机械制造基础总复习

机械制造根底总复习1使用性能工艺性能纯金属合金工业用钢有色金属铸铁结晶塑性变形热处理加工工艺化学成分组织结构性能2一、性能(一)使用性能1、力学性能(1)刚度：材料抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量：E=/(2)强度：材料抵抗变形和破坏的能力。指标：抗拉强度b—材料断裂前承受的最大应力。屈服强度s—材料产生微量塑性变形时的应力。条件屈服强度0.2—剩余塑变为0.2%时的应力。疲劳强度-1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。3(3)塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指标为、。(4)硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为HB、HRC。(5)冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk，材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。(6)断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。指标为K1C。2、化学性能(1)耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。(2)抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。3、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。45二、晶体结构㈠纯金属的晶体结构1、理想金属⑴晶体：原子呈规那么排列的固体。晶格：表示原子排列规律的空间格架。晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.6⑵三种常见纯金属的晶体结构Mg、Zn-Fe、Ni、Al-Fe、Cr、W常见金属31212滑移系底面对角×3<110>×3<111>×2滑移方向六方底面×1{111}×4{110}×6滑移面0.740.740.68致密度12128配位数642原子个数原子半径a、caa晶格常数密排六方面心立方体心立方7⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加〔〕②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加[]立方晶系常见的晶面和晶向⑷晶面族与晶向族指数不同但原子排列完全相同的晶面或晶向。⑸密排面和密排方向——同滑移面与滑移方向在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。82、实际金属⑴多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。晶粒：组成金属的方位不同、外形不规那么的小晶体.晶界：晶粒之间的交界面。⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位①点缺陷空位：晶格中的空结点。间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。置换原子：取代原来原子位置的外来原子。9②线缺陷——位错晶格中一局部晶体相对另一局部晶体沿某一晶面发生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的交接线.③面缺陷——晶界和亚晶界亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。亚晶界：亚晶粒之间的交界面。④晶界的特点：原子排列不规那么；阻碍位错运动；熔点低；耐蚀性低；产生内吸附；是相变的优先形核部位。10金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好.细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。11㈡合金的晶体结构合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他局部有界面分开的均匀组成局部。1、固溶体：与组成元素之一的晶体结构相同的固相.⑴置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。12⑵间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。铁素体：碳在

-Fe中的固溶体。奥氏体：碳在

-Fe中的固溶体。马氏体：碳在

-Fe中的过饱和固溶体。固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。13马氏体的硬度主要取决于其含碳量，并随含碳量增加而提高。⑵金属化合物：与组成元素晶体结构均不相同的固相。①正常价化合物：如Mg2Si②电子化合物：如Cu3Sn③间隙化合物：由过度族元素与C、N、H、B等小原子半径的非金属元素组成。分为结构简单的间隙相和复杂结构的间隙化合物。14强碳化物形成元素：Ti、Nb、V如TiC、VC中碳化物形成元素：W、Mo、Cr如Cr23C6弱碳化物形成元素：Mn、Fe如Fe3C⑶性能比较：强度：固溶体纯金属硬度：化合物固溶体纯金属塑性：化合物固溶体纯金属15⑷金属化合物形态对性能的影响①基体、晶界网状：强韧性低②晶内片状：强硬度提高，塑韧性降低③颗粒状：弥散强化：第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀,合金的强度、硬度越高，塑韧性略有下降的现象。⑸固溶体与化合物的区别：①结构；②性能；③表达方式16合金元素在钢中的作用1、强化铁素体；2、形成化合物——第二相强化3、扩大〔C,Mn,Ni,Co〕或缩小〔Cr,Si,W,Mo〕A相区4、使S、E点左移5、影响A化6、溶于A(除Co外),使C曲线右移,Vk减小,淬透性提高.7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。1718三、组织㈠纯金属的组织1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程⑴结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。⑵结晶的根本过程——晶核形成与晶核长大形核——自发形核与非自发形核长大——均匀长大与树枝状长大19⑶结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌2、纯金属中的固态转变同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。铁的同素异构转变：

