金工实习（机械类和近机类专业）全套教学课件

绪论全套可编辑PPT课件共分为11章，前4章介绍了铸造、锻压、焊接、热处理等非切削加工工艺，第5章对切削加工作了一个总体概述，第6章至第10章分别介绍了钳工、车工、铣工、刨工、磨工等切削加工工艺，第11章介绍了特种加工的相关知识

了解金工实习的任务掌握金工实习的内容和安全注意事项。学习目标

金工实习（金属工艺学实习的简称，又称机械制造实习）是一门极具实践性的技术基础课，是学生学习机械制造类课程的先修课程，也是学生学习机械制造基本工艺方法和技术的重要必修课。

金工实习不仅可以让学生获得机械制造的基础知识，了解机械制造的操作过程，还可以提高他们的操作技能和动手能力。因此，金工实习是增强实践能力、提高综合素质、培养创新意识和创新能力不可缺少的重要环节。金工实习任务321了解机械制造的一般过程，熟悉机械零件的常用加工方法及其所用主要设备和重要附件的工作原理及典型结构，工具、夹具、量具的使用以及安全操作技术。对简单零件具有选择加工方法和进行工艺分析的能力，并在主要工种上具有操作实习设备并完成作业件加工制造的实践能力。了解新工艺、新技术、新材料在机械制造中的应用，较深入地了解实习所用现代制造技术设备的基本操作知识，并进行基本操作训练和应用。4培养学生质量和经济观念、理论联系实际的科学作风以及遵守安全技术操作、热爱劳动、爱护国家财产等基本素质。机械制造的全过程一般包括收集市场信息、设计产品、制备工艺、准备工装、毛坯生产、切削加工、热处理、装配调试、形成产品和用户信息反馈等过程金工实习的内容铸造是将熔融金属液浇入具有和零件形状相适应的铸型空腔中，冷却凝固后获得一定形状和性能的金属件（铸件）的方法。铸造成形实质上是利用熔融金属的流动性能实现成形的。金工实习主要工艺法1、铸

造2、锻造铸造是将熔融金属液浇入具有和零件形状相适应的铸型空腔中，冷却凝固后获得一定形状和性能的金属件（铸件）的方法。铸造成形实质上是利用熔融金属的流动性能实现成形的。冲压是利用冲床和专用模具使金属板料产生塑性变形或分离，从而获得零件或者制品的加工方法。金工实习主要工艺法3、冲压4、焊接焊接是现代工业生产中广泛运用的一种金属连接方法。它是通过加热或加压（或者两者并用），用（或不用）填充材料，使焊件形成原子（分子）间结合的一种连接方法。金工实习主要工艺法6、切削加工切削加工是利用刀具将坯料或工件上多余的材料切除，以获得几何形状、尺寸精度和表面质量完全符合图样要求的零件的加工方法。切削加工包括机械加工（车、铣、刨、磨等）和钳工两大类。7、特种加工特种加工是直接利用各种能量，如电能、光能、声能、化学能、热能、机械能等进行加工的方法。热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温后，再以某种方式冷却，以改变其表面或内部的组织结构，从而控制其性能的一种综合工艺过程。5、热处理金工实习守则342516爱护国家财产，不得任意操作或动用非指定的设备和工具，维护和保养好自己使用的设备、工具等搞好文明生产，保持岗位的整洁，工具和工件应放在规定位置遵守劳动纪律，监守实习岗位，不得擅自离开，不做与实习无关的事实习时按照规定穿戴好劳动防护用品，不得穿拖鞋、背心、裙子等上课，不得留长指甲。操作前应了解所用机床的性能和操作方法，课中认真听讲及观看示范，课后认真完成作业尊重老师和师傅，处理好师生关系。谢谢大家观看ThanksForWatching第一章铸造

了解铸造生产的安全技术；了解砂型铸造的生产过程。了解型砂（芯）的基本组成及其主要性能。掌握手工造型的工艺方法。掌握分型面和浇注系统的组成和作用。了解特种铸造的基本知识。学习目标铸造是将熔融的金属液浇入具有和零件形状相适应的铸型空腔内，待其冷却凝固后获得一定形状和性能的金属件的方法。铸造的两个基本过程为填充铸型和冷却凝固。铸造的成形方法主要分为砂型铸造和特种铸造。砂型铸造的生产工序主要包括制模、配砂、造型（芯）、合型、熔炼、浇注、落砂清理和检验。其生产工艺过程如图1-1：1.1概述图1-1砂型铸造的工艺过程砂型是由型砂制成的。型砂的质量直接影响着铸件的质量，型砂质量不好会使铸件产生气孔、砂眼、粘砂和夹砂等缺陷。1.2型砂1.2.1型砂的组成型砂主要是由原砂、黏结剂、附加物和适量的水混合而成的。原砂：是型砂的主体，主要由耐高温的SiO2组成。黏结剂：包括膨润土、黏土、水泥、水玻璃等。附加物：包括煤粉、锯木屑、滑石粉、细石英砂、固化剂等。1.2.2对型砂性能的要求

型砂在铸造过程中要经受捣实、搬运、高温金属液的冲刷等，因此，要求型砂必须具备强度好、透气性好、可塑性强、耐火性好、有退让性。1.2.3型砂的制备

型砂的制备过程是：首先将新砂、旧砂、黏结剂和附加物等加入混砂机中进行搅拌干混2～3min，然后加水湿混5～7min，性能符合要求后从出砂口卸砂，最后再堆放4～5h，使型砂中的水分均匀混合。1.3造型造型是用型砂及模样等工艺装备制造铸型的过程，是制造铸件最主要的工序。造型分为手工造型和机器造型。1.3.1铸型铸型是依据零件形状用造型材料（制造铸型和型芯的材料）制成的。铸型按照造型材料的不同，分为砂型铸型（简称砂型）和金属型铸型。铸型由上、下砂型、型腔（形成铸件形状的空腔）、浇注系统和砂箱等部分组成，如图1-2。图1-2铸型示意图1.3.2手工造型

手工造型是由人工用造型工具制造砂型的方法。手工造型操作灵活，工艺装备简单，但生产效率低，劳动强度大，适于单件小批量生产。

手工造型常用的造型方法如下：1、整模造型

整模造型是用整体模样进行造型的方法。。以图1-3所示的零件，来讲解整模造型的操作步骤和操作要求。1）造型前准备工作在造型前，我们应首先根据铸件的工艺要求准备好型砂、底板、模样、芯盒、砂箱和必要的造型工具，然后才能开始造型。图1-3铸造零件2）操作步骤及要求①安放平板、模样及砂箱，如图1-4所示：②填砂和紧实：图1-4安放平板模样及下砂箱图1-5填砂、紧实并刮去多余的型砂③翻型并放置上砂箱：④撒防粘模材料并填砂舂紧：如图1-7⑤修整上砂箱并做出定位记号：如图1-8图1-6翻转下砂型并放置上砂箱图1-7撒分型砂、填砂并舂紧图1-8取出浇口棒并做出定位符号⑥开箱并起模，如图1-9所示：⑦修型并合型：将上砂型合并在下砂型上，放置适当重量的压铁，如图1-10（a）和（b）所示。铸件浇注保温后从砂箱中取出，如图1-10（c）所示。（a）（b）（c）图1-9开上砂箱并起模图1-10修型并合型（1）模样的放置（2）舂砂（3）撒分型砂注意模样的起模方向应留出浇口棒的安放位置应使铸件的重要加工面处在浇注位置的底面或侧面应留出30～100mm的吃砂量。砂型下部要比上部紧实度高。下砂型要比上砂型紧实度高。砂型型腔的紧实度要高，以抵抗熔融金属液的压力。为了使上、下砂箱不粘在一起，常在分型面上撒一层分型砂。注意模样表面的分型砂，特别是模样凹角处所撒的分型砂一定要清扫干净，否则将影响铸件表面质量。3）操作要点2、分模造型

