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1、第二篇 毛坯生产第九章 铸造生产毛 坯 生 产 1、毛坯生产引言：毛坯：根据机器零件所要求的工艺尺寸、形状而制成的坯料，供进一步加工使用，以获得成品零件。2、毛坯生产方法：获得毛坯的生产过程就是毛坯生产。铸造、锻造、冲压、焊接等。常用的毛坯除型材外，主要有铸件、锻件、冲压件和焊接件。第九章 铸造引言：1、铸造的概念 将经过熔化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型中，冷却凝固后获得毛坯或零件的一种工艺方法。铸造2、铸造的方法3、铸造的特点砂型铸造、特种铸造2生产成本低，较为经济1成型方便，适应性强3铸件组织性能差利用液态成形,适应各种形状、尺寸，不同材料的铸件.节省金属,材料来源广泛，设
2、备简单。铸件晶粒粗大，力学性能差.第1 1章 铸造第1节 砂型铸造 砂型铸造是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。目前90%以上的铸件是用砂型铸造方法生产的。一、砂型铸造的工艺过程工 艺 准 备造 型落 砂 合 箱 浇 注造 芯清 理检 验熔炼金属配砂、制模第1 1章 铸造二、造型材料 制造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要是型砂和芯砂，它们是由砂、粘结剂和附加物组成。造型材料应具备以下性能：4、透气性1、可塑性3、耐火性2、足够的强度5、退让性型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。型砂和芯砂紧实后要易于通气
3、。型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。第1节 砂型铸造三、模样与芯盒1、模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具。2、模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部形状；型芯形成铸件的内腔形状。芯盒是制造型芯的工具。3、砂型铸造多用木材制造模样和芯盒。4、特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。第1节 砂型铸造四、造型方法按造型操作方法的不同，可分为：1、手工造型2、机器造型 填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵活，生产率低，主要用于单件小批量生产。填砂、紧实、起模等实现机械化，生产率高，投资大，主要用于批量生产。主要方法有：主要方法有：整模造型挖砂造型三箱造型活块造型刮板造型假箱造型振压紧实、抛砂紧实分
4、模造型第1节 砂型铸造五、造芯及合箱1、造型芯2、合箱 型芯的作用一是形成铸件的内腔，二是简化模型的外形，以制出铸件上的台和槽等。型芯采用比型砂更好的造型材料。造芯方法也有手工造芯和机器造芯两种。铸型的装配工序简称合箱。合箱前，在铸型中放好型芯、扣上上箱、放置浇口杯。合箱后，两箱要卡紧，防止错箱和抬箱。第1节 砂型铸造六、铸铁的熔炼及浇注1、铸铁的熔炼设备有冲天炉和感应炉等。其原料有金属料、燃料和熔剂。2、浇注系统：引导金属液进入铸型型的通道。它包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道四个局部组成。第1节 砂型铸造七、落砂、清理和检验 1、落砂：出箱的温度一般不高于500度，以免铸件产生内应力或开裂