-Fe⇄

-Fe⇄

-Fe203、再结晶⑴再结晶条件：冷塑性变形⑵加热时的变化：回复→再结晶→晶粒长大再结晶：冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.再结晶不是相变过程。⑶再结晶温度：发生再结晶的最低温度。纯金属的最低再结晶温度T再0.4T熔⑷影响再结晶晶粒度的因素：①加热温度和时间；②预先变形程度214、塑性变形：金属塑性变形方式：滑移和孪生⑴滑移的特点：①只能在切应力的作用下发生；②沿密排面和密排方向发生；③位移量是原子间距整数倍；④伴随着转动滑移的机理：通过位错运动实现。22孪生特点：①孪生使晶格位向发生改变；②所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近于声速；③孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。⑵冷热加工：以再结晶温度划分①冷加工组织：晶粒被拉长压扁、亚结构细化、织构：变形量大时，大局部晶粒的某一位向与外力趋于一致的现象。23加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。冷加工使内应力增加，耐蚀性下降，提高。②热加工：形成纤维组织、带状组织纤维组织使热加工金属产生各向异性，加工零件时应考虑使流线方向与拉应力方向一致。24㈡合金的组织1、相图匀晶L共晶L+共析+包晶L+杠杆定律：只适用于两相区。枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。2、合金中的固态相变⑴固溶体转变：AF⑵共析转变：AP(F+Fe3C)⑶二次析出：AFe3CⅡ25263、铁碳合金相图点：符号、成分、温度线：液固相线、水平线、固溶线、固溶体转变线相区标注组织组成物标注复相组织组成物：珠光体P(F+Fe3C)莱氏体Ld(A+Fe3C)L’d(P+Fe3C)27典型合金的结晶过程〔以共析钢为例〕时间温度28四、钢的热处理㈠热处理原理1、加热时的转变奥氏体化步骤：A形核；A晶核长大；剩余渗碳体溶解；A成分均匀化。奥氏体化后的晶粒度：初始晶粒度：奥氏体化刚结束时的晶粒度。实际晶粒度：给定温度下奥氏体的晶粒度。本质晶粒度：加热时奥氏体晶粒的长大倾向。29650℃600℃550℃350℃A1MSMf时间PSTB上B下MM+A’A→PA→SA→TA→B上A→B下A→M过冷A过冷A过冷A过冷A过冷A2、冷却时的转变

(1)等温转变曲线及产物30(2)用C曲线定性说明连续冷却转变产物根据与C曲线交点位置判断转变产物P均匀A细AA1MSMf时间PP(炉冷)(空冷)S(油冷)T+M+A’B下M+A’M+A’(水冷)M回150-250℃T回350-500℃S回500-650℃????PT+S回ST+B下+M+A’3132㈡热处理工艺工艺目的加热温度组织退火1.调整硬度,便于切削加工。2.细化晶粒,为最终热处理作组织准备。亚共析钢Ac3+30~50℃共析钢Ac1+30~50℃过共析钢Ac1+30~50℃F+PPP球正火1.低中碳钢同退火。2.过工析钢：消除网状二次渗碳体。3.普通件最终热处理亚共析钢Ac3+30~50℃共析钢Ac1+30~50℃过共析钢Accm+30~50℃<0.6%C,F+S;≧0.6%C，SSS淬火获得马氏体组织。亚共析钢Ac3+30~50℃共析钢Ac1+30~50℃过共析钢Ac1+30~50℃≦0.5%C,M>0.5%C,M+A’M+A’M+A’+粒状Fe3C33热处理工艺〔续〕工艺目的加热温度组织回火1.消除内应力，减少变形。2.获得所需要的性能。低温回火150~250℃中温回火350~500℃高温回火500~650℃(调质)亚共析,共析钢：M回过共析钢:M回+A’(少)+粒状Fe3CT回S回表面淬火表面获得马氏体组织，并获得表硬里韧的性能。预备热处理：调质或正火适用于中碳钢0.4~0.5%C表面：M回心部：S回(调质)或F+S(正火)渗碳提高表面含碳量，获得表硬里韧的性能。渗碳温度:900~950℃淬火温度：表面Ac1+30~50℃心部Ac3+30~50℃适用于低碳钢0.1~0.25%C表面：M回+A’(少)+颗粒状Fe3C心部：M回+FM回34五、工业用金属材料钢种C%典型牌号合金元素作用热处理使用状态下组织性能用途碳素结构钢<0.4Q195Q235热轧空冷F+P塑性,焊接性好建筑结构低合金高强度钢<0.2Q345(16Mn)Mn:强化F,增加P,降低脆转温度热轧空冷F+P塑性,焊接性好桥梁,船舶,容器渗碳钢0.1~0.252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提高淬透性,强化F,Ti:细化晶粒渗碳+淬火+低温回火表面：M回+A’(少量)+颗粒状Fe3C心部：M回+F表硬里韧轴、齿轮调质钢0.3~0.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬透性,强化F,Mo:防止第二类回火脆性调质S回良好综合力学性能轴、齿轮弹簧钢0.6~0.90.45~0.765Mn60Si2MnCr,Mn:提高淬透性,强化F；Si:提高屈强比淬火+中温回火T回高

s/b高-1弹簧㈠工业用钢35工业用钢〔续〕钢种C%典型牌号合金元素作用热处理使用状态下组织性能用途滚动轴承钢0.95~1.10GCr15Cr:提高淬透性,耐磨耐蚀性球退+淬火+低温回火M回+A’(少量)+颗粒状Fe3C高耐磨高

