1、金屬熱加工金屬熱加工 徐水職教中心機械加工技術專業 2017.4中職機械加工課件 熱加工實在較高溫度下對金屬材料進行加工的方法。通常包括鑄造、鍛造、焊接等。 熱加工是生產毛坯或零件的基本方法。第一節第一節 鑄鑄 造造 一、一、鑄造生產及其特點鑄造生產及其特點 將熔融的金屬液體澆注到具有與零件的形狀將熔融的金屬液體澆注到具有與零件的形狀和尺寸相適應的鑄型腔中，待其冷卻凝固，以獲和尺寸相適應的鑄型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的方法稱為鑄造。得毛坯或零件的方法稱為鑄造。 鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700前1000年之間已進入青銅鑄件的全

2、盛期，工藝上已達到相當高的水平。 1.灰鑄鐵2.球墨鑄鐵 3.可鍛鑄鐵 4.鑄鋼 5.黃銅 6.錫青銅 7.無錫青銅 8.鋁合金 用于鑄造的金屬用于鑄造的金屬戰國銅尊盤戰國銅尊盤 （湖北隨縣曾侯乙墓出土）（湖北隨縣曾侯乙墓出土）尊盤通體用陶范渾鑄而成，尊盤通體用陶范渾鑄而成，尊足等附件為另行鑄造，然尊足等附件為另行鑄造，然后用鉛錫合金與尊體焊在一后用鉛錫合金與尊體焊在一起。尊頸附飾是由繁復而有起。尊頸附飾是由繁復而有序的鏤空紋樣構成，屬于熔序的鏤空紋樣構成，屬于熔模鑄件。由此可知，早在公模鑄件。由此可知，早在公元前元前5世紀，失蠟鑄造法在中世紀，失蠟鑄造法在中國已有很高的技藝。國已有很高的技藝

3、。 編編 鐘鐘 戰國時期楚國的樂器，音質很好，音階準確，戰國時期楚國的樂器，音質很好，音階準確，至今仍可演奏樂曲至今仍可演奏樂曲。 銅車馬銅車馬 出自戰國時期的秦國。由出自戰國時期的秦國。由3462個鑄件組成，總重量達個鑄件組成，總重量達1241公斤公斤永樂大鐘永樂大鐘它重它重46.546.5噸，通高噸，通高6.756.75米，米，最大外徑最大外徑3.33.3米。永樂大鐘距米。永樂大鐘距今已有今已有500500多年歷史，它是采多年歷史，它是采用地坑造型、表面陶范的泥用地坑造型、表面陶范的泥型法鑄造的。鐘體內外遍鑄型法鑄造的。鐘體內外遍鑄經文，共經文，共22.722.7萬字。鑄造時，萬字。鑄造時

4、，幾十座熔爐同時開爐，熔化幾十座熔爐同時開爐，熔化的銅汁沿著泥做的槽道注入的銅汁沿著泥做的槽道注入陶范，一次成形，工藝高超。陶范，一次成形，工藝高超。燃油機車1894年，德國研制成功了第一臺汽油內燃機車。重約954公斤，并將它應用于鐵路運輸，開創了內燃機車的新紀元 。 鑄造生產的飛船鑄造生產的火箭鑄造的各種機械零件 連連 桿桿 差差 殼殼 曲曲 軸軸渦輪增壓器渦輪增壓器 大眾轉向器殼體大眾轉向器殼體 鑄造生產的零件 電機外殼電機外殼 2.0 汽車缸體汽車缸體 奇瑞氣缸蓋奇瑞氣缸蓋鑄造生產有以下鑄造生產有以下特點：特點： 1) 1) 可以制成形狀十分復雜的鑄件。可以制成形狀十分復雜的鑄件。 2)

5、 2) 鑄件的形狀和尺寸皆接近于零件，可節鑄件的形狀和尺寸皆接近于零件，可節省金屬，減少切削加工的工作量。省金屬，減少切削加工的工作量。 3) 3) 適應的生產范圍較廣。適應的生產范圍較廣。 4) 4) 原材料價格低廉，設備簡單，成本低。原材料價格低廉，設備簡單，成本低。 5 5）質量不夠穩定，廢品率較高。）質量不夠穩定，廢品率較高。 6 6）鑄件內部易出現縮孔、縮松、氣孔、砂）鑄件內部易出現縮孔、縮松、氣孔、砂眼等缺陷，故性能不如鍛件。眼等缺陷，故性能不如鍛件。 鑄造生產通常分為鑄造生產通常分為砂型鑄造砂型鑄造和和特種鑄造特種鑄造兩類。兩類。 二、二、砂型鑄造砂型鑄造 用型砂和型芯砂制造鑄型

6、的鑄造方法稱用型砂和型芯砂制造鑄型的鑄造方法稱為為砂型鑄造砂型鑄造。 砂型鑄造生產過程示意圖。砂型鑄造生產過程示意圖。圖圖13-1 13-1 砂型鑄造生產過程砂型鑄造生產過程 （一）（一）造型材料造型材料 造型材料主要是型砂和芯砂。造型材料的性能好壞造型材料主要是型砂和芯砂。造型材料的性能好壞直接影響鑄件的質量，因此，應予合理選用和配制。直接影響鑄件的質量，因此，應予合理選用和配制。 1 1型砂應具備的型砂應具備的性能性能 (1) (1) 良好的可塑性良好的可塑性 (2) (2) 一定的強度一定的強度 (3) (3) 一定的透氣性一定的透氣性 (4) (4) 良好的耐火度良好的耐火度 2 2型

