第3章金属毛坯的热成型讲述资料课件

机械制造基础机械制造基础第3章 金属毛坯的热成型第3章 金属毛坯的热成型3.1 铸造3.2 锻压加工3.3 焊接第一节第一节 砂型铸造砂型铸造第二节第二节 金属的铸造性能金属的铸造性能第三节第三节 铸造工艺设计基础铸造工艺设计基础第四节第四节 铸件结构工艺性铸件结构工艺性第五节第五节 特种铸造特种铸造3.1 3.1 铸造铸造 概概 述述铸造铸造:是指制造铸型，熔炼金属，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能的铸件的成形方法。造型熔炼金属浇注落砂清理铸件通常作为形状较复杂的零件毛坯，经机械加工制成零件。一般强度不高铸造方法一般分为砂型铸造和特种铸造。其中砂型铸造应用最为普遍。第一节第一节 砂型铸造砂型铸造齿轮毛坯的砂型铸造齿轮毛坯的砂型铸造一、造型一、造型:用造型材料及模样等工艺装备制造铸型用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过程的过程。1.造型材料造型材料：型砂和芯砂：型砂和芯砂型砂是由原砂、粘结剂、水和附加物混制而成。（1）型砂组成的成分）型砂组成的成分 ）原砂）原砂 ：其主要成分是SiO2的质量分数为95%以上的硅砂，耐火性高达1710C颗粒大小：-号筛孔（0.2100.297）粘结剂）粘结剂 ：粘土、陶土、水玻璃、亚麻仁油）附加材料）附加材料：煤粉、木屑。型砂中加入煤粉可防铸件表面粘砂，加入木屑可改善透气性、退让性。（2 2）型砂应具备的性能）型砂应具备的性能）强度强度：型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力）透气性透气性：让气体透过的能力称为透气性。原砂颗粒越大、均匀，粘结剂含量越低，能使型砂的透气性提高。透气性不好，易产生气孔缺陷）耐火性耐火性：型砂抵抗高温作用的能力4）退让性退让性：型砂在外力作用下被压缩的能力.造型方法造型方法（1 1）手工造型）手工造型整模造型整模造型：型腔全部位于一个砂型内，分型面是平面。分模造型分模造型：模样沿截面最大处分为两半挖砂造型挖砂造型：当铸件最大截面不在顶部，模样又不方便分成两段时，常将模样做成整体，造型时挖出阻碍起模的型砂，再造另一型活块造型活块造型：将防碍起模部分作成活块整模造型造下型 刮平 造上型 起模 合型 带有浇口铸件 分模造型挖砂造型活块造型 3.3.浇注系统和冒口浇注系统和冒口1.组成：典型的浇注系统是由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道四部分组成。2.冒口作用：排气；保证液态金属平稳、迅速的流入铸型型腔；补缩：调节各部分冷却速度;聚渣：使浮渣易去除；标记：作为浇满标记。浇注系统和冒口浇注系统和冒口 4.4.造芯造芯：形成铸件的内腔形成铸件的内腔1.造芯的工艺要求工艺要求安放芯骨、开通气道、刷涂料（提高表面质量）2.造芯方法造芯方法：既可用手工造芯，也可用机器造芯。造芯可用芯盒，也可用刮板。5.5.合型合型：将铸型的各个部分组合成一个完整铸型的操作过程二、铸铁的熔炼及浇注二、铸铁的熔炼及浇注（一）熔炼（一）熔炼 1.任务：熔炼的任务是获得预定化学成分和一定温度的金属液，并尽量减少金属液中的气体和杂质，提高熔炼设备的熔化率，降低燃料消耗等，以达到最佳的技术经济指标。2.设备：熔炼铸铁熔炼铸铁：冲天炉冲天炉铸钢：铸钢：电炉电炉有色金属：有色金属：坩埚炉坩埚炉3.炉料：金属料、燃料和熔剂三部分。