-1足够ak滚动轴承耐磨钢1.0~1.3ZGMn13Mn:形成A组织水韧处理表:M+碳化物心:A高耐磨耐冲击铲齿履带碳素工具钢0.65~1.35T7~T13球退+淬火+低温回火M回+A’(少量)+颗粒状Fe3C高硬度高耐磨冲子、丝锥、锉刀低合金工具钢0.75~1.59SiCrSi、Cr：提高淬透性球退+淬火+低温回火M回+A’(少量)+颗粒状Fe3C高硬度高耐磨低速刃具高速钢0.7~1.5W18Cr4VCr:提高淬透性；W、V：提高热硬、耐磨性锻、退火、淬火+三次回火M回+A’(少量)+颗粒状碳化物高热硬高硬度高耐磨高速刃具36工业用钢〔续〕钢种C%典型牌号合金元素作用热处理使用状态下组织性能用途冷作模具钢1.4~2.3Cr12Cr12MoVCr:提高淬透性。MoV:提高耐磨性锻，退，淬火+低温回火M回+A’(少量)+颗粒状碳化物高硬度高耐磨冷冲模挤压模热锻模钢0.5~0.65CrNiMo5CrMnMo合金元素作用同调质钢调质S回抗热疲劳热锻模压铸模钢0.3~0.63Cr2W8V合金元素作用同高速钢淬火+回火M回+A’(少量)+颗粒状碳化物抗热疲劳,耐磨压铸模不锈钢0.03-0.951Cr13,2Cr13Cr:提高耐蚀性；Ni:形成A；Ti:防止晶间腐蚀调质S回高耐蚀性(随C%增加,耐蚀性下降)汽轮机叶片3Cr13,4Cr13淬火+低温回火M回医疗器械0Cr13不能热处理F硝酸氮肥工业1Cr18Ni9Ti固溶处理A化工管道耐热钢15CrMo,12Cr1MoVCr,Si:提高抗氧化性;Mo:提高T再；V,Ti:弥散强化;Ni:形成A组织正火F+P高热强性,高抗氧化性锅炉零件4Cr9Si2,1Cr11MoV调质S回气阀,叶片1Cr18Ni9Ti固溶A过热器管37㈡铸铁石墨化：铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。铸铁名称牌号举例获得方法组织热处理用途灰铸铁HT250(最低抗拉强度为250MPa)液态金属石墨化+孕育处理基体(F、P、F+P)+片状石墨去应力，消除白口，表面淬火机床床身可锻铸铁KTZ450-06(最低抗拉强度为450MPa,最低延伸率为6%)白口+石墨化退火基体(F、P)+团絮状石墨石墨化退火车轮壳，管接头球墨铸铁QT500-7(最低抗拉强度为500MPa,最低延伸率为7%)液态金属石墨化+球化处理+孕育处理基体(F、P、F+P)+球状石墨可进行各种热处理柴油机曲轴38㈢有色金属及其合金合金牌号举例牌号含义性能用途铝合金LF55号防锈铝合金耐蚀、塑性好冷成型件LY1111号硬铝合金强硬度高冲压模锻件LC44号超硬铝合金高强受力大结构件LD77号锻铝合金可锻、耐温锻件ZL1022号Al-Si铸造合金耐蚀,铸造性好汽缸、活塞ZL2011号Al-Cu铸造合金耐热,强度较高较高温高强件ZL3011号Al-Mg铸造合金耐蚀,高强舰船配件ZL4011号Al-Zn铸造合金高强,铸造性好汽车飞机零件铜合金H68含68%Cu(32%Zn)黄铜塑性好冷变形件HPb59-1含59%Cu,1%Pb(40%Zn)黄铜高强船舶及化工零件QAl7含7%Al的铝青铜高强,耐磨,耐蚀船舶飞机零件钛合金TC44号+型钛合金高强,耐蚀,耐热<400℃航空件巴氏合金ZSnSb11Cu6Sn基轴承合金耐磨,导热,耐蚀重型动力轴承ZPbSb16Sn16Cu2Pb基轴承合金高温高强低速低载设备39六、铸造将熔炼好的液态金属浇注到与零件的形状和尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，所获得毛坯或零件的成型方法，称为铸造。1、液态合金的充型〔浇缺乏、冷隔、气孔、夹渣〕液态金属充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰的成型件的能力，称为充型能力。充型能力缺乏时会产生浇缺乏、冷隔、夹砂、气孔、夹渣等缺陷2、影响充型能力的因素合金的流动性；浇注条件〔浇注温度，充型压力〕；铸型填充条件〔铸型蓄热能力，铸型温度，铸型中的气体〕；铸件结构。403、铸造合金的凝固与收缩凝固方式：逐层凝固，糊状凝固，中间凝固收缩阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩4、工艺原那么定向凝固原那么——缩孔，缩松同时凝固原那么——应力铸造内应力、变形与裂纹内应力：热应力、机械应力变形：粗短细长裂纹：热裂、冷裂415、铸铁件的生产