7、砂的型砂的組成組成 型砂由原砂、粘結劑、附加材料和水組成。型砂由原砂、粘結劑、附加材料和水組成。 砂、粘土和水，必要時添加煤粉、鋸木屑等配成的砂、粘土和水，必要時添加煤粉、鋸木屑等配成的粘土砂是目前鑄造生產中應用最廣的型砂。粘土砂是目前鑄造生產中應用最廣的型砂。 （二）（二）造型方法造型方法 1 1手工造型手工造型 常用的手工造型方法有整模造型和分模造型。常用的手工造型方法有整模造型和分模造型。 (1) (1) 整模造型整模造型 (2) (2) 分模造型分模造型兩箱分模造型兩箱分模造型 a)a)用下半模造下型用下半模造下型 b)b)用上半模造上型用上半模造上型 c)c)開澆道及扎氣孔開澆道及扎

8、氣孔 d)d)起模、下型芯、合型起模、下型芯、合型 e)e)落砂后的鑄件落砂后的鑄件 2 2機器造型機器造型 機器造型在于使機器造型在于使緊砂和起模兩個主要緊砂和起模兩個主要工序實現機械化。工序實現機械化。 ( 1 ) ( 1 ) 緊 砂 方 法緊 砂 方 法 機器造型大都以壓縮機器造型大都以壓縮空氣為動力來緊實型空氣為動力來緊實型砂。砂。圖圖4 4 震壓緊砂機構震壓緊砂機構 1 1壓實氣缸壓實氣缸 2 2震實氣路震實氣路 3 3壓實活塞壓實活塞 4 4震實活塞震實活塞 5 5工作臺工作臺 6 6砂箱砂箱 7 7模樣模樣 8 8壓頭壓頭 9 9震實進氣口震實進氣口 1010震實排氣口震實排氣口

9、 (2) (2) 起模方法起模方法 頂箱起模。頂箱起模。 起模方法起模方法 1 1模板模板 2 2頂桿頂桿 3 3砂箱砂箱 （三）（三）鑄造合金的熔煉及澆注鑄造合金的熔煉及澆注 鑄造合金的熔煉工作，應能保證獲得的金屬鑄造合金的熔煉工作，應能保證獲得的金屬液達到規定的化學成分和合適的溫度，盡量減少液達到規定的化學成分和合適的溫度，盡量減少金屬液中的氣體和雜質。金屬液中的氣體和雜質。 澆注工作要選擇合理的工藝和澆注溫度。澆注工作要選擇合理的工藝和澆注溫度。 爐料的熔煉設備種類很多，目前用于熔煉鑄爐料的熔煉設備種類很多，目前用于熔煉鑄鐵的仍以焦炭為燃料的沖天爐為主；熔煉鑄鋼多鐵的仍以焦炭為燃料的沖天

10、爐為主；熔煉鑄鋼多用電弧爐和感應爐；熔煉有色合金多用反射爐和用電弧爐和感應爐；熔煉有色合金多用反射爐和坩堝爐。坩堝爐。 二、特種鑄造二、特種鑄造 （一）金屬型鑄造（一）金屬型鑄造 1 1金屬型的構造金屬型的構造 根據分型面位置的不同，金屬型可分為垂直分型式、根據分型面位置的不同，金屬型可分為垂直分型式、水平分型式和復合分型式等。其中垂直分型式的金屬型水平分型式和復合分型式等。其中垂直分型式的金屬型（見圖（見圖6 6）應用較多。）應用較多。圖圖6 6 垂直分型式金屬型鑄造垂直分型式金屬型鑄造 1 1左半型左半型 2 2垂直型芯垂直型芯 3 3右半型右半型 4 4水平型芯水平型芯 5 5鋁活塞鑄件

11、鋁活塞鑄件 2 2金屬型鑄造的特點及應用金屬型鑄造的特點及應用 （1 1）特點特點 1 1) ) 可實現可實現“一型多鑄一型多鑄”，改善了勞動條件，提高，改善了勞動條件，提高了生產率。了生產率。 2 2) 鑄件的精度較高。鑄件的精度較高。 3 3) 鑄件結晶顆粒細，因此其力學性能得到提高。鑄件結晶顆粒細，因此其力學性能得到提高。 4 4) 金屬型制造成本高。金屬型制造成本高。 （2 2）應用）應用 主要適用于主要適用于有色金屬鑄件的大批量生產有色金屬鑄件的大批量生產。 （二）（二）壓力鑄造壓力鑄造 壓力鑄造是將熔融的金屬在高壓下快速地壓壓力鑄造是將熔融的金屬在高壓下快速地壓入金屬型中，并在壓力

12、下凝固以獲得鑄件的方法。入金屬型中，并在壓力下凝固以獲得鑄件的方法。 1 1壓力鑄造的工藝過程壓力鑄造的工藝過程圖圖7 7 臥式壓鑄機工藝過程臥式壓鑄機工藝過程 澆注澆注 b) b) 壓射壓射 c) c) 開型開型 1 1壓缸壓缸 2 2活塞活塞 3 3壓型壓型 4 4鑄件鑄件 5 5推桿推桿 2 2壓力鑄造的特點及應用壓力鑄造的特點及應用 （1 1）特點）特點 1) 1) 生產率高。生產率高。 2) 2) 產品質量好。產品質量好。 3) 3) 鑄件成本低。鑄件成本低。 4) 4) 設備投資大，壓型制造周期長。設備投資大，壓型制造周期長。 5) 5) 壓鑄件不能進行熱處理。壓鑄件不能進行熱處理