（二）浇注（二）浇注 将液态金属从浇包注入铸型的操作浇注温度浇注温度 形状复杂、薄壁的灰铸铁件，浇注温度为1400C；形状简单、厚壁的灰铸铁件，浇注温度为1300；铸钢件浇注温度为1500 1550 C。浇注速度浇注速度浇注速度对铸件质量的影响也是较大的。浇注速度应视铸件的大小、形状来定。浇注方法浇注方法 去渣、浇注，一个铸型中间不得中断。(一一)落砂落砂:用手工或机械使铸件和型砂、砂箱用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开要冷却到一定温度才可落砂分开要冷却到一定温度才可落砂(二二)清理清理：从铸件上清除浇口、冒口、型心、从铸件上清除浇口、冒口、型心、毛刺和表面粘砂等过程毛刺和表面粘砂等过程 灰铸铁：敲击灰铸铁：敲击 铸钢件：气割铸钢件：气割 有色金属：锯割有色金属：锯割三、落砂和清理三、落砂和清理1.1.金属的铸造性能金属的铸造性能包括：包括：金属的流动性金属的流动性和和金属的收缩金属的收缩（1）金属的流动性金属的流动性:指熔融金属的流动能力指熔融金属的流动能力主要受下列因素影响主要受下列因素影响：1）化学成分化学成分：共晶合金流动性最好共晶合金流动性最好常用铸造合金中：常用铸造合金中：灰铸铁流动性最好，铸钢最差灰铸铁流动性最好，铸钢最差2）浇注温度浇注温度：适当提高适当提高）铸型条件和铸件结构铸型条件和铸件结构2.1.2 2.1.2 金属的铸造性能金属的铸造性能（2）金属的收缩金属的收缩:指铸型内金属随着温度下降指铸型内金属随着温度下降体积和尺寸会逐渐减小体积和尺寸会逐渐减小主要受下列因素影响：主要受下列因素影响：1）化学成分化学成分：灰铸铁收缩最小、铸钢收缩最大灰铸铁收缩最小、铸钢收缩最大2）浇注温度浇注温度：适当降低适当降低）铸型条件和铸件结构铸型条件和铸件结构2.2.常用金属的铸造性能常用金属的铸造性能1）灰灰铸铸铁铁。在在常常用用的的各各种种铸铸铁铁中中，灰灰铸铸铁铁的的铸铸造造性性能能最最好好，几几乎乎集集中中了了上上述述全全部部优优点点。因因而而灰灰铸铸铁铁件件的的铸铸型型对对型型砂砂要要求求不不高高，很很少少设设置置冒冒口口（只只要要出出气气冒冒口口即即可可）。除除大大型型铸铸件件外外一一般般都都可可用用湿湿型型浇浇注注，设设备备简简单单，操操作作方方便便，生生产产率很高。率很高。2）可可锻锻铸铸铁铁。它它是是由由白白口口铸铸铁铁经经石石墨墨化化退退火火而而成成。由由于于白白口口铸铸铁铁中中碳碳、硅硅含含量量较较低低，熔熔点点高高（约约1300），流流动动性性差差，收收缩缩大大，易易产产生生冷冷隔隔、浇浇不不足足、缩缩孔孔、缩缩松松及及裂裂纹纹等等缺缺陷陷，对对形形状状复复杂杂的的薄薄壁壁铸铸件件，应应采采用用高高温温浇浇注注，定定向向凝凝固，增设冒口和提高砂型的退让性等措施。固，增设冒口和提高砂型的退让性等措施。3）球墨铸铁球墨铸铁。由于通过球化处理后，铁液温度下降，。由于通过球化处理后，铁液温度下降，流动性也有所降低。球墨铸铁的液态收缩和凝固收缩流动性也有所降低。球墨铸铁的液态收缩和凝固收缩较大，容易形成缩孔和缩松。因而在铸造工艺上应采较大，容易形成缩孔和缩松。因而在铸造工艺上应采用快速浇注，定向凝固，加大内浇道和增设冒口等措用快速浇注，定向凝固，加大内浇道和增设冒口等措施。由于金属液中施。由于金属液中MgS与砂型中的水分作用生成硫化与砂型中的水分作用生成硫化氢（氢（H2S）气体，易产生气孔，因此，必须严格控制含）气体，易产生气孔，因此，必须严格控制含硫量及型砂中的水分。硫量及型砂中的水分。2）铸钢铸钢。