(1)铸铁性能

优点：良好的铸造性能，如流动性好、收缩小；良好的切削加工性能；高的耐磨性；良好的吸震缓冲性能；低的缺口敏感性能。

缺点：石墨极差的力学性能；对基体的割裂；石墨片尖端的应力集中成为裂纹源。(2)铸铁的石墨化一次结晶决定石墨形态、分布特征和共晶团尺寸、数目。二次结晶视石墨化程度决定铸铁的三种基体组织。(3)影响石墨化因素化学成分：强促进石墨化元素硅，强阻碍石墨化元素硫；冷却速度——铸件壁厚4243铸造工艺参数：机械加工余量和铸孔；铸造收缩率；拔模斜度；铸造圆角。定性地绘出图示零件的铸造工艺图先绘出零件图，再在零件图上表示出浇注位置、分型面、加工余量、拔模、斜度、型芯轮廓。44七、压力加工金属压力加工定义：金属压力加工是指固态金属在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，又称金属塑性加工。

1、冷变形与热变形

金属的再结晶温度为0.4T熔，在再结晶温度以上进行变形称为热变形，热变形后，金属具有再结晶组织，而无冷变形强化痕迹。

(1)冷变形强化〔加工硬化〕在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标〔弹性极限、比例极限、屈服点和强度极限〕和硬度都有所提高，但塑性和韧性有所下降。45(2)回复冷变形后的金属加热至一定温度后，因原子的活动能力增强，使原子回复到平衡位置，晶粒剩余应力大大减小。

回复温度：T回=(0.25～0.3)T熔

(3)再结晶当温度升高到该金属熔点的0.4倍时〔T再=0.4T熔〕，金属原子获得更多的热能，使塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为变形前晶格结构相同的新等轴晶粒。2、纤维组织变化

纤维组织具有方向性：纵向塑性韧性提高；横向塑性韧性降低。463、纤维组织的利用原那么：使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。纤维组织的稳定性很高，不能用热处理方法消除，只有经过压力加工使金属变形后才能改变其方向和形状。4、金属可锻性

