第一篇：材料成型知識點歸納總結要點

一、焊接部分

1.焊接是通過局部加熱或同時加壓，并且利用或不用填充材料，使兩個分離的焊件達到牢固結合的一種連接方法。實質——金屬原子間的結合。

2.應 用：制造金屬結構件；

2、生產機械零件；

3、焊補和堆焊。

3.特

點：與鉚接相比1.節(jié)省金屬；2.密封性好；3.施工簡便，生產率高。與鑄造相比.工序簡單，生產周期短；2.節(jié)省金屬； 3.較易保證質量

4.焊條電弧焊：焊條電弧焊（手工電弧焊）是用電弧作為熱源，利用手工操作焊條進行焊接的熔焊方法，簡稱手弧焊，是應用最為廣泛的焊接方法。

5.焊接電弧：焊接電弧是在電極與工件之間的氣體介質中長時間穩(wěn)定放電現(xiàn)象，即局部氣體有大量電子流通過的導電現(xiàn)象。電極可以是焊條、鎢極和碳棒。用直流電焊機時有正接法和反接法.6.引弧方式 接觸短路引弧

高頻高壓引弧 7.常見接頭形式：對接

搭接

角接

T型接頭

8.保護焊縫質量的措施：

1、對熔池進行有效的保護，限制空氣進入焊接區(qū)（藥皮、焊劑和氣體等）。

2、滲加有用合金元素，調整焊縫的化學成分（錳鐵、硅鐵等）。

3、進行脫氧和脫磷。9.牌號J×××J-結構鋼焊條××-熔敷金屬抗拉強度最低值×-藥皮類型及焊接電源種類 10.焊縫 由熔池金屬結晶而成。冷卻凝固后形成由鐵素體和少量珠光體組成的柱狀晶鑄態(tài)組織。11.熱影響區(qū)的組織

過熱區(qū)

正火區(qū)

部分相變區(qū)

熔合區(qū)

12.影響焊縫質量的因素 影響焊縫金屬組織和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊接操作方法、焊接接頭形式、坡口和焊后熱處理等。

13.改善焊接熱影響區(qū)性能方法 ：1.用手工電弧焊或埋弧焊焊一般低碳鋼結構時，熱影響區(qū)較窄，焊后不處理即可保證使用。2.重要的鋼結構或用電渣焊焊接構件，要用焊后熱處理方法消除熱影響區(qū)。3.碳素鋼、低合金結構鋼構件，用焊后正火消除。4.焊后不能接受熱處理的金屬材料或構件，要正確選擇焊接方法與焊接工藝。

14.常見的焊接缺陷裂紋

夾渣

未焊透

未熔合焊瘤

氣孔

咬邊

15.焊接應力的產生及變形的基本形式 收縮變形

彎曲變形 波浪變形 扭曲變形

角變形

16.焊接應力與變形產生的原因

焊接過程中，對焊件進行了局部不均勻的加熱是產生焊接應力與變形。17.防止和減少焊接變形的措施：可以從設計和工藝兩方面綜合考慮來降低焊接應力。在設計焊接結構時，應采用剛性較小的接頭形式，盡量減少焊縫數(shù)量和截面尺寸，避免焊縫集中等。18.矯正焊接變形的方法

機械矯正法

火焰加熱矯正法

19.坡口：焊件較薄時，在焊件接頭處只需留出一定的間隙，用單面焊或雙面焊，就可以保證焊透。焊件較厚時，為保證焊透，需預先將接頭處加工成一定幾何形狀的坡口。

20.焊縫位置：熔焊時，焊縫所處的空間位置稱為焊接位置。它有平焊、立焊、橫焊和仰焊等四種。21.埋弧自動焊的焊接電弧是在熔劑下燃燒，其引弧，維持一定弧長和向前移動電弧等主要焊接動作都由機械設備自動完成，故稱為埋弧自動焊。

22.埋弧自動焊特點：1.生產率高2.焊縫質量好3.節(jié)省焊接材料和電能4.改善了勞動條件5.焊件變形小6.設備費用一次性投資較大。但由于埋弧焊是利用焊劑堆積進行焊接的，故只適用于平焊和直焊縫,不能焊空間位置焊縫及不規(guī)則焊縫。

23.自動焊工藝：仔細下料、清潔表面、準備坡口和裝配點固。

24.氣體保護焊：用外加氣體作為電弧介質并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊。按照保護氣體的不同，氣體保護焊分為兩類：使用惰性氣體作為保護的稱惰性氣體保護焊，包括氬弧焊、氦弧焊、混合氣體保護焊等；使用CO2氣體作為保護的氣體保護焊，簡稱CO2焊。特點：保護氣體廉價，成本低；熱量集中，焊速快，不用清渣，生產率高；明弧操作，焊接方便；熱影響區(qū)小，質量好，尤其適合焊接薄板。主要用于30mm以下厚度的低碳鋼和部分合金結構鋼。缺點是熔滴飛濺較為嚴重，焊縫不光滑，弧光強烈操作不當，易產生氣孔。焊接工藝規(guī)范：采用直流反接，低電壓（小于36V）和大電流密度。25.CO2氣體保護焊的特點：生產率高

(2)焊渣少(3)焊接變形和內應力小(4)操作簡便(5)抗銹能力強

(6)適用范圍廣

不僅能焊薄板，也能焊中厚板，焊件厚度最厚可達50 mm(對接形式)，同時可全位置焊接。(7)采用Si、Mn含量較高的焊絲，還可脫氧和滲合金。C02氣體保護焊的不足之處是飛濺大、弧光強、抗風力弱、很難用交流電源焊接，以及CO2氣體保護焊設備復雜等。

26.氬弧焊是利用惰性氣體—氬氣保護的一種弧焊方法。利用從噴嘴中噴出的氬氣，在電弧區(qū)形成一個連續(xù)封閉的氬氣層，使電極和金屬熔池與空氣隔絕，防止氧、氮等有害氣體侵入，起保護作用。同時，氬氣是一種惰性氣體，既不易與金屬起化學反應，也不溶解于液體金屬中，因此母材中的合金元素不會燒損，焊縫不易產生氣孔，焊接質量較高。氬弧焊特點：(1)氬氣保護性能優(yōu)良(2)焊接變形與應力小(3)氬弧焊是明弧操作，熔池可見性好，便于觀察，技術容易掌握。

27.氣焊是利用氣體火焰加熱熔化焊件接頭和焊絲的一種焊接方法。

28.切割：金屬切割除機械切割外，常用的還有氧乙炔切割、等離子弧切割和激光切割等。利用氧-乙炔焰熱能將被切割金屬預熱到燃點，再通高壓氧射流，使金屬在高溫純氧中劇烈燃燒并放熱，借助氧射流的壓力將切割處的氧化物熔渣吹走，形成切口。

29.氧一乙炔切割的條件：1)金屬的燃點必須低于其熔點，不然金屬在未燃燒前被熔化，不能實現(xiàn)整齊地切割。2)金屬氧化物的熔點應低于金屬本身的熔點，不然高熔點的氧化物會阻礙下層金屬與切割氧射流的接觸，使切割困難。3)金屬燃燒時應能產生大量的熱，保證下層金屬有足夠的預熱溫度。

30.電渣焊是利用電流通過液體熔渣所產生的電阻熱將焊件和焊絲(電極)熔化形成焊縫的。特點：電渣焊不需開坡口 2.焊縫質量好 3.焊劑及電能消耗少4.焊后一般要熱處理 5.對電極材料要求高 31.電阻焊是利用電流通過焊件及其接觸處產生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性狀態(tài)或部分熔化狀態(tài)，然后在壓力下形成焊接接頭的焊接方法。分類： 點焊

縫焊

對焊

32.對焊：利用電阻熱使兩個工件在整個斷面上焊接起來的一種方法。特點(1).操作簡便(2).被焊工件焊前要求高(3).焊接質量不易保證。應用：僅用于斷面簡單強度要求不高工件

33.摩擦焊：利用工件相互高速旋轉產生的熱量同時加壓進行焊接的一種方法。特點應用：1.接頭質量好 2.可焊范圍廣3.不需填充金屬4.需靈敏制動裝置5.用于圓形工件、棒料及管子的對接。

34.釬焊是將熔點比焊件低的釬料熔化后作為填充金屬而將固態(tài)焊件聯(lián)結起來的一種焊接方法。

分類（根據(jù)釬料熔點的不同）硬釬焊，軟釬焊

35.時間極短，以毫秒或微秒計，所以即使局部溫度高達3000C，但焊接仍是一個“冷過程”2)爆炸焊接頭具有雙重連接的特點，既有冶金特點的連接，又有犬牙交錯的機械連接，故接頭強度較高。3)不需要復雜的設備，工藝簡單，成本低，使用方便。4)噪聲大，制造大面積復合板需較大場地。5)對沖擊韌度低、塑性很差的金屑不能采用爆炸焊

36.影響金屬材料焊接性的因素：焊接性主要取決于金屬材料的化學成分和物理性能等1).材料因素，是指母材和焊材(焊條、焊絲)的成分； 2).工藝因素，是指焊接方法、坡口形式和加工質量、裝配質量、電源種類和電極等；

3).結構因素，是指設計時應考慮焊接接頭處于剛度較小狀態(tài)，避免出現(xiàn)截面突變、交叉焊縫等容易引起應力集中的結點； 4).使用條件，是指工作溫度、工作介質、載荷性質等。

二、鍛造部分

1.通過金屬坯料在壓力（沖擊力、靜壓力）作用下產生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的毛坯或零件的方法稱為鍛壓生產。鍛(造)(沖)壓主要包括鍛造和沖壓兩種方式（自由鍛造、模型鍛造、沖壓、擠壓和輾軋等）。

2.鍛造是使金屬坯料在熱態(tài)下經過壓力加工獲得鍛件的工藝方法。鍛件的沖擊韌性優(yōu)于鑄件。應用：機床主軸、齒輪、內燃機曲軸、連桿、渦輪機葉輪、起重吊鉤、軸承圈等重要的、受力大的機械零件的毛坯。3.沖壓生產一般是在冷態(tài)下采用沖壓模具對金屬薄板加壓使其產生變形或分離，所獲得的制品稱為沖壓件。應用：汽車和拖拉機的覆蓋件、油箱、鏈片、彈殼、機罩、墊圈及日用品和型材等。

4.特點：1.制件組織緊密，力學性能高；2.除自由鍛造外，生產率都比較高；3.材料的利用率高。4.鍛壓所用的金屬材料應具有良好的塑性。5.固態(tài)下成形，不能獲得形狀很復雜（特別是內腔）的制品。5.應用：軋制、擠壓、拉拔——金屬型材、板材、鋼材、線材等；自由鍛、模鍛——承受重載的機械零件，如機器主軸、重要齒輪、炮管、槍管等；板料沖壓——汽車制造、電器、儀表及日用品。6.金屬鍛造加熱時允許的最高溫度稱為始鍛溫度，停止鍛造的溫度稱為終鍛溫度

7.冷變形強化（加工硬化）金屬材料在冷塑性變形時，其強度、硬度升高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象（變形量增加，強化效果更明顯）。產生原因：滑移面上產生了微小碎晶，晶格畸變。（內應力）加工硬化的應用：提高強度、使變形均勻、提高安全性。

8.塑性變形可分為冷變形和熱變形。在再結晶溫度以下的變形稱為冷變形（冷拉、冷軋、冷沖壓、冷擠壓等）.在再結晶溫度以上的變形稱為熱變形（鍛造、熱軋等）.9.金屬的冷塑性變形對組織結構和性能的影響：對組織結構的影響：冷塑性變形使金屬晶粒的晶格畸變，位錯增加，位錯密度升高，形成纖維組織；對性能的影響：使金屬的硬度、強度增加，塑性、韌性降低。特點：工件的尺寸、形狀精度高，表面質量好，材料硬度、強度提高，勞動條件好；但變形抗力大，變形 程度小，內部殘余應力大，必須進行再結晶退火后才可繼續(xù)對其進行加工。加工形式：冷軋、冷拔、冷鐓、冷沖壓和冷擠壓

10.自由鍛造是利用沖擊力或靜壓力使金屬坯料在錘面與砧面之間自由流動塑性變形的鍛造方法。鍛件的形狀和尺寸主要靠鍛工的操作技術來保證。分類

手工鍛造

機器鍛造 特點及應用：1.金屬在兩砧塊之間受力變形是自由流動，用簡單的通用工具，靠工人操作成形，靈活性大，成本低。2.自由鍛在打碎粗大的組織，鍛合內部缺陷，改善大型鍛件內部質量，提高力學性能方面具有獨特作用。3.生產率低，勞動強度大，對工人技術水平要求高。4.只能鍛造形狀簡單的鍛件，尺寸、形狀精度低，表面粗糙，金屬消耗量大，加工余量大。

自由鍛工序：1)基本工序2)輔助工序3)精整工序

基本工序：(1)鐓粗(2)拔長(3)沖孔(4)彎曲(5)扭轉(6)錯移(7)切割

11.胎模鍛是在自由鍛設備上利用胎模生產模鍛件的工藝方法（即用自由鍛方法制坯，在胎模內成型）。特點及應用：胎模鍛兼有自由鍛和模鍛的特點。胎模鍛廣泛應用于中小批量、小型多品種的鍛件。12.１.胎模不固定在設備上，使用方便２.鍛模結構簡單，制造容易，成本低３.鍛件形狀準確、尺寸精度較高，表面質量較好４.生產率較高應用——沒有模鍛設備的工廠，中、小批量及小型多品種鍛件的生產。13.模鍛是把加熱后的金屬坯料放入固定在模鍛設備上的鍛模的模膛內，經過鍛造迫使金屬在模膛內塑性流動，直至充滿模膛，從而獲得與模膛形狀相符的鍛件的工藝方法。應用：成批、大量生產中、小鍛件。分類：錘上模鍛、壓力機上模鍛。特點：與自由鍛比：

1、生產率高；

2、尺寸、形狀精確；

3、表面光潔；

4、加工余量小，節(jié)約材料；

5、操作方便，可生產形狀復雜的鍛件，對工人的技術要求較低，易于自動化；

6、可得到比較理想的流線分布，提高了鍛件的力學性能和使用壽命；

7、模膛內塑性變形抗力大（三向壓應力）、需要設備的噸位大，設備精度要求高，設備投資大；

8、鍛模復雜、準備周期長、昂貴，受設備噸位的限制，鍛件不可太大

14.制坯模膛：拔長模膛滾擠模膛成型模膛彎曲模膛

15.壓力機：工作時無沖擊力（靜壓力作用，變形均勻）,無振動，噪聲小。生產率高,每個變形工序在滑塊的一次行程中即可完成，且有上、下頂料裝置。精度高。曲柄壓力機具有良好的導向裝置，結構剛度好，鍛件的余量、公差和模鍛斜度都比錘上模鍛的小。設備昂貴、難制造。

16.工藝特點

1、鍛件精度高，余量、公差都小于錘上模鍛。

2、金屬變形速度低，金屬在模膛內流動較慢，變形較透，有利于低塑性材料的成形。

3、滑塊沒一次行程就完成一道鍛壓工序，生產率高。

4、有頂出機構，可使鍛模斜度減小，甚至為零，節(jié)約材料，還可省去鉗口料頭。

5、震動、噪聲小，易實現(xiàn)自動化。

6、金屬在水平方向流動能力強，而在垂直（高度）方向流動能力和充填能力不及錘上模鍛，故不易充填較深的模膛。

7、去除氧化皮的能力較差，對坯料加熱質量要求高。

8、對坯料尺寸要求嚴格控制，避免悶車或損壞工作部件。

9、行程和壓力均不能隨意調節(jié)，故不易拔長、滾擠等制坯工序。應用： 用于中、小批生產中、小模鍛件及校整、壓印和精密模鍛，特別適合于模鍛塑性較差的金屬材料。板料沖壓是利用沖模使板料產生分離或變形的方法。分為冷沖壓和熱沖壓。特點：

1、加工范圍廣（各種金屬和非金屬材料）。

2、生產率高（一次行程得到一個制件）。

3、可得到質量小、強度高、剛性好的制件，且精度和表面質量高，有互換性。

4、材料利用率高。

5、節(jié)省能量（冷沖壓）。

6、成形工序不能加工低塑性材料。

7、模具復雜，成本高。制造周期長。冷沖壓的基本工序：分離工序

變形工序 17.冷沖壓常用的沖壓工藝有：剪切、沖裁、彎曲、拉深等。

18.沖模按工藝特征可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成型模。按沖壓工序組合方式可分為 簡單沖模、連續(xù)沖模和復合沖模。

19.影響沖壓件工藝性的主要因素：沖壓件的厚度（使用加強筋舉例）沖壓件的形狀、尺寸及精度等。（不合理的落料件外形，沖孔件與厚度的關系，拉深件最小允許半徑，彎曲邊的長度，帶孔的彎曲件）沖焊結構與沖口工藝，沖壓件的精度和表面質量

20.擠壓是使金屬坯料在三向壓力作用下，經過塑性變形從模孔內被擠出，形成鍛件的一種壓力加工方法。按金屬流動方向與凸模運動方向可分為： 正擠壓

反擠壓 復合擠壓

徑向擠壓 按金屬坯料變形時溫度不同可分為： 熱擠壓

溫擠壓

冷擠壓

特點：１、可擠壓出各種形狀復雜、深孔、薄壁、異型斷面的零件；２、零件精度高、表面粗糙度低３、內部組織連續(xù)，可提高機械性能；４、材料利用率可達７０％，生產率高；５、變形抗力大。

21.熱擠壓：金屬坯料變形溫度與鍛造溫度相同，利用金屬的再結晶現(xiàn)象減少變形抗力。冷擠壓：常溫下的擠壓工藝，金屬坯料的變形溫度低于材料的再結晶溫度。溫擠壓：在再結晶溫度以下的某個合適溫度（６５０～８００°Ｃ）進行擠壓。

22.輥鍛的實質是縱向軋制。輥鍛是使坯料(熱態(tài)或冷態(tài))在裝有扇形模塊的一對旋轉的軋輥中通過，模塊上的模槽使坯料受壓塑性變形，從而獲得所需鍛件或鍛坯的一種先進工藝。根據(jù)制件的復雜程度，可以輥鍛一次，或在幾個模槽中輥鍛多次。應用：（1）扁斷面的長桿件，如扳手、鏈環(huán)等。（2）帶有頭部，且沿長度方向橫截面面積遞減的鍛件，如葉片等。葉片輥鍛工藝和銑削舊工藝相比，材料利用率可提高4倍，生產率提高2.5倍，而且葉片質量大為提高。（3）連桿，采用輥鍛方法鍛制連桿，生產率高，簡化了工藝過程。但鍛件還需用其它鍛壓設備進行精整。

三、鑄造部分

1.定義：熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融的金屬注于與工件形狀相應的鑄型之中，冷卻凝固后獲得毛坯或零件的成形方法。

2.鑄造生產的特點：

1、液態(tài)成形，成形阻力小，成形方便

2、適應性強（形狀、尺寸與材料方面），靈活性大

3、切削加工余量小，鑄件的成本低

3.流動性對鑄件的影響：流動性好，可避免冷隔、澆不足等缺陷，利于氣體和非金屬夾雜物浮起、逸出；利于補縮，減少縮孔、縮松等缺陷，可以得到形狀完整，組織致密的高質量鑄件。4.影響金屬流動性的主要因素：

1、化學成分

2、鑄型的性質

3、澆注條件 5.澆注條件：(1)澆注溫度(2)充型壓頭(3)澆注系統(tǒng)的結構

6.鑄件在凝固、冷卻過程中發(fā)生尺寸和體積縮小的現(xiàn)象稱為收縮。

7.影響鑄件實際收縮率的因素： 鑄件的實際收縮率取決于合金的化學成分和澆注溫度，鑄件的結構、尺寸、鑄型條件及澆注系統(tǒng).8.縮孔、縮松的形成： 液態(tài)合金在鑄型內的凝固過程中,由于液態(tài)收縮和凝固收縮,其收縮得不到補足,在鑄件最后凝固的部分形成一些孔洞,按照孔洞的大小和分布,可將其分為縮孔和縮松。

9.防止縮孔縮松的措施：設置冒口并采取順序凝固的原則：在澆注系統(tǒng)設計時，對于收縮較大的合金，常將澆注系統(tǒng)設置在鑄件的厚大部位。以形成較強的順序凝固，便于集中補縮。這種凝固方式稱為順序凝固。多用于收縮率較高的金屬（鑄鋼、球鐵及一些有色金屬）。10.鑄件固態(tài)收縮受到的阻礙而引起的內應力，稱為鑄造應力。

11.鑄造應力的分類及產生：收縮應力——鑄件收縮時受到砂型和型芯的阻礙而引起的。熱應力——鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，在同一時間內鑄件各不部分收縮不同引起的內應力。12.減小和消除鑄造應力的措施：（1）合理地設計鑄件的結構（2）采用同時凝固的工藝（3）時效處理是消除鑄造應力的有效措施

13.鑄件的變形與防止：在熱應力的作用下，鑄件薄的部分受壓應力,厚的部分受拉應力，但鑄件總是力圖通過變形來減緩其內應力。因此，鑄件常發(fā)生不同程度的變形。鑄件的變形往往使鑄件精度降低，嚴重時可以使鑄件報廢，應予防止。因鑄件變形是由鑄造應力引起，減小和防止鑄造應力的辦法，是防止鑄件變形的有效措施。

14.減少變形的措施：設計上鑄件壁厚均勻一致；形狀對稱。鑄造工藝上采用同時凝固原則； 反變形；設拉（筋）肋時效處理

15.鑄件的裂紋：當鑄件的內應力超過金屬的抗拉強度時，鑄件便產生裂紋。熱裂

冷裂

16.金屬在凝固的末期強度很低，此時的線收縮如果受到鑄型或型芯的阻礙，收縮應力超過了該溫度下金屬的強度，即發(fā)生裂紋—熱裂。在較低的溫度下，由于熱應力和收縮應力的綜合作用下，使鑄件的內應力大于合金的抗拉強度而產生的。冷裂常出現(xiàn)在鑄件呈拉應力的地方，尤其是有應力集中的地方（內尖角、縮孔、氣孔、非金屬夾雜物等附近）。

17.手工造型1.定義: 手工造型采用手工工具進行填砂、緊砂和起模。2.特點: 操作靈活,適應性強,幾乎不受鑄件材質、形狀、大小和批量的限制，模樣成本低，生產準備時間短；但鑄件質量較差，生產率低，勞動強度大。3.應用: 主要應用于單件、小批量生產

18.鑄型的組成：由上、下砂箱(型)，型芯和澆注系統(tǒng)組成。根據(jù)需要還可設置冒口和冷鐵。

19.各種手工造型的方法及應用特點：定義: 手工造型采用手工工具進行填砂、緊砂和起模。特點: 操作靈活,適應性強,幾乎不受鑄件材質、形狀、大小和批量的限制，模樣成本低，生產準備時間短；但鑄件質量較差，生產率低，勞動強度大。應用: 主要應用于單件、小批量生產

20.機器造型：使用造型機完成緊砂和起模操作.特點：提高勞動生產率，降低廢品率，改善勞動條件。提高鑄件質量，降低鑄件成本 應用：適用于大批量生產。

21.型芯：用來獲得鑄件的內孔或局部外形而制造的獨立砂型，其由芯砂或其它材料組成。要求：更高的強度、透氣性、耐火性和退讓性。

22.確定鑄件澆注位置的原則：

1、鑄件的重要加工面應處于朝下或側面

2、容易產生縮孔的鑄件，厚壁部分應放在上面或接近分型面

3、鑄件的大平面應朝下

4、鑄件上的薄壁部分應朝下或傾斜

5、澆注的位置應有利于型芯的定位、固定和排氣，便于檢查鑄件的壁厚

23.選擇鑄型分型面的原則：鑄件盡可能放在同一砂箱內，至少主加工面和加工基準面放在同一砂箱內 分型面應盡量是個平面分型面、活塊及砂芯的數(shù)量應盡可能少應盡量使型腔及主要型芯位于下箱 24.型芯頭是型芯定位、安裝和排氣的主要部位，對型芯起支撐、固定作用。

25.分型面：單件、小批量生產條件下，因采用手工造型，使用活塊造型較型芯更為方便。同時，因鑄件的尺寸允許偏差較大，九個軸孔不必鑄出，留待直接切削加工而成。此外，應盡量降低上型高度，以便利用現(xiàn)有砂箱。

26.特種鑄造： 鑄型用砂較少或不用砂、采用特殊工藝裝備進行鑄造的方法，如熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造和實型鑄造等。

27.砂型鑄造的特點：1.鑄件的尺寸和表面質量差;2.鑄件的內部質量和機械性能較差;3.鑄件成品率較低;4.勞動條件較差;5.不便于機械化、自動化生產

28.特種鑄造的特點：1.鑄件的尺寸和表面質量高;2.能提高鑄件的內部質量和機械性能;3.鑄件成品率高;4.鑄造過程中不用砂或用砂量很少;5.勞動條件好，便于機械化、自動化生產。

29.熔模鑄造的特點：.鑄件精度高、表面質量好，其尺寸精度可達IT9～IT12，表面粗糙度為Ra6.31.6

m～m。２.可制造形狀復雜鑄件，其最小壁厚可達0.3mm，最小鑄出孔徑為0.5mm。３.熔模鑄造因不須分型，能生產形狀十分復雜的鑄件。４.能鑄造各種合金鑄件。５.設備簡單，投資少，生產批量不受限制，可以從單件到大批量生產。６.工序復雜，生產周期長（4～15天）。７.不能生產太大和太長的鑄件。30.熔模鑄造的應用：生產汽輪機及燃氣輪機的葉片，泵的葉輪，切削刀具，以及飛機、汽車、拖拉機、風動工具和機床上的小型零件。