铸钢的流动性差，为防止浇不足等缺陷，铸。铸钢的流动性差，为防止浇不足等缺陷，铸钢件壁厚不能小于钢件壁厚不能小于8mm，并采用较大的浇注系统的断，并采用较大的浇注系统的断面。铸钢的熔点较高，浇注温度相应也提高，一般为面。铸钢的熔点较高，浇注温度相应也提高，一般为15201600；它的收缩率也比较大，因而极易产生粘；它的收缩率也比较大，因而极易产生粘砂、缩孔、裂纹等缺陷。砂、缩孔、裂纹等缺陷。（3）铸造铜合金铸造铜合金。铜合金的熔点一般在。铜合金的熔点一般在1200上下；上下；流动性好，可浇注最小壁厚约流动性好，可浇注最小壁厚约3mm的复杂铸件；浇注的复杂铸件；浇注温度低，对型砂和芯砂的耐火度要求不高。铜合金易温度低，对型砂和芯砂的耐火度要求不高。铜合金易氧化，常用玻璃、食盐、氟石和硼砂等作熔剂，使氧氧化，常用玻璃、食盐、氟石和硼砂等作熔剂，使氧化物和非金属夹杂物浮于金属液表面。铜合金收缩较化物和非金属夹杂物浮于金属液表面。铜合金收缩较大，易形成集中缩孔，需在壁厚部位设置冒口进行补大，易形成集中缩孔，需在壁厚部位设置冒口进行补缩。缩。（4）铸造铝合金铸造铝合金。铸造铝合金也在电热炉或坩埚炉。铸造铝合金也在电热炉或坩埚炉内熔化。铝合金熔点低，一般在内熔化。铝合金熔点低，一般在660上下；流动性好，上下；流动性好，可浇注最小壁厚可浇注最小壁厚2.5mm的铸件；为避免氧化和吸气，熔的铸件；为避免氧化和吸气，熔炼时应采用炼时应采用NaCI、KCI等为熔剂覆盖在液面上。等为熔剂覆盖在液面上。3.1.3 3.1.3 铸件工艺性设计基础铸件工艺性设计基础一、浇注位置选择一、浇注位置选择1.浇注位置浇注位置：铸件在铸型中所处的位置铸件在铸型中所处的位置重要表面朝下重要表面朝下或侧面或侧面宽大平面应朝下宽大平面应朝下薄壁部分应朝下或侧面薄壁部分应朝下或侧面较厚部分应处于型腔上部（便于安放冒口）较厚部分应处于型腔上部（便于安放冒口）二、分型面的选择二、分型面的选择2.分型面分型面的选择：的选择：分型面是上下铸型间的结合面分型面是上下铸型间的结合面在最大截面处在最大截面处尽量为平直面，且只有一个尽量为平直面，且只有一个尽量使铸件全部或大部分处于一个砂箱中尽量使铸件全部或大部分处于一个砂箱中下芯、检验、合型方便下芯、检验、合型方便三、主要铸造工艺参数的选择三、主要铸造工艺参数的选择1.加工余量加工余量：单件生产、手工造型、朝上表面、铸钢单件生产、手工造型、朝上表面、铸钢等大等大2.起模斜度起模斜度：便于模样从铸型中取出便于模样从铸型中取出3.铸造圆角铸造圆角：减少应力、避免缩孔和缩松等缺陷减少应力、避免缩孔和缩松等缺陷四、四、铸造工艺图铸造工艺图 铸造工艺图铸造工艺图表明了铸件的形状、尺寸、生产表明了铸件的形状、尺寸、生产方法和工艺过程，是指导模样和铸型制造，方法和工艺过程，是指导模样和铸型制造，进行生产准备和铸件检验的基本工艺文件。进行生产准备和铸件检验的基本工艺文件。3.1.4 3.1.4 铸件结构工艺性铸件结构工艺性 （一）铸件质量对铸件结构的要求（一）铸件质量对铸件结构的要求1.壁厚要不可太小并均匀2.壁厚间连接应合理3.壁间采用圆角过渡，避免交叉和锐角连接壁间采用圆角过渡，避免交叉和锐角连接4.避免大的水平面避免大的水平面5.避免铸件收缩时受阻。避免铸件收缩时受阻。7 7）铸件结构应防止铸件变形。）铸件结构应防止铸件变形。2.铸件工艺对铸件结构的要求铸件工艺对铸件结构的要求1.尽量减少分型面2.尽量使分型面平直3.尽量少用活块4.应有结构斜度5.