衡量材料在经受压力加工时活的优质制品难易程度的工艺性能，用金属的塑性和变形抗力综合衡量。金属可锻性的影响因素

金属本质：化学成分；金属组织。

加工条件：变形温度；变形速度；应力状态。475、常用的锻造方法(1)自由锻锻前加热加热目的：提高塑性，降低抗力，改善可锻性。锻造温度：过低可锻性差，加工硬化，导致缎裂；过高导致氧化、脱碳、过热、过烧。自由锻根本工序：镦粗、拔长、冲孔。自由锻件结构设计：圆锥过渡改成圆柱过渡；加强筋、凸台锻不出；相贯线改成截柱体。48(2)模锻模锻模膛：预锻模膛，终锻模膛；区别飞边槽：仓部，桥部。制坯模膛：拔长，滚压，弯曲，切断，成形。模锻件结构工艺性：不深，不薄，简单，少孔。6、板料冲压冲压根本工序：别离工序，变形工序。(1)别离工序〔冲裁〕落料，冲孔——间隙计算基准：落凹冲突。(2)变形工序：弯曲，拉深。49①弯曲使板料或坯料弯成一定角度和形状的变形工序。考虑：弯曲半径限制；弯曲线垂直纤维方向；回弹。②拉深拉深系数：拉深直径d与毛坯直径D的比值。拉深系数值越小那么变形程度越大，在一次拉深过程中的最小拉深系数为0.5~0.8，材料塑性好取下限。拉深缺陷：拉穿：防止措施：适宜拉深系数，适宜的间隙和圆角，润滑。起邹：防止措施：压边圈。50八、焊接焊接方法分类：熔焊，压焊，钎焊1、电弧焊熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响区大。冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。2、焊条(1)焊芯和药皮的作用51(2)焊条分类根据药皮或熔渣种类的不同，电焊条可分为酸性焊条与碱性焊条。酸性焊条工艺性好，而碱性焊条工艺性差。碱性焊条有益元素多，能使焊接接头力学性能提高。碱性焊条也称低氢型焊条，可以提高焊缝金属的抗裂性。碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞溅和CO气孔。碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质〔HF等〕，因而应注意通风。52534、焊接应力与变形焊接变形的根本形式：收缩变形，角变形，弯曲变形，扭曲变形，波浪变形。a)收缩变形b)角变形c)弯曲变形d)扭曲变形e)波浪变形5、防止和减小焊接变形的措施(1)结构设计：选择合理的焊缝形状和尺寸、减少焊缝的数量、合理安排焊缝位置。(2)工艺设计：留余量法、反变形法、刚性固定法、合理地选择焊接方法、热平衡法、散热法等。546、常用的焊接方法(1)手工电弧焊特点及应用：操作简单、灵活，可焊接各种空间位置的焊缝。用于单件小批2mm以上的焊缝。(2)埋弧焊特点：焊接速度快，生产率较高；焊接时采用渣保护，焊接质量好；适应性差，只能焊平焊位置。55(3)氩弧焊：是使用氩气作为保护气体的气体保护焊，机械保护效果好，焊缝金属纯洁，成形美观，焊缝致密；焊接变形小；主要用于易氧化的有色金属和合金钢的焊接。(4)二氧化碳气体保护焊：CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体的气体保护焊，只适于低碳钢和低合金钢的焊接。(5)电渣焊特点：最适合焊接大厚度工件，可一次焊成生产率高；液态金属停留时间长，焊缝质量好；焊接本钱低。(6)电阻焊：点焊，缝焊，对焊〔电阻对焊，闪光对焊〕钎焊：硬钎焊钎料熔点>450℃>软钎焊钎料熔点。567、金属材料的可焊性金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊〞“不好焊〞的差异。估算钢材可焊性的方法为碳当量法，碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：57根据经验：C当量<0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝，但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。C当量=0.4%~0.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，可焊性较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。C当量>0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，可焊性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理，才能保证焊接接头质量。588、铸铁的焊补(1)铸铁的焊接特点熔合区易产生白口组织；易产生裂缝；易产生气孔。(2)铸铁的焊补方法①热焊法热焊法是焊前将工件整体或局部预热到600~700℃，焊后缓慢冷却。