31.用鑄鐵、鋼等合金制造的鑄型稱為金屬型。液體金屬澆入金屬型內，在自身重力作用下，凝固冷卻獲得鑄件的方法，稱為金屬型鑄造

32.金屬型的構造：分類垂直分型水平分型復合分型材料外型—鑄鐵（澆注低熔點合金）鑄鋼（澆注高熔點合金）內腔—金屬型芯（用于有色金屬）砂

芯（用于鑄鐵）

33.金屬型鑄造的特點：１.一型多用２.鑄件精度和表面質量顯著提高（IT12~IT16、Ra12.5~6.3μm，機械加工余量小。）３.鑄件的機械性能得到提高（晶粒較細）４.金屬型制造成本高，周期長５.鑄造工藝要求嚴格６.鑄件易產生難加工的白口

34.金屬型鑄造的應用：主要用于大批量生產有色金屬及其合金鑄件。銅合金、鋁合金等鑄件的大批量生產，如活塞、連桿、汽缸蓋等；鑄鐵件的金屬型鑄造目前也有所發(fā)展，但其尺寸限制在300 mm以內，質量不超過8 kg，如電熨斗底板等。

35.壓力鑄造（簡稱壓鑄）是以很高的壓力和極快的速度使金屬液填充到金屬型腔中，并在高壓下結晶凝固以獲得鑄件的一種鑄造方法。

36.壓鑄工藝過程：利用壓鑄機產生的高壓，將液態(tài)金屬快速壓入壓型中并在高速下凝固。主要工序閉合壓型壓入金屬打開壓型頂出鑄件

37.壓力鑄造的特點：１.可鑄造復雜的高精度、高強度鑄件。２.易于實現(xiàn)自動化和半自動化生產，生產率高。３.壓鑄件一般不再進行機械加工，零件成本低。４.壓鑄設備、壓型制造成本高，生產周期長；壓鑄速度高，鑄件內部易形成小氣孔。壓力鑄造的應用：大批量生產鋁、鎂、鋅等有色金屬及其合金鑄件。38.使液體金屬在較低壓力(0.02 MPa～0.06 MPa)作用下充填鑄型，并在壓力下結晶以形成鑄件的方法。介于重力和壓力鑄造之間。把干燥的壓縮空氣或惰性氣體通入密封的坩堝內，使坩堝內的金屬液沿澆注管上升，從鑄型底部注入型腔，使合金在壓力下結晶，然后撤消液面上的氣壓，未凝固的金屬液沿澆注管流回坩堝，這樣便在鑄型內形成所需的鑄件。

39.低壓鑄造的特點：（1）澆注時的壓力和速度可以調節(jié)，故可適用于各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件。（2）采用底注式充型，金屬液充型平穩(wěn)，無飛濺現(xiàn)象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的沖刷，提高了鑄件的合格率。（3）鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光潔，力學性能較高，對于大薄壁件的鑄造尤為有利。（4）省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%。（5）勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現(xiàn)機械化和自動化。應用：汽車發(fā)動機缸體、缸蓋、活塞、葉輪等。

40.離心鑄造：將熔融金屬澆入旋轉的鑄型中，使液體金屬在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的一種鑄造方法。特點：

1、在離心力作用下凝固，組織致密，也改善了補縮條件，不易產生縮孔、縮松等缺陷，非金屬夾雜物和氣體集中在內表面，便于去除，質量好，力學性能高。

2、不用型芯和澆注系統(tǒng)就可鑄出圓桶形鑄件。

3、離心力提高了充型能力，可適用于流動性差的鑄造合金或薄壁鑄件。

4、但內孔表面質量差，需較多的加工余量。

5、易產生比重偏析的合金不宜采用。

41.鑄件的形狀結構：鑄件應能自由收縮，注意選擇鑄件的截面形狀。應避免設置水平的大平面。加強筋布置在受力方向的反面。

42.熔模鑄造鑄件的結構特點：熔模鑄造不受分型面的限制，鑄造精度高并能鑄出形狀復雜的鑄件②熔模鑄造通常不設冒口而用直澆口補縮，應此鑄件應盡量薄壁，注意形成指向澆口的順序凝固。③熔模鑄件應避免有大平面。④鑄件上的鑄孔不宜太小、太深。

43.金屬型鑄造件的結構特點：①鑄件結構不的阻礙出型，防礙收縮。②壁厚不能相差過大。③限制鑄件的最小壁厚，防止冷隔、澆不到。④鑄造件非加工面的精度和粗糙度不宜過高。

44.壓鑄件的結構特點：①應盡量避免側凹、深腔，便于抽芯，保證鑄件能順利從壓鑄型中取出。②避免尖角，減少鑄造應力。③在保證足夠強度、剛度，不出現(xiàn)冷隔、澆不到的條件下，應盡量減少壁厚并保證各截面的厚度均勻一致。④不同材料可以嵌鑄。

第二篇：材料成型設備_知識點總結

1.成形：毛坯（一般指固態(tài)金屬或非金屬）在外界壓力的作用下，借助于模具通過材料的塑性變形來獲得模具所給予的形狀，尺寸和性能的制品。

2.成型：指也太或半固態(tài)的原材料（金屬或非金屬）在外界壓力或自重力的作用下，通過流動填充(或模具）的型腔來獲得于型腔的形狀和尺寸想一致的制品

3.曲柄壓力機是通過曲柄連桿機構獲得材料成形時所需的力和直線位移的成型設備。

4.曲柄壓力機的組成:工作機構，傳動機構，操作機構，能源部分，支持部分，輔助系統(tǒng)

5.曲柄壓力機的分類：開式和閉式（根據(jù)床身結構）開式：便于模具安裝調整和成型操作，但是機身剛度（特別是角剛度）較差，變形后影響制作精度和降低模具壽命，使用小型壓力機，常用1000KN以下。閉式：機身為框架結構，機身前后敞開，兩側封閉，在前后兩面進行模具安裝和成形操作，機身手里變形后，產生垂直變形，可以用模具閉合高度調節(jié)差消除，對制件精度和模具運行精度不產生影響，適用于大中型曲柄壓力機。

(1)位為類代號，J代表機械類，Y表示液壓機，（2）為變形代號設計（3）位為壓力機組別，2為開式，3位閉式(4)位為壓力機型別，1型為固定臺式曲柄壓力機，2型為活動臺式（5）位為分隔符，以橫線表示（6）位為設備工作能力，160代表標稱壓力為160*10=1600KN(7）位為改進設計代號，對設備的結構和性能所做的改進，依次位A,B,C

6.實際情況下曲柄滑塊機構受力：1滑塊與導軌面處，摩擦力與運動方向相反且是單面受力。2曲柄支承頸d0和軸承之間的摩擦，由于摩擦產生的阻力力矩，3曲柄頸和連桿大端軸承之間的摩擦同曲柄支撐處阻力一樣位阻力力矩，4連桿銷處連桿小端與滑塊支撐處之間的摩擦力矩。

7.裝模高度調節(jié)方式的特點及應用：1調節(jié)連桿長度，特點：結構緊湊，可降低壓力機的高度R較大，行程大，組連接球頭和支座的 加工比較困難需專用設備，降低了彎曲強度。適用于較大行程的中小型壓力機。2調節(jié)滑塊高度，特點：載荷分配較合理，有一定的 磨損消耗，與球頭式連桿相比柱銷式連桿的抗彎曲強度提高了，鉸接柱銷的加工比較方便，適用于大型的壓力機，3調節(jié)工作臺高度，多用于小型壓力機。8.常用的過載保護裝臵：壓塌塊式和液壓式兩類。壓塌塊過載保護裝臵結構簡單，制作方便，僅適用于單點壓力機。液壓式，適用于多點和大型壓力機。

9.對于小型模具上木的裝夾是利用滑塊上的模具夾持塊加緊模具的模柄來實現(xiàn)的，若模具工作的回程較大，除了用木柄夾持外，還應用壓板將上模壓緊滑塊上，大中型模具上模多用壓板方式。

10.打料機構分：剛性和氣動。.剛性離合器按結合零件的結構可分為轉鍵式，滑銷式，滾柱式，和牙嵌式。強度和剛度是機身設計的重要指標。機身分為開式和閉式。

11.剛性離合器式依靠剛性結合零件式主動部件和從動部件發(fā)生連接和分離的兩種狀態(tài)，實現(xiàn)曲柄機構的工作和停止。常見的帶式制動器：偏心帶式制動器，凸輪帶式制動器和氣動帶式制動器。

12.摩擦制動器：是依靠摩擦力矩來傳遞扭矩，接其工作情況可分為干式和濕式，按照摩擦面的形狀可而煩惱為圓盤式和浮動鑲塊式。

13.輔助設備，氣動系統(tǒng)與潤滑，移動工作他，拉伸墊，滑塊平衡裝臵（作用：1消隱滑塊質量，改善滑塊曲柄機構的運動特性，2將滑冰話擴機構內所有連接節(jié)點的間隙設為單邊，盡管在工作中運動方向在交替變換，由于平衡汽缸的力使各連接節(jié)點接觸便面了變向帶來的沖擊并減少了贊哦啊因，提高了機構的運行精度和平衡性。3防止滑塊自由墜落（滑車現(xiàn)

象），在工作中，避免了由于制動器失靈或連桿斷裂而產生的滑塊自由下落）

14.曲柄壓力機的主要技術參數(shù)：1標稱壓力Fg(kN)標稱壓力行程Sg(㎜)滑塊行程S（㎜）滑塊行程次數(shù)n(1/min)。

Fg：描述滑塊距下死點某一特定距離時滑塊上所承受的最大作用力。S：指滑塊從上死點到下死點所經過的距離，其值是曲柄半徑的兩倍。它隨設備的標稱壓力值增大而增加。n：指連續(xù)工作方式下滑塊每分鐘往返的次數(shù)與曲柄轉速相對應。拉伸墊按其工作介質不同分為氣墊和液壓墊。*曲柄壓力機的選擇步驟：對許用負荷圖的再認識，曲柄壓力機能耗分配，沖壓力的計算，壓力機類型的選擇，初選設備，設備做功校核，裝模高度校核，滑塊行程校核，模具安裝空間尺寸。

15.于剛性離合器相比，摩擦離合器具有一下特但：動作協(xié)調，能耗降低，能在任意時刻進行禮盒操作，實現(xiàn)制動，加大了操作的安全系數(shù)，于保護裝備配套可隨時進行緊急剎車，不同于剛性離合器啟動后主軸一定要轉一圈才能停止，實現(xiàn)寸動，模具按住哪個調節(jié)亦很方便，結合平穩(wěn)無沖擊，工作噪音亦比剛性離合器小，但是結構復雜，加工和運行維護成本相應提高，需要壓縮空氣做動力源。16.傳動系統(tǒng)布臵方式：上傳動與下傳動，主軸放臵方式，大齒輪安裝位臵三種方式。

17.離合器和制動器安裝位臵，單擊傳動壓力機離合器和制動器只能布臵在曲柄壓力機軸上，對于兩級和兩級以上行動，離合器可臵于轉速較低的曲柄軸上，也可以臵于中間軸上。擠出過程:將塑料從料斗加入料筒中,隨螺桿轉動向前輸送,在前移過程中,收到料筒的加熱,螺桿的剪切,壓縮作用,塑料由粉狀或粒狀逐漸熔融塑化稱謂粘流態(tài),塑化后的熔料在壓力作用下,通過分流板和一定形狀的口模,成為截面與口模形狀相仿的高溫連續(xù)體,最后冷卻定型為玻璃態(tài),得到所需的具有一定強度剛度幾何形狀和尺寸精度的等截面制品.18.液壓機是根據(jù)靜態(tài)下密閉容器內液體壓力等值傳遞的帕斯卡原理制成，利用F2=A2*P=F1*A2/A1,且A2>>A1,F2>>F1，故小柱塞上小力F1產生大力F2,要想獲得較大總壓力F2需增加工作柱塞缸面積和提高液體壓力即可。

19.液壓機的工作循環(huán)包括：空程向下，工作行程，保壓，回程，停止，頂出缸頂出，頂出缸退回。

20.液壓機基本機構：有本體和液壓系統(tǒng)組成，本體由上橫梁，下橫梁和活動橫梁及四根立柱組成。

21.液壓機工作介質有兩種：采用乳化液（2%的乳化脂和98%的軟化水）的為水壓機；采用油的為油壓機。二者統(tǒng)稱為液壓機。

*液壓機（代號Y）的分類按用途分：手動液壓機，鍛造液壓機，沖壓液壓機，一般用途液壓機，校正壓裝液壓機，層壓液壓機，擠壓液壓機，壓制液壓機，打包、壓塊液壓機，其他液壓機。

*液壓機特點：1）易于得到較大的總壓力。2）易于得到較大的工作行程，便于壓制大工尺寸件，并可在行程的任何位臵上額定的最大壓力，可以進行長時間保壓。3）工作平穩(wěn)，沖擊和振動小，噪聲小。4）調壓調速方便。5）本體結構比較簡單，操作方便，制造容易。

22.液壓機典型結構形式：梁柱組合，單臂式，雙柱下拉式，框架式。梁柱組合式用于各種液壓機中；單臂式多用于沖壓液壓機和小型液壓機；雙柱下拉式用于中小型鍛造液壓機；框架式用于塑料制品，粉末冶金，薄板沖壓及擠壓液壓機，框架式結構特性：

1、剛性好

2、導向精度高

3、疲勞能力強。

23.梁柱組合式關鍵部件：立柱及橫梁，立柱分為雙螺母式，錐臺式，錐套式三類。

24.液壓缸部件：液壓缸通常分為柱塞式，活塞式，差動柱塞式。

25.根據(jù)液壓機的工作原理，液壓機具有以下特點：

1、易于得到較大的總壓力及較大的工作空間；

2、易于得到較大的工作行程，便于壓制大尺寸工件，并可在行程的任何位臵產生額定的最大壓力，可以進行長時間保壓

3、工作平穩(wěn)，沖擊和振動很小，噪聲小

4、調壓、調速方便

5、本體結構簡單，操作方便，制造容易。缺點：液壓機在快速性方面不如機械壓力機。機械效率不夠高；不太適合沖裁、剪切等切斷類工藝；液壓機的調整、維修叫機械壓力機困難；另外由于采用液體作為傳動介質，易產生泄露。

26.液壓機機架部件：梁柱式結構中，立柱是機架的重要支撐件和主要受力件，又是活動橫梁運動的導向件，因此對立柱有較高的強度、剛度和精度要求。立柱的材料、結構尺寸、制造質量及其與橫梁之間的連接方式、預緊程度等因素都對液壓機的工作性能甚至使用壽命有著很大的影響。27.立柱：連接形式：雙螺母式、錐臺式、錐套式。立柱的結構與材料：常用材料：35鋼，45鋼，40Cr,20MnV,20MnSiMo等。

對密封的基本要求：密封性能好，能隨著液體壓力的提高自動提高密封性能，摩擦阻力小壽命長，使用維修簡單，易拆換，成本低，制造容易。28.常用的密封材料：耐油橡膠，聚氨脂橡膠，聚乙烯塑料，聚四氟乙烯塑料，尼龍等。

29.液壓機主要參數(shù)：

1、標稱壓力：設備名義上能夠產生的最大壓力；

2、最大凈空距（開口高度）H:是指活動橫梁停在上限位臵時從工作臺上表面到活動橫梁下表面的距離

3、最大行程S活動橫梁能夠移動的最大距離。

30.工藝為設備服務的三個基本原則：

1、盡可能好的滿足工藝要求，便于操作

2、具有合理的強度與剛度，使用可靠，不易損壞

3、具有很好的經濟性，質量輕。制造維修方便。31.擠出機組:主機(擠壓系統(tǒng),傳動系統(tǒng),加熱冷卻系統(tǒng))輔機(機頭,定型,冷卻,牽引,切割,卷取)控制(電器,儀表,執(zhí)行機構)

擠出機主要參數(shù):1,螺桿直徑D(外圓直徑)2螺桿長徑比L/D(工作部分長度/外圓直徑)3螺桿的轉速范圍Nmax~Nmin

SJ—塑料擠出機 Z造粒機 W—喂料機 數(shù)字—螺桿直徑和長徑比 A,B—機器結構和參數(shù)改進后標記..32.普通螺桿指從加料段至均化段為全螺桿的螺桿,完成塑料塑化和輸送材料:45鋼 40Cr 38CrMoAl 分為加料段(輸送固態(tài)物料給壓縮段,均化段)主要參數(shù):螺紋斜度,螺桿深度,加料段長度)壓縮段(排除空氣,使物料熔融)氮化鋼 均化段(將來自壓縮段的溫度密度和粘度達到均勻的熔料定壓,定量,定溫輸送給機頭.33.料筒:整體式,分段式,雙金屬料筒；加料裝臵:加料方法為重力加料和強制加料；上料方法:彈簧自動上料,鼓風上料.冷卻定型裝臵:外徑定徑:外徑定徑發(fā)(內壓充氣法,真空定徑法)內經定徑法；牽引裝臵:滾輪式,履帶式,橡膠帶式.34.注射機組成:注射裝臵—使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài),并以足夠的速度與壓力將一定量的熔料注射進模具型腔的系統(tǒng)；合模裝臵—保證模具可靠閉合,實現(xiàn)開合模及頂出制件的系統(tǒng)；液壓與電氣控制系統(tǒng)—保證注射機按預定工藝過程要求和動作程序準確有效工作.35.工作過程:合模與鎖緊,注射裝臵前移,注射與保壓,制件冷卻與塑化,注射裝臵后退開模與頂出制件.臥式注塑機:兩裝臵軸線呈一直線且水平排列,機身低,便于操作與維修,重心低穩(wěn)定,制件靠自重自動落下,易于實現(xiàn)全自動化.對大中小型都適用；角式注射機:軸線互相垂直,優(yōu)缺點介于立臥之間.特別適合于成型制件中心不允許留有澆口痕跡的制件；注射裝臵:其是注射機中直接隊對塑料加熱和加壓的部分,塑料的塑化和注射都是在這里進行.作用:1均勻加

熱和塑化一定數(shù)量的塑料 2以一定壓力和速度將熔料注入模腔 3保壓一段時間防止模內熔料反流 4補滿形式有柱塞式 螺桿預塑式 往復螺桿式(最常用)

36.液壓式合模裝臵:單缸直壓式,充液式 充液增壓式 穩(wěn)壓式

37.液壓一曲時式合模裝臵的調模裝臵:螺紋時桿調距移動合模液壓缸位臵調距,拉桿螺母調距,動模板間連接大螺母調距.頂出裝臵:機械頂出,液壓頂出,氣動頂出

38.液壓頂出優(yōu)點:1)頂出動作的時間與開合模行程沒有直接關系,能在開模中以及后頂出 2)頂出力,頂出速度可以調節(jié) 3)頂桿可以多次反復進行沖擊動作,使產品可靠自動掉落,4)成型有嵌件產品時,能使頂桿在合模前自動復位,插入嵌件比較方便,有利于縮短注射機循環(huán)周期及實現(xiàn)自動化生產.39.柱塞式注射裝臵的組成和工作原理：由定量加料裝臵、塑化部件、注射液壓缸、注射座移動液壓缸等組成。其塑化方式是利用外加熱的熱傳導方式使塑料熔融塑化，這就會使料筒內的塑料形成一定的溫度梯度，而塑料的導熱性能差，故塑料與料筒接觸處的溫度和塑料與分流梭接觸處的溫度是不同的，從而造成塑化不良和溫度不均。要提高塑化能力，主要依靠增加料筒直徑和長度。其注射壓力損耗大。

40.合模裝臵：作用：實現(xiàn)模具的可靠開合動作和必要的行程；在注射和保壓時，提供足夠的鎖模力；開模時，提供頂出制件的頂出力及相應的行程。主要由固定模板、移動模板、拉桿、液壓缸、連桿、模具調整機構、頂出機構、以及安全保護機構等組成。

41.常見合模裝臵：a)液壓式合模裝臵：依靠液體的壓力直接鎖緊模具，當液體的壓力消除后，鎖模力也隨之消失。主要形式有：單缸直壓式/充液式/增壓式/充液增壓式/穩(wěn)壓式合模裝臵。b）液壓—曲肘式合模裝臵：單肘式/雙肘式合模裝臵。特點：具有增力作用/具有自鎖作用/運動特性好/模板間距、鎖模力、合模速度的調節(jié)困難，必須設臵專門的調模機構，故不如液壓式合模裝臵的適應性強和使用方便，此外，曲肘機構易磨損，加工精度要求高。

42.螺旋壓力機工作原理：采用螺旋工作副作工作機構的鍛壓機械。慣性螺旋壓力機的共同特征是采用一個慣性飛輪。打擊前，傳動系統(tǒng)輸送餓能力以動能的形式暫時存放在打擊部分（包括飛輪和直線運動能量），飛輪處于慣性運動狀態(tài)；打擊過程中，飛輪的慣性力矩經螺旋副轉化為打擊力使毛坯產生變形，對毛坯做變形功，打擊部件受到毛坯的變形抗力阻抗，速度下降，釋放動能，直到動能全部釋放停止運動，打擊過程結束。慣性螺旋壓力機每次打擊，都需要重新積累動能，打擊后所積累的動能全部釋放。每次打擊的能量是固定的，工作特征與錘相似，這就是慣性螺旋壓力機的基本工作特征。43.空氣錘分為自由鍛和胎膜鍛 44.鍛錘的分類:按打擊特性分為對擊錘和有砧座錘；按工藝用途可分為自由鍛錘、模鍛錘和板料沖壓錘；按驅動形式可分為蒸汽—空氣錘、空氣錘、蒸汽—空氣対擊錘、液壓錘。工作原理：利于蒸汽或液壓等傳動機構使落下部分（活塞、錘桿、錘頭、上砧）產生運動并積累動能，將此動能施加到鍛件上去，使鍛件獲得塑性變形能，以完成各種鍛壓工藝。

管材的定徑方法：外徑定徑法：靠管子外壁和定徑套內壁接觸時進行冷卻時來實現(xiàn)。可分為內壓充氣法和真空定徑法；內徑定徑法。

第三篇：材料成型設備 知識點總結

1.成形：毛坯（一般指固態(tài)金屬或非金屬）在外界壓力的作用下，借助于模具通過材料的塑性變形來獲得模具所給予的形狀，尺寸和性能的制品。

2.成型：指也太或半固態(tài)的原材料（金屬或非金屬）在外界壓力或自重力的作用下，通過流動填充(或模具）的型腔來獲得于型腔的形狀和尺寸想一致的制品

3.曲柄壓力機是通過曲柄連桿機構獲得材料成形時所需的力和直線位移的成型設備。

4.曲柄壓力機的組成:工作機構，傳動機構，操作機構，能源部分，支持部分，輔助系統(tǒng)

5.曲柄壓力機的分類：開式和閉式（根據(jù)床身結構）開式：便于模具安衡性。3防止滑塊自由墜落（滑車現(xiàn)象），在工作中，避免了由于制動器失靈或連桿斷裂而產生的滑塊自由下落）

14.曲柄壓力機的主要技術參數(shù)：1標稱壓力Fg(kN)標稱壓力行程Sg(㎜)滑塊行程S（㎜）滑塊行程次數(shù)n(1/min)。

Fg：描述滑塊距下死點某一特定距離時滑塊上所承受的最大作用力。S：指滑塊從上死點到下死點所經過的距離，其值是曲柄半徑的兩倍。它隨設備的標稱壓力值增大而增加。n：指連續(xù)工作方式下滑塊每分鐘往返的次數(shù)與曲柄轉速相對應。拉伸墊按其工作介質不同分為氣墊和液壓墊。15.于剛性離合器相比，摩擦離合器具有一下特但：動作協(xié)調，能耗降低，立柱是機架的重要支撐件和主要受力件，又是活動橫梁運動的導向件，因此對立柱有較高的強度、剛度和精度要求。立柱的材料、結構尺寸、制造質量及其與橫梁之間的連接方式、預緊程度等因素都對液壓機的工作性能甚至使用壽命有著很大的影響。27.立柱：連接形式：雙螺母式、錐臺式、錐套式。立柱的結構與材料：常用材料：35鋼，45鋼，40Cr,20MnV,20MnSiMo等。

對密封的基本要求：密封性能好，能隨著液體壓力的提高自動提高密封性能，摩擦阻力小壽命長，使用維修簡單，易拆換，成本低，制造容易。28.常用的密封材料：耐油橡膠，聚氨脂橡膠，聚乙烯塑料，聚四氟乙烯塑料，尼龍等。

頂出

38.液壓頂出優(yōu)點:1)頂出動作的時間與開合模行程沒有直接關系,能在開模中以及后頂出 2)頂出力,頂出速度可以調節(jié) 3)頂桿可以多次反復進行沖擊動作,使產品可靠自動掉落,4)成型有嵌件產品時,能使頂桿在合模前自動復位,插入嵌件比較方便,有利于縮短注射機循環(huán)周期及實現(xiàn)自動化生產.39.柱塞式注射裝臵的組成和工作原理：由定量加料裝臵、塑化部件、注射液壓缸、注射座移動液壓缸等組成。其塑化方式是利用外加熱的熱傳導方式使塑料熔融塑化，這就會使料筒內的塑料形成一定的溫度梯度，而塑料的導熱性能差，故塑料與料筒接觸處的溫度和塑料與分流梭接觸處裝調整和成型操作，但是機身剛度（特別是角剛度）較差，變形吼影響制作精度和降低模具壽命，使用小型壓力機，常用1000KN以下。閉式：機身前后敞開，兩側封閉，在前后兩面進行模具安裝和成形操作，機身手里變形后，產生垂直變形，可以用模具閉合高度調節(jié)差消除，對于之間精度和模具運行精度不產生影響沒適用于大中型曲柄壓力機。