13、。 （2 2）應用）應用 壓力鑄造是少、無切屑加工的重要工藝，主壓力鑄造是少、無切屑加工的重要工藝，主要適合于要適合于大批量生產非鐵金屬薄壁小鑄件大批量生產非鐵金屬薄壁小鑄件。 （三）（三）熔模鑄造熔模鑄造 熔模鑄造是最常用的精密鑄造方法。熔模鑄造是最常用的精密鑄造方法。 1 1熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程圖圖8 8 熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程 a) a) 壓型壓型 b) b) 注蠟注蠟 c) c) 單個蠟模單個蠟模 d) d) 組合蠟模組合蠟模 e) e) 結殼、熔蠟結殼、熔蠟 f) f) 填砂澆注填砂澆注 2 2熔模鑄造的特點及應用熔模鑄造的特點及應用 ( (1) 1)

14、特點特點 1) 1) 鑄件的精度較高。鑄件的精度較高。 2) 2) 生產批量不受限制。生產批量不受限制。 3) 3) 能鑄造各種合金鑄件。能鑄造各種合金鑄件。 4) 4) 熔模鑄造的鑄件尺寸受到一定限制，而且工序繁熔模鑄造的鑄件尺寸受到一定限制，而且工序繁雜，生產周期較長。雜，生產周期較長。 (2) (2) 應用應用 由于熔模鑄造是少切屑或無切屑加工工藝的主要方由于熔模鑄造是少切屑或無切屑加工工藝的主要方法，所以它廣泛法，所以它廣泛用于制造汽輪機葉片及汽車、機床中的用于制造汽輪機葉片及汽車、機床中的小型零件。小型零件。 （四）（四）離心鑄造離心鑄造 離心鑄造是將液體金屬澆入高速旋轉的鑄型中，使

15、金離心鑄造是將液體金屬澆入高速旋轉的鑄型中，使金屬在離心力作用下填充鑄型并結晶凝固而制成鑄件的方法。屬在離心力作用下填充鑄型并結晶凝固而制成鑄件的方法。 1 1離心鑄造的基本方式離心鑄造的基本方式 離心鑄造一般都是在離心機上進行的，離心鑄造按鑄離心鑄造一般都是在離心機上進行的，離心鑄造按鑄型旋轉軸的位置分為立式離心鑄造和臥式離心鑄造兩類。型旋轉軸的位置分為立式離心鑄造和臥式離心鑄造兩類。a) a) 立式離心鑄造立式離心鑄造 b) b) 臥式離心鑄造臥式離心鑄造 2 2離心鑄造的特點及應用離心鑄造的特點及應用 (1) (1) 特點特點 1) 1) 省工、省料，生產率高。省工、省料，生產率高。 2

16、) 2) 可獲得組織致密的堅實鑄件。可獲得組織致密的堅實鑄件。 3) 3) 便于制造便于制造“雙金屬層雙金屬層”鑄件。鑄件。 4) 4) 鑄件內孔尺寸誤差大，內表面質量差，易產生密鑄件內孔尺寸誤差大，內表面質量差，易產生密度偏析。度偏析。 (2) (2) 應用應用 離心鑄造廣泛適用于離心鑄造廣泛適用于制造缸套、鑄鐵管及滑動軸承合制造缸套、鑄鐵管及滑動軸承合金襯等管套件。金襯等管套件。第二節第二節 鍛鍛 壓壓1. 金屬壓力加工的生產方法金屬壓力加工的生產方法 鍛壓是鍛造與板料沖壓的合稱，屬于金屬壓力加工生鍛壓是鍛造與板料沖壓的合稱，屬于金屬壓力加工生產的一部分，它包括自由鍛造、模型鍛造、板料沖壓

17、等方產的一部分，它包括自由鍛造、模型鍛造、板料沖壓等方法（金屬壓力加工另外還有軋制、拉拔、擠壓等）。法（金屬壓力加工另外還有軋制、拉拔、擠壓等）。 金屬壓力加工的基本方式金屬壓力加工的基本方式 自由鍛造自由鍛造 b) b) 模型鍛造模型鍛造 c) c) 板料沖壓板料沖壓 d) d) 軋制軋制 e) e) 擠壓擠壓f) f) 拉絲拉絲 2. 2. 金屬壓力加工的特點金屬壓力加工的特點 1) 1) 能改善金屬內部組織結能改善金屬內部組織結構。構。 2) 2) 有較高的生產效率。有較高的生產效率。 3) 3) 可減少金屬的加工損耗。可減少金屬的加工損耗。 4) 4) 加工適應范圍較廣。加工適應范圍較

18、廣。 5) 5) 鍛壓成形困難鍛壓成形困難, ,對材料的對材料的適應性差。適應性差。 一、一、金屬的加熱金屬的加熱 1 1鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍 (1) (1) 始鍛溫度始鍛溫度 始鍛溫度過高，會引起金屬坯料的過始鍛溫度過高，會引起金屬坯料的過熱甚至過燒。熱甚至過燒。 常用碳素鋼的始鍛溫度為常用碳素鋼的始鍛溫度為1050105012501250，含碳量越高，含碳量越高，始鍛溫度越低。始鍛溫度越低。 (2) (2) 終鍛溫度終鍛溫度 碳素鋼的終鍛溫度為碳素鋼的終鍛溫度為800800左右。左右。 加熱和鍛造時可用儀表檢測金屬坯料的溫度，也常用加熱和鍛造時可用儀表檢測金屬坯料的溫度，也常用觀察火色

19、（金屬坯料的顏色）的方法來判斷溫度。鋼的火觀察火色（金屬坯料的顏色）的方法來判斷溫度。鋼的火色和溫度間的關系如表色和溫度間的關系如表13-113-1所示。所示。 表表13-1 13-1 鋼的火色與溫度的關系鋼的火色與溫度的關系 溫度（溫度（） 130013001200120011001100900900800800700700火火 色色 白白 色色 亮亮 色色 黃黃 色色 櫻櫻 紅紅 赤赤 色色 暗暗 紅紅 圖圖13-11 13-11 碳鋼的鍛造溫度范圍碳鋼的鍛造溫度范圍 2 2加熱速度與冷卻方法加熱速度與冷卻方法 (1) (1) 加熱速度加熱速度 提高加熱速度不僅會提高生產率，降低燃料消耗，