5、。清砂是去除型砂和芯砂的过程，有水力清砂和水爆清砂两种方法。2、清理：去除外表粘砂的方法有滚筒清理、喷射清理和抛丸清理等方法。3、检验：主要包括外观检验、内部检验、化学性能和金相检验等。将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中别离出来的工序，它分为出箱和清砂两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法。去除浇口、冒口、飞边、毛刺以及外表粘砂的工序。其任务是确定合格的铸件，去除有缺陷的铸件。第1节 砂型铸造第2节 特种铸造1、概念：3、常用的特种铸造方法：2、特种铸造的特点：引言：铸件精度高，力学性能好；生产率高；工人劳动条件好等。特种铸造是指砂型铸造以外的其他铸造方法。金属型铸造压力铸造熔模铸造 离心铸造壳
6、型铸造第2节 特种铸造一、金属型铸造将液态金属注入用金属制成的铸型中，以获得铸件的方法。1、工艺特点：一型多铸，铸件精度高，力学性能好，但成本高，主要用于大批大量生产铜、铝、镁等非铁合金铸件。2、工艺过程：金属型铸造第2节 特种铸造二、熔模铸造 将蜡料制成模样，在上面涂以假设干层耐火涂料制成型壳，然后加热型壳，使模样熔化、流出，并焙烧成有一定强度的型壳，再经浇注，去壳而得到铸件的一种铸造方法。1、工艺特点：以熔化模样为起模方式。铸件精度高，是少无切削加工的方法之一。其设备简单，生产批量不受限制，主要用于大批、大量生产。其缺点是工艺过程复杂，生产周期长。2、工艺过程：熔模铸造第2节 特种铸造三、
7、压力铸造 将熔融的金属在高压下，快速压入金属铸型的型腔中，并在压力下凝固，以得到铸件的一种铸造方法。1、工艺特点：高速高压。2、工艺过程：压力铸造 多用于非铁合金如铝、铜、镁等精密铸件的批量生产。第2节 特种铸造四、离心铸造 将熔融的金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下凝固成形，以得到铸件的一种铸造方法。1、工艺特点：组织紧密，铸件质量好。2、工艺过程：离心铸造 用于生产空心铸件。第2节 特种铸造整模造型刮板造型假箱造型挖砂造型三箱造型活块造型砂型铸造金属型铸造熔模铸造压力铸造离心铸造分模造型第10章锻压生产 锻压是锻造与板料冲压的合称，属于金属 压力加工的一部分。自由锻模 锻轧
8、 制挤 压拉 拔板料冲压金属压力加工方式金属压力加工的特点：1改善组织，细化晶粒，消除缺陷，提高力学性能；2减少加工损耗，省材省工，生产效率高；3加工零件的体积和质量适应范围大；4不能获得外形和内腔形状复杂的工件；5只能加工塑性材料，如钢和有色金属等，不能加工 脆性材料，如铸铁等。一、加热：提高塑性，利于变形及获得良好的锻后组织1、锻造温度范围 始锻温度过高：增强可锻性、增加锻造时间，但将引起过热和过烧。过热指超温时晶粒迅速长大，使金属塑性降低的的现象。一般可以通过正火细化晶粒来补救。第二节 锻造工艺 始锻温度过低：锻造时间缺乏，塑性变差。终锻温度过高：锻造结束后晶粒继续长大，力学性能变差。终