(1)為類代號，J代表機械類，R為液壓（2）變形代號設計（3）位為壓力機組別，2為開式，3位閉式(4)壓力機型別，2位固定臺式曲柄壓力機，2位活動臺式（5）分隔符（6）設備工作能力，160代表標成壓力位160*10=1600KN(7）改進設計代號，隊設備但結構和性能所做的改進，以此位A,B,C

6.實際情況下曲柄滑塊機構受力：1滑塊與導軌面處，抹茶里與運動方向相反且是單向受力。2曲柄支撐頸d0和軸承之間的摩擦，由于摩擦產生的阻力力矩，3曲柄頸和大段軸承之間的摩擦同曲柄支撐處阻力一樣位阻力力矩，4連桿銷處連桿小端與滑塊支撐處之間的摩擦力矩。

7.各裝模高度調節(jié)方式的特點及應用：1調節(jié)連桿長度，特點：結構緊湊，可降低低壓力機的高度R較大，行程大，組連接球頭和支座的 加工比較困難需專用設備，降低了彎曲強度。適用于較大行程的中小型壓力機。2調節(jié)滑塊高度，特點：載荷分配較合理，有一定的 磨損消耗與球頭式連桿相比柱銷式連桿的 抗彎曲強度提高小，鉸接柱銷的教工比較方便，適用于大型的壓力機，3調節(jié)工作臺高度，多用于小型壓力機。8.常用的過載保護裝臵：壓塌塊式和液壓式兩類。壓塌塊過載保護裝臵結構簡單，制作方便，僅適用于單點壓力機。液壓式，適用于多點和大型壓力機。

9.對于小型模具上木的裝夾是利用滑塊上的模具夾持塊加緊模具的模柄來實現(xiàn)的，若模具工作的回程較大，除了用木柄夾持外，還應用壓板將上模壓緊滑塊上，大中型模具上模多用壓板方式。

10.打料機構分：剛性和氣動。按結合零件的結構可分為轉鍵式，滑銷式，滾柱式，和牙嵌式。強度和剛度是機身設計的重要指標。

11.剛性離合器式依靠剛性結合零件式主動部件和從動部件發(fā)生連接和分離的兩種狀態(tài)，實現(xiàn)曲柄機構的工作和停止。常見的帶式制動器：偏心帶式制動器，凸輪帶式制動器，和氣動帶式制動器。

12.摩擦制動器：是依靠摩擦力矩來傳遞扭矩，接其工作情況可分為干式和濕式，按照摩擦面的形狀可而煩惱為圓盤式和浮動鑲塊式。

13.輔助設備，氣動系統(tǒng)與潤滑，移動工作他，拉伸墊，滑塊平衡裝臵（作用：1消隱滑塊質量，改善滑塊曲柄機構的運動特性，2將滑冰話擴機構內所有連接節(jié)點的間隙設為單邊，盡管在工作中運動方向在交替變換，由于平衡汽缸的力使各連接節(jié)點接觸便面了變向帶來的沖擊并減少了贊哦啊因，提高了機構的運行精度和平

能在任意時刻進行禮盒操作，實現(xiàn)制動，加大了操作的安全系數(shù)，于保護裝備配套可隨時進行緊急剎車，不同于剛性離合器啟動后主軸一定要轉一圈才能停止，實現(xiàn)寸動，模具按住哪個調節(jié)亦很方便，結合平穩(wěn)無沖擊，工作噪音亦比剛性離合器小，但是結構復雜，加工和運行維護成本相應提高，需要壓縮空氣做動力源。16.傳動系統(tǒng)布臵方式：上傳動與下傳動，主軸放臵方式，大齒輪安裝位臵三種方式。

17.離合器和制動器安裝位臵，單擊傳動壓力機離合器和制動器只能布臵在曲柄壓力機軸上，對于兩級和兩級以上行動，離合器可臵于轉速較低的曲柄軸上，也可以臵于中間軸上。擠出過程:將塑料從料斗加入料筒中,隨螺桿轉動向前輸送,在前移過程中,收到料筒的加熱,螺桿的剪切,壓縮作用,塑料由粉狀或粒狀逐漸熔融塑化稱謂粘流態(tài),塑化后的熔料在壓力作用下,通過分流板和一定形狀的口模,成為截面與口模形狀相仿的高溫連續(xù)體,最后冷卻定型為玻璃態(tài),得到所需的具有一定強度剛度幾何形狀和尺寸精度的等截面制品.18.液壓機是根據(jù)靜態(tài)下密閉容器內液體壓力等值傳遞的帕斯卡原理制成，利用F2=A2*P=F1*A2/A1,且A2>>A1,F2>>F1，故小柱塞上小力F1產生大力F2,要想獲得較大總壓力F2需增加工作柱塞缸面積和提高液體壓力即可。

19.液壓機的工作循環(huán)包括：空程向下，工作行程，保壓，回程，停止，頂出缸頂出，頂出缸退回。

20.液壓機基本機構：有本體和液壓系統(tǒng)組成，本體由上橫梁，下橫梁和活動橫梁及四根立柱組成。

21.液壓機工作介質有兩種：采用乳化液（2%的乳化脂和98%的軟化水）的為水壓機；采用油的為油壓機。22.液壓機典型結構形式：梁柱組合，單臂式，雙柱下拉式，框架式。梁柱組合式用于各種液壓機中；單臂式多用于沖壓液壓機和小型液壓機；雙柱下拉式用于中小型鍛造液壓機；框架式用于塑料制品，粉末冶金，薄板沖壓及擠壓液壓機，框架式結構特性：

1、剛性好

2、導向精度高

3、疲勞能力強。

23.梁柱組合式關鍵部件：立柱及橫梁，立柱分為雙螺母式，錐臺式，錐套式三類。

24.液壓缸部件：液壓缸通常分為柱塞式，活塞式，差動柱塞式。

25.根據(jù)液壓機的工作原理，液壓機具有以下特點：

1、易于得到較大的總壓力及較大的工作空間；

2、易于得到較大的工作行程，便于壓制大尺寸工件，并可在行程的任何位臵產生額定的最大壓力，可以進行長時間保壓

3、工作平穩(wěn)，沖擊和振動很小，噪聲小

4、調壓、調速方便

5、本體結構簡單，操作方便，制造容易。缺點：液壓機在快速性方面不如機械壓力機。機械效率不夠高；不太適合沖裁、剪切等切斷類工藝；液壓機的調整、維修叫機械壓力機困難；另外由于采用液體作為傳動介質，易產生泄露。

26.液壓機機架部件：梁柱式結構中，29.液壓機主要參數(shù)：

1、標稱壓力：設備名義上能夠產生的最大壓力；

2、最大凈空距（開口高度）H:是指活動橫梁停在上限位臵時從工作臺上表面到活動橫梁下表面的距離

3、最大行程S活動橫梁能夠移動的最大距離。

30.工藝為設備服務的三個基本原則：

1、盡可能好的滿足工藝要求，便于操作

2、具有合理的強度與剛度，使用可靠，不易損壞

3、具有很好的經濟性，質量輕。制造維修方便。31.擠出機組:主機(擠壓系統(tǒng),傳動系統(tǒng),加熱冷卻系統(tǒng))輔機(機頭,定型,冷卻,牽引,切割,卷取)控制(電器,儀表,執(zhí)行機構)

擠出機主要參數(shù):1,螺桿直徑D(外圓直徑)2螺桿長徑比L/D(工作部分長度/外圓直徑)3螺桿的轉速范圍Nmax~Nmin

SJ—塑料擠出機 Z造粒機 W—喂料機 數(shù)字—螺桿直徑和長徑比 A,B—機器結構和參數(shù)改進后標記..32.普通螺桿指從加料段至均化段為全螺桿的螺桿,完成塑料塑化和輸送材料:45鋼 40Cr 38CrMoAl 分為加料段(輸送固態(tài)物料給壓縮段,均化段)主要參數(shù):螺紋斜度,螺桿深度,加料段長度)壓縮段(排除空氣,使物料熔融)氮化鋼 均化段(將來自壓縮段的溫度密度和粘度達到均勻的熔料定壓,定量,定溫輸送給機頭.33.料筒:整體式,分段式,雙金屬料筒；加料裝臵:加料方法為重力加料和強制加料；上料方法:彈簧自動上料,鼓風上料.冷卻定型裝臵:外徑定徑:外徑定徑發(fā)(內壓充氣法,真空定徑法)內經定徑法；牽引裝臵:滾輪式,履帶式,橡膠帶式.34.注射機組成:注射裝臵—使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài),并以足夠的速度與壓力將一定量的熔料注射進模具型腔的系統(tǒng)；合模裝臵—保證模具可靠閉合,實現(xiàn)開合模及頂出制件的系統(tǒng)；液壓與電氣控制系統(tǒng)—保證注射機按預定工藝過程要求和動作程序準確有效工作.35.工作過程:合模與鎖緊,注射裝臵前移,注射與保壓,制件冷卻與塑化,注射裝臵后退開模與頂出制件.臥式注塑機:兩裝臵軸線呈一直線且水平排列,機身低,便于操作與維修,重心低穩(wěn)定,制件靠自重自動落下,易于實現(xiàn)全自動化.對大中小型都適用；角式注射機:軸線互相垂直,優(yōu)缺點介于立臥之間.特別適合于成型制件中心不允許留有澆口痕跡的制件；

注射裝臵:其是注射機中直接隊對塑料加熱和加壓的部分,塑料的塑化和注射都是在這里進行.作用:1均勻加熱和塑化一定數(shù)量的塑料 2以一定壓力和速度將熔料注入模腔 3保壓一段時間防止模內熔料反流 4補滿形式有柱塞式 螺桿預塑式 往復螺桿式(最常用)

36.液壓式合模裝臵:單缸直壓式,充液式 充液增壓式 穩(wěn)壓式

37.液壓一曲時式合模裝臵的調模裝臵:螺紋時桿調距移動合模液壓缸位臵調距,拉桿螺母調距,動模板間連接大螺母調距.頂出裝臵:機械頂出,液壓頂出,氣動的溫度是不同的，從而造成塑化不良和溫度不均。要提高塑化能力，主要依靠增加料筒直徑和長度。其注射壓力損耗大。

40.合模裝臵：作用：實現(xiàn)模具的可靠開合動作和必要的行程；在注射和保壓時，提供足夠的鎖模力；開模時，提供頂出制件的頂出力及相應的行程。主要由固定模板、移動模板、拉桿、液壓缸、連桿、模具調整機構、頂出機構、以及安全保護機構等組成。

41.常見合模裝臵：a)液壓式合模裝臵：依靠液體的壓力直接鎖緊模具，當液體的壓力消除后，鎖模力也隨之消失。主要形式有：單缸直壓式/充液式/增壓式/充液增壓式/穩(wěn)壓式合模裝臵。b）液壓—曲肘式合模裝臵：單肘式/雙肘式合模裝臵。特點：具有增力作用/具有自鎖作用/運動特性好/模板間距、鎖模力、合模速度的調節(jié)困難，必須設臵專門的調模機構，故不如液壓式合模裝臵的適應性強和使用方便，此外，曲肘機構易磨損，加工精度要求高。

42.螺旋壓力機工作原理：采用螺旋工作副作工作機構的鍛壓機械。慣性螺旋壓力機的共同特征是采用一個慣性飛輪。打擊前，傳動系統(tǒng)輸送餓能力以動能的形式暫時存放在打擊部分（包括飛輪和直線運動能量），飛輪處于慣性運動狀態(tài)；打擊過程中，飛輪的慣性力矩經螺旋副轉化為打擊力使毛坯產生變形，對毛坯做變形功，打擊部件受到毛坯的變形抗力阻抗，速度下降，釋放動能，直到動能全部釋放停止運動，打擊過程結束。慣性螺旋壓力機每次打擊，都需要重新積累動能，打擊后所積累的動能全部釋放。每次打擊的能量是固定的，工作特征與錘相似，這就是慣性螺旋壓力機的基本工作特征。43.空氣錘分為自由鍛和胎膜鍛 44.鍛錘的分類:按打擊特性分為對擊錘和有砧座錘；按工藝用途可分為自由鍛錘、模鍛錘和板料沖壓錘；按驅動形式可分為蒸汽—空氣錘、空氣錘、蒸汽—空氣対擊錘、液壓錘。工作原理：利于蒸汽或液壓等傳動機構使落下部分（活塞、錘桿、錘頭、上砧）產生運動并積累動能，將此動能施加到鍛件上去，使鍛件獲得塑性變形能，以完成各種鍛壓工藝。

管材的定徑方法：外徑定徑法：靠管子外壁和定徑套內壁接觸時進行冷卻時來實現(xiàn)。可分為內壓充氣法和真空定徑法；內徑定徑法。

第四篇：注射成型及模具設計實用技術知識點總結

注射成形及模具設計實用技術知識點總結

1、塑料

增塑劑：為了改善聚合物成型時的流動性能和增進之間的柔順性。

穩(wěn)定劑：制止或者抑制聚合物因受外界因素影響所引起破壞作用。

填充劑：為了降低成本改善之間的某些使用性能，賦予材料新特性。

增強劑：使塑件力學性能得到補強。

著色劑：賦予塑料以色彩或特殊的光學性能。

潤滑劑：改善塑料熔體的流動性能，減少、避免對成型設備的摩擦、磨損和粘附，改進制品表面粗糙度。

2、塑料的特性：相對分子質量大；在一定的溫度和壓力作用下有可塑性。

3、聚合物（樹脂）通常有天然和合成兩大類型。對聚合物的選擇主要是從分子量大小及分布、顆

4、聚合物的作用

5、塑料的分類：

根據(jù)來源：天然樹脂、合成樹脂。

根據(jù)制造樹脂的化學反應類型：加聚型塑料、縮聚型塑料。

根據(jù)聚合物鏈之間在凝固后的結構形態(tài)

根據(jù)應用角度根據(jù)化學結構及基本行為

67、塑料的技術指標：密度、比容、吸水率、拉伸強度、沖擊強度、彎曲強度、彈性模量、馬丁耐

8、線性非結晶型聚合物在不同溫度下所處的力學狀態(tài)：T?Tg聚合物處于玻璃態(tài)；

Tg?T?Tf處于高彈態(tài)；T?Tf粘流態(tài)。1011 1213、成型收縮主要表現(xiàn)

14、影響收縮率變化的因素：塑料品種、塑件結構、模具結構、成型工藝。15、16、與溶劑接觸。

17、硬化速度：通常是以塑料式樣硬化1mm厚度所需的時間來表示s/mm18、注射成型是將熱塑性塑料加工成型的主要方法。

19、研究注塑的目的前提

20、常規(guī)注射成型加工系統(tǒng)是指熱塑性材料通過注射成型系統(tǒng)，包括被加工的塑料原料和成型好的塑件，以及用來成型加工的注射機、注塑模等。

21、注射成型的優(yōu)點

缺點

22、完整的注射成型工藝過程、注塑機上成型和

2324、塑化：指塑料在料筒內經過加熱達到流動狀態(tài)，并具有良好的可塑性的過程。

25、成型周期

26、注射成型塑料所經過的三個階段。

27、熔體在型腔內的流動類型

28、流動距離比是衡量熔融樹脂流動性能的一個重要參數(shù)。

29、注塑模中保壓的作用：使熔體緊密貼合型腔壁，精確取得型腔的型樣；使不同時間、不同流向的熔體相互熔合；使成型物料的密度增加。

30、模具出現(xiàn)變形的結果：使平制品的厚度大于型腔厚度；增大了厚度的不均勻性。

31、樹脂固化過程中發(fā)生的主要現(xiàn)象是收縮。

32、型腔內塑料冷卻過程是其內部的熔體先將其熱量傳導給外面的凝固層，凝固層再將熱量傳給型腔壁，最后由模具向外散發(fā)。

33、注射成型的工藝的三要素（條件）保壓、合模、頂出）

34、料筒溫度和模具溫度模具溫度性作用。

35、噴嘴和澆口的作用

36、一般注射成型前都會通過“對空注射法”和“直觀分析法”來調整成形工藝，以確定合適的料筒溫度和噴嘴溫度。

3738、模具溫度的控制方法：通入定溫的冷卻介質來控制；考熔體注入模具自然散熱達到平衡；用電加熱使模具保持定溫。

39、注射壓力的主要作用：克服塑料熔體從料筒向型腔的流動阻力；給予熔體一定的充模速率。

40、在各項條件都相同的情況下，柱塞式注射壓力比螺桿的要大，是因為柱塞式注塑機料筒內壓力損失大。

41、成型質量要素

42、塑件生產四要素成功前提）保證）。

43、塑料注射成型所用的模具為注塑模；注塑模特點是模具先由注塑機合模機構緊密閉合，然后由注塑機的注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模腔，經冷卻或固化定型后，開模取出塑件。

44、注塑成型的特點

45、注塑模的八大部件：成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部件、脫模機構、分型抽芯機構、調溫系

46、注塑機技術規(guī)范

47、最大注射量

最大注射容量：指注塑機對空注射時，螺桿一次最大行程所射出的塑料體積，以cm3表示。最大注射重量：指注塑機對空注射時，螺桿做一次最大注射行程所能射出聚苯乙烯塑料重量。

48、注塑機油路系統(tǒng)提供最大壓力下所獲得的注射壓力稱為最大注射壓力。49、50、澆注系統(tǒng)的組成51、澆注系統(tǒng)的作用：是塑料熔體平穩(wěn)有序地充滿型腔，并在填充和凝固過程中吧注塑壓力充分傳遞到各個部分，以獲得組織緊密的塑件。

52、澆注系統(tǒng)的設計原則

53、主流道的作用：將注塑機噴出的塑料熔體導入分流道或型腔中。

分流道的作用

冷料井的作用

54、粗糙度以0.8為佳；分流道過長時設置冷料井。

55、分流道的截面形狀平衡式非平衡式。

56、澆口的作用平縫式澆口、盤形澆口、圓環(huán)形澆口、輪輻式澆口與爪形澆口、護耳澆口）

57、澆口位置選擇原則

58、為使大小不同的型腔能夠同時充滿需采用的措施：加長到較小模腔的流道長度；減小到較小人工平衡）。

59、在注塑模中，成型零部件有：凹模、凸模、成型桿、成型環(huán)。

60、型腔數(shù)目的確定方法：根據(jù)經濟性確定型腔數(shù)目；根據(jù)注塑機的額定鎖模力確定；根據(jù)制品精度確定；根據(jù)注塑機最大注射量確定。

61、分型面：是動定模具的分界面，即打開模具取出模具塑件或澆注系統(tǒng)、凝料的面。

62、分型面的選擇原則：保證塑件質量、便于制品脫模和簡化模具結構。主要表現(xiàn)在： 分型面的位置設在塑件截面尺寸最大位置處；有利于保證塑件尺寸精度；有利于保證塑件外觀

63、排氣系統(tǒng)的作用是把模具型腔內的空氣、塑料所產生的氣體排放到模具之外，保證熔體在充模過程中的正常流動。

排氣不良的危害：充填不足；影響表面質量；產生高溫；形成流動痕和熔合痕；降低充模速度。64、65、66、成型零件工作尺寸的計算方法：平均收縮率法和公差帶法。

第五篇：熱成型知識點小結

金屬工藝學

金屬工藝學是一門研究有關制造金屬機件的工藝方法的綜合性技術學科.主要內容: 1 常用金屬材料性能 各種工藝方法本身的規(guī)律性及應用.金屬機件的加工工藝過程、結構工藝性.熱加工：金屬材料、鑄造、壓力加工、焊接目的.任務：使學生了解常用金屬材料的性質及其加工工藝的基礎知識，為學習其它相關課程及以后從事機械設計和制造方面的工作奠定必要的金屬工藝學的基礎.[以綜合為基礎，通過綜合形成能力]

第一篇 金屬材料

第一章 金屬材料的主要性能

兩大類： 使用性能：機械零件在正常工作情況下應具備的性能.包括：機械性能、物理、化學性能 工藝性能：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、切削性能等.第一節(jié) 金屬材料的機械性能

指力學性能---受外力作用反映出來的性能.一 彈性和塑性：

1彈性：金屬材料受外力作用時產生變形，當外力去掉后能恢復其原來形狀的性能.力和變形同時存在、同時消失.如彈簧：彈簧靠彈性工作.塑性：金屬材料受外力作用時產生永久變形而不至于引起破壞的性能.（金屬之間的連續(xù)性沒破壞）塑性大小以斷裂后的塑性變形大小來表示.塑性變形：在外力消失后留下的這部分不可恢復的變形.拉伸圖

金屬材料在拉伸過程中彈性變形、塑性變形直到斷裂的全部力學性能可用拉伸圖形象地表示出來.以低碳鋼為例

ζb

ζk

ζs

ζe

ε（Δl）

將金屬材料制成標準式樣.在材料試驗機上對試件軸向施加靜壓力P，為消除試件尺寸對材料性能的影響，分別以應力ζ（即單位面積上的拉力4P/πd2）和應變（單位長度上的伸長量Δl/l0）來代替P和Δl，得到應力——應變圖

1）彈性階段oe

ζe——彈性極限

2）屈服階段：過e點至水平段右端

ζs——塑性極限，s——屈服點

過s點水平段——說明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長。

（P一定，ζ=P/F一定，但真實應力P/F1↑ 因為變形，F(xiàn)1↓）

發(fā)生永久變形

3）強化階段：水平線右斷至b點 P↑ 變形↑

ζb——強度極限，材料能承受的最大載荷時的應力.4）局部變形階段bk 過b點，試樣某一局部范圍內橫向尺寸突然急劇縮小.“縮頸”（試樣橫截面變小，拉力↓）延伸率和斷面收縮率：——表示塑性大小的指針

1）延伸率： δ= l0——式樣原長，l1——拉深后長

2）斷面收縮率： F0——原截面，F(xiàn)1—拉斷后截面

* 1）δ、ψ越大，材料塑性越好

2）ε與δ區(qū)別：拉伸圖中 ε=ε彈+ε塑，δ=εmas塑

3）一般δ〉5%為塑性材料，δ〈5%為脆性材料。

條件屈服極限ζ0。2

有些材料在拉伸圖中沒有明顯的水平階段.通常規(guī)定產生0.2塑性變形的應力作為屈服極限,稱為條件屈服極限.二 剛度

金屬材料在受力時抵抗彈性變形的能力— 材料本質

彈性模量—在彈性范圍內,應力與應變的比值.其大小主要決定材料本身.相當于單位元元變形所需要的應力.ζ=Εε, Ε=ζ/ε=tgα

2幾何尺寸形狀受力

相同材料的E相同,但尺寸不同,則其剛度也不同.所以考慮材料剛度時要把E形狀尺寸同時考慮.還要考慮受力情況.三 強度

強度指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力.按作用力性質的不同,可分為:

抗拉強度 ζ+ 抗壓強度ζ-抗彎強度ζw

抗剪強度ηb 抗扭強度ζn

常用來表示金屬材料強度的指標:

屈服強度:(Pa N/m2)Ps-產生屈服時最大外力, F0-原截面

抗拉強度(Pa N/m2)Pb-斷裂前最大應力.ζs ζb在設計機械和選擇評定材料時有重要意義.因金屬材料不能在超過ζs的條件下工作,否則會塑變.超過ζb工作,機件會斷裂.ζs--ζb之間塑性變形,壓力加工

四 硬度

金屬抵抗更硬的物體壓入其內的能力—

是材料性能的綜合物理量,表示金屬材料在一個小的體積范圍內的抵抗彈性變形塑性變形或斷裂的能力.1布式硬度 HB

用直徑D的淬火鋼球或硬質合金球,在一定壓力P下,將鋼球垂直地壓入金屬表面,并保持壓力到規(guī)定的時間后卸荷,測壓痕直徑d(用刻度放大鏡測)則

HB=P/F(N/mm2)單位一般不寫.F-壓痕面積.HBS—壓頭用淬火鋼球, HBW—壓頭用硬質合金球

l 因鋼球存在變形問題,不能測太硬的材料,適于HBS<450, 如鑄鐵,有色金屬,軟鋼等.而HＢＷ＜６５０．

l 特點：壓痕大，代表性全面 l 應用：不適宜薄件和成品件 ２ 洛式硬度ＨＲ

用金剛石圓錐在壓頭或鋼球，在規(guī)定的預載荷和總載荷下，壓入材料，卸載后，測其深度ｈ，由公式求出，可在硬度計上直接讀出，無單位．

不同壓頭應用范圍不同如下表：

HRB ｄ＝1.588淬火鋼球 980.7 退火鋼 灰鐵 有色金屬

HRC 1200金剛石圓錐 1471 淬火 回火件

HRA 588.4 硬質合金 碳化物

優(yōu)點:易操作,壓痕小,適于薄件,成品件

缺點:壓痕小,代表性不全面需多測幾點.*硬度與強度有一定換算關系,故應用廣泛.根據(jù)硬度可近似確定強度,如灰鐵: ζb=1HBS

3顯微硬度(Hm)

用于測定金屬組織中個別組成體,夾雜物等硬度.顯微放大測量 顯微硬度(查表)與HR有對應關系.如:磨削燒傷表面,看燒傷層硬度變化.五 沖擊韌性ak

材料抵抗沖擊載荷的能力

常用一次擺錘沖擊試驗來測定金屬材料的沖擊韌性,標準試樣一次擊斷,用試樣缺口處單位截面積上的沖擊功來表示ak

ak=Ak/F(J/m2)Ak=G(H-h)G-重量 F-缺口截面

脆性材料一般不開口,因其沖擊值低,難以比較差別.ak↑,沖擊韌性愈好.Ak不直接用于設計計算:在生產中,工件很少因受一次大能量沖擊載荷而破壞,多是小沖擊載荷,多次沖擊引起破壞,而此時,主要取決于強度,故設計時, ak只做校核.ak對組織缺陷很敏感,能夠靈敏地反映出材料品質,宏觀缺陷,纖維組織方面變化.所以,沖擊試驗是生產上用來檢驗冶煉、熱加工、熱處理工藝質量的有效方法。

（微裂紋——應力集中——沖擊——裂紋擴展）

六 疲勞強度：

問題提出：許多零件如曲軸、齒輪、連桿、彈簧等在交變載荷作用下，發(fā)生斷裂時的應力遠低于該材料的屈服強度，這種現(xiàn)象——疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計，80%機件失效是由于疲勞破壞。

疲勞強度——當金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的最大應力。

疲勞曲線——交變應力與斷裂前的循環(huán)次數(shù)N之間的關系。

例如：純彎曲，有色金屬N》108

鋼材N>107 不疲勞破壞

疲勞破壞原因

材料有雜質,表面劃痕,能引起應力集中,導致微裂紋,裂紋擴展致使零件不能承受所加載荷突然破壞.3預防措施

改善結構形狀,避免應力集中,表面強化-噴丸處理,表面淬火等.第二節(jié) 金屬材料的物理,化學及工藝性能

一 物理性能

比重: 計算毛坯重量,選材,如航天件 :輕

熔點:鑄造 鍛造溫度(再結晶溫度)

熱膨脹性:鐵軌 模鍛的模具 量具

導熱性: 鑄造:金屬型 鍛造:加熱速度 導電性: 電器元件 銅 鋁

磁性:變壓器和電機中的硅鋼片 磨床: 工作臺

二 化學性能

金屬的化學性能,決定了不同金屬與金屬,金屬與非金屬之間形成化合物的性能,使有些合金機械性能高,有些合金抗腐蝕性好,有的金屬在高溫下組織性能穩(wěn)定.如耐酸,耐堿等

如化工機械,高溫工作零件等

三 工藝性能

金屬材料能適應加工工藝要求的能力.鑄造性,可鍛性,可焊性,切削加工形等

思考題;什么是應力,應變(線應變)? 頸縮現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖上哪一點? 如果沒發(fā)生頸縮,是否表明該試樣沒有塑性變形? ζ0.2 的意義?能在拉伸圖上畫出嗎? 將鐘表發(fā)條拉成一直線,這是彈性變形還是塑性變形?如何判定變形性質?