20、提高加熱速度不僅會提高生產率，降低燃料消耗，而且還能減少鋼的氧化與脫碳，降低金屬的損耗。而且還能減少鋼的氧化與脫碳，降低金屬的損耗。 過高的加熱速度，會使坯件加熱內外不均，嚴重時過高的加熱速度，會使坯件加熱內外不均，嚴重時會使坯件產生裂紋甚至斷裂。會使坯件產生裂紋甚至斷裂。 所以必須控制好加熱速度。所以必須控制好加熱速度。 (2) (2) 冷卻方法冷卻方法 常用的冷卻方法有空冷、坑冷和爐冷等。常用的冷卻方法有空冷、坑冷和爐冷等。 二、二、自由鍛造自由鍛造 自由鍛造在生產中的應用：自由鍛造在生產中的應用： 1 1自由鍛造設備自由鍛造設備 (1) (1) 空氣錘空氣錘 空氣錘的結構與工作原理見圖空

21、氣錘的結構與工作原理見圖1212。 (2) (2) 蒸汽錘蒸汽錘 蒸汽錘的結構與工作原理見圖蒸汽錘的結構與工作原理見圖1313。圖圖13-12 13-12 空氣錘空氣錘 外觀圖外觀圖 b b） 傳動示意圖傳動示意圖 1 1踏桿踏桿 2 2砧座砧座 3 3砧墊砧墊 4 4下抵鐵下抵鐵 5 5上抵鐵上抵鐵 6 6手柄手柄 7 7下旋氣閥下旋氣閥 8 8上旋氣閥上旋氣閥 9 9工作氣缸工作氣缸 10 10壓縮氣缸壓縮氣缸 1111減速器減速器 12 12電動機電動機 13 13連桿機構連桿機構 14 14、1515活塞活塞 圖圖13-13 13-13 雙柱拱式蒸汽錘雙柱拱式蒸汽錘 1 1機架機架 2

22、 2落下部分落下部分 3 3工作汽缸工作汽缸 4 4操作手柄操作手柄 5 5砧座砧座 6 6閥芯閥芯 7 7進汽管進汽管 8 8閥體閥體 9 9錘桿錘桿 10 10活塞活塞 11 11排汽管排汽管 (3) (3) 水壓機水壓機 水壓機的結構與工作原理見圖水壓機的結構與工作原理見圖1414。 圖圖14 14 水壓機水壓機 1 1工作缸工作缸 2 2工作柱塞工作柱塞 3 3上橫梁上橫梁 4 4活動橫梁活動橫梁 5 5立柱立柱 6 6底座底座 7 7下抵鐵下抵鐵 8 8上抵鐵上抵鐵 9 9回程缸回程缸 10 10回程柱塞回程柱塞 1111橫梁橫梁 12 12拉桿拉桿 2 2自由鍛造的基本工序自由鍛造

23、的基本工序 基本工序有鐓粗、延伸、彎曲、沖孔、切割、扭轉、基本工序有鐓粗、延伸、彎曲、沖孔、切割、扭轉、錯移和鍛接等。生產中常用的是鐓粗、延伸和沖孔，它錯移和鍛接等。生產中常用的是鐓粗、延伸和沖孔，它們分別表示如圖們分別表示如圖1515、圖、圖1616和圖和圖1717。15 15 鐓粗鐓粗 a a）全部鐓粗全部鐓粗 b b）、）、c c）局部鐓粗局部鐓粗 圖圖16 16 延伸延伸 a a）一般延伸一般延伸 b b）帶心棒延伸帶心棒延伸 圖圖17 17 沖孔沖孔 a a）空心沖子沖孔空心沖子沖孔 b b）板料沖孔板料沖孔 c c）實心沖子沖孔實心沖子沖孔 三、三、模型鍛造模型鍛造 模型鍛造及其特

24、點：模型鍛造及其特點： 模型鍛造是將金屬坯料放在具有一定形狀的鍛模模模型鍛造是將金屬坯料放在具有一定形狀的鍛模模膛內受沖擊力或壓力后變形而獲得鍛件的方法。膛內受沖擊力或壓力后變形而獲得鍛件的方法。 模型鍛造有如下特點：生產效率高，鍛件形狀和尺模型鍛造有如下特點：生產效率高，鍛件形狀和尺寸比較準確，加工余量小，能鍛出形狀較為復雜的鍛件。寸比較準確，加工余量小，能鍛出形狀較為復雜的鍛件。但鍛模的制造成本高，需用專門的模鍛設備。模型鍛造但鍛模的制造成本高，需用專門的模鍛設備。模型鍛造適用于中小型鍛件的成批和大量生產。適用于中小型鍛件的成批和大量生產。 模型鍛造按使用設備的不同分為模鍛錘上模鍛、壓模型

25、鍛造按使用設備的不同分為模鍛錘上模鍛、壓力機上模鍛和胎模鍛等。力機上模鍛和胎模鍛等。圖圖18 18 錘上模鍛錘上模鍛 1 1模座模座 2 2、4 4、6 6楔子楔子 3 3模墊模墊 5 5鍛模鍛模 7 7錘頭錘頭 8 8、9 9燕尾燕尾 1 1模鍛錘上模鍛模鍛錘上模鍛 模鍛錘上模鍛簡稱錘上模鍛，如圖模鍛錘上模鍛簡稱錘上模鍛，如圖1818所示。所示。 2 2壓力機上模鍛壓力機上模鍛 摩擦壓力機上模鍛的主要優點是工作時震動小，設備摩擦壓力機上模鍛的主要優點是工作時震動小，設備簡單，操作安全；缺點是生產率不高。簡單，操作安全；缺點是生產率不高。圖圖19 19 摩擦壓力機摩擦壓力機 a a）外觀圖外觀