9、锻温度过低：塑性差，变形困难。过烧指在更高的温度下晶界上产生脆性氧化层的现象。严重时使其报废。过烧与过热相比，不但晶粒粗大，而且外表发生氧化脱碳，形成脆壳，严重地破坏了晶粒之间的金属键，过烧之后的零件稍一锻打就会粉碎，无法补救。2、加热速度与冷却方法 加热速度过快时：会使锻坯内外温度不均，严重时会发生开裂。正常或稍快的加热速度将减少氧化和脱碳，降低燃料消耗，提高生产率；氧化钢在高温下时间过长，表层将会与炉气中的氧产生反响，生成很硬的氧化铁皮，造成金属损耗的现象。脱碳钢在高温下表层被氧化，造成含碳量下降，硬度降低的现象。冷却速度过快时：锻造后冷却速度过快时，将产生挠曲或开裂，外表淬硬难以切削。二
10、、自由锻造利用冲击力或压力使金属在锻造设备的上下抵铁间产生自由变形的方法。自由锻造的加工适应性较广，但对技术水平要求高，劳动条件差，金属损耗大，生产率低。手工锻造适用于单件、要求不高的小型锻件，机器锻造适用于小批量生产、大型锻件。自由锻造的基本工序经塑性变形得到所需形状及尺寸的工艺过程。自由锻造（13）三、模型锻造将金属坯料放在锻模模膛内，在锻压冲击力或压力下变形而获得锻件的方法。模型锻造的生产率高，锻件形状准确，可获得形状复杂的锻件，切削加工余量小。但需要专门模锻设备，故成本较高。适用于中小型、批量生产。1、锤上模锻在专用的模锻空气锤或模锻蒸汽锤的锻锤和模垫上分别固定上下模，上下模经锤击合拢
11、，而获得锻件的方法。锤上模锻具有一般模锻的优点，但冲击大、震动大、噪声大、效率低。一般仅用于中小吨位的锻锤。模 座模 垫下锻模 上锻模 锤头2、压力机上模锻在压力机上的滑块和底座上分别固定上下模，上下模经下压合拢，而获得锻件的方法。压力机上模锻工作时冲击小、噪声小、操作安全，但生产率低。一般适用于中小批量生产。摩擦压力机底 座滑 块带传动摩擦盘飞 轮丝 杠3、胎模锻在自由锻造的设备上用胎膜生产锻件的方法。与锤上模锻和压力机模锻不同的是，胎膜不与锤头和下模座连在一起。导销孔导 销毛边槽模 膛胎膜 胎膜锻造工艺灵活，可提高锻件的精度和形状的复杂程度，减少了加工余量，提高了生产率。模型锻造（10）空
12、气锤适用于小型锻件蒸汽锤适用于中、小型锻件主要有空气锤、蒸汽锤、水压机、液压机等。第3节 锻造设备水压机适用于大型锻件大型水压机板料冲压 用冲模使薄板料分离或变形的加工方法。板料冲压一般在冷态下进行，故称冷冲压。当板料厚度超过810mm时，可采用热冲压。板料冲压的优点是：（1）可压出形状复杂的零件，废料少，利用率高；（2）冲压尺寸精度高，表面光洁，无须再加工；（3）可直接获得强度高、刚度好、质量轻的零件；（4）操作简单，便于机械化和自动化生产，生产率高；（5）缺点是冲模成本高；通常用于金属制品的大批量生产。第四节板料冲压1、冲压设备剪床将板料剪成适当的条料，供冲压之用。冲床又称曲柄压力机将条料
13、冲压成型。剪 床 冲 床冲模用于冲压的模具。2、板料冲压基本工序1别离工序原 料 刀 片工作台 坯 料剪 切冲 头坯 料 凹 模落料、冲孔凹 模冲 头修 整坯 料 坯 料2变形工序冲 头坯 料凹 模弯 曲冲 头凹 模坯 料压 板拉 深橡 胶芯 子坯 料凹 模成 形坯 料冲 头凹 模翻 边板料冲压（13）课 后 小 结1.锻压生产定义 锻压是压力加工包括锻造、板料冲压、轧制、挤压、拉拔的一局部，具体指锻造和板料冲压的合称。2.压力加工的优缺点1改组织、细晶粒、压和缺陷；2生产效率高；3省工省料；4加工范围大；5内形复杂件和脆性材料不能加工。3.锻造的加热温度碳素钢的始、终锻温度 始锻温度：比固相