5為什么沖擊值不直接用于設計計算?

第二章 金屬和合金的晶體結構與結晶

第一節(jié) 金屬的晶體結構

一基本概念:

固體物質按原子排列的特征分為: 晶體: 原子排列有序,規(guī)則,固定熔點,各項異性.非晶體:原子排列無序,不規(guī)則,無固定熔點,各項同性

如: 金屬 ,合金,金剛石—晶體 玻璃,松香 瀝青—非晶體

晶格: 原子看成一個點,把這些點用線連成空間格子.結點: 晶格中每個點.晶胞: 晶格中最小單元,能代表整個晶格特征.晶面: 各個方位的原子平面

晶格常數(shù): 晶胞中各棱邊的長度(及夾角), 以A(1A=10-8cm)度量

金屬晶體結構的主要區(qū)別在于晶格類型,晶格常數(shù).二 常見晶格類型

體心立方晶格: Cr ,W, α-Fe, Mo , V等,特點:強度大,塑性較好,原子數(shù):1/8 X8 +1=2 20多種 面心立方晶格: Cu Ag Au Ni Al Pb γ-Fe塑性好

原子數(shù):4 20多種 密排六方晶格: Mg Zn Be β-Cr α-Ti Cd(鎘)

純鐵在室溫高壓(130x108N/M2)成ε-Fe

原子數(shù)=1/6 x12+1/2 x2+3=6 , 30多種

三 多晶結構

單晶體-晶體內部的晶格方位完全一致.多晶體—許多晶粒組成的晶體結構.各項同性.晶粒—外形不規(guī)則而內部晶各方位一致的小晶體.晶界—晶粒之間的界面.第二節(jié) 金屬的結晶

一 金屬的結晶過程(初次結晶)1 結晶: 金屬從液體轉變成晶體狀態(tài)的過程.晶核形成: 自發(fā)晶核:液體金屬中一些原子自發(fā)聚集,規(guī)則排列.外來晶核:液態(tài)金屬中一些外來高熔點固態(tài)微質點.晶核長大:已晶核為中心,按一定幾何形狀不斷排列.*晶粒大小控制: 晶核數(shù)目: 多—細(晶核長得慢也細)

冷卻速度: 快—細(因冷卻速度受限,故多加外來質點)

晶粒粗細對機械性能有很大影響,若晶粒需細化,則從上述兩方面入手.結晶過程用冷卻曲線描述!冷卻曲線

溫度隨時間變化的曲線—熱分析法得到

1)

理論結晶溫度

實際結晶溫度

時間(s)

T(℃)

過冷: 液態(tài)金屬冷卻到理論結晶溫度以下才開始結晶的現(xiàn)象.2)過冷度:理論結晶溫度與實際結 晶溫度之差.(實際冷卻快,結晶在理論溫度下)二 金屬的同素異購轉變(二次結晶重結晶)同素異構性—一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質.同素異購轉變—金屬在固體時改變其晶格類型的過程.如:鐵 錫 錳 鈦 鈷

以鐵為例: δ-Fe(1394℃)γ-Fe(912℃)α-Fe

體心 面心 體心

因為鐵能同素異構轉變,才有對鋼鐵的各種熱處理.(晶格轉變時,體積會變化,以原子排列不同)

第三節(jié) 合金的晶體結構

一 合金概念

合金: 由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬組成的具有金屬特性的物質.組元:組成合金的基本物質.如化學元素(黃銅:二元)金屬化合物

相:在金屬或合金中,具有相同成分且結構相同的均勻組成部分.相與相之間有明顯的界面.如:純金屬—一個相,溫度升高到熔點,液固兩相.合金液態(tài)組元互不溶,幾個組元,幾個相.固體合金中的基本相結構為固溶體和金屬化合物，還可能出現(xiàn)由固溶體和金屬化合物組成的混合物。

二 合金結構

固溶體

溶質原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體。

根據(jù)溶質在溶劑晶格中所占的位置不同，分為： 1）置換固溶體

溶質原子替代溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格中的某些結點位置，所形成的固溶體。*溶質原子，溶劑原子直徑相差不大時，才能置換

如：Cu——Zn Zn溶解度有限。Cu——Ni溶解度無限

晶格畸變——固溶強化：畸變時塑性變形阻力增加，強，硬增加。這是提高合金機械性能的一個途徑。

2）間隙固溶體

溶質原子嵌入各結點之間的空隙，形成固溶體。溶質原子小，與溶劑原子比為〈 0.59。溶解度有限。也固溶強化。

金屬化合物

合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有金屬性質，可用分子式表示的物質。如Fe3C WC

特點：（1）較高熔點、較大脆性、較高硬度。

（2）在合金中作強化相，提高強度、硬度、耐磨性，而塑性、韌性下降，如WC、TiC。可通過調整合金中的金屬化合物的數(shù)量、形態(tài)、分布來改變合金的性能

機械混合物

固溶體+金屬化合物、固+固——綜合性能

§4 二元合金狀態(tài)圖的構成

合金系：由給定的組元可以配制成一系列成分含量不同的合金，這些合金組成一個合金系統(tǒng)——

為研究合金系的合金成分、溫度、結晶組織之間的變化規(guī)律、建立合金狀態(tài)圖來描述。

合金狀態(tài)圖——合金系結晶過程的簡明圖解。

實質：溫度——成分作標圖，是在平衡狀態(tài)下（加熱冷卻都極慢的條件下）得到的。

二、二元合金狀態(tài)圖的建立

以Pb（鉛）-Sb（銻）合金為例： 配置幾種Pb-Sb成分不同的合金。

做出每個合金的冷卻曲線

3將每個合金的臨界點標在溫度—成分坐標上，并將相通意義的點連接起來，即得到Pb-Sb合金的狀態(tài)圖。

A B

D C E

液相線：ACB 固相線：DCE 單相區(qū)：只有一個相。

兩相區(qū)：兩個相。ACD、BCE。c—共晶點

*作業(yè)：

第三章 鐵碳合金

§1 鐵碳合金的基本組織

液態(tài)：Fe、C 無限互溶。固態(tài)：固溶體 金屬化合物

t ℃

1538 δ-Fe+C ——鐵素體F

1394 γ-Fe+C——奧氏體A

912 α-Fe+C——鐵素體F

s

一鐵素體

碳溶于α-Fe形成的固溶體——鐵素體F 體心立方，顯微鏡下為均勻明亮的多邊形晶粒。性能：韌性很好（因含C少），強、硬不高。δ=45~50%，HBS=

ζb=250Mpa 含碳： 727℃，0.02%

二 奧氏體

碳溶于γ-Fe中形成的固溶體—“A”

面心立方,顯微鏡下多邊形晶粒,晶界較F平直.性能:塑性好,壓力加工所需要組織.含碳最高;1147℃,2.11% HBS=170~220

三滲碳體

金屬化合物 Fe3C 復雜晶格,含碳:6.69%.性能:硬高HB(sw)>800，脆,作強化相.在一定條件下會分解成鐵和石墨,這對鑄造很有意義.四 珠光體P

F+Fe3C—機械混合物,含碳0.77%

組織:兩種物質相間組成,性能:介于兩者之間.強度較高: 硬度HBS=250

五 萊氏體

>727℃ A+Fe3C—Ld 高溫萊氏體 <727℃ P+Fe3C—Ld’低溫萊氏體

性能: 與Fe3C相似 HBS>700 塑性極差.§2鐵碳合金狀態(tài)圖

是表明平衡狀態(tài)下含C不大于6.69%的鐵碳合金的成分,溫度與組織之間關系,是研究鋼鐵的成分,自治和性能之間關系的基礎,也是制定熱加工工藝的基礎.含C>6.69在工業(yè)上午實際意義,而含C6.69%時,Fe與C形成Fe3C,故可看成一個組元,即鐵碳合金狀態(tài)圖實際為Fe-Fe3C的狀態(tài)圖.一鐵碳合金狀態(tài)圖中點線面的意義

各特性點的含義

1)A: 純鐵熔點 含C: 0% 1538℃

2)C: 共晶點 4.3% 1148

3)D: Fe3C熔點 6.69 1600

4)E: C在A中最大溶解度 2.11 1148

5)F: Fe3C成分點 6.69 1148

6)G: α-Fe與γ-Fe轉變點 0% 912

7)K: Fe3C成分點 6.69 727

8)P: C在α-Fe中最大溶解度 0.02 727

9)S: 共析點 0.77 727

10)Q: C在α-Fe中溶解度 0.0008 室溫

主要線的意義

1)ACD:液相線,液體冷卻到此線開始結晶.2)AECF:固相線 此線下合金為固態(tài)

3)ECF:生鐵固相線,共晶線,液體—Ld

4)AE: 鋼的固相線,液態(tài)到此線—A

5)GS:”A3” A到此線開始析出F

6)ES:”Acm” A到此線開始析出Fe3CⅡ

7)PSK:”A1”共析線.A同時析出P(F+Fe3C)

主要區(qū)域

1)ACE: 兩相區(qū)L+A 2)DCF:兩相區(qū)L+Fe3C1 3)AESG: 單相區(qū)A 4)GPS: A+F 兩相區(qū) 二 鋼鐵分類 工業(yè)純鐵: 含C<0.0218% 組織:F 鋼:含碳: 0.0218~2.11

共析鋼 含C=0.77% P

亞共析鋼 含C<0.77% P+F

過共析鋼 含C>0.77% P+Fe3C11 鐵 含C:2.11%~6.69%

共晶生鐵 4.3% C Ld’

亞共晶生鐵 < 4.3% C P+Ld’+ Fe3C11

過共晶生鐵 > 4.3% C Ld’+ Fe3C1

三 典型合金結晶過程分析

1共析鋼

L—L+A—A--P

2亞共析鋼

L—A+L—A—A+F—F+P

3過共析鋼

L—L+A—A—A+ Fe3C11--Fe3C1+P 共晶鐵

L—Ld—Ld’亞共晶鐵

L—1點—L+A—A+Ld—P+Ld’過共晶鐵

L—1點—L+Fe3C1—2點—Ld+ Fe3C1—3點---Fe3C1+Ld’

四 鐵碳合金狀態(tài)圖的應用

鑄造

確定澆鑄溫度 選材: 共晶點附近鑄造性能好 鍛造 鍛造溫度區(qū)間 A

3焊接 焊接缺陷用熱處理改善.根據(jù)狀態(tài)圖制定熱處理工藝

§3鋼的分類和應用

按化學成分:碳鋼: <2.11%C 少量Si Mn S P等雜質

合金鋼:加入一種或幾種合金元素

一 碳鋼 含碳量對碳鋼性能的影響

<0.9%C C↑強,硬↑ 塑,韌↓ FeC 強化相

>0.9%C C↑ 硬↑, 強, 塑,韌↓ FeC分布晶界,脆性↑ 2 鋼中常見雜質對性能的影響

Si: 溶于F ,強化F, 強,硬↑ 塑,韌↓.含量<0.03~0.4% 有益作用不明顯

Mn: 1)溶于F,Fe3C.引起固溶強化.2)與FeS反應—MnS 比重輕,進入熔渣,如量少,有益作用不明顯.S: FeS—(FeS+Fe)共晶體,熔點985℃,分布晶界,引起脆性”熱脆”

P: 溶于F,是強度,硬度↑,但室溫塑性,韌性↓↓ “冷脆”

碳鋼的分類

1)按含碳量分

低碳鋼 <0.25%C 中碳鋼: 0.25~0.6%C, 高碳鋼>0.6%C

2)按質量分(含S,P多少分)

普通鋼 S<=0.055%,P<=0.045%

優(yōu)質鋼 S,P<=0.04%

高級優(yōu)質鋼 S<=0.03% P<=0.035%

3)按用途分 碳素結構鋼, 碳素工具鋼 >0.6%C 碳鋼的編號和用途

1)普通碳素結構鋼:

Q235 數(shù)字表示屈服強度 單位Mpa

2)優(yōu)質碳素結構鋼

正常含錳量的優(yōu)質碳素結構鋼: 0.25~0.8%Mn 較高含錳量 0.15~0.6%C 0.7~1.0%Mn , >0.6%C 0.9~1.2%Mn 08 10 15 20 25 強↓ 塑↑ 沖壓件 焊件 35 40 45 50 55 60 強↑硬↑ 彈簧,軸,齒輪 耐磨件

耐磨件

數(shù)字表示含C 萬分8之幾

3)碳素工具鋼

T7T8 T13 數(shù)字表示含C千分之幾

高級優(yōu)質鋼加 A 含Mn高,加Mn T8MnA

二 合金鋼

常加合金元素: Mn Si Cr Ni Mo W V Ti B(硼)稀土元素(Xt)等

合金結構鋼

“數(shù) +元素符號+數(shù)”表示

數(shù)—含碳萬分之幾, 符號—合金元素，符號后面數(shù)表示含合金%, <1.5%不標, =1.5% 標2

若為高級優(yōu)質鋼,后加A

如: 60Si2Mn 0.6%C, 2%Si <1.5%Mn

18Cr2Ni4WA 0.18%C, 2%Cr, 4%Ni, <1.5%W 高級優(yōu)質

應用: 工程結構件, 機械零件

主要包括:低合金鋼,合金滲碳鋼,合金調質鋼,合金彈簧鋼,滾動軸承鋼等合金工具鋼:

數(shù)+元素符號+數(shù)

與結構鋼同

數(shù)—一位數(shù), 含C千分之幾,含C>=1.0%不標

如: 9SiCr(板牙, 絲錐)

0.9%C <1.5%Si <1.5%Cr

CrWMn(長鉸刀,絲錐,拉刀, 精密絲杠)

*高速鋼 含C<1.0也不標 W18Cr4V 0.7~0.8%C,18%W,4%Cr,<1.5%V

應用:刃具,模具,量具等

特殊性能鋼

不銹鋼: 1Cr13 1Cr18Ni9Ti 等

耐熱鋼: 1Cr13 2Cr13 >400℃ 工作

耐磨鋼: 高錳鋼水韌處理,沖擊下工作,表面產生加工硬化.并有馬試體在滑移面形成,表面硬度達HB450~550,表面耐磨,心部為A.水韌處理: 鋼加熱到臨界點以上(1000~1100℃)保溫,碳化物全容于A,水冷,因冷速快,無法析出碳化物,成單一A組織.§5 常用非金屬材料

一 高分子材料

天然: 羊毛 橡膠

人工合成: 塑料 人工橡膠 粘結劑等 有機玻璃 尼龍 丙綸 氯綸---商品名 工程塑料: 環(huán)氧樹脂

聚甲醛: 塑料手表中零件

聚酰亞胺: 絕緣

二 陶瓷

耐磨 耐蝕 脆 刀片 砂輪

三 復合材料

磨削軟片: 聚酰亞胺+金剛石

§4 金屬零件選材的一般原則

產品的質量和生產成本如何,與材料選擇的是否恰當有直接關系,機械零件進行選材時,主要考慮零件的工作條件,材料的工藝性能和產品的成本.基本原則如下: 滿足零件工作條件:

受力狀態(tài)—機械性能,基本 ζ δ αk 等

工作溫度環(huán)境介質—使用環(huán)境 ,高溫—耐熱,抗腐蝕—不銹鋼 高硬度—工具鋼

材料的工藝性能

零件的生產方法不同,直接影響其質量和生產成本.如:灰口鐵,鑄造性能 切削加工性很好,可鍛性差.經濟性

價值=功能/成本

如: 耐腐蝕容器: 1)普通碳素鋼:5000元 用一年

2)奧氏體不銹鋼: 40000元 用10年

3)鐵素體不銹鋼: 15000元 用6年

1):2):3)=1:1.25:2 第四章 鋼的熱處理 §1 概述

一 鋼的熱處理: 把鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度進行必要的保溫,并以適當?shù)乃俣壤鋮s到室溫,以改變鋼的內部組織,從而得到所需性能的工藝方法

* 只改變組織和性能,而不改變其形狀和大小.熱處理是改善材料性能的重要手段之一,能提高產品質量,延長機件壽命,節(jié)約金屬材料,所以,重要機件都要經過熱處理.(提問:前面學過的改善金屬材料性能的手段—固溶強化)

熱處理工藝曲線: 各種熱處理都可以用溫度—時間的坐標圖形表示.溫度

保溫

臨界溫度

加熱 冷卻

時間

應用廣泛:機械制造業(yè)中70%零件需熱處理.汽車 拖拉機 制造業(yè)70~80%

量具 刃具 模具 滾動軸承等100%

二 目的 冶金 鍛 鑄 焊毛坯或成品,消除缺陷,改善工藝性能.為后續(xù)加工(如機加)做好組織,性能,準備.退火 正火 是鋼件的機械性能提高,達到鋼件的最終使用性能指標,以滿足機械零件或工具使用性能要求.淬火+回火 表面淬火 化學處理

l 依據(jù):狀態(tài)圖

§2 熱處理過程中的組織轉變

一 鋼在加熱時的組織轉變

臨界溫度:

狀態(tài)圖上 A1 : 共析線(P-A)

臨界溫度: A3 : A析出F(F-A)極緩慢冷卻

Acm : A 析出Fe3CⅡ()

實際加熱臨界溫度 Ac1

Ac3 A “過熱”

Accm

實際冷卻臨界溫度 Ar1 P

Ar3 A 析出F “過冷”

Arcm 析出Fe3CⅡ

2組織轉變

1)共析鋼: P(F+Fe3C)---A

(1)A晶核形成:F和Fe3C界面上先形成A晶核

(因界面原子排列不規(guī)則,缺陷多,能量低)

(2)A晶核長大:F晶格轉變,Fe3C不斷溶入A, A晶核不斷生成,長大.F轉變快, 先消失.(3)殘余滲碳體的溶解:隨保溫時間加長, 殘余Fe3C逐漸溶入A

(4)A成分均勻化: A轉變完成后,各處含C濃度不均勻,繼續(xù)保溫,C充分擴散,得到單一的均勻A

這個過程是A重結晶的過程.2)亞共析鋼: F+P—Ac1—F+A—Ac3---A

3)過共析鋼: P+ Fe3CⅡ--Ac1—A+ Fe3CⅡ--Accm---A(晶粒粗化)

二 鋼在冷卻時的組織轉變

(鋼在室溫時的機械性能不僅與加熱,保溫有關,與冷卻過程也有關)冷卻方式

1)連續(xù)冷卻: 時加熱到A的鋼,在溫度連續(xù)下降的過程中發(fā)生組織轉變.水冷 油冷 空冷(正火)爐冷(退火)

2)

Ar1

(2)

(1)

等溫冷卻: 使加熱到A的鋼,先以較快的速度冷卻到Ar1線下某一溫度,成為過冷A,保溫,使A在等溫下發(fā)生組織轉變,轉變完,再冷卻到室溫.等溫退火 等溫淬火 共析鋼冷卻時的等溫轉變

以共析鋼為例,進行一系列不同過冷度的等溫冷卻實驗,可以測出過冷奧氏體在恒溫下開始轉變和轉變終了的時間,畫到”溫度—時間”坐標系中,然后,把開始轉變的時間和轉變終了的時間分別連接起來,即得到共析鋼的奧氏體等溫轉變曲線.又叫C曲線.1)高溫產物: Ar1 ～650℃ P 層片較厚 500X 顯微鏡 HRC10-20 650～600℃ 細珠光體 索氏體S HRC25~35 層片較薄 800~1000X 600～550℃ 極細珠光體 屈氏體T HRC30~40 層片極薄

l a）以上三種均為F+ Fe3C 層片相間的珠光體，只是層片厚度不同。

l b）由于過冷度從小到大，原子活動能力由強到弱，致使析出的滲 碳體和鐵素體層片越來越來薄。

l c）珠光體層片越薄，塑變抗力越大，強，硬越大。

2）中溫產物

550~350℃ 上貝氏體 B上 電鏡下觀察，滲碳體不連續(xù)，短桿狀，分布于許多平行而密集的鐵素體條之間。

350 ~ 230℃ 下貝氏體 B下 比B上 有較高強、硬、韌、塑。片狀過飽和F和其內部沉淀的碳化物組織（因為過飽和F有析出Fe3C傾向，但過冷度太大，導致碳原子沒能擴散超出F片，只是在片內沿一定晶面聚集，沉淀出碳化物粒子）

3）低溫轉變產物：

230 ~-50℃ 馬氏體（M）+殘余A 馬氏體：過飽和的α固溶體“M”

（由于溫度低，原子活動能力低，晶格轉變完成，但是，C原子不能從面心中擴散出來，仍留在體心中，形成過飽和α固溶體）

∵ 晶格嚴重畸形，∴ M硬↑ HRC65 塑 韌 →0 共析鋼連續(xù)冷卻轉變

連續(xù)冷卻可能發(fā)生幾種轉變，很復雜。

共析鋼連續(xù)冷卻，只有珠光體轉變區(qū)和馬氏體轉變區(qū)。

珠光體轉變區(qū)：三條線構成：開始，終了，終止線

冷卻速度過“開始”“終了”線，組織為珠光體

冷卻速度過“開始”“終止”線，組織為珠光體和馬氏體 冷卻速度不過珠光體區(qū)，則為M §3 鋼的熱處理工藝

熱處理: 整體熱處理: 退火 正火 淬火 回火

表面熱處理: 表面淬火 化學熱處理—滲碳 滲氮

一 退火

將鋼件加熱到高于或低于鋼的臨界點,保溫一定時間,隨后在爐內或埋入導熱性較差的介質中緩慢冷卻,以獲得接近平衡的組織,這種工藝叫—

目的: 1)降低硬度—切削加工

2)細化晶粒,改善組織—提高機械性能

3)消除內應力—淬火準備

4)提高塑性,韌性—冷沖壓, 冷拉拔 完全退火:將鋼加熱到Ac3以上30~50℃,保溫一定時間后,緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織(P+F)的熱處理工藝.目的:通過完全重結晶,使鍛,鑄,焊件降低硬度,便于切削加工,同時可消除內應力,使A充分轉變成正常的F和P.應用: 亞共析鋼

* 不能用于共析鋼,∵在Accm以上緩冷,會析出網(wǎng)狀滲碳體(Fe3CⅡ),脆性↑ 不完全退火:將共析鋼或過共析鋼加熱到Ac1以上20~30℃,適當保溫,緩慢冷卻的熱處理工藝--又叫球化退火.目的:使珠光體組織中的片狀滲碳體轉變?yōu)榱罨蚯驙?這種組織能將低硬度,改善切削加工性.并為以后淬火做準備.減小變形和開裂的傾向.應用:共析鋼,過共析鋼(球化退火)等溫退火：將鋼件加熱到Ac3A（亞共析鋼）或Ac1(共析鋼或過共析鋼)以上,保溫后較快地冷卻到稍低于Ar1的溫度,再等溫處理,A轉變成P后,出爐空冷.目的: 節(jié)省退火時間,得到更均勻的組織,性能.應用: 合金工具鋼,高合金鋼 去應力退火:將鋼加熱到Ac1以下某一溫度(約500~650℃)保溫后緩冷.(又叫低溫退火)