分模造型是用分块模样进行造型的方法，其造型过程与整模造型相比，增加了放、取上半模样的两个操作。其特点是将模样分为两半，分模面是模样的最大截面，铸件型腔位于两个砂箱内。以图1-11所示的套筒零件为例来讲解分模造型的工艺过程。图1-11套筒零件1）操作步骤及要求造芯：造下型：如图1-12所示。图1-12造下型造上型：如图1-13所示。④开箱并起模：如图1-14所示。图1-13造上砂型图1-14打开上砂型并起模图1-15开浇道并下芯（a）合型（b）带有浇注系统的铸件图1-16合型和带有浇注系统的铸件⑤开浇道并下芯：如图1-15所示。⑥合型：最后按标记将上砂型合并在下砂型上，如图1-16（a）所示。如图1-16（b）所示为带有浇注系统的铸件。①检查模样配合是否严密。②检查砂芯的干燥程度和表面质量，如有损坏，应经过修补、刷涂料、烘干后再使用。③若砂箱上没有定位装置，一定要特别细心地对正定位记号，以防错箱。操作要点1233、挖砂造型挖砂造型是需对分型面进行挖修后才能取出模样的造型方法。挖砂造型的模样多为整体的，铸型的分型面是不平分型面。挖砂造型的操作技术要求较高，生产效率较低。挖砂造型主要适用于形状较复杂的铸件的单件生产。以图1-17（a）所示手轮零件为例来讲解挖砂造型的工艺过程。图1-17（a）零件图1）操作步骤①造下型：如图1-17（b）所示。②翻转下型并挖修分型面：如图1-17（c）和图1-17（d）所示。图1-17（b）造下型图1-17（d）挖修分型面图1-17（c）翻转下型③造上型：如图1-17（e）所示。④开箱、起模并合型：如图1-17（f）所示。图1-17（e）造上型图1-17（g）带浇注系统的铸件图1-17（f）开箱、起模并合型①挖砂时，一定要使所挖的分型面与模样的凸点封闭，连线构成的平面或曲面相连接，这样不仅利于起模，还不易形成铸造缺陷。②分型面应修得光滑平整，挖砂部位的坡度应适当。③由于下砂型挖掉了一部分型砂，分型面不再是一个平面。因此，在上砂型中形成了一个吊砂，所以在开型和合型时一定要仔细，以防损坏型腔。操作要点1234．活块模造型活块模造型是采用带有活块的模样进行铸造的方法。模样上可拆卸或者能活动的部分称为活块。活块模造型的特点。模样主体可以是整体的，也可以是分开的。对工人的操作技术要求较高，操作较麻烦，生产效率较低。活块模造型适用于具有无法直接起模的铸件，如带有凸台等结构的铸件。以图1-18（a）所示零件为例来讲解活块模造型的工艺过程。图1-18（a）零件图1）操作步骤活块模造型的工艺过程与整模造型相似，但有以下几点不同之处。①采用带有销钉的活块模造型时，当模样被型砂固定后，应将固定活块的销钉及时取出，否则模样将无法拔出，如图1-18（e）所示。（e）造下型并拔出销钉（b）铸件（c）用销钉连接的活块（d）燕尾连接的活块②起模时，应先取出模样的主体部分，再用弯曲的取模针取出活块，如图1-18（f）和图1-18（g）所示。图1-18（f）取出模样主体图1-18（g）取出活块图1-18活块模造型①造型前应检查活块与模样主体的定位是否准确，配合的松紧程度是否适当。若太紧则活块脱离模样主体时，起模困难；太松则活块容易错位，影响铸件质量。②舂砂至活块时，应注意不要使活块错位。③连接活块的销钉不要过早取出，以免舂砂时活块错位。④起模后要将活块与模样及时按照规定安装好，切勿将活块丢弃。操作要点12345．假箱造型当批量生产挖砂造型的铸件时，为避免重复挖砂，可采用假箱造型。如图1-19所示，先做一个假箱（半个铸型）以代替底板，接着在假箱上造下型，然后翻转下型造上型。由于假箱只起底板作用，只用于造型，不参加合型浇注，故称为假箱。图1-19手轮的假箱造型（a）模样放在假箱上（b）造下型（c）翻转下型，造上型6．刮板造型刮板造型是用一块和铸件截面形状相一致的模板（又称刮板）来代替模样进行操作的造型方法。

刮板造型的工艺过程为：先安装刮板支架和刮板，刮板位置应当用水平仪校正，以保证刮板轴与分型面垂直。造型时将刮板绕着固定的中心轴旋转，在型砂中刮出所需的型腔。（a）零件图（b）刮板图1-20大带轮的刮板造型过程（c）芯头模样如图1-20（d）所示为在砂箱内刮制下型，如图1-20（e）所示为在砂箱内刮制上型，然后用上、下芯头模样分别压制出上、下芯座。在上、下型分型面上分别画出通过轴心的两条相互垂直的直线，将直线引至箱边做出记号，作为合型的定位线。最后安放芯头，合箱，如图1-20（f）所示。图1-20（e）刮制上型图1-20（f）下芯并合型特点：刮板造型模样简单，节省制模材料，但是造型操作复杂，生产效率低，仅适用于大、中型旋转体铸件的单件生产。（d）刮制下型图1-20大带轮的刮板造型过程7．三箱造型用三个砂箱制造型腔的过程称为三箱造型。其适用于某些形状复杂，具有两端截面大，而中间截面小的铸件。如图1-21所示为带轮的三箱造型过程。（a）零件图（b）模样图1-21带轮的三箱造型过程（c）造中型（d）造下型三箱造型特点：模样必须是分开的，以便从中型内取出模样。中型上下两面都是分型面，且中箱高度应与中型模样高度相近。操作复杂，生产效率低，且难以用机器造型。三箱造型适用于铸造形状复杂，且具有两个分型面的单件小批量生产的铸件。图1-21带轮的三箱造型过程（e）翻转下型和中型（f）造上型（g）开箱并起模（h）下芯并合型1.3.3机器造型

机器造型是用机械全部或者部分完成造型操作的方法。与灵活多变的手工造型相比，机器造型生产效率高，铸件质量好，劳动强度低。图1-22振压式造型机的工作过程（a）填砂图1-22振压式造型机的工作过程（b）振动紧砂1．振压式造型机造型

振压式造型机是具有振实、压实和起模装置的机器，如图1-22所示为振压式造型机的工作过程。①填砂：如图1-22（a）所示。②振击：如图1-22（b）所示。③压实：如图1-22（c）所示。④起模：如图1-22（d）所示。（c）压实顶部型砂

（d）起模图1-22振压式造型机的工作过程2．造型生产线大批量生产时，为了提高生产效率，一般采用各种铸型输送装置，将造型机和铸造工艺过程中各种辅助设备连接起来，组成机械化或自动化的造型系统，称为造型生产线，如图1-23所示。图1-23造型生产线示意图

