和软钎焊。硬钎焊钎料熔点在450℃以上，接头强度高，一般达200MN／m2以上。硬钎焊的钎料有铜基、银基和镍基等。硬钎焊主要用于受力较大的钢及铜合金构件的焊接，还有刃具、量具等的焊接。钎料熔点在450℃以下，接头强度低，一般在70MN／m2钎焊时一般都要使用钎剂（又称熔剂），以清除被焊工件表面的氧化膜及污物，改善钎料与工件间的浸润性，保护钎料和焊件免遭氧化，提高钎焊接头质量。软钎焊常用的溶剂有松香、氯化锌溶液，硬钎焊的熔剂由硼砂、硼酸、氟化物、氯化物等组成，根据钎料不同加以选用。7.焊接变形有哪几种基本形式？常见的焊接缺陷有哪些？如何检查其内部缺陷？焊件焊后冷却到室温下残留在焊件上的变形叫做焊接残余变形，简称焊接变形。焊接变形的基本形式有：焊件在纵向和横向的缩短变形、被焊接的两块板材之间的角变形、焊接梁、柱、管子沿长度方向的弯曲变形、扭曲变形和薄板焊接后的波浪变形等。焊接缺陷有许多种，就熔化焊而言，常见的焊接缺陷有裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透、咬边、焊瘤、烧穿等。对焊缝内部的裂纹、气孔、夹渣等缺陷的检验，通常采用射线探伤、超声波检验、磁粉检验等方法。热处理c第一章

金属材料及钢的热处理一、常用金属材料（一）目的和要求1、了解金属材料的分类方法和名称。2、熟悉常用金属材料的成分、牌号、性能和用途。3、了解影响金属材料使用性能的基本因素。（二）讲课1、金属材料的分类（主要介绍用途分类），主要介绍钢铁材料的分类。2、介绍Q235（A3）、45、ZG40Cr、T10A、20CrMnTi、GCr15、W18Cr4V的主要成分、钢种、性能和用途举例。3、介绍热处理车间的安全技术。（三）实习报告

4、什么叫有色金属？举实例说明铝和铜在机器制造中的用途。狭义上，有色金属是非铁金属，是铁、锰、铬以外金属的总称；广义上的有色金属还包括有色合金，它是以有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。实例：铝—电缆、电器零件、装饰品及日常生活用品；铜—电线、导电螺钉、储藏器、各种管道。

5、影响金属材料的使用性能有哪些？性能名称性能内容

使用性能物理性能包括密度、熔点、导电性、导热性、磁性等。化学性能金属材料抵抗各种介质的侵蚀能力，如抗腐蚀性能等。力学性能强度在外力作用下材料抵抗变形和破坏的能力，分为抗拉强度σb、抗压强度σbb、抗剪强度σr，单位均为MPa。硬度衡量材料软硬程度的指标，较常用的硬度测定方法有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）。塑性在外力作用下材料产生永久变形而不发生破坏的能力。常用指标是伸长率δ（%）和断面收缩率ψ（%），δ和ψ愈大，材料塑性愈好。冲击韧性材料抵抗冲击力的能力。常把各种材料受到冲击破坏时消耗能量的数值作为冲击韧性的指标，用αk（J/cm）表示。冲击韧度值主要取决于塑性、硬度，尤其是温度对冲击韧度值的影响具有更重要的意义。疲劳强度材料在多次交变载荷作用下，不致引起断裂的最大应力。工艺性能包括热处理工艺性能、铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能。