26、圖 b b）傳動示意圖傳動示意圖 1 1電動機電動機 2 2帶傳動帶傳動 3 3摩擦盤摩擦盤 4 4飛輪飛輪 5 5絲桿絲桿 6 6螺母螺母 7 7滑塊滑塊 8 8操縱桿操縱桿 9 9底座底座 10 10機架機架 3 3胎模鍛胎模鍛 胎模鍛是一種在自由鍛造的設備上用胎模生產鍛件胎模鍛是一種在自由鍛造的設備上用胎模生產鍛件的方法。胎模的構造如圖的方法。胎模的構造如圖2020所示。所示。 與其它模鍛方法比較，由于胎模制造簡便，又無需與其它模鍛方法比較，由于胎模制造簡便，又無需昂貴的模鍛設備，因而成本低。胎模鍛昂貴的模鍛設備，因而成本低。胎模鍛造工藝靈活多樣，造工藝靈活多樣，可以生產品種繁多的鍛件。

27、但在生產效率、精度等方面可以生產品種繁多的鍛件。但在生產效率、精度等方面不及其它模鍛方法，而且勞動強度較大。不及其它模鍛方法，而且勞動強度較大。圖圖20 20 胎模胎模 1 1導銷孔導銷孔 2 2導銷導銷 3 3小孔小孔 4 4模膛模膛 5 5毛邊槽毛邊槽 四、四、板料沖壓板料沖壓 板料沖壓是用沖模使板料分離或變形的一種加工方法。板料沖壓是用沖模使板料分離或變形的一種加工方法。板料沖壓通常在冷態下進行，所以又稱為冷沖壓。板料沖壓通常在冷態下進行，所以又稱為冷沖壓。 （一）板料沖壓的特點與應用（一）板料沖壓的特點與應用 板料沖壓具有下列板料沖壓具有下列特點特點： 1) 1) 可制成形狀復雜的零件

28、，材料利用率高。可制成形狀復雜的零件，材料利用率高。 2) 2) 產品具有較高的幾何精度和表面精度。產品具有較高的幾何精度和表面精度。 3) 3) 能獲得重量輕、強度和剛度較高的零件。能獲得重量輕、強度和剛度較高的零件。 4) 4) 操作簡單，生產率高，便于機械化和自動化生產。操作簡單，生產率高，便于機械化和自動化生產。 用于板料沖壓的材料，特別是制造杯狀零件的材料，用于板料沖壓的材料，特別是制造杯狀零件的材料，必須有足夠的塑性。必須有足夠的塑性。 （二）沖壓設備（二）沖壓設備 沖壓設備主要是剪床和沖床。沖壓設備主要是剪床和沖床。 1 1剪床剪床 剪床的用途是將板料切成一定寬度的條料，以供下剪

29、床的用途是將板料切成一定寬度的條料，以供下一步沖壓工序之用。一步沖壓工序之用。 剪床的外觀和傳動原理如圖剪床的外觀和傳動原理如圖2121所示。所示。 2 2沖床沖床 沖床又稱曲柄壓力機。除剪切工作外，板料沖壓的沖床又稱曲柄壓力機。除剪切工作外，板料沖壓的基本工序都是在沖床上進行的。沖床按其結構分為單柱式基本工序都是在沖床上進行的。沖床按其結構分為單柱式和雙柱式兩種。和雙柱式兩種。 沖床的外觀和傳動原理如圖沖床的外觀和傳動原理如圖2222所示。所示。圖圖21 21 剪床剪床 a a）外觀圖外觀圖 b b）傳動示意圖傳動示意圖 11電動機電動機 2 2軸軸 3 3離合器離合器 4 4曲軸曲軸 5

30、5滑塊滑塊 6 6工作臺工作臺 7 7制動器制動器 圖圖22 22 單柱沖床單柱沖床 a a）外觀圖外觀圖 b b）傳動示意圖傳動示意圖 1 1制動器制動器 2 2曲軸曲軸 3 3離合器離合器 4 4飛輪飛輪 5 5電動機電動機 6 6踏板踏板 7 7滑塊滑塊 8 8連桿連桿 （三）板料沖壓的基本工序（三）板料沖壓的基本工序 (1) (1) 剪切剪切 (2) (2) 落料和沖孔落料和沖孔 圖圖2323所示為落料和沖孔時金屬的變形過程。所示為落料和沖孔時金屬的變形過程。 圖圖23 23 落料和沖孔時金屬的變形過程落料和沖孔時金屬的變形過程 (3) (3) 修整修整 修整工序如圖修整工序如圖242

31、4所示。所示。(4) (4) 彎曲彎曲 圖圖2525為彎曲工序簡圖。為彎曲工序簡圖。 圖圖24 24 修整工序簡圖修整工序簡圖 a)a)外圓修整外圓修整 b)b)內孔修整內孔修整 圖圖25 25 彎曲工序簡圖彎曲工序簡圖 (5) (5) 拉深拉深 圖圖2626為拉深工序簡圖。為拉深工序簡圖。圖圖26 26 拉深工序簡圖拉深工序簡圖 圖圖27 27 拉深時產生折皺及防止措施拉深時產生折皺及防止措施 在拉深過程中，工件的邊緣部分可能會產生折皺，如在拉深過程中，工件的邊緣部分可能會產生折皺，如圖圖2727a a所示。為預防折皺的產生，可采用壓板把坯料邊緣所示。為預防折皺的產生，可采用壓板把坯料邊緣壓