目的:消除內應力

應用:鑄,鍛,焊

*不發(fā)生相變,重結晶 例子:杯裂 再結晶退火:將鋼件加熱到再結晶溫度以上150~250℃,即650~750℃,保溫,空冷.目的: 發(fā)生再結晶,消除加工硬化.應用: 冷扎,冷拉,冷壓等

* 可能相變 擴散退火: 均勻化退火,高溫進行

目的:消除偏析,應用:鑄件

二 正火

鋼件加熱到Ac3(亞)或Accm(過共)以上30~50℃,保溫,空冷

* 正火作用與退火相似,區(qū)別是正火冷速快,得到非平衡的珠光體組織,細化晶粒,效果好,能得到片層間距較小的珠光體組織.與退火對比

含碳量

工藝 碳素結構鋼(HB)碳素工具鋼(HB)≤0.25 0.25~0.65% 0.65~0.85% 0.7~1.3% 退火 ≤150 150-220 220-229 187-217(球化)

正火 ≤156 156-228 230-280 229-341

實踐表明:工件硬度HB170-230時,對切削有利

正火目的:1 提高機械性能

改善切削加工性 為淬火作組織準備—大晶粒易開裂

對于過共析鋼,正火能減少二次滲碳體的析出,使其不形成連續(xù)的網(wǎng)狀結構,有利于縮短過共析鋼的球化退火過程,經正火和球化退火的過共析鋼有較高的韌性,淬火就不易開裂,用于生產過共析鋼的工具的工藝路線:

鍛造—正火—球化退火—切削加工—淬火, 回火—磨

低碳鋼,正火代替退火,中C鋼: 正火代調質(但晶粒不均)

三 淬火

將鋼件加熱到Ac3(亞)或Ac1(過)以上30-50℃,經過保溫,然后在冷卻介質中迅速冷卻,以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝.目的:提高硬度,耐磨性

應用:工具,模具,量具,滾動軸承.組織:馬氏體.下貝氏體

淬火冷卻:決定質量,理想冷卻速度兩頭慢中間快.減少內應力.1 常用淬火法: 1)單液淬火(普通淬火):在一種淬火介質中連續(xù)冷卻至室溫.如碳鋼水冷 缺點: 水冷,易變形,開裂.油冷:易硬度不足,或不均

優(yōu)點: 易作,易自動化.2)雙液淬火:先在冷卻能力較強的介質中冷卻到300℃左右,再放入冷卻到冷卻能力較弱的介質中冷卻,獲得馬氏體.對于形狀的碳鋼件,先水冷,后空冷.優(yōu)點: 防低溫時M相變開裂.3)分級淬火:工件加熱后迅速投入溫度稍高于Ms點的冷卻介質中,(如言浴火堿浴槽中)停2-5分(待表面與心部的溫差減少后再取出)取出空冷.應用:小尺寸件(如刀具淬火)防變形,開裂

優(yōu)點: 工藝理想,操作容易

缺點: ∵在鹽浴中冷卻,速度不夠大 ∴只適合小件

4)等溫淬火:將加熱后的鋼件放入稍高于Ms溫度的鹽浴中保溫足夠時間, 使其發(fā)生下貝氏體轉變,隨后空冷.應用: 形狀復雜的小零件,硬度較高,韌性好,防變形,開裂.例子:螺絲刀(T7鋼制造)

用淬火+低溫回火 HRC55, 韌性不夠,扭10°時易斷

如用等溫淬火, HRC55~58 韌性好, 扭90°不斷

等溫淬火后如有殘余A,需回火, A-F.如沒有殘余A,不需回火

缺點:時間長鋼的淬透性與淬硬性

淬透性:鋼在淬火時具有獲得淬硬層深度的能力.淬硬性:在淬火后獲得的馬氏體達到的硬度,它的大小取決于淬火時溶解在奧氏體中的碳含量.四 回火

將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度,保溫一定時間,后冷卻到室溫的熱處理工藝.目的:消除淬火后因冷卻快而產生的內應力,降低脆性,使其具有韌性,防止變形,開裂,調整機械性能.低溫回火:加熱溫度 150~250℃

組織: 回火馬氏體—過飽和度小的α-固溶體,片狀上分布細小ε-碳化物

目的: 消除內應力,硬度不降.HRC58~64

應用: 量具,刃具

低碳鋼: 高塑性,韌性,較高強度配合 2 中溫回火:加熱溫度 350~500℃

組織: 極細的球(粒)狀Fe3C和F機械混合物.(回火屈氏體)

目的:減少內應力,提高彈性,硬度略降.應用:(0.45~0.9%)彈簧,模具 高強度結構鋼 高溫回火:500~650℃

組織: 回火索氏體—較細的球(粒)狀Fe3C和F機械混合物.目的: 消除內應力,較高韌性,硬度更低.應用: 齒輪,曲軸,連桿等(受交變載荷)淬火+高溫回火---調質

五 表面淬火

表面層淬透到一定深度而中心部仍保持原狀態(tài).應用:既受摩擦,又受交變,沖擊載荷的件.目的:提高表面的硬度,有利的殘余應力.提高表面耐磨性,疲勞強度

加熱方法:1 火焰: 單間小批局部,質量不穩(wěn)

感應加熱: 質量不穩(wěn)

六 化學熱處理

工件放在某種化學介質中加熱,保溫,使化學元素滲入工件表面,改善工件表面性能.應用: 受交變載荷,強烈磨損,或在腐蝕,高溫等條件下工作的工件.滲C: 表面成高碳鋼,細針狀高碳馬氏體(0.85~1.05%),心部又有高韌性的受力較大的齒輪,軸類件

固體滲碳, 液體滲碳,氣體滲碳(常用:滲碳劑如甲醇+丙酮 900~930℃)

如: 低碳鋼,表層:P+Fe3CⅡ 內部:P+F

熱處理:淬火+低溫回火 得到回火M(細小片狀)+ Fe3CⅡ

表面含C: 0.85~1.05% 若表面含C低,得到低含C的回火M,硬度低

含C高,網(wǎng)狀或大量塊狀滲C體,脆性↑

滲N: 表面硬度,耐磨性,耐蝕性,疲勞強度↑

溫度: 500~570℃ 最后工序.為保證內部性能,氮化前調質

優(yōu)點: 氮化后不淬火,硬度高(>HV850),氮化層殘余壓應力,疲勞強度↑

氮化物抗腐蝕.溫度低,變形小.碳氮共滲: 硬度高,滲層較深,硬度變化平緩,具有良好的耐磨性,較小的表面脆性.第二篇 鑄 造 概述

一 什么是鑄造?

將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應的鑄造空腔中,待其冷卻凝固后,以獲得零件或毛坯的方法.二 特點

優(yōu)點:

1)可以生產形狀復雜的零件,尤其復雜內腔的毛坯(如暖氣)

2)適應性廣,工業(yè)常用的金屬材料均可鑄造.幾克~幾百噸.3)原材料來源廣泛.價格低廉.廢鋼,廢件,切屑

4)鑄件的形狀尺寸與零件非常接近,減少切削量,屬少無切削加工.∴ 應用廣泛: 農業(yè)機械40~70% 機床:70~80%重量鑄件

缺點:

1)機械性能不如鍛件(組織粗大,缺陷多等)

2)砂性鑄造中,單件,小批,工人勞動強度大.3)鑄件質量不穩(wěn)定,工序多,影響因素復雜,易產生許多缺陷.鑄造的缺陷對鑄件質量有著重要的影響,因此,我們從鑄件的質量入手,結合鑄件主要缺陷的形成與防止,為選擇鑄造合金和鑄造方法打好基礎.第一章 鑄造工藝基礎

§1 液態(tài)合金的充型

充型: 液態(tài)合金填充鑄型的過程.充型能力: 液態(tài)合金充滿鑄型型腔,獲得形狀完整,輪廓清晰的鑄件的能力

充型能力不足:易產生: 澆不足: 不能得到完整的零件.冷隔:沒完整融合縫隙或凹坑, 機械性能下降.一 合金的流動性

液態(tài)金屬本身的流動性----合金流動性

流動性對鑄件質量影響

1)流動性好,易于澆出輪廓清晰,薄而復雜的鑄件.2)流動性好,有利于液態(tài)金屬中的非金屬夾雜物和氣體上浮,排除.3)流動性好,易于對液態(tài)金屬在凝固中產生的收縮進行補縮.測定流動性的方法:

以螺旋形試件的長度來測定: 如 灰口鐵:澆鑄溫度1300℃ 試件長1800mm.鑄鋼: 1600℃ 100mm 影響流動性的因素

主要是化學成分:

1)純金屬流動性好:一定溫度下結晶,凝固層表面平滑,對液流阻力小

2)共晶成分流動性好:恒溫凝固,固體層表面光滑,且熔點低,過熱度大.3)非共晶成分流動性差: 結晶在一定溫度范圍內進行,初生數(shù)枝狀晶阻礙液流

二 澆注條件 澆注溫度: t↑ 合金粘度下降,過熱度高.合金在鑄件中保持流動的時間長，∴ t↑ 提高充型能力.但過高,易產生縮孔,粘砂,氣孔等,故不宜過高 2 充型壓力: 液態(tài)合金在流動方向上所受的壓力↑ 充型能力↑

如 砂形鑄造---直澆道,靜壓力.壓力鑄造,離心鑄造等充型壓力高.三 鑄型條件 鑄型結構: 若不合理,如壁厚小, 直澆口低, 澆口小等 充↓

鑄型導熱能力: 導熱↑ 金屬降溫快,充↓ 如金屬型 鑄型溫度: t↑ 充↑ 如金屬型預熱 鑄型中氣體: 排氣能力↑ 充↑ 減少氣體來源,提高透氣性, 少量氣體在鑄型與金屬液之間形成一層氣膜,減少流動阻力,有利于充型.§2 鑄件的凝固和收縮

鑄件的凝固過程如果沒有合理的控制,鑄件易產生縮孔,縮松

一 鑄件的凝固

凝固方式:

鑄件凝固過程中,其斷面上一般分為三個區(qū): 1—固相區(qū) 2—凝固區(qū) 3—液相區(qū)

對凝固區(qū)影響較大的是凝固區(qū)的寬窄,依此劃分凝固方式.1)逐層凝固:

純金屬,共晶成分合金在凝固過程中沒有凝固區(qū),斷面液,固兩相由一條界限清楚分開,隨溫度下降,固相層不斷增加,液相層不斷減少,直達中心.2)糊狀凝固

合金結晶溫度范圍很寬,在凝固某段時間內,鑄件表面不存在固體層,凝固區(qū)貫穿整個斷面,先糊狀,后固化.故---

3)中間凝固

大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間.影響鑄件凝固方式的因素

1)合金的結晶溫度范圍

范圍小: 凝固區(qū)窄,愈傾向于逐層凝固

如: 砂型鑄造, 低碳鋼 逐層凝固, 高碳鋼 糊狀凝固

2)鑄件的溫度梯度

合金結晶溫度范圍一定時,凝固區(qū)寬度取決于鑄件內外層的溫度梯度.溫度梯度愈小,凝固區(qū)愈寬.(內外溫差大,冷卻快,凝固區(qū)窄)

二 合金的收縮

液態(tài)合金從澆注溫度至凝固冷卻到室溫的過程中,體積和尺寸減少的現(xiàn)象---.是鑄件許多缺陷(縮孔,縮松,裂紋,變形,殘余應力)產生的基本原因.收縮的幾個階段

1)液態(tài)收縮: 從金屬液澆入鑄型到開始凝固之前.液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度質開始凝固的溫度的溫差成正比.2)凝固收縮: 從凝固開始到凝固完畢.同一類合金,凝固溫度范圍大者,凝固體積收縮率大.如: 35鋼,體積收縮率3.0%, 45鋼 4.3%

3)固態(tài)收縮: 凝固以后到常溫.固態(tài)收縮影響鑄件尺寸,故用線收縮表示.影響收縮的因素

1)化學成分: 鑄鐵中促進石墨形成的元素增加,收縮減少.如: 灰口鐵 C, Si↑,收↓,S↑ 收↑.因石墨比容大,體積膨脹,抵銷部分凝固收縮.2)澆注溫度: 溫度↑ 液態(tài)收縮↑

3)鑄件結構與鑄型條件

鑄件在鑄型中收縮會受鑄型和型芯的阻礙.實際收縮小于自由收縮.∴ 鑄型要有好的退讓性.縮孔形成

在鑄件最后凝固的地方出現(xiàn)一些空洞,集中—縮孔.純金屬,共晶成分易產生縮孔

*產生縮孔的基本原因: 鑄件在凝固冷卻期間,金屬的液態(tài)及凝固受縮之和遠遠大于固態(tài)收縮.影響縮孔容積的因素(補充)

1)液態(tài)收縮,凝固收縮 ↑ 縮孔容積↑

2)凝固期間,固態(tài)收縮↑,縮孔容積↓

3)澆注速度↓ 縮孔容積↓

4)澆注速度↑ 液態(tài)收縮↑ 易產生縮孔 縮松的形成

由于鑄件最后凝固區(qū)域的收縮未能得到補足,或者,因合金呈糊狀凝固,被樹枝狀晶體分隔開的小液體區(qū)難以得到補縮所至.1)宏觀縮松

肉眼可見,往往出現(xiàn)在縮孔附近,或鑄件截面的中心.非共晶成分,結晶范圍愈寬,愈易形成縮松.2)微觀縮松

凝固過程中,晶粒之間形成微小孔洞---

凝固區(qū),先形成的枝晶把金屬液分割成許多微小孤立部分,冷凝時收縮,形成晶間微小孔洞.凝固區(qū)愈寬,愈易形成微觀縮松,對鑄件危害不大,故不列為缺陷,但對氣密性,機械性能等要求較高的鑄件,則必須設法減少.(先凝固的收縮比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三個收縮,先凝固的有凝,固二個收縮區(qū)----這也是形成微觀縮松的基本原因.與縮孔形成基本原因類似)縮孔,縮松的防止辦法

基本原則: 制定合理工藝—補縮, 縮松轉化成縮孔.順序凝固: 冒口—補縮

同時凝固: 冷鐵—厚處.減小熱應力,但心部縮松,故用于收縮小的合金.l 安置冒口,實行順序凝固,可有效的防止縮孔,但冒口浪費金屬,浪費工時,是鑄件成本增加.而且,鑄件內應力加大,易于產生變形和裂紋.∴主要用于凝固收縮大,結晶間隔小的合金.l 非共晶成分合金,先結晶樹枝晶,阻礙金屬流動,冒口作用甚小.l 對于結晶溫度范圍甚寬的合金,由于傾向于糊狀凝固,結晶開始之后,發(fā)達的樹枝狀骨狀布滿整個截面,使冒口補縮道路受阻,因而難避免顯微縮松的產生.顯然,選用近共晶成分和結晶范圍較窄的合金生產鑄件是適宜的.§3 鑄造內應力,變形和裂紋

凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中,其固態(tài)收縮若受到阻礙,鑄件內部就發(fā)生內應力,內應力是鑄件產生變形和裂紋的基本原因.(有時相變膨脹受阻,負收縮)

一 內應力形成 熱應力: 鑄件厚度不均,冷速不同,收縮不一致產生.塑性狀態(tài): 金屬在高于再結晶溫度以上的固態(tài)冷卻階段,受力變形,產生加工硬化,同時發(fā)生的再結晶降硬化抵消,內應力自行消失.(簡單說,處于屈服狀態(tài),受力—變形無應力)

彈性狀態(tài): 低于再結晶溫度,外力作用下,金屬發(fā)生彈性變形,變形后應力繼續(xù)存在.舉例: a)凝固開始,粗 細處都為塑性狀態(tài),無內應力

∵兩桿冷速不同,細桿快,收縮大,∵受粗桿限制, 不能自由收縮,相對被拉長,粗桿相對被壓縮,結果 兩桿等量收縮.b)細桿冷速大,先進如彈性階段,而粗桿仍為塑性階段,隨細桿收縮發(fā)生塑性收縮,無應力.c)細桿收縮先停止,粗桿繼續(xù)收縮,壓迫細桿,而細桿又阻止粗桿的收縮,至室溫, 粗桿受拉應力(+),(-)

由此可見,各部分的溫差越大,熱應力也越大,冷卻較慢的部分形成拉應力,冷卻較快的部分形成壓應力.預防方法: 1 壁厚均勻 2 同時凝固—薄處設澆口,厚處放冷鐵

優(yōu)點: 省冒口,省工,省料

缺點: 心部易出現(xiàn)縮孔或縮松,應用于灰鐵錫青銅,因灰鐵縮孔、縮松傾向小，錫青銅糊狀凝固，用順序凝固也難以有效地消除其顯微縮松。機械應力

合金的線收縮受到鑄型或型芯機械阻礙而形成的內應力。

機械應力是暫時的,落砂后,就自行消失.*機械應力與熱應力共同作用,可能使某些部位增加了裂紋傾向.預防方法: 提高鑄型和型芯的退讓性.相變應力

冷卻過程中,固態(tài)相變時,體積會發(fā)生變化.如A—P, A—P體積會增大,Fe3C—石墨,體積↑.若體積變化受阻.則產生內應力---

鐵碳合金三種應力在鑄件不同部位情況如下表:

鑄件部位

熱應力 相變應力 機械應力

共析轉變 石墨化 落砂前 落砂后

薄或外層-+ 0

前面講過預防應力方法,若產生應力,還可通過自然時效和人工時效的方法消除應力.二 變形與防止

鑄件通過自由變形來松弛內應力,自發(fā)過程.鑄件廠發(fā)生不同程度的變形.舉例:平板鑄件

∵平板中心散熱慢,受拉力.平板下部冷卻慢.∴ 發(fā)生如圖所示變形

防止方法: 1壁厚均勻,形狀對稱,同時凝固.2 反變形法(長件,易變形件)

殘余應力: 自然時效, 人工時效---低溫退火 550—650℃

三 鑄件的裂紋與防止

鑄件內應力超過強度極限時,鑄件便發(fā)生裂紋.熱裂紋: 高溫下形成裂紋

特征: 裂紋短,縫寬,形狀曲折.縫內呈氧化色,無金屬光澤,裂縫沿晶粒邊界通過,多發(fā)生在應力集中或凝固處.灰鐵,球鐵熱裂少,鑄鋼,鑄鋁,白口鐵大.原因: 1 凝固末期,合金呈完整骨架+液體,強,塑↓

含S—熱脆 3 退讓性不好

預防: 設計結構合理, 改善退讓性, 控制含S量 冷裂紋: 低溫下裂紋

特征: 裂紋細,連續(xù)直線狀或圓滑曲線,裂口表面干靜,具有金屬光澤,有時里輕微氧化色 原因: 復雜大工件受拉應力部位和應力集中處易發(fā)生;材料塑性差;P—冷脆 預防: 合理設計,減少內應力,控制P含量, 提高退讓性 §4 鑄件中的氣體

常見缺陷, 廢品1/3.氣體在鑄件中形成孔洞.一 氣孔對鑄件質量的影響

破壞金屬連續(xù)性

較少承載有效面積 氣孔附近易引起應力集中,機械性能↓ αk ζ-1 ↓

彌散孔,氣密性↓

二 分類(按氣體來源)侵入氣孔: 砂型材料表面聚集的氣體侵入金屬液體中而形成.氣體來源: 造型材料中水分, 粘結劑,各種附加物.特征: 多位于表面附近,尺寸較大,呈橢圓形或梨形孔的內表面被氧化.形成過程: 澆注---水汽(一部分由分型面,通氣孔排出,另一部分在表面聚集呈高壓中心點)—氣壓升高.溶入金屬---一部分從金屬液中逸出—澆口, 其余在鑄件內部,形成氣孔.預防: 降低型砂(型芯砂)的發(fā)起量,增加鑄型排氣能力.析出氣孔: 溶于金屬液中的氣體在冷凝過程中,因氣體溶解度下降而析出, 使鑄件形成氣孔.原因: 金屬熔化和澆注中與氣體接觸(H2 O2 NO CO等)

特征: 分布廣,氣孔尺寸甚小, 影響氣密性 反應氣孔: 金屬液與鑄型材料,型芯撐,冷鐵或溶渣之間,因化學反應生成的氣體而形成的氣孔.如: 冷鐵有銹 Fe3O4 + C –Fe + CO↑ ∴冷鐵附近生成氣孔

防止: 冷鐵 型芯撐表面不得有銹蝕,油污,要干燥.§5 鑄件質量控制 合理選定鑄造合金和鑄件結構.2合理制定鑄件技術要求(允許缺陷,具有規(guī)定)模型質量檢驗(模型合格—鑄件合格)鑄件質量檢驗(宏觀, 儀器)鑄件熱處理: 消除應力, 降低硬度,提高切削性,保證機械性能,退火,正火等

第二章 常用鑄造合金

§1 鑄鐵

鑄鐵通常占機器設備總重量的50%以上.(2.5~4.0%C)

一 分類 按C在鑄鐵中存在形式不同,可分三類:

1)白口鑄鐵: C微量溶于F外,全部以Fe3C形式存在, 斷面銀白,硬,脆,難機械加工,很少用于制造零件.僅用于不沖擊,耐磨件.如軋輥

主要用途: 煉鋼原料.也可處理成可鍛鑄鐵.2)灰口鑄鐵: C微量溶于鐵素體外,全部或大部以石墨形式存在,斷口灰色,應用最廣.3)麻口鑄鐵: 有石墨,萊氏體.屬于白口鐵和灰口鐵之間的過渡組織,斷口黑白相間,麻點.硬,脆,難加工 根據(jù)石墨形態(tài)的不同,灰口鐵又分為:

1)普通灰口鑄鐵: 石墨 片狀 2)可鍛鑄鐵: 團絮狀 3)球墨鑄鐵: 球狀 4)蠕墨鑄鐵: 蠕蟲狀 按化學成分: 普通鑄鐵

合金鑄鐵: Si>4% Mn> 2% 或一定量的Ti Mo Cr Cu等

二 灰口鑄鐵:

占鑄鐵產品的80% 以上

性能

顯微組織: 金屬基體(鐵素體,珠光體)+片狀石墨

相當于在鋼的基體上嵌入大量的石墨片

1)機械性能: ζb E↓ 塑,韌---0.脆性(crispy)材料

∵ 石墨, 軟 脆 強↓ 比重小

1)由于石墨的存在,減少了承載的有效面積.2)石墨片的邊緣形成缺口,應力集中,局部開裂,形成脆性斷裂,基本強度只利用30~50%

∴ 石墨越多,越粗大,分布越不均或呈方向性,則對基體的割裂越嚴重,機械性能越差.* 灰口鑄鐵的抗壓強度受石墨的影響較小,與鋼的抗壓強度近似.灰口鐵的機械性能還與金屬基體類別有關

(1)珠光體灰口鐵: 珠光體基體上分布細小,均勻的石墨.∵ 石墨對基體割裂較輕,故機械性能好.如齒輪

(2)珠光體—鐵素體灰口鐵: ∵珠光體與鐵素體混合基體上分布粗大石墨,∴ 強↓

適于一般機件,鑄造性,切削加工性,減振性,均由于前者.如齒輪箱(3)鐵素體灰口鐵

∵鐵素體基體分布多而粗大的石墨片

∴ 強 硬↓ 塑 ,韌性差(基體的作用遠趕不上石墨對基體的割裂作用)

2)工藝性能: 脆性材料 不能鍛壓;可焊性差(易裂紋,焊區(qū)白口,難加工)

鑄造性能好(缺陷少);切削性能好(因石墨,崩碎切屑)

3)減振性: ↑ ∵石墨有緩沖作用,阻止振動能量傳播,適于機床床身等

4)耐磨性: ↑∵1 石墨是潤滑劑,脫落在磨擦面上.灰口鐵摩擦面上形成大量顯微凹坑,能起儲存潤滑油的作用,是摩擦面上保持油膜連續(xù).∴ 適于 導軌 襯套 活塞環(huán)等

5)缺口敏感性: ↓ ∵石墨已在鐵素體基體上形成大量的缺口.所以,外來缺口(鍵槽,刀痕)對灰口鐵的疲勞強度影響甚微,提高了零件工作的可靠性

影響鑄鐵組織和性能的因素

* 鑄鐵中的碳 可能以化合狀態(tài)(Fe3C)或自由狀態(tài)(石墨)存在.灰鐵中, 一方面分析:

C化合=0.8%時,為珠光體灰鐵,石墨片細小,分布均勻,強 硬度高,可制造較重要的零件.C化合 < 0.8%時,珠光體+鐵素體灰口鐵 強度低,適于一般機件,其鑄造性能,切削加工性和減振性均優(yōu)于前者.C化合=0 時鐵素體灰口鐵 強 硬低 塑 韌 ↓ 很少用

另一方面分析:

鑄鐵的組織和性能與石墨化程度有關.* 影響石墨化的主要因素:

1)化學成分: C↑ 石墨化↑

Si↑石墨化↑(Si與Fe結合力比與C強,能增大鐵水和固態(tài)鑄鐵中碳原子的游離擴散能力)