尽量少用或不用型心3.1.5 3.1.5 特种铸造特种铸造一、一、熔模铸造熔模铸造二、金属型铸造二、金属型铸造三、压力铸造三、压力铸造四、离心铸造四、离心铸造一、熔模铸造一、熔模铸造特点：精度高（特点：精度高（IT11）Ra小（小（3.2)，但工序复杂，但工序复杂一、熔模铸造一、熔模铸造应用：应用：熔模铸造主要用来生产形状复杂、精度要求高或熔模铸造主要用来生产形状复杂、精度要求高或难以进行切削加工的小型零件生产，如汽轮机、水难以进行切削加工的小型零件生产，如汽轮机、水轮发动机等的叶片，切削刀具，以及汽车、拖拉机、轮发动机等的叶片，切削刀具，以及汽车、拖拉机、风动工具和机床上的小型零件。风动工具和机床上的小型零件。二、金属型铸造二、金属型铸造一、金属型铸造一、金属型铸造1.优点优点:一型多铸一型多铸 表面粗糙度小表面粗糙度小 晶粒细小晶粒细小 缺点缺点:退让性、透气性差退让性、透气性差2.典型应用：铝合金活塞、气缸体、轴瓦典型应用：铝合金活塞、气缸体、轴瓦二、压力铸造二、压力铸造二、压力铸造二、压力铸造1.优点：生产率高、精度高、可适应薄壁复杂件优点：生产率高、精度高、可适应薄壁复杂件 缺点：铸件中有许多小气孔，不宜热处理缺点：铸件中有许多小气孔，不宜热处理2.典型应用：照相机壳体、仪表零件典型应用：照相机壳体、仪表零件四、离心铸造四、离心铸造特点：组织致密，缺陷少，生产旋转类零件，如各特点：组织致密，缺陷少，生产旋转类零件，如各种管子、缸套、圆环等。种管子、缸套、圆环等。第一节第一节 金属的塑性变形金属的塑性变形第二节第二节 锻造锻造第三节第三节 冲压冲压3.2 3.2 锻压加工锻压加工锻压加工锻压加工锻压：锻压：锻造锻造和和冲压冲压的总称的总称3.2.1 3.2.1 金属的塑性变形金属的塑性变形1.金属的塑性变形金属的塑性变形 单晶体的塑性变形的主要方式是滑移。滑移过程实质上是位错。多晶体的塑性变形主要是晶粒内部的变形。2.加工硬化加工硬化塑性变形后组织组织：等轴晶粒扁平状纤维状 性能性能：强度和硬度升高强度和硬度升高，塑性和韧性塑性和韧性下降下降这种现象叫加工硬化加工硬化。3.冷塑性变形金属在加热时的变化冷塑性变形金属在加热时的变化（1）回复去应力退火去应力退火 组织没变，加工硬化基本保留，内应力大为降低。（2）再结晶再结晶退火再结晶退火 加工硬化和内应力基本消除，性能恢复到变形前。再结晶温度0.4T熔（K）再结晶退火温度再高100200。4.金属的冷加工和热加工金属的冷加工和热加工热加工：热加工：再结晶温度以上的加工再结晶温度以上的加工。锻造锻造：在在加压设备加压设备及及工模具工模具的作用下，使的作用下，使坯料产生全部或部分塑性变形，以获得一定坯料产生全部或部分塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件加工方法。几何尺寸、形状和质量的锻件加工方法。优点优点：提高材料致密度，细化晶粒，改善：提高材料致密度，细化晶粒，改善偏析，使流线合理分布。偏析，使流线合理分布。适用适用：强度要求高，形状相对不太复杂的：强度要求高，形状相对不太复杂的零件。零件。3.2.2 3.2.2 金属的锻造金属的锻造1.化学成分：化学成分：低碳钢或低合金锻造性能好低碳钢或低合金锻造性能好2.组织状态：组织状态：晶粒细小的金属锻造性能好晶粒细小的金属锻造性能好3.变形温度：变形温度：一定范围内，温度越高，锻造一定范围内，温度越高，锻造性能越好。性能越好。总之：总之：塑性好的金属塑性好的金属如，低碳钢、铜铝如，低碳钢、铜铝合金合金锻造性能好锻造性能好。一、金属的锻造性能一、金属的锻造性能锻造成型难易程度锻造成型难易程度1.