由图1-23所示可知，造型生产线的工艺流程是：造型机分别造好上、下型，下型翻转后，由落箱机送到铸型输送机的平台上，手工下芯，由合箱机合上型。然后由压铁机将压铁放在铸型上，接着铸型被运送到浇注段处浇注。浇筑完成后进入冷却室。冷却后压铁机取走压铁，铸型经捅箱机被送至落砂机上。落砂后，旧砂和铸件分别运到砂处理和清理工部，空砂箱被送回至造型机旁。1.4造芯为获得铸件的内腔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的安放在型腔内部的铸型组元称型芯。绝大部分型芯是用芯砂制成的，又称砂芯。砂芯必须具有比砂型更高的强度、透气性、耐高温性和退让性等。1.4.1芯砂芯砂的种类主要有黏土砂、水玻璃和树脂砂等，特点如下：黏土砂：强度低，需加热烘干，溃散性差，应用日益减少。但一般的砂芯可用黏土砂制备。水玻璃砂：主要用在铸钢件芯砂中。树脂砂：由于快干自硬、强度高、溃散性好，被广泛应用，特别适用于大批量生产的复杂砂芯中。1.4.2造芯工艺在造芯工艺中，应采取相应措施，来保证型芯的性能要求。放芯骨：砂芯中应放入芯骨以提高强度，如图1-24（a）和图1-24（b）所示。开通气道：砂芯中必须做出贯连的通气道，以提高砂芯的透气性，如图1-24（c）所示刷涂料：大部分砂芯表面要刷一层涂料，以提高耐高温性能，防止铸件粘砂。烘干：烘干以去除型芯中的水分，来提高其强度和透气性。图1-24芯骨（a）铁丝芯骨（b）铸铁芯骨（c）带吊环的芯骨和通气道1.4.3制芯方法砂芯一般用芯盒制成，芯盒的空腔形状和铸件的内腔相适应。根据芯盒的结构，手工制芯方法通常分为整体式芯盒制芯、对开式芯盒制芯和可拆式芯盒制芯三种。整体式芯盒制芯：用于制作形状简单的中、小型砂芯。其制作过程如图1-25所示。图1-25整体式芯盒制芯（a）舂砂、刮平（b）放烘芯板（c）翻转、取芯对开式芯盒制芯：用于制造形状复杂的中、大型砂芯。其制作过程如图1-26所。图1-26对开式芯盒制芯可拆式芯盒制芯：用于圆形截面的较复杂砂芯。其制作过程如图1-27所示。图1-27可拆式芯盒制芯1.5合型合型（又称合箱）是指将上型、下型、砂芯、浇口棒等组合成一个完整铸型的操作过程。合型的主要工作包括：铸型的检验、装配和铸型的紧固。1.5.1铸型的检验、装配在合型前应检验铸型是否已达到铸造的工艺要求。检验合格后，再平稳、准确地合上上型。1.5.2铸型的紧固为了避免由于抬箱力（上箱受到的金属液压力和砂芯受到的金属液浮力的合力）而造成的缺陷，装配好的铸型需要紧固。紧固铸型时应注意用力均匀、对称。1.6合金的熔炼和浇注合金的熔炼和浇注是生产铸件的主要工序之一，对铸件质量有很大影响，若控制不当，会使铸件因成分和机械性能不合格而报废。1.6.1铸造合金的种类用于铸造的金属种类有铸铁、铸钢、铸铝、铸铜等，其中铸铁件应用最多，占铸件总质量的80%左右。1．铸铁：铸铁主要由含碳量>2.11%的铁、碳和硅组成的合金。2．铸钢：铸钢包括碳钢和合金钢两大类。3．铸造有色合金：常用于铸造的有色合金包括铝合金、铜合金等。1.6.2合金的熔炼合金的熔炼是铸造的必要过程之一。合金熔炼好坏直接影响铸件质量的好坏。合金的熔炼过程中应注意：优质：是指合金熔融液温度高、化学成分合格、非金属夹杂物和气体含量少。低耗：是指燃料、电力、熔炼原材料耗费少，金属烧损少。高效：是指熔化速度快。

由于冲天炉操作方便，可连续熔炼，生产效率高，投资少，因此，目前冲天炉是最主要的熔炼设备。

1．冲天炉的构造

冲天炉是由炉体、火花捕集器、前炉、加料系统和送风系统等五部分组成，如图1-28所示。图1-28冲天炉的构造2．冲天炉的熔炼过程

在熔炼金属时，冲天炉是利用对流原理进行的。熔炼时，热炉气自下而上运动，冷炉料自上而下移动。两股逆向流动的物、气之间进行着热量交换和冶金反应，最终将金属炉料熔化成符合要求的熔融金属液。1.6.3浇注

浇注是指将熔融的金属液浇入铸型的操作。浇注工艺不当会引起浇不到、冷隔、砂眼、冲砂和缩孔等缺陷

1．浇注系统

浇注系统是指铸型中开设的引进熔融金属液的通道。其浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成，如图1-29所示。2．浇注前准备工作准备浇包：浇包是在炉前承接熔融金属液的容器，目的是将熔融金属液运到铸型处进行浇注。烘干用具：避免因挡砂钩、浇包等潮湿引起金属液的飞溅。图1-29浇注系统3.浇注工艺

浇注温度：应根据合金种类、铸件大小及形状确定合理的浇注温度。

浇注速度：应根据铸件大小、形状来确定合理的浇注速度。

挡渣：在浇注前应向浇包内撒些草木灰、干砂或集渣剂，以便将熔池或者

浇包中的熔渣全部清除掉（即挡渣）。

引气：在浇注前，砂型中会有一些气体，这时需在砂型出气孔处用燃烧物引燃，将砂型中的气体排除。1.7铸件的落砂、清理、热处理和缺陷分析1.7.1落砂从砂型中取出铸件的过程称为落砂。落砂时应注意铸件的温度。一般来讲，铸件落砂温度在400～500℃之间，且在保证铸件质量的前提下尽早落砂。1.7.2清理

落砂后的铸件必须经过清理工序，才能使铸件外表面达到要求。清理工作主要包括以下几点：切除浇冒口、清除砂芯、清除粘砂、铸件的修整。1.7.3铸件的热处理铸件在冷却、凝固过程中，难免会出现组织不均匀、晶粒粗大及热应力等缺陷，因此有些铸件在清理后还需要进行热处理。包括消除应力退火和消除白口退火。1.7.4铸件的缺陷分析由于铸造工序繁多，铸件缺陷类型很多，只有了解了缺陷形成机理，采取有效措施防止和消除缺陷，才能获得合格的铸件。铸件的常见缺陷及产生原因如表1-1所示。类别缺陷名称和特征产生原因空

洞

类气孔：铸件内部出现的空洞。孔壁光滑，孔内无异物。形状常为梨形、圆形和椭圆形①砂型紧实度过高②型砂太湿，起模和修模时刷水过多③砂芯未烘干或通气道堵塞缩孔：铸件厚壁处出现的形状极不规则且孔壁粗糙的孔洞①浇注系统或者冒口位置不正确，补缩不足②浇注温度过高，金属液收缩过大砂眼：铸件内部或者表面带有砂粒的孔洞①

型砂太干、韧性差、易掉砂②局部没舂紧，型腔、浇口内有散砂③合箱时砂型局部破坏④浇注系统不正确，冲坏砂型表1-1铸件的常见缺陷及产生原因1.8特种铸造特种铸造是指除普通砂型铸造以外的其他铸造方法，如金属型铸造、压力铸造、离心铸造和熔模铸造等。由于特种铸造在提高铸件精度、降低铸件表面粗糙度、提高劳动生产效率、改善劳动条件和降低铸件成本等方面有其优势，所以，近年来特种铸造在我国发展迅速，方法也日益增多。1.8.1金属型铸造

金属型铸造是指把金属液浇入金属铸型而获得铸件的方法。金属型铸造的优点有生产效率高；力学性能好；铸件的尺寸精度和表面质量好。金属型铸造的缺点有金属型成本高，加工费用大；不宜生产形状复杂的铸件；易产生裂纹。表1-1铸件的常见缺陷及产生原因类别缺陷名称和特征产生原因表