∵(1)C ,Si過高,形成鐵素體灰鐵,強↓↓

過低,易形成硬脆的白口組織,并給熔化和鑄造增加困難.∴合理含量: 2.5~4.0%C,1.0~3.0%Si

∵(2)S ↑ 石墨化↓ FeS—熱脆 易形成白口

∴ 一般0.15% 以下.(3)Mn↑ 石墨化↓ 合理含量: 0.5~1.4%

少量:Mn+S—MnS, Mn+ FeS—Fe+MnS, MnS比重小,進入溶渣.Mn溶于F,提高基體強度.過多: 阻止石墨化.(4)P 促進石墨化,但不明顯,多—冷脆 ∴ 合理量 0.3% 以下

2)冷卻速度: 冷卻速度增加 阻礙石墨化 灰口—麻口—白口

灰口鐵的孕育處理

為了提高灰口鐵的強度,硬度,盡量使石墨片細化,對其進行孕育處理.即加入許多外來質點,增加石墨結晶核心,得到珠光體灰鐵,受冷卻速度影響小

孕育鑄鐵(又叫變質鑄鐵),適于較高強度,高耐磨性,氣密性鑄件

常用孕育劑:令Si 75%的硅鐵,加入量為鐵水的0.25~0.6%.沖入孕育劑.與Si對石墨化影響一致 灰口鑄鐵的生產特點

1)沖天爐熔煉: ∵Si Mn易氧化.∴ 配料時增加含量.為降低含S量,選優(yōu)質鐵料和焦炭,減少從焦炭中吸S.在熔煉高牌號鑄鐵時,加廢鋼以控制含C量.(如孕育鑄鐵,原鐵水含C,Si低,防止加入孕育劑后石墨粗)

2)鑄造性能優(yōu)良,便于鑄出薄而復雜的鑄件,(流動性好,收縮↓)

3)一般不需冒口,冷鐵,使工藝簡化.4)一般不用熱處理,或僅需時效.牌號和用途

牌號: HT+三位數(shù) HT—灰鐵, 數(shù)—抗拉強度參考值 Mpa(N/mm2)

* 選牌號時必須參考壁厚

類別 鑄件壁厚mm 抗拉強度Mpa 硬度HBS 類別 鑄件壁厚mm 抗拉強度Mpa 硬度HBS

HT100 2.5~10

10~20

20~30

30~50 130

110~167

93~140

87~131

82~122 HT150 2.5~10

10~20

20~30

30~50 175

130 120 136~205 119~179

110~167

105~157

此表中的鑄件壁厚為鑄件工作時主要負荷處的平均厚度.三 可鍛鑄鐵(又叫馬鐵)

白口鐵晶石墨化退火而成的一種鑄鐵

∵ 石墨呈團絮狀,故抗拉強度↑ 且塑,韌↑

牌號及應用: KTH(KTZ)+3位數(shù)+2位數(shù)

KTH—F基體 黑心 KTZ---P基體

3位數(shù)—抗拉強度, 2位數(shù)---延伸率 如KTH300—06, KTZ450—06

應用: 形狀復雜,承受沖擊載荷的薄壁小件(KTH),曲軸,連桿,齒輪等(KTZ)生產特點

生產過程: 白口鐵—石墨化退火(920~980℃,保溫10~20h)—團絮狀石墨

∴必須采用C,Si含量低的鐵水,防石墨化.通常2.4~2.8%C, 0.4~1.4%Si

熔點比灰鐵高,凝固溫度范圍大,流動性不好,液固兩相區(qū)寬,砂型耐火性要求高.周期長(40~70h),成本高.四 球墨鑄鐵

鐵水中加入球化劑,孕育劑 1 球鐵的組織和性能

組織: 鐵素體球鐵: 塑性,韌性↑ 鐵素體+珠光體球鐵: 兩者之間

珠光體球鐵: 強度,硬度↑

牌號: QT+三位數(shù) + 兩位數(shù) 數(shù)字含義與可鍛鑄鐵相同

性能: 強度 塑性韌性遠遠超過灰鐵,由于可鐵，鑄造性,減振性,切削性,耐磨性等良好

疲勞強度語中碳鋼接近

熱處理性能好(退火,正火,調質等,淬火(等溫淬火))

應用: 受力復雜,負荷較大的重要零件

∵鑄造工藝比鑄鋼簡單,成本低,性能好,代許多鑄鋼,可鍛鑄鐵件

生產特點

(1)鐵水: C↑(3.6~4.0%)接近共晶成分,可改善鑄造性能和球化結果

S↑(<=0.07%)S易與和球化劑合成硫化物,浪費球化劑

P↓(<=0.1%)提高塑性,韌性

鐵水出爐1400℃ 以防球化后溫度過低.(2)球化處理和孕育處理

球化劑(稀土鎂合金), 使石墨呈球狀析出

孕育劑:(硅鐵75%Si)促使石墨化,防白口.使石墨細化,分布均勻

先用2/3鐵水沖入球化劑,充分反應后,用1/3鐵水沖入孕育劑,進行孕育.處理后的鐵水要及時澆注,保證球化效果.(3)鑄造工藝: 比灰鐵易產生縮孔,縮松,夾渣等

a 熱節(jié)上安冒口,冷鐵—補縮

b 增加鑄型剛度,防止鑄件外形擴大—石墨膨脹

c S↓ 殘余鎂量↓ 降低型砂含水量—氣孔↓(侵入)Mg+H2O=MgO+H2↑ MgS + H2O = MgO+ H2S↑

D 澆注系統(tǒng)應使鐵水平穩(wěn)流入,并有良好的擋渣效果

(4)熱處理: 退火: 鐵素體基體,塑 韌↑QT420-10以上

正火: 珠光體基體 強度 硬↑ QT600-2以上.§2 鑄鋼

鋼鐵件也是一種重要的鑄造合金,產量僅次于灰鐵,約為可鐵和球鐵的和.一 鑄鋼的類別和性能

二類: 鑄造碳鋼 應用廣泛: ZG+兩位數(shù)(含C萬分之幾)

鑄造合金鋼

性能: 強 塑 韌 可焊性↑

應用: 適于制造形狀復雜的,強和韌性要求高的零件

鑄—焊大件 火車輪 鍛錘機架等

二 生產特點 熔煉: 電弧爐(多用),感應爐(合金鋼中小件),平爐等

電弧爐:利用電極與金屬爐料間電弧產生熱量熔煉金屬.優(yōu)點:鋼液質量高,熔煉速度快(一爐2~3h)溫度容易控制,適于各類鑄鋼件

原料:廢鋼 生鐵 鐵合金等 造渣材料 氧化劑 增碳劑等

感應爐: 利用感應圈中交流電的感應作用,使金屬爐料(鋼液)產生感應電流,產生熱量.優(yōu)點: 加熱速度快,熱量散失少.氧化輕.鑄造工藝:

∵ 鋼澆注溫度高,流動性差,易吸氣,氧化.體積收縮約為鑄鐵的三倍,易產生缺陷(氣孔縮松 變形 裂紋等)

∴ 型砂: 高耐火性 強 透氣 退讓性↑ 加冒口,冷鐵—消耗大量鋼水

熱處理

∵ 晶粒粗大.組織不均,內應力,強 塑↓

∴ 正火: 機械性能↑ 成本↓ 內應力↑

退火: 機械性能↓ 成本↑ 內應力↓ 形狀復雜,易裂紋的鑄件,或易硬化的鋼退火為宜.§3 有色金屬

一 銅及銅合金 純銅: 導電 導熱↑ 塑↑(面心)強 硬↓ 黃銅: Cu + Zn—普通黃銅 Cu + Zn + Pb,Al,Si等 特殊黃銅

可鑄可鍛 青銅: 除黃銅,白銅(銅鎳合金)以外的,銅與其它元素組成.錫青銅: Sn + Cn 耐磨 耐蝕 鋁青銅: 耐磨 耐蝕

鑄造工藝

1)熔煉: 易氧化 吸氣

①防氧化: 液面蓋上溶劑(碎玻璃,蘇打,鵬砂)

②脫氧:Cu+O2-Cu2O(氧化亞銅)塑↓加磷銅 脫氧 普通黃銅和鋁青銅因有Zn能脫氧

③除氣: 錫青銅: 吹N2, N2 上浮帶出H2.鋁青銅: 吹N2 黃銅: 沸騰法Zn(907℃)蒸汽帶出H2

④精煉除渣:鋁青銅液中有AL2O3,加堿性溶劑(蘇打,瑩石等)精練,造出比重小,熔點低的溶渣.熔煉用坩堝爐

2)鑄造: ①細砂鑄型—光潔 減少切削量,粘砂 ②澆注時勿斷流—防氧化

③澆注系統(tǒng)使液流平穩(wěn)流入—防飛濺 ④加冒口—補縮(錫青銅出外)

二 鋁及鋁合金 純鋁: 導電↑ 導熱↑ 塑↑ 抗蝕↑(Al2O3)L1 L2??L7 號大,越不純

鋁合金: 比重輕 熔點低 導電 導熱 耐蝕↑

鑄造鋁合金分四類:

① 鋁硅合金(硅鋁明): 機械性能↑ 耐蝕性,鑄造性↑ 適于形狀復雜或氣密性要求高的零件.如 內燃機氣缸

② 鋁銅合金: 強,耐熱↑ 比重大,鑄造性↓(熱裂紋↑疏松↑)

應用: 高強度,高溫件 如活塞 牌號: ZL201

③ 鋁鎂合金:強度↑ 耐蝕↑ 耐熱↓ 鑄造性↓

應用: 受沖擊載荷 耐蝕件,形狀簡單

④ 鋁鋅合金: 強較高 抗蝕↓ 熱裂紋↑

應用:汽車 拖拉機發(fā)動機零件,日用品.鑄造工藝

1)熔煉: 除氣(H2)除渣(Al2O3)

常用方法,用鐘罩壓入六氯乙烷(C2Cl6)

3C2Cl6 + 2Al---2AlCl3↑+3C2Cl4↑ AlCl3沸點183℃, C2Cl4 沸點121℃ 帶出H2

或3ZnCl2 + 2Al=3Zn + 2AlCl3↑ 防氧化: 加KCl NaCl 溶劑 2)鑄造:與銅合金相同 第三章 砂型鑄造

目前,鑄件生產的主要方法,砂型鑄件占鑄件總量的90%以上,可生產各種鑄鋼,灰鐵,球鐵,可鍛鑄鐵,有色金屬等.用于鑄造各種機械零件

砂型鑄造生產過程:

配砂→造型→烘干

制模 熔化 澆注→落砂→清理→檢驗

配砂→造芯→烘干

造型操作順序:

1安放鑄模 2套下箱,撒防粘材料 3蓋上面砂 4鏟填背砂 5用尖頭砂沖舂砂 6用平頭砂沖舂砂 7刮去多余型砂 8翻轉下型 9撒分型砂 10吹去鑄模上的分型砂 11撒防粘材料 12加面砂 13填上型 14扎通氣孔 15去上型 16 起模 17挖澆口 18合箱澆注.§1 型砂及型芯砂

一 型砂(芯)性能

1強度:型砂在外力作用下,不易破壞的性能,強度不足,會造成塌箱,砂眼等

2透氣性:型砂之間本身有空隙,具有透氣的能力.透氣性不好,易出現(xiàn)氣孔.3耐火性:型砂在高溫金屬液的作用下而不軟化,熔化.若耐火性不足,砂粒粘在鑄件表面上形成一層硬皮,造成切削加工困難,粘砂嚴重,鑄件報廢.4退讓性:型(芯)砂具有隨鑄件的冷卻收縮而被壓縮其體積的性能.若退讓性不足,鑄件收縮受阻,內應力加大,甚至產生裂紋、變形等.加鋸末、木屑,提高退讓性.二 型砂的分類、成分和應用 粘土砂:砂子,粘土,水,附加物(煤粉,木屑等).應用廣泛:

1)不受鑄件大小,重量,尺寸,批量影響.2)鑄鋼,鑄鐵,銅,鋁合金等均可鑄.3)手工,機器造型均可.4)粘土來源廣,價低.粘土砂分兩類: 濕型砂:中,小件.干型砂:質量要求高的件,大件.水玻璃砂:水玻璃(硅酸鈉的水溶液)為粘結劑

優(yōu)點:不需烘干,硬化速度快,生產周期短,強度高,易機械化.缺點:易粘砂,出砂性差,回用性差.3油砂:植物油為粘結劑(桐油,亞麻油),油在烘烤時生成強度很高的氧化膜.優(yōu)點:干強度高,不易吸濕返潮,退讓性,出砂性↑,不易粘砂,內腔光滑.缺點:價格高 樹脂砂:合成樹脂作粘結劑.優(yōu)點:生產率高,不需烘干,強度高,型芯尺寸精確,表面光滑,退讓性,出砂性好.§2 造型方法選擇

造型是砂型鑄造最基本的工序,造型方法選擇的是否合理,對鑄件質量和成本有著重要的影響.一 各種手工造型方法的特點和應用

優(yōu)點:操作靈活,適應性強,模型成本低,生產準備時間短.缺點:鑄件質量差,生產率低,勞動強度高.應用:單件,小批.1 按砂箱分:兩箱:基本方法,各種批量,大小件 三箱:手工,單件,小批,兩個分型面 地坑:小批,大,中件

脫箱:小件

劈箱:大件,如機床床身 按模型分: 整模:最大截面在一端,且為平面

分模:最大截面在中部

活塊:有突出部位,難起模,單件,小批

控砂:分型面為非平面,要求整模,單件,小批

刮板:回轉件,輪

假箱:成批,需控砂的件

假箱:造型前先做一個特制的假箱,來代替造型用的底板,然后做下型,由下型做上型.假箱:(1)先假箱(2)放模型(3)砂托(4)高至突點(5)下型(6)由下型做上型.二 機器造型及其工藝特點

優(yōu)點:生產率高,鑄件尺寸精確,光潔度高,加工余量少,勞動強度小,大批量生產.缺點:廠房,設備等要求高,投資大,批量生產才經濟,只適于兩箱(中箱無法緊實),不宜用活塊.§3 澆注位置與分型面的選擇

澆注位置---指金屬澆注時鑄件所處的空間位置

分型面---指砂箱間的接觸表面

一 澆注位置選擇原則: 鑄件澆注位置對鑄件質量,造型方法等有很大影響,應注意以下原則: 1鑄件重要的加工面應朝下: 1)若做不到,可放側面或傾斜

2)若有幾個加工面,則應把較大的放下面.如導軌面是關鍵面，不允許有缺陷,則要放下面,傘齒輪鑄件的大平面應朝下

原因:上表面出現(xiàn)缺陷,尤其易夾砂.面積大的薄壁部分放下面或側面

有利于金屬充填,防止?jié)膊蛔?易形成縮孔的鑄件,厚的部分放在鑄型上部或側面,便于安置冒口,以補縮.二 鑄型分型面的選擇原則

分型面選擇的合理可以簡化造型操作,提高勞動生產率.便于起模,故分型面應選擇在鑄件最大截面處

(手工造型時,局部阻礙起模的凸起可做活塊)應盡量減少分型面和活塊數(shù)量(中小件)

3應盡量使鑄件的重要加工面或大部分加工面和加工基準面位于同一砂型中

盡量采用平直分型面,以簡化操作及模型制造

盡量減少型芯和便于下芯,合型及檢驗位置 §4 工藝參數(shù)的選擇 一 機加余量和鑄孔 金屬種類: 灰口鑄鐵:表面平整,加工余量少.鑄 鋼:澆注強度高,表面不平,加工余量大.有色金屬:表面光潔.生產條件:大批量生產:機器造型,加工余量少.小批量生產:手工造型,加工余量大.3.尺寸位置: 尺寸大:變形大,加工余量大.鑄件頂面與底面,側面比,表面質量差,余量大.孔: 鑄鐵 d＜30mm,鑄鋼 d＜60mm,一般不鑄,因鑄出造型工藝復雜,質量不易保證,反而給機加帶來困難.二 拔模斜度:

為起模方便,把垂直壁做成斜的.與立壁高度,造型方法,模型材料等有關,一般15′--3°

機器造型比手工斜度小

木模比金屬模斜度大

立壁高斜度小

三 收縮率:

收縮量＝鑄件尺寸×鑄造收縮率

灰鐵: 0.7—1.0% 鑄鋼: 1.3—2.0% 錫青銅: 1.2—1.4%

因收縮是非自由的,所以受鑄件形狀,尺寸的影響.四 型芯固定(一般靠型芯頭)

型芯頭的形狀和尺寸對于型芯的裝配工藝性和穩(wěn)定性有很大影響.(1)垂直芯頭---上芯頭斜度大,高度小些,便于和箱,若垂直型芯粗,短,上芯頭可省略.下芯頭斜度小,高度大些,穩(wěn)定.對于只能做上芯頭的型芯,做成吊芯或蓋板型芯.(2)水平芯頭---芯頭較長,芯頭也有斜度,便于下芯合箱,懸壁型芯頭必須長而大,以支持型芯,防下垂,或被金屬液抬起.§5 冒口與冷鐵的應用

一 冒口應用：主要作用---補縮,同時能排氣,集渣.冒口設置原則:

(1)保證順序凝固,放在最后凝固部分---基本作用

(2)盡量放在鑄件最高處,有利補縮,熔渣易浮出.(3)冒口最好放在內澆口附近,使金屬液通過冒口再進入鑄型,提高補縮效果.(4)盡量避開易拉裂部位;不影響自由收縮.(5)盡量放在需加工部位,便于清理.冒口大小,依合金收縮性質及具體鑄件凝固條件查手冊.二 冷鐵應用: 分類:

非冷鐵:只和鑄件外表面接觸而起激冷作用,與型砂一起清出,不重復使用.內冷鐵:澆注后冷鐵被金屬液包圍與鑄件熔合在一起.有氣密性要求的部分

不能用.作用:

(1)減少冒口數(shù)量: 改善凝固順序,有利外縮.(2)可減少冒口尺寸: 加內冷鐵,加快鑄件冷卻.(3)消除局部熱節(jié)處的縮孔和縮松: 加外冷鐵.(4)防止鑄件產生裂紋: 同時凝固,如兩壁交接處放冷鐵,以消除熱節(jié).(5)提高鑄件硬度和耐磨性: 利用外冷鐵加快冷卻,細化組織,提高硬度.第四章 特種鑄造

§1 金屬型鑄造

將液態(tài)合金澆入金屬鑄型,得到鑄件.一 金屬型: 垂直式,水平式,復合式

垂直式: 易取件,沒澆注系統(tǒng)多用.材 料: 灰鐵,要求高 鑄鋼

內 腔: 金屬型芯,砂芯.有抽芯機構

二 鑄造工藝: 金屬型導熱快,沒有退讓性,透氣性.金屬型應保持一定的工作溫度.具有良好的充型條件和一定的激冷作用.1)噴刷涂料前預熱.保證涂料層致密,均勻.合金鑄鐵80—150℃;鑄鋼100—250℃.2)澆注前預熱

降冷卻速度,防白口.噴刷涂料

1)減緩冷卻速度,防白口 2)防高溫液體對鑄型直接沖刷

3)有一定蒸汽,排氣能力,防氣孔.鑄 鐵—石墨粉涂料,炭墨涂料;鋁合金—氧化鋅涂料,滑石粉 合理澆注溫度:

∵導熱快,t澆 比砂型高20~35℃ 4 適宜出型時間

收縮快—出型難 冷速大—白口 三特點

1多次澆注,節(jié)工時,型砂,提高生產率 2改善勞動條件

3鑄件光潔度高 4組織致密,機械性能高

5成本高,周期長,工藝要求嚴,易出現(xiàn)白口,多用于生產有色金屬

§2 壓力鑄造

高壓下(5~500MPa)快速(0.001~0.2)將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入金屬鑄型中,并在壓力下結晶.專用設備:壓鑄機 專用壓型—壓型

一工藝過程 見書中P42

二特點 1精度,表面質量↑ 最小鑄孔直徑 0.7mm

2可壓除形狀復雜的薄壁件.(高壓 沖型↑)

3鑄件強,硬↑(壓力下結晶致密)生產率↑ 易自動化

5投資大,適于批量

6種類受限,不宜壓鑄高熔點合金

7壓速高,易形成氣孔

8不宜熱處理

應用:汽車 儀表行業(yè),廣泛應用.§3 熔模鑄造

溶膜鑄造是用易熔材料制成模型,然后在模型上涂掛耐火材料,經硬化后,在將模型熔化排出型外,從而獲得無分型面的鑄型,鑄型焙燒后即澆注

一工藝過程

1蠟模制作

1)壓型:制蠟模的專用模具,鋼 銅 鋁 切削而成

2)蠟模的壓制:石蠟,峰蠟,硬脂酸,松香等,將熔化的蠟料壓入壓型中,冷凝后取出,修去毛刺,得到蠟模

3)蠟模組裝:若干蠟模焊在一個直澆棒上.2結殼:蠟模涂上涂料,硬化 干燥等

1)浸涂料(石英粉+粘結劑的糊狀物)表面光潔

2)撒砂(粗石英砂)的目的:增厚型殼

3)硬化(水玻璃+NH4CL—SIO2)化學硬化

3脫蠟 焙燒

1)脫蠟:熱水或水蒸氣

2)焙燒:加熱 800~1000℃提高型殼強度

填砂:澆注

1)填砂:型殼放入鐵箱中,周圍干砂充填

2)澆注:趁熱(600~700℃)進行澆注

5落砂 清理 冷卻后,破壞型殼,取出鑄件,去澆口,毛刺,退火或正火,以便得到所需機械性能.二特點和應用

1鑄造精度,光潔度高,且可澆注形狀復雜的件

2能鑄造各種合金(型殼是高級耐火材料)3單件,小批,大批量生產均可

4少 無切削加工(Ra3.2~1.6um)稍磨 5材料貴,工藝過程繁雜,生產周期長.應用: 使用高熔點合金精密鑄件的成批,大量生產,形狀復雜,難以切削加工的小零件.如:汽輪機葉片,工藝品

§4離心鑄造

將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(250~1500r/min)的鑄型中,使金屬液在離心力作用下充填鑄型并結晶.一基本方式

1立式:圓筒件 自動形成內腔,壁厚不均用高度小的件.2臥式:壁厚均勻,適于長筒,可雙金屬澆注.二特點應用

第三部分 金屬壓力加工

概述

一 什么是壓力加工

靠外力使金屬材料產生塑性變形而得到預定形狀與性能的制件（毛坯或零件）的加工方法。

外力—— 沖擊力：錘類 靜壓力：壓力機

各類鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金都具有一定的塑性，因此，都能在熱態(tài)或冷態(tài)下進行壓力加工。

應用廣泛：運輸工具96%； 汽車拖拉機95%；

航天、航空90%； 農用機械工業(yè)80%。

二 分類 軋制：金屬坯料在兩個回轉軋輥的縫隙中受壓變形以獲得各種產品的加工方法。靠摩擦力，坯料連續(xù)通過軋輥間隙而受壓變形。

主要產品：型材、圓鋼、方鋼、角鋼、鐵軌等。擠壓：金屬坯料在擠壓模內受壓被擠出模孔而變形的加工方法。

正擠：金屬流動方向與凹模運動方向相同。

反擠：金屬流動方向與凹模運動方向相反。拉拔：將金屬坯料拉過拉拔模的模孔而變形的加工方法。

產品尺寸精度、表面光潔度較高，所以，常用于軋制件的再加工，提高產品質量。

坯料：低碳鋼、有色金屬及合金。

外力：拉力。自由鍛：金屬坯料在上、下抵鐵間受沖擊力或壓力而變形。

外力：壓力。模鍛：金屬坯料在具有一定形狀的模膛內受沖擊力或壓力而變形的加工方法。

沖壓：金屬板料在沖模之間受壓產生分離或成形。

1—5 立體變形（三維）； 6平面變形（二維）；

1—6 可沖擊力、可靜壓力。

三 特點：（與鑄造比）

優(yōu)點：（1）結構致密、組織改善、性能提高、強、硬、韌↑

（2）少無切削加工，材料利用率高。

（3）可以獲得合理的流線分布（金屬塑變是固體體積轉移過程）。

（4）生產效率高。（如：曲軸、螺釘）2 缺點：（1）一般工藝表面質量差（氧化）。（2）不能成型形狀復雜件（相對）（3）設備龐大、價格昂貴。

（4）勞動條件差（強度↑、噪音↑）

第一章 金屬塑性變形

§1 金屬塑性變形的實質

一 晶體： 晶體：物質中的原子按一定規(guī)律在三維空間周期重復排列。

單晶體：具有一個晶粒的晶體（由一個晶核生長而成的晶體）。

多晶體：大量晶粒組成的晶體。

二 變形：

彈性變形：（暫時的變形）ζ＜ζe 力未去除。

彈性塑性變形：（暫時變形）ζ＜ζs 力未去除。

純塑性變形：永久變形 外力去除。

變形機制：

單晶體塑性變形：滑移。

多晶體塑性變形：滑移+晶粒轉動。

三 滑移：

單晶體：

在切應力作用下，晶體的一部分與另一部分沿著一定的晶面產生相對滑動，叫滑移。這個晶面—滑移面。

※ 與滑移面垂直的應力不引起滑移，只會彈性變形，大到一定程度引起脆斷。

（上面所描述的滑移運動，相當于兩部分晶體彼此進行的剛體性運動，是由外力作用下發(fā)生的，而且所需力較大，但使測力卻小得多。近代塑性理論研究認為滑移變形是由于位錯的滑移運動引起的。）