32、緊，如圖壓緊，如圖2727b b所示。所示。 (6) (6) 成形成形 圖圖2828a a所示是用橡膠壓筋成形，以增加零件所示是用橡膠壓筋成形，以增加零件的剛性。圖的剛性。圖2828b b所示是用橡膠芯棒來增大半成品中間部分的所示是用橡膠芯棒來增大半成品中間部分的空間，即脹形。空間，即脹形。 圖圖28 28 成形簡圖成形簡圖 a a）橡皮壓筋橡皮壓筋 b b）脹形脹形 (7) (7) 翻邊翻邊 圖圖2929為翻邊簡圖。為翻邊簡圖。 圖圖29 29 翻邊簡圖翻邊簡圖 第三節第三節 焊焊 接接 一、概述一、概述 1. 1. 焊接工藝方法及其應用焊接工藝方法及其應用 焊接是一種永久性連接金屬材料的工

33、藝方法。它廣泛用于橋梁、焊接是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。它廣泛用于橋梁、建筑、船舶、化工和機械制造等工業部門。建筑、船舶、化工和機械制造等工業部門。 2. 2. 焊接生產的特點：焊接生產的特點： 1) 1) 能減輕結構件的重量，節約大量金屬材料。能減輕結構件的重量，節約大量金屬材料。 2) 2) 生產率高，生產周期短，勞動強度低。生產率高，生產周期短，勞動強度低。 3) 3) 接頭質量高，致密性好。接頭質量高，致密性好。 4) 4) 產品成本低。產品成本低。 5) 5) 便于機械化和自動化操作。便于機械化和自動化操作。 6) 6) 焊件會產生應力和變形焊件會產生應力和變形, ,且易開裂

34、。且易開裂。 3. 3. 焊接方法分類焊接方法分類 1) 1) 熔焊熔焊 常用的熔焊有電弧焊、氣焊、電渣焊等。常用的熔焊有電弧焊、氣焊、電渣焊等。 2) 2) 壓焊壓焊 常用的壓焊有電阻焊、摩擦焊等。常用的壓焊有電阻焊、摩擦焊等。 3) 3) 釬焊釬焊 常用的釬焊有烙鐵焊、火焰焊等。常用的釬焊有烙鐵焊、火焰焊等。 二、二、焊條焊條電弧焊電弧焊 圖圖13-3013-30所示為焊條電弧焊的焊接過程。所示為焊條電弧焊的焊接過程。 圖圖13-30 13-30 焊條焊條電弧焊的焊接過程電弧焊的焊接過程1 1焊條焊條 2 2焊條藥皮焊條藥皮 3 3焊件焊件 4 4熔滴熔滴 5 5熔池熔池 6 6焊縫焊縫

35、7 7渣殼渣殼 8 8熔渣熔渣 9 9氣體氣體 （一）焊接電弧（一）焊接電弧 1 1焊接電弧的引燃焊接電弧的引燃 圖圖13-3113-31所示為產生電弧的放電過程。所示為產生電弧的放電過程。 2 2焊接電弧的構造和極性焊接電弧的構造和極性 焊接電弧可分為三個區域，即陰極區、弧柱區和陽極區，如圖焊接電弧可分為三個區域，即陰極區、弧柱區和陽極區，如圖13-13-3232所示。所示。 用直流電進行焊接時，電極的接法有正接法和反接法兩種。用直流電進行焊接時，電極的接法有正接法和反接法兩種。圖圖13-31 13-31 產生電弧的放電過程產生電弧的放電過程 圖圖13-32 13-32 焊接電弧的組成焊接電

36、弧的組成 1 1焊條焊條 2 2陰極區陰極區 3 3弧柱區弧柱區 4 4陽極區陽極區 5 5焊件焊件 （二）焊條電弧焊設備（二）焊條電弧焊設備 焊條電弧焊的主要設備是弧焊機，即焊接電源。焊條電弧焊的主要設備是弧焊機，即焊接電源。 1 1焊接電源的基本特性焊接電源的基本特性 焊條電弧焊的電源應該具備下列基本特性：焊條電弧焊的電源應該具備下列基本特性： (1) (1) 容易引弧容易引弧 (2) (2) 焊接過程穩定焊接過程穩定 (3) (3) 短路電流不太大短路電流不太大 (4) (4) 焊接電流能夠調節焊接電流能夠調節 2. 2. 常用電源的類型常用電源的類型 (1) (1) 交流弧焊電源交流弧

37、焊電源 交流弧焊電源是一種特殊的降壓變壓器，交流弧焊電源是一種特殊的降壓變壓器，通常稱為弧焊變壓器。圖通常稱為弧焊變壓器。圖13-3313-33為為BX1BX1型弧焊變壓器。型弧焊變壓器。 BX1 BX1型弧焊變壓器的工作原理如圖型弧焊變壓器的工作原理如圖13-3413-34所示。所示。 (2) (2) 直流弧焊電源直流弧焊電源 分為直流弧焊發電機和弧焊整流器兩種結分為直流弧焊發電機和弧焊整流器兩種結構。構。圖圖13-33 13-33 BX1BX1型弧焊變壓器外觀圖型弧焊變壓器外觀圖 1 1焊接電源兩極（接工件和焊條）焊接電源兩極（接工件和焊條） 2 2線圈抽頭（粗調電流）線圈抽頭（粗調電流）