热焊法可防止工件产生白口组织和裂缝，焊补质量较好，焊后可以进行机械加工。②冷焊法焊补之前，工件不预热或只进行400℃以下低温预热的焊补方法通常称为冷焊法，主要依靠焊条来调整焊缝化学成分以防止或减少白口组织和防止裂缝。冷焊法方便灵活、生产率高、本钱低，焊接处切削加工性能较差。59九、切削加工1、金属切削加工用切削工具将坯料或工件上的多余材料切除，以获得所要求的尺寸、形状、位置精度和外表质量的加工方法。2、分类金属切削加工可分为钳工和机械加工两类。金属切削加工钳工机械加工加工方法有划线、錾削、锯割、锉削、刮削、攻螺丝、套螺丝、装配等通过操作机床来完成切削加工的，如车削、钻削、铣削、刨削、磨削、特种加工等60a)划线b)錾c)锯d)锉e)刮f)攻螺丝g)套螺丝h)装配a)车b)铣c)刨d)磨e)钻f)特种加工613、切削运动机床名称主运动进给运动机床名称主运动进给运动卧式车床工件旋转车刀纵向、横向、斜向直线运动龙门刨床工件往复移动刨刀横向、垂直、斜向间歇移动钻床钻头旋转运动钻头轴向移动外圆磨床砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动卧铣立铣铣刀旋转运动工件纵向、横向移动(有时也做垂直方向移动)内圆磨床砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动牛头刨床刨刀往复运动工件横向间歇移动或刨刀垂直斜向间歇移动平面磨床砂轮高速旋转工件往复移动，砂轮横向、垂直方向移动62零件不同外表加工时的切削运动a)车外圆面b)磨外圆面c)钻孔d)车床上镗孔e)刨平面f)铣平面g)车成形面h)铣成形面Ⅰ——主运动Ⅱ——进给运动634、切削用量刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。所用刀具和切削运动形式不同，进给量的表述和度量方法也不同。如铣削：f=vf/n切削三要素切削速度VC进给量f切削深度ap〔背吃刀量〕指在切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。VC=πdn/1000(m/min)待加工外表到已加工外表间的垂直距离。ap=(dw-dm)/2645、金属切削过程切屑的种类：带状屑：用大前角的刀具，较高的切削速度和小的进给量切削塑性材料时，易得到带状切屑。节状屑：低的切削速度和较大的进给量加工中等硬度的钢材时产生。崩碎屑：工件材料脆性越大，刀具前角越小，切削深度和进给量越大，越易产生此类切屑。65带状切屑节状切屑崩碎切屑粒状切屑切屑种类66积屑瘤：是指在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这就是积屑瘤。原因：由于金属的挤压和强烈摩擦，使切屑与前刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。条件：当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成一层很薄的“滞流层〞。形成：当滞流层与前刀面的摩擦阻力超过切屑内部的结合力时，滞流层的金属与切屑别离而粘附在切削刃附近形成积屑瘤。6768696、切削刀具刀具是由切削局部(刀头)和夹持局部(刀体)组成。(1)切削局部的构成切削局部由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成，简称三面、二刃、一尖。三面－前刀面：切屑流过的外表。－主后刀面：刀具上与加工外表相对的外表。－副后刀面：刀具上与已加工外表相对的外表。两刃－主切削刃：刀具上前刀面与主后刀面的交线。－副切削刃：刀具上前刀面与副后刀面的交线。一尖－主切削刃与副切削刃的交点。70夹持部分（刀体）切削部分（刀头）刀具构成示意图刀具切削部分构成示意图71(2)刀具磨损和刀具耐用刀具磨损可分为三个阶段：①初期磨损阶段：刃磨后的刀具起前、后刀面上的上下不平，受到切屑的冲击和摩擦时，将“凸峰〞很快磨去，时间很短。②正常磨损阶段：刀具上的上下不平已被磨去，磨损量增加缓慢且比较稳定。③急剧磨损阶段：切削刃变钝，刀具与工件之间的摩擦变大，切削力增大，切削温度上升，磨损加剧，刀具失去正常的切削能力。刀具耐用度：指刀具刃磨后从开始切削直到磨损量到达磨损标准为止的切削时间用T表示。72737、切削力主切削力：(切向力Fz)切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，其大小约占总的切削合力的85~90%。是计算机床动力的主要依据。背向力：(径向力Fy)切削合力在切削深度方向上的分力；它在基面内，使工件弯曲变形或引起振动，产生形状和尺寸误差。车细长轴时，由于径向力的作用，车削的工件易出现腰鼓形。