二、热处理理论基础及工艺概述（一）目的和要求1、了解退火、正火、淬火、回火、氮化、渗碳处理目的和工艺过程。2、了解热处理与材料性能的关系。3、了解实现改变材料性能的基本途径和基本原理。（二）讲课1、简述钢热处理的原理。2、介绍退火、正火、淬火、回火工艺及其作用。3、介绍表面热处理。（三）实习报告1、什么叫做热处理？其作用是什么？热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，从而获得最终的实用性能，而这一般不是肉眼所能看到的。2、什么是退火、正火、淬火、回火方法?各有什么作用？退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃3、画出退火、正火、淬火、回火的热处理工艺曲线。4、什么是渗碳处理？其作用和实现的原理是什么？表面渗碳处理：将含碳(0.1~0.25%)的钢放到碳势高的环境介质中,通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层,再经过淬火、回火,使工件的表面层得到碳含量高的合金,而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量低的合金,合金的硬度主要与其碳含量有关,故经渗碳处理和后续热处理可使工件获得外硬内韧的性能。渗碳处理的作用是：提高表面层的耐磨性(碳含量高的合金),同时保持心部有高的耐冲击能力，即强韧性以及良好的塑性，使零件既能承受磨损和拥有较高的表面接触应力，同时又能承受弯曲应力及冲击载荷。渗碳处理用于在摩擦冲击条件下工作的零件，如汽车齿轮、活塞销等。5、什么是氮化处理？说明其作用和原理。氮化处理：在一定温度下，将工件置于渗氮介质中加热、保温，使活性氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。零件渗氮后表面形成氮化层，氮化后不需淬火，钢件表层硬度可达950~1200HV，这种高硬度和高耐磨性可保持到560~600。C而不降低，故氮化钢件具有很好的热稳定性，同时具有较高的抗疲劳性和耐腐蚀性且变形很小。由于上述特点，渗氮在机械工业中得到了广泛应用，特别适宜于许多精密零件的最终热处理，例如磨床主轴，精密机床丝杆，内燃机曲轴以及各种精密齿轮和量具等。6、何谓预备热处理？何为最终热处理？举例说明。预备热处理包括退火、正火、调质等，退火、正火的工序位置，通常安排在毛坯生产之后、切削加工之前，以消除毛坯的内应力、均匀组织、改善切削加工性能，并为以后的热处理做组织准备。调质工序一般安排在粗加工之后、精加工或半精加工之前，目的是为了获得更好的综合力学性能，为以后的热处理做组织准备。调质一般不安排在粗加工之前，以免表面调质层在粗加工时大部分被切削掉，从而失去调质处理的作用。最终热处理包括淬火、回火及表面热处理等。零件经过此热处理后，获得所需的使用性能，因其硬度较高，除磨削外不宜进行其他形式的切削加工，故其工序位置一般均安排在半精加工之后。

三、热处理设备（一）目的和要求1、通过现场参观和操作，了解热处理常用设备。2、退火、正火、淬火、回火的工艺操作过程及注意事项。3、了解热处理在制造业中的地位和作用。（二）参观和演示1、参观箱式电阻电炉、盐浴炉、井式气体渗碳电阻炉等设备。2、参观演示高频淬火过程。3、参观发黑处理过程。（三）实习报告1、试说明RX3—45—9、NLQ—75—9、DM—100—13、RJ2—55—6、GGC50—2设备的含义、工作原理、作用（或所能完成的工作等）。并把这些设备的功率、电压、相数、额定温度（或工作温度）、工作空间及重量等综合列于一表内。设备型号名称功率电压额定温度RX3—45—9箱式加热电阻炉45kw

950NLQ—75—9井式气体渗碳电阻炉75kw

950DM—100—13

1300RJ2—55—6井式回火炉55kw

650GGC50—2真空管式高频感应加热炉50kw380V

2、井式回火炉、井式氮化炉的工作过程或工作原理是什么？

3、可倾式回转炉的作用是什么？其工作过程或工作原理是什么？不

4、高频淬火的作用是什么？简述其操作过程。高频淬火是指利用高频电流（30k～100kHz）使工件表面局部加热、冷却，获得表面硬化层的热处理方法，这种方法只是对工件一定深度的表面强化，而心部基本上保持处理前的组织和性能，因而可获得高强度、高耐磨性和高韧性的综合性能。又因为是局部加热，所以能显著减少淬火变形，减低能耗。正是因为高频淬火拥有上述这些特点，因而在机械加工行业被广泛应用。