14、线低200终锻温度：大约为800始锻过高：过热、过烧始锻过低：塑性变差终锻过高：晶粒继续长大终锻过低：塑性差难变形4.锻造的加热速度和冷却速度加热正常或稍快时：少氧化脱碳，低燃料消耗，高生产率；加热过快时：内外温度不均，严重时会发生开裂。冷却过快时：产生挠曲或开裂，外表淬硬难以切削。5.自由锻造设备：空气锤、蒸汽锤、水压机工艺：镦粗、延伸、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移、锻接6.模型锻造适用：手工锻用于小型、单件，机锻用于大型、单件适用：中小型、成批大量件设备：模锻锤蒸汽空气锤、压力机。方法：锤上模锻、压力机上模锻、胎模锻。7.板料冲压定义：用冲模使板料别离或变形的方法分冷冲、热冲。适用：薄板金
15、属制品。设备：剪床、冲床、冲模。工艺：别离工序包括剪切、落料、冲孔、修整；变形工序包括弯曲、拉深、成形、翻边。第11章 焊接 焊接是通过加热或加压，或两者并用，借助于金属原子的结合和扩散，使分离的材料牢固地连接成一体的工艺方法。焊接生产的主要优缺点：1与铸钢结构件相比，可节约材料、减轻重量、降低成本；2对一些单件大型零件可以以小拼大，简化制造工艺；3可修补铸锻件的缺陷和局部损坏的零件，经济意义重大；4接头致密性高，连接性能好；5容易产生焊接变形、焊接应力及焊接缺陷等。主要焊接方法熔 焊 压 焊 钎 焊电弧焊电渣焊气 焊弧焊等离子电阻焊摩擦焊软钎焊硬钎焊点 焊缝 焊对 焊自动 半自动焊条电弧焊埋
16、 弧 焊气体保护焊氩弧焊CO2焊锡 焊铜 焊银 焊熔焊将两个焊件局部连接处加热至熔化状态，并参加填充金属形成熔池，待其冷却结晶后形成牢固接头的一个整体的焊接方法。压焊将两个焊件局部连接处施加压力不管加热与否，使其产生塑性变形，从而焊合成一个整体的焊接方法。钎焊利用对熔点比焊件低的填充金属钎料的加热熔化焊件不熔化，填入接头间隙并与母材通过扩散接合成一个整体的焊接方法。一、焊条电弧焊手工电弧焊一焊接电弧焊 钳 焊 条电 弧熔 池焊 缝工 件 工 件电焊机焊接方向进给方向利用焊条和焊件之间产生的电弧热量熔化金属的 焊接方法。药皮的作用：产生CO2气体覆盖熔池，防止空气中的氧、氮、侵入后生成氧化物、氮
17、化物，烧损有益元素，金属含氧量大大增加，使力学性能降低；形成熔渣，使有害物及杂质浮于外表容易去除。焊 条焊条药皮熔 滴熔 池CO2气体熔 渣渣 壳焊 件焊 缝焊接过程1、焊接电弧的引燃 焊件与焊条接触造成短路产生高电阻热金属熔化并形成金属蒸气焊条与焊件迅速拉开2 4mm焊条与焊件形成两电极，电极间金属蒸气的原子局部被电离电子运动与气体介质分子碰撞加速电离正负离子对流形成焊接电弧。电 子 正离子负离子电弧产生原理2、焊接电弧的构造和极性阳极区2600阴极区2400弧柱区达7000 用直流电焊接时 电弧的正负极是固定的，由于阴极区和阳极区的温度不同，所以电极的接法有正接和反接之分。反接 用于较薄焊
18、件和有色金属焊件的焊接。正接 用于较厚焊件的焊接 用交流电焊接时极性是交替变化的，两极的温度相同，不必考虑正接与反接。阳极区2400阴极区2400弧柱区达7000搭 接双U形对接角 接平头对接X形对接U形对接T形接V形对接二焊接接头接头形式三焊缝空间位置平 焊 立 焊横 焊 仰 焊3焊接参数标准焊条直径d平焊低碳钢时焊件厚度/mm2 3 45 612 12焊条直径d/mm2 3.2 3.24 45 56焊条电流 I=K d 安培d为焊条直径焊条直径d/mm1.6 22.5 3.2 46系数K 1525 2030 3040 4050焊接速度v 平焊低碳钢时焊接速度v过快焊缝熔深浅，焊缝宽度小，焊