面

缺

陷

类粘砂：铸件表面黏附有一层砂粒和金属的机械混合物，或者粘附着一层砂子、黏土和金属氧化物相互作用形成的低熔点化合物①砂型舂得太松，型腔表面不紧致②浇注温度过高，金属液渗透力大③砂粒粗糙，砂粒间空隙较大夹砂：铸件表面有局部突起的长条疤痕，其边缘与铸件本体分离，并夹杂有一层型砂。多产生在大平板铸件的上型表面①型砂的热湿强度较低②表面石英砂受热膨胀拱起，与高水层分离直至开裂形

状

差

错

类偏芯：铸件内腔和局部形状位置偏差①砂芯变形②下型时放偏③砂芯没固定好，浇注时产生错位错箱：铸件的一部分与另一部分在分型面处错开①合箱时上、下型错位②定位记号错位或者不准③造型时，上、下模样错位表1-1铸件的常见缺陷及产生原因类别缺陷名称和特征产生原因裂

纹

冷

隔

类裂纹：铸件内部或者表面有裂纹①浇注系统开设不当，阻碍铸件收缩②铸件设计不合格，薄厚差别大③砂芯（型）退让性差，阻碍铸件收缩冷隔：铸件上有未完全融合的缝隙，边缘呈圆角①浇注温度过低②浇注速度过慢③远离浇口的铸件壁过薄残

缺

类未浇满：铸件残缺，轮廓不完整①浇注温度过低②浇注速度过慢③未开出气孔，金属液的流动受型内气体阻止1.8.2压力铸造压力铸造是将金属液在高压作用下高速充型，并在压力作用下凝固获得铸件的方法。其生产工艺过程如图1-30所示。压力铸造的优点：可铸形状复杂铸件；机械性能高；精度和表面质量好；生产效率很高。压力铸造的缺点：设备投资大，压铸模制造费用较高。图1-30卧式冷压室压铸的工艺过程1.8.3离心铸造离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，然后在离心力的作用下凝固成形的铸造方法。铸型在离心铸造机上可以绕垂直轴旋转，也可以围绕水平轴旋转，如图1-31所示。离心铸造的优点：铸件的机械性能较高；铸造圆形中空的铸件可不必用砂芯；提高了金属液的利用率。离心铸造的缺点：铸件的外表面质量较差。图1-31离心铸造工艺过程1.8.4熔模铸造熔模铸造是用易熔材料（如蜡料）制成模样（称蜡模），在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔去模样后，型壳经高温焙烧去掉杂质后放入砂箱内，填入干砂，然后进行浇注而获得铸件的方法，其原理如图1-32所示。熔模铸造的优点：精度高；可做出形状复杂、难于加工的铸件；可以铸造熔点很高的耐热合金铸件。离心铸造的缺点：工艺过程复杂，生产成本高；不能生产大型铸件。图1-32熔模铸造的工艺过程1.8.5各种铸造方法的比较各种铸造方法均有优缺点，如表1-2所示。在实际生产中必须结合生产具体情况，如铸件的大小、形状、合金种类、生产批量、精度等来选择正确的铸造方法。表1-2几种铸造方法的比较比较项目铸造方法砂型铸造金属型铸造压力铸造离心铸造熔模铸造适用的合金种类不限制以有色合金为主低熔点合金以铸铁、铜合金为主以铸钢为主铸件大小、质量不限制以中、小铸件为主一般<10kg，也可以是中等铸件不限制<25kg生产批量不限制大批量大批量大批量不限制尺寸精度IT15～IT14IT14～IT12IT13～IT11—IT14～IT11表面粗糙度/mm粗糙12.5～6.33.2～0.8内孔粗糙12.5～1.6加工余量大小没有或精加工内孔加工余量大小或没有生产效率低、中中、高最高中、高低、中应用举例各种铸件飞机、汽车、拖拉机、内燃机、摩托车的铝活塞、泵体等喇叭、电器、仪表、照相机零件等各种铁管、铜套、滑轮轴承等汽轮机叶片、刀具、机床零件等1.9铸工综合实训熟悉了铸造的工艺之后，请同学们尝试铸造图1-33所示的零件，材料为铸铁。技术要求：铸件无裂纹、气孔及砂眼等缺陷。1．工艺分析

根据零件形状结构和技术要求，我们将采取分模造型的方法来铸造零件，其中分模面是零件图中水平中心线所在的位置。2．铸造步骤①熟悉零件图和铸造工艺图，准备好型砂、底板、模样、砂箱和必要的造型工具。②配型砂。③安放下半模样及下砂箱。如图1-34所示。④填砂和舂实。⑤修整和翻型。⑥安放上半模样和上砂箱。如图1-35所示。图1-34安放一半模样及下砂箱图1-35安放上半模样和上砂箱⑦修整上砂箱并做出泥号。如图1-36所示⑧开箱并起模。如图1-37所示。⑨修型并合型。如图1-38所示。⑩熔炼铸铁并进行浇注。铸件浇注后须保温一段时间，然后再从砂箱中取出。⑪检验铸件。检验铸件是否有裂纹、气孔及砂眼等缺陷。如果没有为合格产品；否则，为不合格产品。图1-36修整上砂箱并做出泥号图1-37开箱并起下砂型的模样图1-38修型并合型谢谢大家观看ThanksForWatching第二章锻压

了解锻造的生产过程，掌握加热缺陷的产生机理和预防措施。掌握自由锻造的基本工序和各个工序的操作要点。了解胎模锻和模锻的特点。掌握冲压的基本工序和各个工序的特点。学习目标锻压是使金属材料在外力作用下产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸的制件的方法。锻压包括锻造和冲压，它们的制件分别是锻件和冲压件。2.1概

述锻造是将加热的金属坯料放在锻造设备的砧铁和模具之间，通过施加压力以获得制件的方法。在锻造过程中，金属因塑性变形而使其内部组织更加致密、晶粒更加细化，从而使锻件具有较高的力学性能。冲压是利用装在冲床上的冲模，使金属板料产生塑性变形或分离，从而获得制件的方法。冲压一般是在常温下进行的，所以又称为冷冲压；冲压材料大都是金属板料，故又称为金属板料冲压。冲压件厚度薄（通常为1～2mm）、结构轻、精度高、刚度好、生产效率高、成本低。2.2.1下料

下料是根据锻件的形状、尺寸和重量、从选定的原材料上截取相应坯料的方法。下料的方法主要有剪切、锯割和氧气切割等。2.2锻造生产过程锻造生产的过程主要包括下料、加热、锻造成形、冷却和热处理等。2.2.2加热1．加热的目的和锻造温度范围

加热的目的是提高金属坯料的塑性并降低变形抗力，以改善其锻造性能。一般地说，加热的温度越高，塑性就越好。但是温度也不能太高，否则会出现过烧的现象。材料种类始锻温度/℃终锻温度/℃低碳钢1200～1250800中碳钢1150～1200800高碳钢1100～1150800合金结构钢1100～1150850合金工具钢1050～1150850铝合金450～500350～380铜合金800～900650～700表2-1常见金属的锻造温度范围2．加热缺陷

加热时，温度的控制对锻件质量有很大的影响，如果温度控制不当，会产生一些缺陷：1）氧化2）脱碳3）过热4）过烧5）裂纹3．加热设备常见的锻造加热设备有反射炉、室式炉和电阻炉。1）反射炉