进给力：(轴向力Fx)切削合力在进给方向上的分力；它在基面内，是设计和校验机床进给机构强度和刚度的主要依据。切削合力748、常用金属切削加工方法(1)车削加工车端面；车外圆；车圆锥；车螺纹；切槽或切断；钻中心孔；钻孔；镗孔；车成形面；滚花。75(2)钻削加工钻孔是用钻头在实体材料上加工孔的方法。引偏：是指加工时由于钻头弯曲而产生的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜。76常用钻削加工精度与外表粗糙度加工类别加工精度表面粗糙度值Ra/μm应用钻孔IT12~IT1125~12.5主要用于粗加工，可作为低精度孔的最终工序扩孔IT10~IT96.3~3.2常作为铰孔前的预加工，对于质量要求不太高的孔，扩孔也可作终加工铰孔IT8~IT71.6~0.4在扩孔或半精镗的基础上进行，钻→扩→铰是应用较普遍的孔的精加工方法之一77(3)镗削加工①概念：镗孔是用镗削方法扩大工件孔的方法，是常用的孔加工方法之一。对孔内环槽等内成形外表，直径较大的孔(D>80mm)，镗削是唯一适宜的加工方法。②分类：一般镗孔的尺寸公差等级为IT8~IT7，外表粗糙度Ra值为1.6~0.8μm；精细镗时，尺寸公差等级可达IT7~IT6，外表粗糙度Ra值为0.8~0.2μm。③应用：镗孔多在车床或镗床上进行。78卧式镗床镗削应用79(4)刨削和拉削加工①刨削刨削指在刨床上用刨刀加工工件的方法。刨削的主运动是往复直线运动，进给运动是间歇的，因此切削过程不连续。刨削主要用来加工平面，也可加工直槽等。80②拉削在拉床上用拉刀加工工件称做拉削。拉削可以认为是刨削的进一步开展。如以以下图所示，它是利用多齿的拉刀，逐齿依次从工件上切下很薄的金属层，使外表到达较高的精度和粗糙度要求。81拉削加工各种形状通孔示意图82(5)铣削加工铣削加工是利用铣刀对工件进行切削加工的方法。①铣刀类型圆柱铣刀：刀齿分布在圆周上的铣刀为圆柱铣刀，又分为直齿和螺旋齿两种。端铣刀：刀齿分布在端面上的铣刀为端铣刀，又分为整体式和镶齿式两种。83除平面铣刀外，还有加工各种沟槽的铣刀，如立铣刀、圆盘铣刀、T形槽铣刀等，另外还有加工成形面的铣刀。84②铣削方式铣削平面的方式有周铣和端铣两种。周铣法：用圆柱铣刀铣削平面称为周铣。逆铣：铣刀旋转方向与工件进给方向相反。铣削时每齿切削厚度从零逐渐到最大而后切出。顺铣：铣刀旋转方向与工件进给方向相同。铣削时每齿切削厚度从最大逐渐减小到零。顺铣时，每个刀齿的切削厚度是由最大减小到零。逆铣时，水平分力与进给方向相反，铣削过程中工作台丝杠始终压向螺母，不致因为间隙的存在而引起工件窜动。顺铣时忽大忽小的水平分力与工件的进给方向是相同的，会使工件连同工作台和丝杠一起，向前窜动，造成进给量突然增大，甚至引起打刀。85周铣法示意图86端铣法用端铣刀的端面刀齿加工平面，称为端铣法。根据铣刀与工件相对位置的不同，端铣法可以分为对称铣削法和不对称铣削法。端铣法可以通过调整铣刀和工件的相对位置，调节刀齿切入和切出时的切削厚度，到达改善铣削过程的目的。87③铣削的应用主要用来加工平面(包括水平面、垂直面和斜面)、沟槽、成形面和切断等。88(6)磨削加工磨削加工是以砂轮作为切削工具的一种精密加工方法。作为切削工具的砂轮，是由磨料(砂粒)加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。89锋利且突出的磨粒，其切削过程大致可分为三个阶段。第一阶段，磨粒从工件外表滑擦而过，只有弹性变形而无切屑。第二阶段，磨粒切入工件外表，刻划出沟痕并形成隆起。第三阶段，切削厚度增大到某一临界值，切下切屑。ⅠⅡⅢ磨削过程示意图90磨削过程示意图91磨削过程中，磨粒在高速、高压和高温的作用下，将逐渐磨损而变得圆钝。圆钝的磨粒，切削能力下降，作用于磨粒上的力超过磨粒强度极限时，磨粒就会破碎，产生新的较锋利的棱角，代替旧的圆钝磨粒进行磨削；假设此力超过砂轮结合剂的粘结力时，圆钝的磨粒就会从砂轮外表脱落，露出一层新鲜锋利的磨粒，继续进行磨削。砂轮的这种自行推陈出新、以保持自身锋锐的性能，称为“自锐性〞。92939、切削工件的结构工艺性尽量采用标准化参数；便于装夹；便于加工。留出退刀空间：退刀槽；越程槽；空刀槽。便于提高生产效率；减少装夹次数：加工面应等高；同类结构要素要统一；轴上多键槽布局同向。选择加工方法及设备。Φ35圆柱面：磨削，外圆磨床；Φ55圆柱面：车削，车床；键槽：铣削，铣床。949596各类毛坯的特点及适用范围97(2)机械加工余量确实定加工余量是指加工过程中，从加工外表切除的金属层厚度。加工余量可分为总加工余量和工序余量。①工序余量指某一外表在一道工序中所切除的金属层厚度，它取决于同一外表相邻两工序的工序尺寸之差。工序余量有单边余量和双边余量之分。②总加工余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也就是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中，某一外表所被切除的金属层的总厚度。总加工余量等于各工序加工余量之和。98a)轴(被包容面)