38、 3 3電流指示盤電流指示盤 4 4調節手柄（細調電流）調節手柄（細調電流） 5 5接地螺釘接地螺釘 圖圖13-34 13-34 BX1BX1型弧焊變壓器的工作原理型弧焊變壓器的工作原理 （三）焊條（三）焊條 1. 1. 焊條的組成焊條的組成 一般焊條電弧焊的焊條由焊芯（心部金屬絲）和藥皮（外包層）一般焊條電弧焊的焊條由焊芯（心部金屬絲）和藥皮（外包層）兩部分。兩部分。 (1) (1) 焊芯焊芯 焊芯主要起導電和填充焊縫金屬的作用。焊芯的化焊芯主要起導電和填充焊縫金屬的作用。焊芯的化學成分直接影響焊縫質量。我國常用的結構鋼焊條焊芯代號為學成分直接影響焊縫質量。我國常用的結構鋼焊條焊芯代號為H0

39、8H08、H08AH08A。 (2) (2) 藥皮藥皮 藥皮在焊接過程中對保證焊縫質量和改善工藝性能藥皮在焊接過程中對保證焊縫質量和改善工藝性能起著極其重要的作用。藥皮的成份比較復雜，藥皮的原材料、作用起著極其重要的作用。藥皮的成份比較復雜，藥皮的原材料、作用及配方可查閱有關資料。及配方可查閱有關資料。 2. 2. 焊條的分類及型號焊條的分類及型號 根據用途的不同根據用途的不同, , 焊條共分九類，即：碳鋼焊條，低合金鋼焊焊條共分九類，即：碳鋼焊條，低合金鋼焊條，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條，不銹鋼焊條，堆焊焊條，低溫焊條，鎳條，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條，不銹鋼焊條，堆焊焊條，低溫焊條，鎳基鑄鐵焊條，銅和銅合

40、金焊條，鋁和鋁合金焊條。基鑄鐵焊條，銅和銅合金焊條，鋁和鋁合金焊條。 根據藥皮化學成分和性質的不同，有酸性焊條和堿性焊條之分。根據藥皮化學成分和性質的不同，有酸性焊條和堿性焊條之分。 焊條型號國家有統一規定的標準。下面以碳鋼焊條為例進行說焊條型號國家有統一規定的標準。下面以碳鋼焊條為例進行說明，其型號用明，其型號用E E及四位數字表示。如及四位數字表示。如： E 4 3 1 5 低氫鈉型藥皮，采用直流反接法焊接低氫鈉型藥皮，采用直流反接法焊接 焊條適用全位置焊接焊條適用全位置焊接 熔敷金屬抗拉強度熔敷金屬抗拉強度430MPa 焊條焊條 （四）手工電弧焊工藝（四）手工電弧焊工藝 1. 1. 接頭

41、形式接頭形式 如圖如圖13-3513-35所示。所示。 2. 2. 焊縫的空間位置焊縫的空間位置 如圖如圖13-3613-36所示。所示。圖圖13-35 13-35 焊接接頭的形式焊接接頭的形式 a a）平頭對接平頭對接 b b）V V型對接型對接 c c）X X型對接型對接 d d）U U型對接型對接 e e）雙雙U U型對接型對接 f f）搭接搭接 g g）角接角接 h h）T T型接型接 圖圖13-3613-36各種空間位置的焊縫各種空間位置的焊縫 a)a)平焊平焊 b b）橫焊橫焊 c c）立焊立焊 d d）仰焊仰焊 3. 3. 焊接規范的選擇焊接規范的選擇 (1) (1) 焊條直徑的

42、選擇焊條直徑的選擇 參見表參見表13-213-2表表13-2 13-2 焊條直徑焊條直徑d的選擇的選擇 焊件厚度焊件厚度mmmm 234 45 5 6 61212 1212 焊條直徑焊條直徑dmmmm 23.23.23.24 4 4 45 5 4 46 6 (2) (2) 焊接電流的選擇焊接電流的選擇 可參照下面經驗公式計算：可參照下面經驗公式計算： I = Kd I = Kd 式中式中 I I 焊接電流（焊接電流（A A） d d 焊條直徑（焊條直徑（mmmm） K K 系數，按表系數，按表13-313-3選擇。選擇。表表13-3 13-3 系數系數K K的選擇的選擇 焊條直徑焊條直徑dmm

43、mm 1.61.6 2 22.52.5 3.23.2 4 46 6 系數系數K 15152525 20203030 30304040 40405050 (3) (3) 焊接速度的選擇焊接速度的選擇 三、氣焊與氣割三、氣焊與氣割 （一）氣焊（一）氣焊 1氣焊的特點和應用氣焊的特點和應用 氣焊是利用可燃氣體燃燒火焰產生的熱量將焊件和焊絲熔化使氣焊是利用可燃氣體燃燒火焰產生的熱量將焊件和焊絲熔化使焊件連接的一種焊接方法，如圖焊件連接的一種焊接方法，如圖13-3713-37所示。所示。 氣焊與電弧焊相比，氣焊火焰溫度低，且不集中，適宜焊接薄氣焊與電弧焊相比，氣焊火焰溫度低，且不集中，適宜焊接薄板；火焰

44、可調節，適宜焊接不同金屬；操作靈活簡便，設備簡單，板；火焰可調節，適宜焊接不同金屬；操作靈活簡便，設備簡單，不用電源。但加熱緩慢，生產效率低，焊件易產生嚴重變形，接頭不用電源。但加熱緩慢，生產效率低，焊件易產生嚴重變形，接頭質量不高。質量不高。 氣焊主要用于焊接氣焊主要用于焊接3mm 以下厚度的低碳鋼薄板、有色金屬及以下厚度的低碳鋼薄板、有色金屬及其合金、釬焊刀具、鑄件焊補、熱處理加熱等。其合金、釬焊刀具、鑄件焊補、熱處理加熱等。圖圖13-37 13-37 氣焊氣焊 1 1火焰火焰 2 2焊炬焊炬 3 3焊絲焊絲 2 2氣焊設備和工具氣焊設備和工具 (1) (1) 氧氣瓶氧氣瓶 (2) (2)