反射炉是指燃料在燃烧室中燃烧，高温炉气通过炉顶反射到加热室中加热坯料的炉子。反射炉以烟煤作为燃料，其结构如图2-1所示。

反射炉的工作原理是：首先将坯料经炉门送入加热室，然后开动鼓风机，将空气经过换热器预热后送入燃烧室，此时的气体因加热变为高炉气，通过炉顶反射，越过火墙进入加热室来加热坯料，产生的废气经烟道排出。图2-1反射炉的结构2）室式炉室式炉是指炉膛三面是墙，一面是门的炉子。室式炉以重油、天然气或者煤气为燃料，其结构如图2-2所示。

室式炉的工作原理是：首先将坯料经炉门送入炉膛，然后将压缩空气和重油分别由两个管道送入喷嘴，压缩空气从喷嘴喷出，所造成的负压将重油带进炉膛喷成雾状，并进行燃烧来加热坯料。图2-2室式炉的结构3）电阻炉电阻炉是利用电阻加热器通电时所产生的电阻热作为热源来加热坯料的炉子，如图2-3所示为箱式电阻加热炉。根据电阻元件的不同，电阻炉分为中温电炉（加热器为电阻丝，最高使用温度为1100℃）和高温电炉（加热器为硅碳棒，最高使用温度为1600℃）两种。图2-3箱式电阻加热炉的结构2.2.3锻造成形

为了获得一定形状和尺寸的锻件，坯料需在锻造设备上进行锻造成形。常用的锻造成形方法有自由锻造、模锻和胎膜锻。2.2.4冷却

冷却锻件时，应做到两点，一是使锻件冷却速度不要过快，二是各部分的冷却收缩尽可能一致，以防锻件产生表面硬化、工件变形和开裂等缺陷。锻件常用的冷却方式有空冷、坑冷和炉冷等。2.2.5热处理

锻件在切削加工前，一般都要进行热处理。热处理的作用是使锻件的内部组织进一步细化和均匀化，来消除锻造的残余应力和降低锻件的硬度。常用的热处理方法有正火、退火、淬火等。2.3自由锻造

自由锻造是以简单工具或在自由锻造设备的上、下砧铁间，使坯料产生塑性变形的锻造方法。自由锻造可分为手工自由锻造和机器自由锻造。

自由锻造使用的工具简单、操作灵活，但是锻件精度低、生产效率低、劳动强度大，适用于单件、小批量和大型锻件的生产。2.3.1自由锻造的设备和工具1．自由锻造的设备自由锻造的设备有空气锤、蒸汽-空气锤及水压机等。1）空气锤

空气锤是以压缩空气为动力，自身携带动力装置的锻造设备，适用于坯料重量在100kg以下的小型锻件。（1）结构

空气锤由锤身、压缩缸、工作缸、传动机构、操纵机构、落下部分和砧座等部分组成。（2）工作原理

接通电源后，通过踏杆和手柄操纵上、下旋阀，可使空气锤实现空转、锤头上悬、锤头下压、连续打击和单次打击五种动作。图2-4空气锤的结构2）蒸汽-空气锻

蒸汽－空气锻是以蒸汽或压缩空气为工作介质驱动锤头上下运动，对坯料进行打击的锻造设备。3）水压机水压机是依靠静压力来使坯料变形的，其动能由高压水泵和蓄水器供给。2．自由锻造的常用工具

自由锻造的常见工具有摔子、漏盘、剁刀、铁砧、手锤、夹钳等，如图2-5所示。（a）摔子

（b）压肩摔子

（c）漏盘

（d）剁刀（e）铁砧

（f）大、小手锤

（g）夹钳图2-5自由锻造的常用工具2.3.2自由锻造基本工序

自由锻造按照锻造实施阶段和作用的不同，可分为基本工序、辅助工序和精整工序三种。基本工序是实现锻造成形的基本工序，辅助工序是为了便于实施基本工序而使坯料预先产生少量变形的工序，精修工序是在基本工序后，为修整锻件的形状、尺寸，消除表面不平、矫正弯曲等目的而进行的工序。1．镦粗

镦粗是使坯料截面积增大、高度减小的锻造工序，分为整体镦粗和局部镦粗，如图2-6所示。图2-6镦粗镦粗的操作要点如下：坯料的原始高度

与直径

之比（即坯料的高径比），应小于3，否则易镦弯。发生镦弯现象时，应将坯料按照图2-7所示的方法，将其锤击矫正。开始镦粗时，应先用手锤轻击坯料断面，使之平整，并与坯料的轴线垂直。镦粗时，每击一次，应立即将锻件绕其轴线转动一次。镦粗时，坯料高度应不大于锤头最大行程的0.7～0.8倍，否则会镦成双鼓形，若不及时纠正可能发展成折叠，使坯料报废，如图2-8所示。图2-7镦弯及其矫正图2-8双鼓形和折叠2．拔长

拔长是使坯料横截面积减小而长度增加的锻造工序，常用于锻造轴类和杆类锻件，如轴、曲轴、拉杆等，其工艺要求如下：锻打时，坯料应沿砧铁方向送进，每次的送进量L应为砧铁宽度B的0.3～0.7倍，同时应小于坯料宽度的0.4～0.5倍。送进量太大，坯料主要向砧铁宽度方向流动，反而降低拔长效率；送进量太小，又容易产生夹层，如图2-9所示。拔长过程中，要不断地翻转锻件，保证界面各边受压均匀，翻转的方法如图2-10所示。（a）送进量合适

（c）送进量太小，易产生夹层

（b）送进量太大，拔长效率低

图2-9拔长时的送进量与送进方向图2-10拔长时坯料的翻转方法要将圆形截面的坯料拔长成直径较小的圆截面的锻件时，必须按照图2-11所示顺序进行拔长。当锻造台阶或者凹槽时，需先压出凹槽（称为压肩），然后再在压肩处继续锻造，如图2-12所示。为使锻件表面光滑，尺寸准确，拔长后还需进行调平、校直等修整操作，如图2-13所示。图2-11圆形截面坯料拔长时横截面的变化图2-12压肩图2-13矩形和圆形截面的修整3．冲孔

冲孔是在坯料上锻出孔的工序。冲孔的方法有单面冲孔和双面冲孔两种。其中，单面冲孔主要用于加工较薄的锻件的孔，如图2-14（a）所示；双面冲孔主要用于加工较厚的锻件的孔，如图2-14（b）所示。

冲孔一般用于制造带孔件，如齿轮、套筒和圆环等，其工艺要求如下:冲孔前，应先将坯料镦粗将坯料加热到始锻温度。先试冲，用冲子轻轻压出孔位的痕迹先用直径小的开孔冲头，再用直径较大的冲头冲孔过程中应保持冲子的轴线与砧面垂直.直径小于25mm的孔，一般不冲出。当进行双面冲孔时，需先将孔冲至坯料厚度的2/3～3/4的深度，然后取出冲子，翻转坯料，后从反面将孔冲透，如图2-14（b）所示。（a）

（b）图2-14冲孔4．弯曲

弯曲是指将坯料弯成一定角度或弧度的工序，如图2-15所示。弯曲主要用于锻造弯曲类零件，如起重机的吊钩、弯曲轴杆、链环等，其工艺要求如下:弯曲前应先将弯曲部分进行局部镦粗（截面面积应增大10%～15%），并修出台肩，以便弥补弯曲后截面形状改变的需要，如图2-16所示。弯曲时坯料的局部变形量很大，为了提高塑性，防止冲裂，弯曲前应将受弯部位进行加热。图2-15弯曲

图2-16弯曲前的局部镦粗5．扭转

扭转是在保持坯料轴线方向不变的情况下，将坯料的一部分相对于另一部分扳转一定角度的工序，如图2-17所示。，其工艺要求如下。扭转前应将受扭部位加热到较高的始锻温度，并保证均匀受热。受扭部分必须保证表面光滑，面与面相交处要有圆角过渡，以防扭裂。图2-17扭转图2-18切割（a）图2-18切割（b）图2-18切割（c）6．切割