理想晶體結構：鋅單晶理論計算：ζs=350kg/mm2

實測 ζs=0.1kg/mm2

晶體內部存在缺陷：

點缺陷：缺一個原子。

線缺陷：缺一行原子、—位錯。

面缺陷：

滑移逐步在滑移面上傳布，直至晶體表面。多晶體

塑性變形先在晶面方向有利于滑移的晶粒內開始，然后不利于滑移的晶粒向有利變形的方向轉動，協(xié)調變形，使滑移繼續(xù)進行。

§2 塑性變形后金屬的組織和性能

一、組織：、晶粒沿變形最大的方向伸暢。

2、晶格晶粒均發(fā)生扭曲，產生內應力。

3、晶粒間產生碎晶。

二、性能：

強度，硬度↑。塑性，韌性↓

原因：（微觀）碎晶，晶格扭曲，增大滑移阻力。

三、加工硬化

塑變程度增大，金屬強度，硬度升高；塑性，韌性下降的現(xiàn)象。

1、有利：強化金屬，形變強化

有害：變形抗力↑，繼續(xù)壓力加工困難，對模具不利，設備噸位↑

加工硬化的結果使金屬的晶體構造處于不穩(wěn)定的應力狀態(tài)，具有自發(fā)恢復穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢（室溫不行）

2、消除方法：加熱 回復 再結晶

1）回復：金屬冷變形后，加熱到一定溫度，原子恢復正常排列，消除了晶格扭曲。加工櫻花部分消除，原子獲得能量。震動加劇，回復正常排列。

T回＝（0.25～0.3）T熔（室溫＋273）

T回、T熔分別位金屬回復、熔化的絕對溫度。

2）再結晶：溫度再增加，金屬原子獲得更多能量，則以碎晶和雜質位核結晶成新的晶粒。

實質：無畸變組織代替即便組織，完全消除加工硬化。

T再＝0.4T熔

T再—金屬絕對再潔凈溫度。

再結晶退火—加熱—再結晶—金屬再次獲得良好塑性

高溫下受力塑性變形—硬化于再結晶同時存在四、冷變形、熱變形

冷變形—T再以下發(fā)生的變形。

熱變形—T再以上發(fā)生的變形。

*

1、冷變形后具有加工硬化組織，能獲得較高的表面光潔度及硬度，但變形程度不宜過大，避免破裂。

2、熱變形可得到再結晶組織，變形程度大，無加工硬化，獲得良好的機械性的組織。

冷變形后的件若繼續(xù)加工，要再結晶退火。

∴金屬壓力加工主要采用熱變形來進行。

五、鍛造和纖維組織

1、鍛造

1鐓粗：橫截面積變大：Y鐓＝F/F0＝H0/H＞1

2撥長：橫截面積變小：Y鐓＝F0/F＞1

F0—變形前橫截面面積，F(xiàn)—變形后橫截面面積

Y＜2 組織細化，性能↑

Y＝2～5 方向性↑

Y＞5 組織緊密程度，晶粒細化，均達極限。性能方向性↑↑

出現(xiàn)性能方向性的組織已是纖維組織。

2、纖維組織：

金屬發(fā)生塑性變形時，金屬的晶粒形狀和沿晶 界分布的雜質形狀都發(fā)生變化，它們將沿著變形方向被拉長，呈纖維形狀。這種結構較纖維組織。

1）影響：使金屬材料的機械性能出現(xiàn)方向性

平行纖維方向：塑、韌性↑

垂直纖維方向：塑、韌性↓

2）利用：因流線穩(wěn)定性很高，不能用熱處理方法消除，只有經過鍛壓使金屬變形，才能改變方向和形狀。因此，位提高零件機械性能，盡量做到：

a)使纖維方向于零件的輪廓相符合，而不被切斷。

b)使零件受ζmax拉應力與纖維方向一致。ηmax與纖維垂直。§3金屬的可銹性

可銹性：是衡量材料在經受壓力加工時獲得量件難度程度的一個工藝性能。在力作用下穩(wěn)定改變自己形態(tài)或尺寸，而其各質點間聯(lián)系不破換的能力。

包括方面：1塑性↑：變形時金屬不易開裂。δ、ψ、αk↑

↓ 2變形抗力↓：省力，不易磨損模具，小設備，消耗能量小。

一、金屬本質的影響： 化學成分：1）純金屬可鍛性良好（合金晶格畸變）Fe＞F

2）含有形成碳化物的元素，則可鍛性↓。

如：W、Ti|。WC使硬質合金硬、脆。

2、金屬組織影響：1）固溶體（如A）比碳化物（Fe3C）好。

3）晶粒細、均勻、可鍛性↑。

3、晶體結構：面心立方＞體心立方＞密排六方。

二 加工條件： 變形溫度：t↑ 變形抗力↓ 塑性↑ T再以上，塑性↑↑

如：碳鋼在A3線上，組織為A、面心、塑性↑

※ t過高，易產生“過熱”、“過燒”、“脫碳”、“嚴重氧化”。

始鍛溫度：AE線下200℃左右。

終鍛溫度：800℃（T再以上）變形速度：單位時間內的變形程度。

V＜C：∵V固、V再來不及完全消除加工硬化。

V＞C： 熱效應，明顯提高變形溫度，但只在高速錘上才能有熱效應。高速錘：12—25m/s，普通錘：5—9m/s。3 應力狀態(tài)：

壓應力下變形，對塑性有利，阻止裂紋擴展，焊合（孔、縫）

拉應力下變形，對塑性不利，氣孔、裂紋等缺陷處易引起應力集中，缺陷擴展，導致破裂。

1—9 塑性逐漸下降

※ 三向不等壓應力會使大理石塑性變形，擠壓比拉拔時塑性好，三向壓應力不等，才能塑變，否則彈變。

壓應力會加大金屬內摩擦，使變形抗力增加，故本質塑性較高的變形時出現(xiàn)拉應力，可減少變形抗力，對本質塑性較差的，應盡量在壓應力下進行，以防止裂紋產生。

作業(yè)： 碳鋼在鍛造溫度范圍內變形時，是否會有加工硬化？ 鉛在20℃、鎢在1100℃時變形，各屬那種變形？為什么？（鎢的熔點3380℃）

纖維組織是怎樣形成的？它的存在有何利弊？

如何提高金屬的塑性？最常用的措施是什么？

“趁熱打鐵”的含意？ 三向壓應力相等,能否產生塑性變形？

第二章 自由鍛

自由鍛造: 利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩抵鐵之間產生變形，得到所需的形狀和尺寸的鍛件，金屬在受力變形時，在抵鐵間向各個方向自由流動，不受限，形狀、尺寸由鍛工控制。

一 特點：1 工具簡單、通用性強。（成型部分）

應用廣泛，幾克——幾百噸，機械性能高。3 鍛件尺寸精度差，材料利用率低。4 只能用于形狀簡單的鍛件。5 勞動強度大（尤其手工）。

二 分類：1 手工鍛：砧子，大、小錘，爐子等，小型件。

機器鍛：空氣缸、蒸汽—空氣缸，沖擊力

液壓機、噸位 靜壓力

§1 幾個主要工序

一 鐓粗：截面增加、高度減小的工序。

應用：1）小截面變成大截面，高度減小件。

2）沖孔前，平整端面。

3）提高機械性能（細化組織、破壞碳化物）（與拔長配合）

※ H/D=0.8—2 一般毛坯

H/D=2—3 雙鼓形

H/D＞3 失穩(wěn)

H/D＜0.8 變形小、變形力大。

二 拔長：毛坯橫截面減小，長度增加。

應用：1）減小截面，增加長度。

2）提高機械性能（與鐓粗反復進行）

※ 1 拔長時不斷翻轉。

送進量： 合適：L/h=0.5—1 L/h＞1 展寬過大，拔長效率↓ L/h＜0.5 折疊 與雙鼓形類似。三 沖孔： 透孔、不透孔（盲孔）

開式沖孔

閉式沖孔—反擠壓

※ 1 開式沖孔，先鐓平端面 沖通孔時：薄件—面沖通：H/D＜0.125 實心單面沖孔

厚件雙面沖： 一面沖2/3δ

反面沖通。

為拔沖頭方便，沖孔時灑煤粉。

四 彎曲： 毛坯彎成一定角度。

外側受拉

內側受壓 內側起皺

※ 彎曲角度不可太大，過大 外側拉裂

§2 自由鍛件的結構工藝性

原則：滿足使用性能要求，符合自由鍛工藝要求，節(jié)約金屬，保證質量，提高生產率。

一 盡量避免錐體或斜面（因必用專用工具，成型困難）

二 鍛件由幾個簡單幾何體構成時，交接處不應形成空間曲線。

三 鍛件不應設計出凸臺、筋板。

四 橢圓形、工字形等避免。

五 截面變化不宜太大。鍛造比太大

六 外表面復雜的鍛件不應設計

分別鍛造、焊接或機械聯(lián)接。

§3 自由鍛造工藝規(guī)程的制定

內容：由零件圖→繪制鍛件圖→計算坯料質量和尺寸→選擇鍛造工序→設備和噸位→加熱規(guī)范→規(guī)定技術要求→檢驗要求→編制勞動組織和工時。

一 繪制鍛造圖：根據(jù)零件圖繪制 敷料：為簡化鍛件形狀而增添的金屬（也叫余塊）。

加工余量：自由鍛件精度、尺寸、表面質量較差。

需切削加工，所以，留余量。鍛造公差：鍛件實際尺寸和名義尺寸之間所允許的最大偏差。

零件圖用雙點劃線，鍛件實線，零件尺寸加括號，公差查手冊。

二 計算坯料質量和尺寸 鍛件的坯料質量 G坯料=G鍛+G燒+G料頭

G燒損=G鍛×（2—3）%（首次）

G鍛×（1.5—2）%（二次以后）

G料頭=G鍛×（2—4）%（鋼材）

尺寸：與第一道工序的變形性質有關。

鐓粗： 毛坯1.25＜H/D＜2.5

拔長： 鋼錠坯料：y≥2.5—3

軋制鋼料：y=1.3—1.5

坯料截面積=鍛件最大部分截面×y

三 選擇鍛造工序：

包括基本工序、輔助工序及修整工序。

根據(jù)鍛件技術要求，坯料情況，生產批量等確定。一般：盤類：鐓粗、（或拔長、鐓粗）沖孔。

軸類：拔長（拔+鐓粗）、壓肩。

筒類：鐓粗（鐓+拔）、沖孔、在心軸上拔長。

環(huán)類：鐓粗（拔+鐓）、沖孔。

四 選擇鍛造設備

鐓粗：G=（0.002—0.003）kF（kg）

k為系數(shù)，與ζb有關，F(xiàn)為鍛件鐓粗后與工具接觸面水平投影.(mm2)

拔長: G=2.5F（kg）

F—坯料橫截面面積（cm2）

五 加熱

新書 P72 表3—4

六 鍛后冷卻及熱處理

空冷 坑冷 爐冷

退火 正火（+高溫回火）

工具鋼：正火或球化退火

中碳鋼、合金鋼：一般調質。（對于不進行最終熱處理）

作業(yè)： 在如圖兩種砧鐵上拔長時，效果有何不同？

第三章 模鍛

模鍛：金屬坯料在模具中成型，得到與模膛形狀相符的鍛件。

一 特點

優(yōu)點：1 操作技術要求不高，生產率高。

尺寸精確，加工余量小。

形狀較復雜。節(jié)省材料，減少切削量，降低成本（批量）。

缺點：1 受設備噸位限制，質量不能太大（150kg以下）鍛模成本高，不宜于小批、單件生產。

勞動強度較低。

二 設備：錘和壓力機

區(qū)別 自由鍛錘 模鍛錘

框架 不封閉 封閉

間隙 較大 較小

砧座 較輕10—20倍噸位 較重20—25倍噸位

模鍛件質量除由模具控制外，模鍛設備也是主要因素之一。

§1 錘上模鍛

一 工藝規(guī)程制定：

（1）根據(jù)鍛件類型及具體生產條件確定合理工藝方案。

（2）由零件圖及工藝方案→鍛件圖。

（3）確定工步，進行模膛設計和工步設計。

（4）計算毛坯質量、尺寸、確定設備噸位。

（5）設計鍛模

（6）確定切邊、沖孔工序并設計相應模具。

（7）加熱、冷卻、熱處理規(guī)范。

（8）確定校正、清理工藝及設備

確定工藝方案：

1）長軸類鍛件

拔長—滾壓—預鍛—終鍛 同一模具上設置

2）短軸類（盤類）件

鐓粗—終鍛 鐓粗—預鍛—終鍛

制定鍛件圖

1）選分模面：（關系到出模、成型、材料利用率等）

原則：a、保證鍛件能完整地從模膛中取出

b、使模膛淺而寬，便于加工、利于金屬流動

c、應使上、下模膛沿分模面的輪廓一致，便于檢查上、下模錯移d、上敷料最少

e、分模面盡量選平面

f、有流線要求時，依受載情況確定

2）確定余量、公差、敷料

機械加工余量：一般1—4mm，比自由鍛小的多。

公差： 一般±0.3—3mm

a、模膛公差

b、防止上、下模沒閉合，金屬沒充滿模膛

c、上、下模錯移

d、模膛磨損、變形等

敷料：為簡化形狀，d＜25—30mm，孔不鍛出

分模面應使鍛件

3）確定模鍛斜度

鍛件上平行于錘擊方向必有斜度，以利于取件，且鍛件冷卻收縮，鍛模回彈。

斜度大小與鍛件形狀尺寸、材料性質（摩擦系數(shù)）、鍛造方法（如平鍛有頂出裝置，斜度小）等有關。

一般鋼件外模鍛斜度 α=5—15°

內斜度比外斜度大 2—3°，因為內壁冷縮，夾緊工件。

4）確定圓角半徑：鍛件兩平面交接處均要做成圓角。

a、金屬易于充滿模膛

b、模凹角處易應力集中、裂紋

c、凸尖角處有圓角磨損減輕，提高模具壽命

d、避免拉斷流線

e、沖孔連皮

d＞25 沖孔，連皮厚度與孔徑d有關，d=30—80mm時，s=4—8mm 確定模鍛工步

與確定的工藝方案一致

模膛—制坯模膛—拔長、滾壓、彎曲、切斷

模鍛模膛—預鍛模膛和終鍛模膛

1）制坯模膛

作用：（1）使坯料形狀和尺寸接近鍛件（為預鍛和終鍛做準備）

（2）清除坯料表面的金屬氧化皮

a、拔長模膛：減少某部分橫截面，以增加其長度，閉式、開式，一般設在鍛模邊緣，需翻轉。

b、滾壓模膛：減少某部分橫截面，以增加另一部分橫截面，使金屬按鍛件形狀分布。

開式：橫截面相差不大 —— 操作時不需翻轉

閉式：最大、最小橫截面相差大

c、彎曲模膛：需彎曲的桿類件，用彎曲模膛來彎曲坯料，轉90°放入模膛 成型。

d、切斷模膛：它是在上、下模的角組成的一對刀口，單件時用來切下鍛件或切下鉗口；多件時，用它分離單件。

除上述模膛外，還有鐓粗、壓扁等制坯模膛。

2）模鍛模膛

（1）預鍛模膛

1）使坯料變形到接近于鍛件的形狀、尺寸，使金屬易于充滿終鍛模膛。

2）減少對終鍛模膛的磨損，提高鍛模壽命。

Δ與終鍛模膛區(qū)別：斜度和圓角大，沒有飛邊槽。

Δ形狀簡單、小批量、可不用鍛模。

（2）終鍛模膛：使坯料變形成鍛件圖上要求的形狀、尺寸和精度。

※（a）因熱脹冷縮，終鍛模膛尺寸要比鍛件尺寸放大一個收縮量。

（b）模膛四周有飛邊槽—增加金屬從模膛中流出阻力，容納多余的金屬。

（c）對于有通孔件，留有沖孔連皮。

計算毛坯質量和尺寸，確定設備噸位

G坯=G鍛+G飛+G氧+G連皮

G飛=G鍛×（15—25）%

G氧=（G鍛+G飛）×（3—4）%

尺寸： 盤類件： 鐓粗為主 1.25＜H坯/D坯＜2.5 長軸類：以拔長為主 L坯=（1.05—1.30）V坯/F坯 =（1.34—1.66）V坯/D2坯

噸位：G= p(kN)p= k1k2ζsF/1000（kN）

k1——變形速度系數(shù)2.5—3.5 k2—變形系數(shù)與摩擦條件系數(shù)

F—包含飛邊在內的鍛件最大截面

鍛模設計 模塊尺寸、燕尾、起重孔等

切邊、沖孔模具設計 確定加熱、冷卻和熱處理規(guī)范

加熱：火焰加熱、電加熱 加熱速度依坯料尺寸、成分、組織、性能等制定。

冷卻：依具體坯料情況確定。

熱處理：改善組織、性能、消除內應力，退火、正火、調質、高溫回火等。

確定校正、清理

校正變形：終鍛模膛、校正模

清理：去毛刺、氧化皮、切邊、沖孔。

精壓：壓力機上，平面精壓、體積精壓、提高精度

精度可達：±0.1—0.25mm

粗糙度：Ra=1.6—0.8μm

二 模鍛零件結構工藝性

設計模鍛件時，應根據(jù)模鍛特點和工藝要求，使零件結構符合下列原則，以便于模鍛生產和降低成本。必須具有合理的分模面（鍛件易取出，敷料少，鍛模易做）。

模鍛斜度、圓角 非加工面尺寸精度要符合模鍛生產工藝，加工面留余量。

鍛件形狀盡量簡單對稱，各截面差不可太大。

盡量避免深孔、多孔。（簡化模具制造、提高壽命）

若形狀復雜，用鍛焊結構，減少敷料。

§2 胎模鍛

胎模鍛是在自由鍛設備上使用胎模生產模鍛件的工藝方法。

一 特點：1 與自由鍛對比

1）鍛件形狀、尺寸與鍛工技術無關，操作簡單η↑

2）精度高，敷料少，加工余量，節(jié)省金屬，減輕后續(xù)加工的工作量。

3）內部組織、纖維分布更合理。

與模鍛比

1）擴大自由鍛設備生產范圍，設備簡單

2）局部成型，小設備干大活

3）模局不固定，成本低，可一個以上分模面，件可復雜

4）鍛件質量比模鍛差（形狀、尺寸精度、余量）

整形模：

成型模：導柱、定位、切邊、沖孔。

§3 其它設備上的模鍛

作業(yè)： 改正模鍛件不合理處。下圖零件采用錘上模鍛制造，選最佳分模面。

圓角、拔模斜度、分模面、沖孔連皮。2 了解分模面選擇原則 第四章 板料沖壓

板料沖壓：利用沖模使板料產生分離或成型的加工方法。

一般冷態(tài)下成型，δ＞8—10mm時，熱態(tài)成型

應用：廣泛，航天、航空、汽車、儀表

特點：1 可沖壓出成型復雜的件，廢料少。產品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度，互換性好。

質量輕，材料消耗少，強、剛度高。

操作簡單，便于自動化，生產率高。

模具復雜，適于大批量生產。

原材料塑性高：低C鋼、鋁合金、銅合金、鎂合金、塑性高的合金鋼。

剪床—剪料 沖床—沖壓

§1 分離工序

分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序

一 落料及沖孔（沖裁）

坯料按封閉輪廓分離

落料—被分離的部分為成品，而周邊為廢料

沖孔—被分離的部分為廢料，而周邊是成品

沖裁變形過程：

1）彈性變形階段：沖頭接觸后，繼續(xù)向下運動，產生：彈性壓縮、拉伸、彎曲等。

2）塑性變形階段： ζ≥ζs 產生塑變→（冷態(tài)）加工硬化，ζ≥ζb 微裂紋

3）斷裂分離階段：沖頭繼續(xù)壓入，裂紋上、下擴展，重合。

斷面 光亮帶—上、下塑性變形，沖頭壓入形成 剪切帶—剪切分離（斷裂帶）

圓角帶—變形開始彎曲，拉伸所至。

凸凹模間隙：

間隙大小影響斷面質量、模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。

間隙大：1）材料拉應力大，塑性變形階段結束早

2）亮帶小，剪裂帶、毛刺大

3）卸料力和推件力小

間隙小：1）壓應力大、拉應力小，抑制裂紋

2）凸模刃口裂紋比正常向外，毛刺增大

3）凸模與沖孔、凹模與落料之間摩擦增大

4）降低模具壽命

總之：沖裁件斷面質量要求較高時，選較小間隙

沖裁件斷面質量無嚴格要求時，選較大間隙

一般（5—10%）S 以利于提高沖模壽命 凸凹模刃口尺寸確定：

沖孔模：1）以沖孔件確定凸模尺寸，考慮磨損，凸模選孔的最大尺寸（公差允許內）

2）以凸模為基準，加上間隙，設計凹模

落料模：a）以落料件確定凹模刃口尺寸，考慮凹模磨損，凹模刃口尺寸取公差范圍最小值。

b）以凹模尺寸為基準，減去間隙，設計沖模

沖裁力的計算

選沖床噸位，檢驗模具強度的依據(jù)，平刃沖模的沖裁力：P=KLSη（N）

L—沖裁周邊長度mm； S—坯料厚度mm

η—抗剪強度Mpa ； K—系數(shù)，間隙不均，刃口鈍化等。

沖裁件的排樣：

排樣合理，提高材料利用率

無搭邊排樣：落料件形狀的一個邊作為另一個落料件邊緣，材料利用率高，尺寸不準，毛刺不在同一平面上。

有搭邊排樣：各落料件之間有一定尺寸的搭邊，毛刺小，在同一平面上，尺寸準，費材料。

二 修整：

利用修整模沿沖裁件外緣或內孔刮削一薄層金屬，以切掉普通沖裁時，在沖裁件斷面上存留的剪裂帶、毛刺，提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。

外緣修整：修沖裁件外形

內緣修整：內孔

與切削加工相似，間隙小，可采用負間隙，凸模大于凹模，精度達 IT6—IT7 表面粗糙度為Ra0.8—1.6 ▽7—▽8

三 切斷：

用剪床或沖模把板料沿不封閉輪廓進行分離的工序 剪切：大板料剪成條料

沖模：生產簡單、精度要求不高的平板件

§2 變形工序

變形工序是使坯料的一部分相對于另一部分產生位移而不破裂的工序，拉深、彎曲、翻邊、成型等。

一 拉深 拉深過程： 1）D直徑平板放在凹模上。

2）凸模向下運動，板料被拉入凸、凹模的間隙中，形成空心零件。

受力分析： 底部：不變形、傳遞拉力，厚度基本不變。

環(huán)形部分：拉力，厚度略減小。

法蘭部分：切向受壓力，變厚。

底角部分：拉力、變厚。

拉深中的廢品：

1）拉裂 ζt＞ζb 無其底角部分

拉裂影響因素：

（1）凸凹模的圓角半徑：不可太鋒利，否則易拉裂，鋼件：r凹=10s r凸=（0.6—1）r凹

（2）凸凹模間隙：過小，模具與拉深件間的摩擦力增大，易拉裂工件，同時擦傷工件表面，降低模具壽命（磨損）。Z=（1.1—1.2）S

過大：起皺

（3）拉深系數(shù)： m=d/D 衡量拉深變形程度，m越小，變形越大，易拉穿，材料塑性好m可↓，一般：m≥0.5—0.8（易塑性來取）

若m過小，則采用多數(shù)拉深，mn＞mn－1＞mn－2?? 兩次拉深之間退火,消除加工硬化，m總= mn ×mn－1×mn－2??