45、 減壓器減壓器 (3) (3) 乙炔瓶乙炔瓶 (4) (4) 焊炬焊炬 如圖如圖13-3813-38所示。所示。圖圖13-38 13-38 焊炬焊炬 1 1焊嘴焊嘴 2 2混合管混合管 3 3乙炔閥門乙炔閥門 4 4手柄手柄 5 5乙炔接管乙炔接管 6 6氧氣接管氧氣接管 7 7氧氣閥門氧氣閥門 3 3焊絲和焊劑焊絲和焊劑 焊絲是填充材料；焊劑（氣焊粉）的作用是去除焊接過程中產焊絲是填充材料；焊劑（氣焊粉）的作用是去除焊接過程中產生的氧化物，改善焊縫成形質量。實用中生的氧化物，改善焊縫成形質量。實用中, , 應根據焊件化學成份來應根據焊件化學成份來選擇焊絲和焊劑。選擇焊絲和焊劑。 （二）氣割（

46、二）氣割 氣割是利用氧氣割是利用氧- -乙炔中性火焰將金屬乙炔中性火焰將金屬預熱到燃點后，打開切割氧氣閥門，將預熱到燃點后，打開切割氧氣閥門，將金屬劇烈氧化成熔渣，并從切口中吹掉，金屬劇烈氧化成熔渣，并從切口中吹掉，從而使金屬分離，如圖從而使金屬分離，如圖13-3913-39所示。所示。 氧氣切割的最大優點是靈活方便，氧氣切割的最大優點是靈活方便，適應性強，設備簡單，生產率高。氣割適應性強，設備簡單，生產率高。氣割常用于鋼材的下料及焊件的坡口加工。常用于鋼材的下料及焊件的坡口加工。 氣割所用設備基本同于氣焊設備，氣割所用設備基本同于氣焊設備，但氣割所用工具為割炬（氣割槍），如但氣割所用工具為割

47、炬（氣割槍），如圖圖13-4013-40所示。所示。 圖圖13-39 13-39 氣割過程氣割過程 1 1氧氣氣流氧氣氣流 2 2割嘴割嘴 3 3預熱火焰預熱火焰 4 4割縫割縫 5 5氧化渣氧化渣 圖圖13-40 13-40 割炬割炬 1 1割嘴割嘴 2 2高壓氧氣管高壓氧氣管 3 3混合氣管混合氣管 4 4高壓氧氣開關高壓氧氣開關 5 5氧氣開關氧氣開關 6 6乙炔開關乙炔開關 7 7乙炔接管乙炔接管 8 8氧氣接管氧氣接管 四、其它焊接方法四、其它焊接方法 （一）埋弧焊（一）埋弧焊 埋弧焊工藝十分相似于焊條電弧焊，是電弧焊的一種。在焊接過埋弧焊工藝十分相似于焊條電弧焊，是電弧焊的一種。在

48、焊接過程中，金屬、電弧均被可熔的顆粒焊劑所覆蓋，如圖程中，金屬、電弧均被可熔的顆粒焊劑所覆蓋，如圖13-4113-41所示。所示。 埋弧焊與焊條電弧焊相比，其優點是生產率高，焊縫質量高，節埋弧焊與焊條電弧焊相比，其優點是生產率高，焊縫質量高，節約金屬材料和電能，改善了勞動條件。但其缺點是不能及時發現焊接約金屬材料和電能，改善了勞動條件。但其缺點是不能及時發現焊接質量問題，并且只適用于水平位置的長直焊縫和有較大直徑的環形焊質量問題，并且只適用于水平位置的長直焊縫和有較大直徑的環形焊縫的焊接。縫的焊接。 埋弧自動焊在造船、鍋爐、化工容器、橋梁、車輛、起重機和冶埋弧自動焊在造船、鍋爐、化工容器、橋梁

49、、車輛、起重機和冶金機械制造中應用最廣。金機械制造中應用最廣。圖圖13-41 13-41 埋弧自動焊剖面圖埋弧自動焊剖面圖 1 1電弧電弧 2 2焊絲焊絲 3 3焊劑焊劑 4 4已熔焊劑已熔焊劑 5 5渣殼渣殼 6 6焊縫焊縫 7 7金屬熔池金屬熔池 8 8基本金屬基本金屬 （二）電渣焊（二）電渣焊 電渣焊是利用電流通過熔渣產生的電阻熱熔化金屬而進行的焊接方電渣焊是利用電流通過熔渣產生的電阻熱熔化金屬而進行的焊接方法，如圖法，如圖13-4213-42所示。所示。 電渣焊的主要特點是對任何厚度的焊件都不需開坡口，并一次焊成；電渣焊的主要特點是對任何厚度的焊件都不需開坡口，并一次焊成；焊厚大工件時成本低、生產率高；操作技術簡單易于掌握。電渣焊在機焊厚大工件時成本低、生產率高；操作技術簡單易于掌握。電渣焊在機械制造工業中，如水壓機、汽輪機、軋鋼機、重型機械、石油化工機械械制造工業中，如水壓機、汽輪機、軋鋼機、重型機械、石油化工機械等大型設備制造中被廣泛采用。等大型設備制造中被廣泛采用。圖圖13-42 13-42 電渣焊電渣焊 1 1、5 5冷卻滑塊冷卻滑塊 2 2金屬金屬熔池熔池 3 3熔渣池熔渣池 4 4焊絲焊絲 6 6焊縫焊縫 （三）氣體保護電弧焊（三）氣體保護電弧焊 氣體保護電弧焊也稱氣電焊，它是利用某種氣體作為保護介質氣體保護電弧焊也稱氣電焊，它是利用某種氣體