切割是分割坯料或切除锻件余量的工序。当切割矩形截面坯料或锻件时，应先将剁刀切入工件，如图2-18（a）所示，当坯料或锻件快要断开时，将其翻转，再用克棍或剁刀截断，如图2-18（b）所示；当切割圆形工件时，应将工件放在带有凹槽的剁垫上，边切割边旋转，如图2-18（c）所示。2.4胎模锻和模锻2.4.1胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用简单的非固定模具（即胎膜）生产锻件的方法。1．胎膜的种类胎膜的种类及各自的结构和应用范围如表2-2所示。类别结构简图应用范围摔模轴类锻件的成形或精整，或为合模锻造制坯扣模杆类或饼块类非回转体锻件的局部或整体成形，或者为合模锻造制坯弯模弯曲类锻件的成形，或为合模锻造制坯套模左图为开式套模，主要用于盘类锻件的锻造，或为合模锻造制坯；右图为闭式套模，主要用于回转体锻件的成形合模形状较复杂的非回转体类锻件的终锻

胎模锻的特点：具有生产效率高，胎膜结构简单，锻件表面光洁，加工余量小，材料利用率较高等优点。但模锻需经常搬上搬下，劳动强度大。2.4.2模锻

模锻是将坯料放在固定于模锻设备上的锻模模腔（与锻件形状一致）内，使坯料受压变形而获得锻件的锻造方法。模锻与胎模锻的主要区别是模锻需要专门的锻造设备，锻模较复杂，且需要紧固在锻造专用设备上才可使用。

模锻的特点：生产效率高，锻件精度高，材料利用率高，锻件形状较复杂，尺寸精度高，加工余量小；但其设备投资大，且锻件的尺寸和重量受到限制。2.5冲

压

冲压件的尺寸精度高，表面光洁，一般不需要再进行切削加工，只需钳工稍作加工或修整，就可以当零件使用。2.5.1冲压设备1．冲床

冲床是进行冲压加工的基本设备，可分为开式冲床和闭式冲床。其中，开式冲床是指工作台三个方向敞开的冲床，如图2-19所示；闭式冲床是指工作台前后敞开，左右有立柱的冲床。其工作原理如图2-19所示。图2-19开式冲床2.剪床

用剪切方法使坯料分离的机器，是下料的基本设备。2.5.2冲模

冲模是使坯料分离或变形的工具，如图2-20所示。按照其作用的不同，冲模可分为模体、工作部分、导板与定位销、卸料板等。1．模体：模体由上、下模板组成。2．工作部分：包括凸模和凹模。3．导板和定位销：导板用来控制坯料的送进方向，定位销用来控制坯料送进的距离。4．卸料板：卸料板是在凸模冲裁以后将工件或坯料从凸模上脱出的装置。图2-20冲模2.5.3冲压基本工序

冲压的基本工序包括分离工序和变形工序。其中，分离工序包括剪裁、冲裁等；变形工序包括弯曲、拉深等。1．剪裁剪裁是使板料沿不封闭的轮廓线分离的工序。2．冲裁冲裁是使板料沿封闭轮廓分离的工序，如图2-21所示。3．弯曲弯曲是指将板料冲压成具有一定曲率和角度的变形工序，如图2-22所示。4．拉深拉深是将板料冲制成开口的中空形状的零件的变形工序，如图2-23所示图2-21冲裁图2-22弯曲图2-23拉深2.6自由锻造综合实训

熟悉了自由锻造的操作工艺之后，请同学们尝试锻造铰手柄。要求：锻件材料为35钢，坯料规格为

，锻造使用的设备是65kg空气锤，如图2-24所示。图2-24铰手柄锻件图和坯料图1．工艺分析根据坯料的规格、材料，我们将采取自由锻造的方法来锻造铰手柄。2．自由锻造操作步骤自由锻造操作步骤如表2-3所示。序号工序

名称工序简图使用工具操作要点1拔长火钳整体拔长至

2压肩火钳、压肩摔子距离坯料左端20mm处，边轻打边旋转坯料3拔长火钳拔长左端杆部4摔圆火钳、摔圆摔子将拔长部分摔圆至直径为

序号工序

名称工序简图使用工具操作要点5剁头火钳、剁刀将超出尺寸的摔圆部分剁掉6压肩火钳、压肩摔子距离坯料中部80mm处，边轻打边旋转坯料7拔长火钳拔长右端杆部8摔圆火钳、摔圆摔子将拔长部分摔圆至

9剁头火钳、剁刀将超过尺寸线的摔圆部分剁掉10修模略火钳、摔子、钢尺检查与修整轴向弯曲部分思考与练习一、填空题1．锻压包括

和

。2．锻造生产的过程主要包括

、

、

、

和

等。3．下料的方法主要有

、

和

。4．锻件冷却的方法有

、

和

。5．空气锤的基本动作包括

、

、

、

和

等。6．自由锻造的基本工序有

、

、

、

、

和

等。7．自由锻造按照锻造实施阶段和作用的不同，可分为

、

和

。8．冲压的基工序包括

、

、

和

等。二、简答题1．常见的加热缺陷有哪些？控制这些缺陷的方法有哪些？2．镦粗时，对坯料的高径比有何限制？为什么？3．冲孔和落料的区别是什么？4．自由锻造、模锻和胎模锻有哪些区别？谢谢大家观看ThanksForWatching第三章焊

接

掌握手工电弧焊的特点。掌握气焊的设备和基本操作。了解气割原理、条件及设备。了解其他焊接方法的特点及其应用，以及常见焊接缺陷及其产生原因。学习目标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，使焊件形成原子（或分子）间结合的一种连接方法。焊接是一种永久性的连接，不仅可以实现同种、异种金属的连接，而且还可以实现金属与非金属（如陶瓷、石墨等）的连接。

焊接主要用于制造各种金属结构件，也常用于制造机器零件（或毛坯），还常用于修补铸件、锻件缺陷和局部受损零件，经济意义十分显著。基于不同的工作原理，焊接可分为熔化焊、压力焊和钎焊。3.1概述3.2手工电弧焊3.2.1焊接过程

焊接前，用电缆线将工件和焊钳分别与电焊机的两个输出极相连接，然后将焊条夹持在焊钳中。

焊接时，先在焊条和焊件之间引燃电弧，在电弧热的作用下，焊条端部和焊件局部熔化，形成金属熔池。如图3-1所示。

电弧焊是利用电弧作为热源的熔化焊方法。手工电弧焊是用手操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。手工电弧焊设备简单，操作方便，实用性强，是工业生产中应用最广泛的一种焊接方法，适用于焊接厚度大于2mm的各种金属材料。图3-1手工电弧焊焊接过程3.2.2焊接电弧

焊接电弧是由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间（或电极与焊件间）在气体介质中产生的强烈、持久的放电现象。焊接时，焊条和工件的接触温度急剧升高而熔化，甚至部分蒸发。当提起焊条时，阴极表面由于急剧的加热和强电场的作用，发射出大量电子，电子碰撞气体使之电离。正、负离子和电子分别奔向两极，动能转换为热能，从而引燃电弧。焊接电弧由阴极区、弧柱区和阳极区组成，如图3-2所示。图3-2焊接电弧3.2.3手工电弧焊机按照产生电流的种类，手工电弧焊机可分为交流弧焊机和直流弧焊机。1．交流弧焊机