（4）潤滑：加潤滑劑，減小摩擦，降低拉力，減小模具磨損。

2）起皺：

發(fā)蘭受切向壓力，起皺，起皺后坯料拉不進凹模，在凹模入口處，拉裂，若能拉入，產品側壁有痕跡。

影響因素： t/D 小，起皺，m小，起皺

防止方法：壓邊圈

毛坯尺寸及拉深力的確

按變形前后板料面積不變，計算毛坯尺寸，拉深力： Pmax=3（ζb ＋ζS）（D－d－r凹）S

Pmax——最大拉深力（N），ζb、ζS 抗拉、屈服強度，D——毛坯直徑mm，d——凹模直徑mm

r凹——凹模圓角半徑mm S——材料厚度mm 旋壓法生產拉深件

旋壓件上生產，不用沖模，變形小，能生產大型封頭。

二 彎曲：

坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定角度的工序 受力分析：外側受拉，內側受壓，ζt＞ζb，外側拉裂

板厚 S↑ r↓ 則ζt↑ 易裂 最小彎曲半徑rmin=（0.25—1）S 塑↑ rmin可小些 彎曲方向：彎曲時盡可能使彎曲線與毛坯的纖維方向一致 4 回彈：回彈現(xiàn)象 0——10°

防止方法：（1）彎曲的模具角度小一個回彈角

（2）彎曲時兩端加拉力，壓力→拉力

三 翻邊：在帶孔的平坯上用擴孔的方法獲得凸緣的工序，r凸=（4—9）t

k0=d0/d＜1（鍍錫鐵皮k0≥0.65——0.7 酸洗鋼 k0≥0.68——0.72）

若k0 過小，可先拉深-----沖孔-------翻邊

四 成形（脹形）

局部變形 制造加強筋 局部直徑擴大

§3 沖模的分類和構造

沖模結構合理與否對沖壓件質量、沖壓生產的效率及模具壽命等都有很大的影響。

一 簡單沖模： 一次沖程只完成一個工序

凸模被壓板固定在上模板上，上模板通過模柄與沖床滑塊連接，凹模被壓板固定在下模板上，下模板用螺釘固定在工作臺上，凹模上裝有導料板，導料板前有定位銷，導料板上裝有卸料板，防止凸模把料帶上去。導柱、導套：保證凸凹模對正，間隙均勻。

二 連續(xù)沖模：連模具不同部位，一次沖程能完成幾道工序，墊片------先沖孔、后落料。

三 復合模：在模具的同一部分上同時完成幾道工序

§4 沖壓件結構工藝性

設計沖壓件不僅要滿足零件的使用性能，還應有良好的工藝性能，以減少材料的消耗，延長模具壽命，提高生產率，降低成本及保證沖壓件質量。

一 沖壓件的形狀和尺寸 沖裁件：

1）落料件外形和沖孔件的孔形應力求簡單、對稱，排樣時廢料少、，盡可能采用圓形、矩形，避免長槽、長懸結構，總之：利于制造模具，提高模具壽命，節(jié)省材料。

2）沖孔時 d≥t 方孔L≥0.9t t——料厚，凸模↑

孔距，孔與邊距≥t 保證凹模壽命，外緣凸出或凹進的尺寸≥1.5t，保證件不變形。

3）沖裁件：兩相鄰邊要用圓弧聯(lián)接，避免應力集中，彎曲件：

1）r ＞rmin 彎曲半徑左右對稱，若彎曲非對稱件，用坯料上孔定位。

2）短邊彎曲，彎曲高度 h＞2t，若過短，先彎長，后切短。

3）帶孔件彎曲 L＞（1.5—2）t

若孔與立壁近，先彎后沖 拉深件

1）外形對稱簡便，不宜太高，—便于制模具，成形容易。

2）拉深件不能同時保證內外尺寸，必須注明其一。（∵有間隙）

3）拉深件圓角半徑不能小于允許值。

4）對半敞開件，可先拉深——后切斷，工件組成對稱件。

5）帶凸緣件，凸緣大小要合適。過大，增加拉深次數(shù)；過小，壓邊圈失效，易起皺。

合適尺寸：d+12t≤d凸≤d+25t

對各類沖壓件的共同要求： 材料的選擇：普通材料——貴重材料，塑性↑ 薄件，加筋提高剛度。

外形對稱：受力均勻，模具易制造。3 復雜件：沖——焊，沖——鉚結合。二 沖壓件的厚度

強度，剛度允許，盡量用薄料，可采用加強筋（脹形），提高剛度，省材料。

三 沖壓件的精度和表面質量

不能超過最高可能的精度，表面質量不能高于原材料表面質量。

一般精度：薄件： IT10； 沖孔： IT9 ； 彎曲：IT9——IT10

拉深高度公差：IT8——IT10； 經整形：IT6——IT7； 直徑公差：IT9——IT10

作業(yè)： 1 用θ50沖孔模具加工θ50薄料件能否保證精度？

2用θ250×1.5料拉深θ50筒件，能否一次拉出？

1（1）分清沖孔、薄料概念

（2）沖孔，薄料模具設計原則

（3）精度差（1）拉深系數(shù) m≥0.5——0.8

（2）m1＜m2＜m3?????

（3）附加：潤滑、退火

（4）d1=250×0.5=125 若d/125=50/d d＞75≈75

取d=25 75/125=0.6 50/75=0.67

m1=0.5 m2=0.6 m3=0.67

75 50 試述下圖沖壓件的生產過程（工序排列）

落料——沖孔——彎曲

第五章 壓力加工先進工藝簡介

先進工藝特點： 盡量使鍛壓件的形狀接近零件形狀，以便達到少、無切削加工的目的，節(jié)省材料，合理纖維組織，提高零件機械性能，2 具有更高的生產率。減少變形力，可以小設備干大件。廣泛用電加熱，少氧化加熱，提高表面質量，改善勞動條件。

§1 軋制

一 縱軋： 軋輥軸線與坯料軸線互相垂直的軋制方法。

輥鍛軋制：軋輥上裝上圓弧形模塊。輾環(huán)軋制：對稱擴孔，自動控制尺寸，可軋截面不同件，如火車輪箍

二 橫軋：軋輥線與坯料軸線平行

齒輪軋制：對輾

三 斜軋：軋輥線與坯料軸線成一定角度。如：軋鋼球，周期性截面變化桿件，冷軋絲杠。

四 楔橫軋：利用兩個外表面鑲有楔塊，并作同向旋轉的平行軋輥軸向送進的坯料進行軋制的方法，稱為楔橫軋。

主要靠兩楔塊壓縮坯料，使坯料徑向尺寸減小，長度增加。

楔塊分三部分組成：楔入部分、展寬部分、精整部分。

拔長？如何加入錐形軸？

特點：1）生產率高，每小時可生產千件。

2）品精度高，徑向公差0.2mm內，長度0.1——1內。

3）產品質量好，內部纖維連續(xù)，晶粒細化。

4）節(jié)省原材料。

5）設備投資少，模具壽命高，可達10——20萬件。6）無沖擊，噪音小，易自動化。§2 擠壓

擠壓是坯料在擠壓筒中受強大的壓力作用而變形的加工方法。

一 分類： 按金屬流動方向分：

正擠壓：金屬流動方向與凸模運動方向相同。

反擠壓：金屬流動方向與凸模運動方向相反。

復合擠壓：正反擠壓同時發(fā)生。

徑向擠壓：金屬流動方向與凸模運動方向成90 °。

按變形溫度：

熱擠壓：T＞T再 變形抗力小，表面粗糙。

冷擠壓：T＜T再 變形抗力大，表面光潔，組織硬化，強度高。

溫擠壓：介冷熱之間，低于T再 下某一溫度，氧化脫碳少（與熱比），變形抗力小（與冷比），中碳鋼、合金鋼均可擠。靜液擠壓：凸模與坯料之間充滿液體，凸模通過液體擠坯料，減少摩擦。

應用：低塑性材料，如 鉻、鎢等，麻花鉆。

二 特點：1 三向壓應力，塑↑ 零件精度高，粗糙度低，IT6——IT7 Ra3.2——0.8 形狀復雜件，深孔、薄壁、異形斷面件。

機械性能高，纖維合理。節(jié)省原材料，生產率高，材料利用可達70%，易自動化。

§3 拉拔

拉拔：將金屬坯料從拉模的模孔中拉出使坯料變形的加工方法。一般常溫，故“冷拉” 特點：1 拉拔產生加工硬化，強度↑ 硬度↑ 受工壓——拉應力，變形量大易裂，∴拉前去應力，拉后退火（多道拉拔）3 拉拔前清理表面，減少與模具摩擦，提高工件表面質量。產品精度高，廣泛應用各類型材、線材、精鉸加工。

§4 精密模鍛

在模鍛設備上鍛造出形狀復雜、鍛件精度高的模鍛工藝，精度達IT7，粗糙度Ra3.2——1.6 ▽5——▽6

特點：1 精確計算原始坯料的尺寸，嚴格按坯料質量下料。

精細清理表面，去氧化皮，脫碳層。

無氧化加熱，少氧化加熱，減少氧化皮。

鍛模精度高，導柱、導套、凹模開排氣孔。

鍛模潤滑，冷卻（熱脹冷縮）。

設備剛度大，精度高。（壓力機、高速鉆等）

保護冷卻，（坑、介質、無焰淬火）少氧化。

§5 高速錘鍛造

利用高壓氣體在極短時間內突然膨脹，推動錘頭對擊。

特點：1 打擊速度高（12——25m/s，普5——9 m/s），變形時間短，充填性好，有熱效應，一次形成復雜件。少、無氧化加熱，潤滑劑，頂出裝置，可鍛無斜度、小斜度、無飛邊件，Ra3.2—0.8。

流線合理，機械性能↑ 適合結構對稱件，模具磨損快，壽命↓，單模膛。5 對廠房無抗震性要求，設備體積小。§6 超塑性成形

超塑性：金屬材料在特定條件下可得到極大塑性。

動態(tài)超塑性：在材料相變溫度或同素異構轉變溫度附近經過多次溫度循環(huán)或應力循環(huán)，獲得超塑性。（應用少）靜態(tài)超塑性：低形變速率：ε/=10-2——10-5 θ/s ε/=Σ/s

變形溫度：0.5——0.7Tm，細晶：0.5——5μm，拉伸無縮頸

應用：1板料沖壓，可拉深很深筒。

板料氣壓成形。擠壓、模鍛，如鈦合金。

特點：1 擴大了可鍛金屬種類。

充模性能好，精度高，余量小——0 機械性能均勻一致。（晶粒細）

變形抗力小，充分發(fā)揮中小型設備作用。

§7 擺動輾壓

利用一個繞中心軸擺動的圓錐形模具對坯料局部加壓的工藝方法。

若上模是錐體，可輾成一平面工件。若上模母線是曲線，可輾成表面形狀復雜件。

特點：1）省力，局部受力變形，小設備干大件。

2）可加工薄件，如1mm厚件。

3）產品質量高，省材料。

4）噪音小，震動小，易自動化。

§8 多向模鍛

將加熱的金屬坯料置于多分模面的組合鍛模中，在多向鍛壓機上一次行程作用下，獲得飛邊，無斜度或小斜度多向孔穴鍛件。

實質：擠壓為主，加閉式模鍛。

無飛邊，生產率高。

§9 液態(tài)模鍛

鍛鑄結合，液態(tài)金屬澆入下模，用上模加壓，使液態(tài)金屬充滿模膛，并在壓力下結晶凝固并產生塑性變形，以獲得組織致密，性能良好的鍛件。

特點：1 組織致密，性能好。

省去鑄件的澆口、冒口。

省力，能加工脆性材料。

應用：大批，性能好，中小型件。

四 焊接

概述

一 什么是焊接?

焊接實質是用加熱或同時加壓并用或不用填加材料使焊件達到原子或離子結合的一種加工方法.實際上被焊接的可以是非金屬,如塑料,用釬焊還可以把金屬與非金屬連接起來.二 焊接特點及應用

1特點

1)省工省料(與鉚接比)可省料12~20%.2)能化大為小,拚小為大.大型結構,復雜零件,用焊接組合結構,焊接可將鑄件,鍛件連接起來,簡化鑄鍛工藝和設備.3)可以制造雙金屬結構,節(jié)省貴重金屬.(聯(lián)想鑄造離心鑄造)

車刀, 鉆頭 硬質合金刀片+金剛石膜

4)生產率高 便于實現(xiàn)機械化,自動化.應用

橋梁 大容器 水壓機 飛機 汽車 輪船 電子組件?.三 焊接分類(按焊接過程特點)熔化焊: 局部加熱 將焊接接頭加熱熔化,并形成共同的熔池,冷卻結晶形成牢固接頭,將兩工件焊接成整體.壓力焊: 利用加壓力(或同時加熱)的方法,使兩工件結合面緊密接觸在一起,并產生一定的塑性變形或熔化,使他們的原子組成新的結晶,將兩工件焊接起來.包括: 電阻焊 摩擦焊 冷壓焊等 釬焊: 對工件和作為填充金屬的釬料進行適當?shù)募訜?工件金屬不熔化,但熔點低的釬料被熔化,后填在工件之間與固態(tài)的被焊接金屬互相擴散,釬料凝固后,將兩工件焊接在一起.如 銅焊 銀焊 錫焊

第一章 熔化焊

電弧焊 氣焊 激光焊等

§1 手工電弧焊(焊條電弧焊)

利用焊條與焊件之間產生的電弧熱,將工件和焊條熔化而進行焊接的手工操作.一 焊接過程及特點

焊接過程: 回憶實習

2特點: 優(yōu)點: 設備簡單.接頭形式、焊縫形狀、焊接位置、長度不受限制。缺點：有弧光，勞動條件下降，質量不穩(wěn)，生產率低。應用：單件小批，碳鋼，低合金鋼，不銹鋼，鑄鐵焊補。

適宜板厚３～２０ｍｍ。

二 焊接冶金過程特點

（焊條和局部被焊接金屬在電弧高溫作用下的再熔煉過程高于一般冶金溫度，可以看成是一個冶金過程）焊接電弧和熔池溫度高：造成金屬氧化燒損，電弧區(qū)氣體分解，增大氣體活撥性，氧化、氮化（Fe4N、Fe2N）易形成氣孔、夾渣等缺陷。降低焊縫的塑性、韌性。水分解成H，熔入熔池，形成“氫脆” 熔池體積小：冷速快，各種化學反應不平衡, 使化學成分不均，氣體熔渣不易浮出。形成氣孔，夾渣。熔池金屬不斷更新：電弧移動，不斷有新的熔渣和金屬也進入熔池，使焊接冶金過程更復雜。

∴ 要得到一個合格的焊縫也不是一件容易的事。

# 采取措施： 保護焊區(qū)（藥皮，焊藥，保護氣體等）

添加合金元素，保護化學成分穩(wěn)定。（在手工電弧焊中這些保護措施主要靠電焊條實現(xiàn)）

三 焊條

1）焊芯：作用：電極、導電、填金屬、添加合金元素。

焊芯牌號：H08A（E）H—焊 08—平均0.08%C，A—優(yōu)質 E—高級優(yōu)質。H08Mn2Si 0.08%C 2%Mn <1%Si

2）藥皮：作用；穩(wěn)弧、保護焊區(qū)、添加合金元素。

分類: 9種類型1~6、8交、直流，7、9 直流

3）焊條分類

結構焊條J 不銹鋼焊條B 堆焊焊條D 鑄鐵焊條Z 低溫鋼焊條W 耐熱鋼R 鎳及鎳合金N 銅及銅合金T 鋁及鋁合金L 特殊用途鋼TS

4）牌號

符號+數(shù)1+數(shù)2 符號—焊條大類 數(shù)1—小類 數(shù)2—藥皮

如J422 結構鋼焊條，焊縫抗拉強度不低于420Mpa，2型藥皮，交直流

# 為什么有的焊條不能用直流焊機？

∵堿性焊條里含大量瑩石（CaF2）F是阻礙氣體電離的元素，降低了電荷空間的電離度，使導電能力差，電弧不穩(wěn)定。

用交流焊機時，電流的方向在不斷變化，此時若用堿性焊條電弧易熄滅

四 焊接接頭的組織與性能 焊接工件上溫度的變化與分布

1）距焊縫中心不同，受熱最高溫度不同。

2）各點到達最高溫度的時間不同。

3）各點均經過冷--熱—冷，相當于受到一次不同規(guī)范的熱處理。因此，必然有相應的組織和性能的變化。接頭組織與性能的變化

以低碳鋼為例 P92 1）焊縫金屬

（1）熔化溫度在1500℃以上。（2）形成柱狀晶，約與池壁垂直（鑄造）∵藥皮滲合金，焊縫中硅，錳合金元素可能高于母材，且藥皮保護。

∴ 焊縫性能一般不低于母材（尤其強度）

2）溶合區(qū) 焊縫與母材交界區(qū)，∵局部熔化（半熔化區(qū)）

組織：鑄造組織+受熱長大的粗晶。∴晶粒大小不均，化學成分不均（尤其異種金屬）

性能；接頭中性能最差。∴決定接頭性能

3）過熱區(qū)：溫度遠高于相變溫度，晶粒產生急劇長大。過熱組織。

性能：塑性韌性↓ 對于易淬硬鋼材，危害更大。接頭中性能較差

4）正火區(qū)：組織：發(fā)生重結晶，晶粒細化，正火組織

性能：機械能提高

5）部分相變區(qū)：組織：部分相變（F、P）晶粒不均（部分F和P重結晶成為較細晶粒，未轉變的F長大）

性能：稍差

3）~5）為熱影響區(qū)

l 總之，熔合區(qū)與熱影響區(qū)中的過熱區(qū)對焊接質量影響最大，應盡量減少它們的寬度。

l 熱影響區(qū)大小和組織變化程度決定于焊接方法、焊接規(guī)范、接頭形式、焊后冷卻等因素，在保證焊接質量的前提下，增加焊接速度，減少焊接電流，減少熱影響區(qū)尺寸。

l 措施：焊后熱處理，正火，退火---細化晶粒

§2 焊接應力與變形

一 產生應力與變形原因

根本原因：加熱不均, 各處熱脹量不同，又是整體，各部分互相限制

（與鑄造熱應力聯(lián)系講）內應力通過變形自發(fā)釋放趨勢，拉應力部分縮短，壓應力部分伸長。

二 焊接變形基本形式

1）收縮變形：縱 橫

2）角變形：V型坡口對接時，因焊縫截面上下不對稱，焊后收縮不均引起。

3）彎曲變形：如丁字梁，焊縫在一端

4）波浪變形；薄板焊縫收縮板材失穩(wěn)（聯(lián)系自由鍛高坯鐓粗、拉深起皺）

5）扭曲變形：如工字梁，焊接順序不當。

三 防止和減少焊接變形措施

合理結構設計

1）盡量減少焊縫，焊縫長度，截面厚的件兩面開坡口。

2）焊縫對稱

3）避免密集交叉

4）利用型材、沖壓件代替，減少焊縫。

工藝措施

1)加余量法： 在工件尺寸加大，通常0.1~0.2%

2)反變形法:焊前使焊件處于反變形位置,以抵消焊后變形.(聯(lián)系沖壓彎曲)

3)剛性固定法: 將工件固定夾緊, 或點焊在工作臺上, 焊后變形大大減少.這種方法適于塑性好的低碳鋼件.4)選擇合理的焊接順序: 對稱兩側都有焊縫,盡量使收縮能互相抵消.5)焊前預熱: 工件預熱150~350℃, 減少溫差,顯著減少焊接應力.四 焊接變形的矯正方法

基本原理: 新變形抵消焊接變形.機械矯正法: 用機械力矯正, 壓力機 手錘敲擊.火焰矯正法: 乙炔焰加熱焊件,使其產生反向等量變形.主要低碳鋼,部分低合金鋼.五 減少和消除焊接殘余應力的方法

焊前預熱,減少溫差 焊后退火(去應力退火)600~650℃ 保溫 80~90%殘余應力消除, 可整體,局部

§3 埋弧自動焊

埋弧—電弧埋在焊劑下,弧光不外露.自動焊---引燃電弧, 送焊絲,移動電弧,最后滅弧----機械

一 焊接過程

自動焊機頭將光焊絲自動送入,保證弧長.電弧在焊劑下燃燒,靠焊機移動(或工件動).焊劑從漏斗中不斷流出,撒在焊絲前工件上,焊劑熔化成熔渣,部分未熔可回收.焊絲---相當于焊芯.焊劑---相當于藥皮.常用焊劑見書上.二 特點 生產率高, 比手工高5~10倍(V↑ I↑ 不換焊絲)焊接質量高，且穩(wěn)定。[（1）冷卻速度慢，有利于氣體、雜質上浮。（2）焊區(qū)保護好。（3）規(guī)范控制好。]

節(jié)省金屬材料。[（1）沒焊條頭。（金屬飛濺少，≤25mm不開坡口。）4 勞動條件好。（看不到弧光，焊接煙霧少，機械操作。）三 工藝 下料，準備坡口，裝配要嚴格準確。焊前工件焊縫兩側50—60mm內的一切油污、鐵銹除去，以免產生氣孔。

一般適于長規(guī)則平焊、對接、搭接、丁字接頭，規(guī)則環(huán)焊縫。

應用：碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼，中、厚板平焊長直縫，大直徑 d≥250mm環(huán)縫。

§4 氣體保護焊

一 氬弧焊

用氬氣做保護氣體，電弧發(fā)生在電極和焊件之間，在電弧周圍通以氬氣。不熔化極氬弧焊

電極：鎢or鎢合金，（熔點：3380—3600℃）只導電產生電弧，必要時需另加焊絲。

（1）直流正接： ∵陰極3000℃，陽極4200℃＞鎢熔點，∴鎢→陰極，工件→陽極，以減少鎢損耗。

（2）交流或直流反接：焊鋁鎂及其合金，∵在焊件和熔池表面易形成熔點很高的氧化物薄膜，阻礙金屬熔合和電弧穩(wěn)定燃燒，∴采用“陽極破碎”—用較大氬正離子撞擊氧化膜，使之破碎以利于焊合，多用交流，I不能太大，鎢極氬弧焊口適用于δ≤6mm薄板。

熔化極氬弧焊

用焊絲做電極，并填焊縫，I可大，δ=3—25mm均可焊，多直流反接：電弧穩(wěn)定，自動、半自動焊接。

特點

1）焊區(qū)保護，焊接質量好。

2）電弧穩(wěn)、飛濺少（Ar導熱小，電弧熱損失少）

3）電弧在壓縮氣流下燃燒，熱量集中，熔池小，熱影響區(qū)小，焊接變形小。4）明弧可見，便于操作，可自動全位置焊接。5）適于焊各類合金鋼，易氧化的有色金屬。

6）焊前工件清理嚴格，設備價高，氬氣貴，成本高。

7）只在室內（防保護氣流破壞）

二 CO2焊

CO2做保護氣體，電極：焊絲

CO2→CO+O2 O2進入熔池，會使Fe、C、Mn、Si和其它合金元素氧化燒損，降低焊縫力學性能，∴用Si、Mn較高的焊絲，或合金鋼焊絲。

特點：1）成本低，是手工、埋40%

2）質量較好，（低H，Mn↑、S↓，抗裂，熱量集中，熱影響區(qū)小）

3）生產率高（自動送焊絲，I大，v↑，比手工提高1—4倍）

4）操作性好（明弧可見，適于各位置）

5）飛濺大，弧光強，焊縫不美觀，易產生氣孔。

應用：低C鋼，低合金鋼，δ=0.8—4mm，最厚30mm。

§5 其它熔化焊

等離子弧焊

利用一些裝置使自由電弧的弧柱受到壓縮，弧柱中的氣體就完全電離，產生溫度比自由電弧高得多的等離子電弧。

機械壓縮（噴嘴壓縮）：通入一定壓力和流量的氬氣或氮氣時，冷熱壓縮，氣流均勻包圍著電弧，使弧柱外圍受冷，帶電粒子向弧心移動。

電磁壓縮：帶電粒子在弧柱中的運動，會產生電磁力，使帶電粒子相互靠近。

特點：（1）熱力集中，12mm不開坡口，變形小。

（2）電流，電弧仍穩(wěn)定，可焊箔材、薄板。

（3）焊接質量好（電弧穩(wěn)定，Ar保護）真空電子束焊

在真空室，利用電子束將金屬加熱熔化。

特點：1）能量集中，可達200mm，厚件不開坡口，不變形。

2）真空中焊，不氧化，焊接質量好。

3）電子束大小可調，薄件也可焊。

應用：焊高熔點金屬（鎢、鉬、鉭、鈮、鈦）。

缺點：焊件大小受真空室限制。

激光焊

利用激光焊接

主要優(yōu)點：熱量集中，激光可反射、聚焦、改變方向，適于不同位置焊接。

多用焊薄板，細絲。

第二章 壓力焊與釬焊

§1 電阻焊

利用電流通過焊件接頭的接觸面及其鄰近區(qū)域所產生的電阻熱將焊件局部加熱到熔化或塑性狀態(tài)，并在壓力下形成焊接接頭的焊接方法。

一 點焊 電極：柱狀 工件：搭接 焊接過程：電極壓緊工件→通電加熱 → 斷電→保持原壓力（加大）→去壓。

分流：兩點之間距離小，分流大。特點：生產率高、易自動化、焊接變形小、設備復雜，焊前要嚴格清理工件表面。

應用：薄件、鋼筋 δ≤4mm。

二 縫焊 焊接過程：與點焊相似，只是用滾動盤狀電極代替柱狀電極，形成連續(xù)焊點。

特點: 由于焊點重迭50%以上，故密封性好，但分流嚴重，適于3mm以下薄板。

三 對焊

利用電阻熱使對接接頭在整個斷面上連接起來的一種電阻焊方法。

電阻對焊：

（1）焊接過程：對正、夾緊、予壓力→通電→塑性狀態(tài)→增大壓力、斷電。

（2）特點：易操作、接頭外形光滑、毛刺少、接觸面質量影響焊后質量。

應用：斷面簡單，（Lord＜20mm）強度要求不高的件。

閃光對焊：

（1）焊接過程：對正、通電→點接觸→面接觸熔化→加壓、斷電。

（2）特點：接頭質量好（飛濺、擠出雜質、夾渣少）、金屬損耗多、工件尺寸留較大余量，毛刺多。

應用：同種、異種金屬均可，形狀盡量相同，d=0.01mm F=20000m2 刀具、鋼軌、管子等。四 摩擦焊

利用工件接觸摩擦生熱，將工件端面加熱到塑性狀態(tài)，然后在壓力下完成焊接。焊接過程：加壓→旋轉其一，接觸的生熱→塑性狀態(tài)，停轉→加壓→塑性變形，完成焊接。特點：

（1）接頭質量好（接頭雜質、氧化皮擠出、不易產生氣孔、夾渣）。

（2）操作簡單、易自控、生產率高。

（3）設備簡單、耗電少（只有閃光焊1/10——1/15）

（4）焊接金屬廣泛，尤其性能差別大的異種金屬，如：碳鋼+鎳基合金、鋁+鋼

§2 釬焊

利用比母材熔點低的釬料熔入接頭間隙完成焊接。

硬釬焊：釬料熔點450℃以上，接頭強度高，銅等。

軟釬焊：釬料熔點450℃以下，接頭強度低，錫。

一 焊接過程：

清理工件，搭接 釬料放在裝配間隙處

加熱釬料，使之熔化，（毛細作用）使釬料進入間隙內，與金屬相互擴散，凝固形成釬焊接頭。

二 釬劑作用： 清除母材表面的氧化膜及其它雜質。