b)孔(包容面)工序余量和毛坯余量99(3)工序尺寸及公差确实定工序尺寸是加工过程中各个工序应保证的加工尺寸，其公差即为工序尺寸公差。正确地确定工序尺寸及其公差，是制订工艺规程的重要工作之一。零件的加工过程，是通过切削加工使毛坯逐步向成品过渡的过程。在加工过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工序尺寸在零件图纸上往往不标出或不存在，需要在制订工艺过程时予以确定。基准重合时，各工序的加工余量确定后，就可确定各工序尺寸，按各种加工方法的经济精度确定相应的工序尺寸的公差值，并且按照“入体原那么〞确定上、下偏差。基准不重合时，必须应用尺寸链的原理确定工序尺寸。100一般情况下，工序尺寸按“入体原那么〞标注。轴(被包容尺寸)：指实体尺寸。例如：轴的外径，长方体的长、宽、高。其最大尺寸作为工序尺寸的根本尺寸(公称尺寸)，上偏差为零。即：孔(包容尺寸)：指非实体尺寸。例如：孔的直径，槽的宽度。其最小尺寸作为工序尺寸的根本尺寸(公称尺寸)，下偏差为零。即：孔系中心距等一般按双向对称分布形式标注。即：101①尺寸链的概念在零件加工过程中，由假设干互相关联的尺寸以一定顺序首尾相接形成一个封闭的尺寸组称为尺寸链。由加工过程中有关的工艺尺寸所组成的尺寸链称为工艺尺寸链。加工过程中控制A1、A2两个工序尺寸，就可确定尺寸A0。102②尺寸链的组成尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链的环，环可分为封闭和组成环。a)封闭环：在零件加工或装配后间接形成的尺寸，其精度是被间接保证的，称为封闭环。如尺寸链中的A0。b)组成环：在尺寸链中，由加工或装配直接控制，影响封闭环精度的各个尺寸称为组成环。如尺寸链中的A1和A2是组成环。增环：尺寸链中，其余组成环不变，当某一组成环增大时，封闭环也随着增大的环。减环：尺寸链中，其余组成环不变，当某一组成环增大时，封闭环随着减小的环。103B0B2B4B1B3B5具体判断增环与减环：给封闭环任选一个方向，沿此方向转一圈，在每个环上加方向，与封闭环方向相同者为减环，相反者为增环。A1、A3与A0反向，为增环A2与A0同向，为减环B2、B4、B5与B0反向，为增环B1、B3与B0同向，为减环A3A2A0A1104③极值法解尺寸链的计算公式机械制造中的尺寸公差通常用根本尺寸(A)、上偏差(ES)、下偏差(EI)表示。还可用最大极限尺寸(Amax)与最小极限尺寸(Amin)或根本尺寸(A)、中间偏差(Δ)与公差(T)表示。根本尺寸、极限偏差、公差与中间偏差关系105封闭环的根本尺寸A0封闭环的根本尺寸等于所有增环根本尺寸之和减去所有减环根本尺寸之和。即：A0=ΣA增-ΣA减封闭环的最大极限尺寸A0max封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环最小极限尺寸之和。即：A0max=ΣA增max-ΣA减min封闭环的最小极限尺寸A0min封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环最大极限尺寸之和。即：A0min=ΣA增min-ΣA减max106封闭环的上偏差ESA0封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和。即：

ESA0=ΣESA增-ΣEIA减封闭环的下偏差EIA0封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和。即：

EIA0=ΣEIA增-ΣESA减封闭环的公差TA0封闭环的公差等于所有增环公差之和加上所有减环公差之和。即：

TA0=ΣTA增+ΣTA减107例：某零件如图示，设计尺寸50、10，因10不好测量，而改为测量大孔A2，试用极值法确定大孔A2的工序尺寸和上、下偏差。0-0.170-0.360-0.3610A1=500-0.170-0.36108a)确定封闭环：小孔深度是通过测量大孔深度间接保证的，是封闭环，用A0表示；b)确定组成环：套筒总长(A1)，大孔深度(A2)与封闭环小孔尺寸相关联，是组成环；c)绘制尺寸链图，判断增减环(增环：A1，减环：A2)d)计算大孔深度的根本尺寸和上下偏差。A0A2A110A1=500-0.17

0-0.361091)封闭环的根本尺寸A0=A1-A2A2=A1-A0=50-10=402)封闭环的极限偏差①封闭环上偏差ESA0=ESA1-EIA2EIA2=ESA1-ESA0=0-0=0②封闭环下