交流弧焊机又称为弧焊变压器，是可以将220V或380V电压调压到焊机空载电压（60～90V）及工作电压（20～40V）的弧焊机，如图3-3所示为BX1-250型弧焊机。其中，B表示弧焊变压器，X表示焊接电源外特性为下降外特性，1表示该系列产品的序号，250表示额定焊接电流。图3-3BX1-250型弧焊机2．直流弧焊机直流弧焊机分为整流式直流弧焊机和逆变式直流弧焊机。1）整流式直流弧焊机

整流式直流弧焊机是通过整流器把交流电转变为直流电的弧焊机。弥补了交流弧焊机稳定性差的缺点，且结构简单、制造方便、空载损失小、噪声小，但价格比交流弧焊机高。如图3-4所示为ZXG-300型的整流弧焊机。图3-4ZXG-300的整流弧焊机2）逆变式直流弧焊机

逆变式直流弧焊机简称逆变弧焊机，具有高效节能、重量轻、体积小、调节速度快和良好的弧焊工艺性等优点。图3-5直流弧焊电源的正接和反接（a）正接

（b）反接直流弧焊机的输出端有正、负极之分，焊接时电弧两端极性不变。其中，正接是指焊件接正极，焊条接负极的连接方法，如图3-5（a）所示；反接是指焊件接负极，焊条接正极的连接方法，如图3-5（b）所示。3.2.4焊条1．焊条的组成和特点焊条是手工电弧焊采用的焊接材料，由焊芯和药皮两部分组成，如图3-6所示。1）焊芯

焊芯是焊条中被药皮包裹的金属丝，具有一定的直径和长度。焊芯的直径称为焊条直径，焊芯的长度称为焊条的长度。如表3-1所示为常用焊条的直径和长度规格。图3-6焊条焊条直径/mm2.02.53.24.05.0焊条长度/mm250，350250，300350，400350，400，450400，450表3-1常见焊条的直径和长度规格2）药皮

药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层，由矿石粉、铁合金粉和黏结剂等原料按照一定比例配制而成，其主要作用有：改善焊条的工艺性、机械保护作用、冶金作用。2．焊条的种类及选用

焊条的种类很多，按照用途分为结构钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、铜和铜合金焊条、铝和铝合金焊条、特殊用途焊条等。

焊条按照熔渣化学性质的不同，可分为酸性焊条和碱性焊条。其中，酸性焊条是指药皮熔化后形成的熔渣以酸性氧化物为主的焊条，工艺性好，但力学性能差；碱性焊条是指熔渣以碱性氧化物和氟化物为主的焊条，它的力学性能好，但工艺性差。3.2.5焊接工艺1．焊接接头和焊缝各部分的名称焊接接头各部分名称如图3-7所示，包括母材金属、焊缝、焊接热影响区和熔合线。焊缝各部分的名称如图3-8所示，包括焊波、焊趾、余高、熔宽、熔深。图3-7焊接接头图3-8焊缝各部分名称2．焊接接头的形式常见的焊接接头形式有对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头等，如图3-9所示。（a）对接接头

（b）搭接接头

（c）角接接头

（d）T形接头图3-9常见的焊接接头形式3．坡口形式

焊件厚度大于6mm时，焊前需要把焊件的待焊部位加工成一定的几何形状（即坡口），以便于焊条能深入底部引弧焊接，保证焊透。

常见的对接接头的坡口形式有I形坡口、Y形坡口、双Y形坡口和带钝边U形坡口，如图3-10所示。（a）I形坡口

（b）Y形坡口（c）双Y形坡口

（d）带钝边U形坡口图3-10对接接头的坡口形式

在焊接较厚的焊件时，为了焊满坡口，常采用多层焊或多层多道焊，如图3-11所示。图3-11Y形坡口的多层焊和多层多道焊4．焊接位置

焊接位置是指焊接时焊缝所处的空间位置，可分为平焊、立焊、横焊和仰焊等，如图3-12所示。平焊

立焊

横焊

仰焊（a）对接接头平焊

立焊

横焊

仰焊（b）角接接头图3-12焊接位置5．焊接工艺参数

焊接工艺参数是为了保证焊接质量和效率而选定的诸多物理量的总称。手工电弧焊的工艺参数主要有焊条直径、焊接电流、焊接速度、电弧电压等。1）焊条直径焊条直径的选取主要取决于焊件的厚度。一般情况下，可参考表3-2选择焊条直径。焊件厚度/mm<44～78～12>12焊条直径/mm不超过焊件的厚度3.2～4.04.0～5.04.0～5.8表3-2焊条直径的选择式中，I

——焊接电流，单位为A；K

——焊接直径，单位为mm；d

——经验系数，其值如表3-3所示。焊条直径/mm1.62.0～2.53.24.0～5.8K/mm20～2525～3030～4040～50表3-3经验系数2）焊接电流焊接电流应根据焊条直径来选取。一般情况，可以根据下面的经验公式来确定：3）焊接速度

焊接速度是指单位时间内焊接电流沿焊件接缝处移动的距离。焊接速度对焊接质量有很大的影响，焊接速度过快，易产生焊缝熔深、焊宽太小及未焊透等缺陷；而焊接速度过慢，会导致焊缝熔深、熔宽增加，且焊接薄件时可能产生烧穿缺陷。4）电弧电压

电弧电压是指电弧两极之间的电压降。电弧电压由电弧长度（焊芯熔化端到焊接熔池表面的距离）决定，电弧长则电压高，反之则低。若电弧太长，电弧会产生飘摆，导致燃烧不稳定，使得熔深较小，熔宽加大，容易产生焊接缺陷；若电弧太短，熔滴过渡时，可能造成短路，致使操作困难。合理的电弧长度是小于或等于焊条直径。3.2.6手工电弧焊操作技术1．引弧

引弧是指使焊条和焊件之间产生稳定的电弧。引弧的方法有划擦法和敲击法，如图3-13所示。2．焊缝的起头

开始焊接时，由于焊件温度较低，引弧后不能迅速使这部分焊件升温，所以熔深较浅，为了保证焊接质量，可在引弧后先将电弧稍微拉长些，对焊件进行必要的预热后，再适当地压低电弧进行焊接。图3-13划擦法和敲击法3．运条

为了使焊接过程顺利进行，并使焊缝成形效果好，应掌握好焊条的角度和运条的基本动作，如图3-14所示。（a）平焊的焊接角度

（b）运条的基本动作图3-14平焊的焊接角度和运条的基本动作由图3-14（b）可知，运条有沿焊接方向移动、横向摆动和向下送进三个基本运动。4．焊缝的收尾

焊缝的收尾是指焊缝焊好后熄灭电弧的过程。收尾不仅是熄弧，还应在熄弧前填满收尾处的弧坑。收尾的动作有划圈法、回焊法和反复断弧法。3.3气焊与气割

气焊是利用可燃性气体与氧气混合燃烧产生热量来熔化母材及填充材料的一种焊接方法，如图3-15所示。与手工电弧焊相比，气焊加热时容易控制熔池温度，易于实现均匀焊透和单面焊双面成形。3.3.1气焊设备

气焊设备由氧气瓶、乙炔瓶（或者氧气发生器）、减压器、回火保险器、焊炬等组成，如图3-16所示。图3-15气焊示意图

图3-16气焊设备1．氧气瓶氧气瓶是存储和运输氧气的高压容器，如图3-17所示。2．乙炔瓶

乙炔瓶是存储和运输乙炔用的容器，如图3-18所示，其外表与氧气瓶相似，只是外表涂成白色，并写上“乙炔”和“火不可近”字样。图3-17氧气瓶

图3-18乙炔瓶3．减压器减压器将高压气体降为低压气体的调节装置，如图3-19所示。4．回火保险器回火保险器是装在乙炔减压器和焊炬之间，防止火焰沿乙炔管道回烧的安全装置。5．焊炬焊炬是用于控制火焰进行焊接的工具。图3-19减压器示意图