19、不透。焊接速度v过慢焊缝熔深和焊缝宽度增加，薄件易烧穿。手工电弧焊（19）2焊接电流稳定：要求在电弧长度发生变化或不发生变化时，都要有稳定的电流，使电弧稳定燃烧；3短路电流不太大：当焊条与焊件粘接发生短路时，要求短路电流不超过工作电流的1.252倍，防止焊接电源烧坏；4焊接电流能够调节：要求根据焊件厚度以及材料的不同，能够对焊接电源的工作电流从几十A几百A进行调节。1焊接电压特殊：引弧时由电源电压220V或380V陡降至空载电压5090V直流电焊机及60 90 V交流电焊机，正常焊接时又降至较低的工作电压20 30V；1、对焊接电源的要求二焊条电弧焊设备主要设备弧焊机亦称焊接电源（细调电流）调
20、节手柄接 地（粗调电流）线圈抽头电源两极 交流弧焊电源弧焊变压器简单、廉价、噪音小、使用可靠、维护方便、应用很广，但电弧不够稳定；2、常用弧焊电源的类型调节手柄（细调电流）交流 电动机直流 发电机正极抽头（粗调电流）直流弧焊电源直流弧焊发电机电弧稳定、焊接质量好，但结构复杂、噪音大、价格高、不易维修、已不再生产，已由整流式直流发电机取代，亦称“弧焊整流器。三电焊条焊 芯药 皮焊条夹持和导电部分焊芯 传导电源、产生电弧、作填充金属；焊芯是专门冶炼的，C、Si较低，S、P极少，目前常用碳素结构钢焊芯牌号有H08、H08A、H08MnA，常用直径有3.26mm,长度有350450mm；药皮 稳定燃烧
21、、阻隔空气、添加合金元素、保证焊缝性能；药皮主要由矿石粉和铁合金粉等按一定比例配制而成；焊条的分类及型号 按用途不同分为：结构钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条；碳素钢焊条型号GB511785E 4 3 1 5药皮类型和焊接电流种类（低氢钠型药皮，直流反接）焊接位置（0、1 适应立平横仰全位置焊接，2平（角）焊，4向下立焊）焊缝金属最低抗拉强度值（最低抗拉强度b430Mpa）表示焊条二、气焊与气割利用气体火焰来熔化母材和填充金属的焊接方法。一气焊 气焊设备简单，操作灵活方便，不需电源。但火焰温度较低最高3150，生产率低，工件变形大。一般用于焊接厚度在3mm以下的薄钢板、铜、铝等有色金属及合金，钎焊
22、刀具，铸铁焊补。乙炔+氧气焊嘴工件 熔池焊丝焊缝减压阀氧气瓶减压阀乙炔瓶回火 防止器焊炬胶皮管焊 丝焊 件参加 焊剂气焊粉：去除氧化物，保护熔池，增加金属流动性，改善焊缝成形。二气割利用火焰将金属预热到 燃烧点后，翻开压力氧气阀，使高温金属在纯氧中燃烧成熔渣，然后高压氧将其从切口中吹走，从而别离金属的方法。切割氧气管 切割氧阀门乙炔阀门预热氧阀门混合气体管割嘴乙炔+氧气氧 气切 口氧化渣乙炔+氧气预热焰预热嘴切割嘴气焊与气割（4）三、其它焊接方法一埋弧焊自动送焊丝覆盖颗粒熔剂熔池体积大熔深大熔剂熔化，熔渣和气体覆盖保护焊缝美观形成的渣壳平整埋弧焊在熔剂层的覆盖下进行电弧焊的焊接方法。1.质量高
23、 无飞溅，堆层厚,保护好，焊缝美观。2.生产率高 电流大，不须换焊条。3.省材料 不开坡口，焊丝利用率高，熔渣可回收。4.劳动条件好 无弧光，不飞溅，烟雾少。主要用于平焊；由于电流强度大,不适合焊接厚度小于20mm的薄板.埋弧焊（4）二电渣焊引燃电弧熔化焊剂和工件导丝管送焊丝强制成形装置形成金属熔池形成渣池冷却水进出管工件电渣焊利用电流通过液态熔渣产生的电阻热加热熔化母材与填充金属电极的焊接方法。1、生产率高，成本低：大型厚工件以焊代替铸锻，不开坡口，省工省时省料；2、焊缝金属纯洁质量高：保护好，空气不易进入，熔池存在时间长；低熔点杂质易排出；3、焊接接头组织粗大，焊后要正火处理；一般用于板厚