5、何谓发黑处理？其工艺过程如何？各道工序又有什么作用？发黑处理是金属表面氧化处理中最常用的一种方法。其中碱性发黑处理是将工件放在一定的温度的强碱性溶液中进行的氧化处理，它使工件表面形成一层氧化膜（Fe3O4）,这层氧化膜组织较为紧密，能牢固地与金属表面结合，依据处理条件的不同，该氧化膜可呈现亮蓝色直到亮黑色，主要应用于碳素钢和低合金钢。工艺原理：当工件在浓度很高的碱性和氧化剂的溶液中加热时，表面开始先受到碱的微腐蚀作用，首先析出铁离子，与碱的氧化剂继续作用，生成亚铁酸钠（Na2FeO2）和铁酸钠（NaFe2O4），然后再由亚铁酸钠和铁酸钠进一步作用，生成成分为四氧化三铁的致密氧化膜。作用：它不仅对金属表面起防锈作用，还能增加金属表面的美观，对于淬火工件而言，还能起到消除应力的作用。四、热处理实验和操作（一）目的和要求1、了解各处理工艺过程及其作用的异同。2、

了解热处理后材料性能的变化。3、掌握洛氏硬度、显微硬度实验的操作。（二）实验与操作1、演示和讲解HRC、HBS和HV硬度试验。

2、演示ZG40Cr等材料的热处理的整个过程。3、选择一材料（45或ZG45Cr等）进行退火、正火、调质处理。4、自行测试一材料的经以上处理后的硬度值和经氮化式渗碳后的显微硬度。（三）实习报告1、简述ZG40Cr（采用当时生产中所处理的材料）热处理的整个工艺过程，并说明各工序的作用。

2、何谓调质处理？处理后材料性能有何特点？生产中那些零件要采用这种处理工艺。调质处理是淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。调质处理后得到回火索氏体，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优，它的硬度取决于高温回火温度并与钢的稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200～300之间。调质常常应用在中碳(低合金)结构钢，也用在低合金铸钢中，对力学要求高的结构零部件都要进行调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。

3、简述HRC、HBS、HV的基本原理和操作过程。A、布氏硬度（HB）用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。其计算公式为：布氏硬度＝F/A（压痕球形表面积）式中：F—压入金属试样表面的试验力。测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。举例：120HBS10/1000130：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/mm2（MPa）。B、洛氏硬度（HR）洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的是，它是测量压痕的深度。即，在初始试验力（Fo）及总试验力（F）的先后作用下，将压头（金钢厂圆锥体或钢球）压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计算硬度值。其值是个无名数，以符号HR表示，所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C，即HRA、HRB、HRC。硬度值用下式计算：

HR=（K-H）/CK为常数，金刚石压头时K=0.2MM，淬火钢球压头时K=0.26MM；H为主载菏解除后试件的压痕深度；C也为常数，一般情况下C=0.002MM。当用A和C标尺试验时，HR=100-e当用B标尺试验时，HR=130-e式中e—残余压痕深度增量，其什系以规定单位0.002mm表示，即当压头轴向位移一个单位（0.002mm）时，即相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。上述三个标尺适用范围如下：HRA（金刚石圆锥压头）20-88HRC（金刚石圆锥压头）20-70HRB（直径1.588mm钢球压头）20-100洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料，它弥补了布氏法的不是，较布氏法简便，可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是，由于其压痕小，故硬度值不如布氏法准确。（3）维氏硬度，由英国科学家维克斯首先提出。以49.03~980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，试验负荷1.961~<49.03N，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度，试验负荷<1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。维氏硬度计测量范围宽广，可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材料，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的材料（3000个维氏硬度单位）都可测量。计算公式为：P为载荷，如10kg。

d为压痕对角线长度(mm)。

4、热处理中易产生哪些缺陷？有什么危害？如何防止？(1)、热处理工艺选择不当对工件的质量产生较大的影响，如淬火工艺的选择不当，容易使淬火工件力学性能不足或产生过热，晶粒粗大和变形开裂等缺陷，严重的会造成零件报废。（2）、加热不当，会造成过热、过烧，表面氧化和脱碳等问题。过热使工件的塑性、韧性显著降低，冷却时产生裂纹，过热可通过正火予以消除。过烧是加热温度接近开始熔化温度，过热后的钢强度低、脆性大只能报废。生产上应严格控制加热温度和保温时间，钢在高温加热过程中，由于炉内的氧化性气氛造成钢的氧化（铁的氧化）和脱碳。氧化使金属消耗，工件表面硬度不均，脱碳使工件淬火后硬度、耐磨性、疲劳强度严重下降。为防止氧化和脱碳，常采用保护气氛加热或盐浴加热等措施。（3）、在冷却中有时会产生变形和开裂现象，变形和开裂主要是由于加热或冷却速度过快，加热或冷却不均匀等产生的应力造成的。生产中常采用正确的热处理工艺，淬火后及时回火等措施来防止。（4）、加热温度或保温的时间不足、冷却速度太慢、工件表面脱碳造成淬火剂温度过高或冷却速度不均匀，会带来表面硬度不均等缺陷，这些都是制定热处理工艺所必须考虑的基本问题。