图3-20射吸式焊炬1—焊嘴；2—混合气管；3—吸射管；4—吸射管螺母；5—乙炔调节阀；

6—乙炔进气管；7—乙炔管接头；8—氧气管接头；9—氧气进气管；10—手柄；11—氧气调节阀；12—主体；13—乙炔阀针；14—氧气阀针；15—喷嘴3.3.2焊丝与气焊熔剂1．焊丝

焊丝是焊接时作为填充材料与熔化的母材一起形成焊缝的金属丝。2．气焊熔剂

气焊熔剂又称气剂火焊粉，是气焊时的助熔剂，其作用是去除焊接过程中形成的氧化物，增加液态金属的流动性，保护熔池金属。3.3.3气焊火焰

改变乙炔和氧气的混合比例，可以得到三种不同的火焰，即中性焰、碳化焰和氧化焰，如图3-21所示。1．中性焰：中性焰是氧气与乙炔的混合比为1.1～1.2时燃烧形成的火焰，由焰芯、内焰和外焰三部分组成，如图3-21（a）所示。2．碳化焰：碳化焰是氧气与乙炔的混合比小于1.1时燃烧形成的火焰，由焰芯、内焰和外焰三部分组成，如图3-21（b）所示。3．氧化焰：氧化焰是氧气与乙炔的混合比大于1.2时燃烧形成的火焰，由焰芯和外焰两部分组成，如图3-21（c）所示。（a）中性焰

（b）碳化焰

（c）氧化焰图3-21气焊火焰3.3.4气焊基本操作1．点火、调节火焰与灭火点火时，先微开氧气阀，再打开乙炔阀，随后点火，这时的火焰是碳化焰。然后，慢慢开大氧气阀门，将碳化焰调整到所需的火焰。灭火时，应先关乙炔阀，再关氧气阀，以防止引起回火现象。2．堆平焊波气焊时，一般右手持焊炬，左手持焊丝。两手的动作要协调，然后沿焊缝向左或向右焊接。焊接时，应使焊嘴轴线的垂直投影与焊缝重合，并控制好焊嘴与焊件的夹角。3.3.5氧气切割1．气割原理

氧气切割简称气割，是利用气体火焰的热能将工件待切处预热到一定温度后，喷出高压氧气流，使金属燃烧并放出热量实现切割的方法，如图3-22所示。

气割的原理是：气割开始时，用气体火焰将待割处附近的金属预热到燃点，然后打开切割氧气阀，纯氧射流使高温金属燃烧，生成的高温金属氧化物被燃烧热熔化，并被氧流吹掉。金属燃烧产生的热量和预热火焰，同时又把邻近的金属预热到燃点。此时，割据沿切割线以一定速度移动便形成割口。图3-22气割过程2．金属气割条件金属材料的燃点必须低于熔点。金属生成的氧化物的熔点应低于金属本身的熔点，同时流动性要好。金属燃烧时能放出大量的热，而且金属本身的导热性要低。3．气割设备气割设备中，除用割炬代替焊炬外，其他设备与气焊时相同。割炬按照可燃性气体与氧气混合的方式不同，可分为射吸式和等压式两种。其中，射吸式割炬结构如图3-23所示。图3-23射吸式割炬3.4其他焊接方法3.4.1气体保护焊

气体保护焊是利用外加气体作为电弧介质，并利用它来保护电弧和焊接区的电弧焊。常用的气体保护焊有二氧化碳气体保护焊和氩弧焊。1．二氧化碳气体保护焊

二氧化碳气体保护焊简称CO2焊，是利用CO2气体作为保护介质的气体保护焊。CO2焊的操作方式分为半自动和自动两种。其中，半自动在生产中应用最广泛，其设备如图3-24所示。图3-24CO2焊焊接设备示意图2．氩弧焊

氩弧焊是利用氩气作为保护性介质的气体保护焊。按照使用电极的不同，氩弧焊可分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊，如图3-25所示。（a）钨极氩弧焊

（b）熔化极氩弧焊图3-25钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊3.4.2埋弧自动焊

埋弧自动焊是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，其焊缝形成过程如图3-26所示。

埋弧自动焊以连续送进的焊丝代替手工电弧焊的焊条，以颗粒状的焊剂代替焊条药皮。焊接过程中，在电弧高温作用下，焊件、焊丝和焊剂熔化形成熔池与熔渣，并且有一部分蒸发。蒸发产生的气体形成一个包围电弧与熔池金属的封闭空间，使电弧、熔池与外界空气隔绝。随着电弧向前移动，熔池在熔渣覆盖下凝固形成焊缝。图3-26埋弧自动焊焊缝形成过程3.4.3电阻焊

电阻焊是利用电流通过焊件接头的接触面及临近区域产生的电阻热，把焊件加热到塑性状态或局部熔化状态，再在压力作用下形成牢固接头的一种压焊方法，它主要包括点焊、缝焊和对焊等，如图3-27所示。（a）点焊

（b）缝焊

（c）对焊图3-27点焊、缝焊和对焊3.4.4钎焊钎焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，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焊件连接的方法。根据钎料熔点的不同，钎焊分为硬钎焊和软钎焊两种。钎焊时，一般要用钎剂。钎剂的主要作用是去除钎料和母材表面的氧化物，保护母材连接表面和钎料在钎焊过程中不被氧化。3.5.1焊接缺陷

在焊接生产过程中，如果焊接方式选择不合适或焊接操作方法不当，均会产生各式各样的焊接缺陷，从而直接影响焊接接头的质量及焊接结构的安全性。

常见的焊接缺陷有咬边、烧穿、未焊透、夹渣、气孔、裂纹等，如表3-4所示。焊接缺陷缺陷特征产生原因咬边在焊件与焊缝边缘的交界处有小的沟槽①焊接电流太大②电弧过长③运条方法或焊条角度不适当烧穿在焊接接头区域内出现金属局部破裂现象①坡口间隙太大②电流太大或者焊速太慢③操作不当未焊透焊接时，接头根部未完全焊透①焊接速度过快，焊接电流太小②坡口间隙或角度小夹渣焊后在焊缝金属中残留非金属夹杂物①焊接电流太小，焊接速度太快②多层焊时，各层熔渣未清除干净气孔焊接时，熔池中融入的气体（如H2，N2，CO等）在凝固时未能逸出，形成气孔①焊件有油、锈、水等杂质②焊接电流太大、速度过快或弧长过长③电流种类和极性不当裂纹在焊接过程中或焊接后，在焊接接头区域内出现金属局部破裂①熔池中含有较多的硫、磷或氢②焊接顺序不当③焊接应力过大表3-4常见焊接缺陷的特征和产生原因3.5焊接缺陷及质量检验3.5.2常用的焊接检验方法焊接检验的目的是保证焊接产品符合质量要求。常见的焊接检验方法有以下几种。1．外观检验

焊接后，首先进行外观检验，即用肉眼或借助样板或用低倍放大镜观察焊件，以发现表面缺陷及检测焊缝的外形尺寸。2．无损检验无损检验包括着色检验、射线检验、超声波检验、磁粉检验。3．致密性检验

致密性检验主要用于检测不受压或压力很低的容器、管道的焊缝是否存在穿透性缺陷，其方法是向容器内注入1.25～1.5倍工作压力的水或等于工作压力的气体，然后在其外部观察有无渗漏现象。3.6焊工综合实例

熟悉了焊接的工艺要求之后，请同学们焊接图3-28所示的板形料，焊接材料为E