24、40mm以上工件的直缝焊接直立焊接。电渣焊（3）三二氧化碳气体保护焊焊接 电源可调电感焊 件 焊 枪送丝机构气阀低压干燥器气体流量计气体减压阀高压干燥器预热器CO2 气瓶是以CO2气体作为保护气体，以焊丝作为电极，靠焊丝与焊件之间产生的电弧熔化金属的焊接方法。1、生产率高，成本低：CO2气体廉价，成本是埋弧自动焊和手弧焊的40%；焊丝自动送料，电弧热量集中，焊接速度快，；2、操作性能好：CO2气体保护焊是明弧，焊接过程看得清楚，并且焊接灵活，适合全位置焊接；3、焊接质量高：CO2气体保护焊焊缝含氢低质量高，并且电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，热影响区小，变形和开裂倾向小；4、焊缝成形差，飞溅大
25、，烟雾大，设备使用维修不便；一般用于低碳钢、低级别普通低合金钢的薄板的焊接。四氩弧焊是以惰性气体氩气作为保护气体的焊接方法。送 焊丝导电嘴进 气喷 嘴工 件氩气流熔化极氩弧焊工 件导电嘴进 气喷 嘴钨 极填充 焊丝钨 极 氩 弧 焊1、保护效果好，焊缝成形美观，质量优良；2、电弧稳定，特别是小电流时也很稳定；3、电弧可见，易于实现全位置焊接；4、电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，热影响区小，变形和开裂倾向小；5、氩气价格较高，因此成本高。一般适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢，如铝、钛和不锈钢的薄板。气体保护焊（4）五电阻焊是利用电流通过焊件时的电阻热作为热源，将焊件加热到熔化状态，然后在压力作
26、用下形成接头的焊接方法。点 焊缝 焊对 焊点焊适用于焊接各种薄板；缝焊适用于焊接薄形容器和筒体；对焊适用于焊接棒料、型钢和管材。电阻焊（2）六摩擦焊摩擦焊是利用两个焊件在压力下进行机械运动所产生的摩擦热作为热源而进行焊接的方法。工 件卡 盘一般适用于焊接批量生产的不同材质的棒料、管件或将棒料、管件焊在平板上。摩擦焊（1）摩 擦 焊 录 象1七钎焊利用对熔点比焊件低的填充金属钎料的加热熔化焊件不熔化，从而使焊件母材通过扩散接合成一个整体的焊接方法。软钎焊 钎料熔点在450以下，有锡等钎剂是松香、氯化锌溶液软钎焊强度低、工作温度低，用于电子线路的焊接。硬钎焊钎料熔点在450以上，有铜、银、镍等钎剂
27、是硼砂、硼酸、氯化物等硬钎焊用于受力较大的钢铁和铜合金构件以及刀具等的焊接。课 后 小 结1.焊接生产定义 焊接是通过加热或加压，或两者并用，借助于金属原子的结合和扩散，使别离的材料牢固地连接成一体的工艺方法。2.焊接生产的特点1可节约材料、降低成本；2简化制造工艺；3可修补铸锻零件；4连接性能好；5易产生焊接变形、焊接应力及焊接缺陷等。3.主要焊接方法分类熔 焊 压 焊 钎 焊电弧焊电渣焊气 焊焊条电弧焊埋 弧 焊气体保护焊氩弧焊CO2焊电阻焊摩擦焊软钎焊硬钎焊4.焊条电弧焊二焊接电弧1电弧引燃正负离子对流形成；2电弧构造和极性阴极2400、弧柱7000、阳极2600；一对焊接电源的要求1电压的陡降性；2电流的稳定性；3短路电流的限定性；4操作电流的调节性。三焊接电源交流弧焊电源简单、可靠、噪声小，电弧不稳定；直流弧焊电源电弧稳定、焊接质量好，噪声大、价格高已被弧焊整流器取代。三焊条焊芯传导电源、产生电弧、作填充金属。药皮稳定电弧、阻隔空气、填合金元素、保焊缝性能。四焊接工艺1接头形式；2焊缝空间形式；3焊接参数；演讲完毕，谢谢观看！