5、记录G45#经退火、正火、淬火，高温回火后的洛氏硬度值，经氮化或渗碳后的显微硬度值。对其结果做必要的分析（同学自备报告纸一张）。

锻压一、锻压概况（一）、目的和要求1、了解锻造实习的意义、内容、安排、要求和安全技术。2、了解锻造生产的种类、生产工艺过程、特点和应用，熟悉锻造场地。3、了解加热的目的和方法、加热设备、操作方法、碳钢的锻造温度范围，以及锻件的冷却方法。4、熟悉有关锻打操作要领，了解锻造工具。（二）实习操作1、加热炉操作。2、锻造工具的识别。3、锻打产品示范。（三）实习报告1、锻造生产方式或种类有哪些？各适合生产什么锻件？答:自由锻：适合单件或小批量零件，或大型锻件。模锻：适合大批量小型零件。胎模锻：适合中批量锻件。

2、锻造生产的锻件有何显著特点？答：具有优良的综合力学性能。

3、锻件加热有哪几种？简述其加热原理和特点。答：（1）、火焰加热：利用燃料在炉内产生的高温液体通过对流辐射把热能传给坯料表面，并由表面向中心使坯料加热。（2）、电阻炉加热：利用电流通入电炉内的电热体所产生的热量，以辐射及对流的方式来加热金属。（3）、感应加热：在将感应器通入交变电流产生交变磁场的作用下，金属材料内部将产生交变涡流，由于涡流发热和磁场发热直接将金属加热。

4、材料45、Q235（A3）、T10A各属于何种材料？并说明其性能、应用场合、锻造加热温度、加热火色。答;（1）、45#属于优质碳素钢（结构钢），各项性能中等，适合制造零件，800～1200℃，红→淡黄。（2）、Q235是普通碳素结构钢，韧性、塑性优良，适用于建筑行业或对韧性要求较高的零件，800～1280℃,红→黄白。（3）、T10A优质碳素工具钢，硬度高，适用于做工具，770～1150℃，红→深黄→淡黄。

5、手工锻打时应掌握那些要领？应注意哪些安全？答：1、锤工：做到“稳、准、狠”；2、钳工：对工件要夹牢、放平；3、加热在允许的范围内可以高一点。

6、记录你所用工具的名称，并分析其作用。各类钳子：夹持工件大锤：产生所需压力小锤：指挥和产生压力剁刀：切割用冲子：冲孔用平锤：修整作用

7、简述演示产品的锻打过程，并图示其工艺（工序）。比如鸭嘴锤：1、先用大锤沿一定顺序锻其一面

2、90°翻转锻其一面

3、用平锤修整

思考：金属加热时有哪些常见缺陷？怎样防止？1、氧化：加速加热；减少与氧气之类酸性气体的接触。2、脱碳：高温区域时间短一些。3、过热、过烧：严格控制温度以及保温时间。4、裂纹：加热均匀，减少应力集中的产生。

二、鸭嘴榔头方坯手工锻（三）实习报告1、简述手锻炉操作过程。答:1、打开加热电炉，预热十分钟。2、用工件夹将工件夹起，放入炉中。3、使工件加热，直至工件变为亮黄色。

2制订鸭嘴榔头方坯锻造工序，画出工序简图，并说明你在制订工序时考虑了哪些因素。答：工序：拔长→修整（辅助工序）。考虑因素：在拔长时一定要控制好送进量和宽厚比，防止夹层的产生，也防止“锻不透”的现象。

3、坯料为什么要进行拔长？答|：1、使长度增加或截面减小。2、提高材料的力学性能。

4、拔长时为何要控制送进量和宽厚比？答：1、防止夹层的产生，防止锻不透。2、加快拔长速度，提高效率。

5、如果锻件是带台阶的轴类锻件，应该如何处理？答：压肩→拔长时应