坯料的加热坯料的加热（1）锻造温度范围）锻造温度范围始锻温度始锻温度：适当高，不宜过高（：适当高，不宜过高（1200）终锻温度终锻温度：适当低，不宜过低（：适当低，不宜过低（800）（2）加热设备）加热设备1.反射炉反射炉2.电阻炉电阻炉 中温电炉中温电炉 高温电炉高温电炉二、坯料的加热与锻件的冷却二、坯料的加热与锻件的冷却2.锻件的冷却方法锻件的冷却方法（1）空冷空冷：低、中碳钢，低合金钢的中小锻件低、中碳钢，低合金钢的中小锻件（2）坑冷坑冷：高碳钢及多数低合金钢的中小锻件高碳钢及多数低合金钢的中小锻件（3）炉冷炉冷：中碳钢，高合金钢的大型锻件中碳钢，高合金钢的大型锻件三、自由锻造三、自由锻造1.自由锻造设备自由锻造设备空气锤空气锤 蒸汽蒸汽-空气自由锻锤空气自由锻锤 水压机水压机2.自由锻造的基本工序自由锻造的基本工序镦粗、拔长、冲孔镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切断定义定义：只用简单的通用性锻造工具，或在锻造设只用简单的通用性锻造工具，或在锻造设备的上下砧之间直接使坯料变形而获得锻件的锻备的上下砧之间直接使坯料变形而获得锻件的锻造方法。造方法。适用适用：形状简单、精度要求地低、单件小批生产。形状简单、精度要求地低、单件小批生产。镦镦 粗粗拔拔 长长冲冲 孔孔扩扩 孔孔3.自由锻锻件结构工艺性及锻件图自由锻锻件结构工艺性及锻件图(1)(1)自由锻锻件结构工艺性自由锻锻件结构工艺性零件的自由锻结构工艺性要求零件的自由锻结构工艺性要求1.避免锥面或斜面2.避免圆柱面与圆柱面相交3.避免非规则截面与非规则外形4.避免肋板与凸台等结构5.截面有急剧变化或形状复杂的零件，可分段锻造，再用焊接或机械连接组成整体(2)锻件图的绘制锻件图的绘制1.1.余块余块(敷料敷料)2.2.确定加工余量和锻件公差确定加工余量和锻件公差四、模锻四、模锻1.锤上模锻锤上模锻利用模具使坯料变形而获得锻件利用模具使坯料变形而获得锻件适用适用：大批量、外形复杂、精度高的中小锻件大批量、外形复杂、精度高的中小锻件设备：设备：蒸汽蒸汽空气自由锻锤空气自由锻锤锻模结构锻模结构：上模、下模、飞边槽上模、下模、飞边槽锻件结构：锻件结构：带孔的锻件不可能将孔直接锻出，而带孔的锻件不可能将孔直接锻出，而是留有一定厚度的冲孔是留有一定厚度的冲孔连皮连皮，锻后再将连皮冲掉。，锻后再将连皮冲掉。单模腔锻模结构单模腔锻模结构1-1-飞边槽飞边槽 2-2-活动模活动模 3-3-固定模固定模4-4-带飞边锻件带飞边锻件 5-5-飞边飞边 6-6-锻件锻件多模腔锻模结构多模腔锻模结构1-1-拔长模腔拔长模腔2-2-滚压模腔滚压模腔3-3-终锻模腔终锻模腔4-4-预锻模腔预锻模腔5-5-弯曲模腔弯曲模腔五、胎模锻五、胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具生胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具生产锻件的一种锻造方法。产锻件的一种锻造方法。胎模锻与白由锻相比，具有生产率高和锻件胎模锻与白由锻相比，具有生产率高和锻件精度高、形状复杂等优点；与模锻相比，精度高、形状复杂等优点；与模锻相比，则有设备简便和工艺灵活等优点。胎模锻则有设备简便和工艺灵活等优点。胎模锻主要用于小型锻件的中小批量生产。主要用于小型锻件的中小批量生产。胎模锻工艺过程1胎模锻工艺过程23.2.3 3.2.3 板料冲压板料冲压板料冲压板料冲压：是利用是利用模具模具，借助，借助冲床冲床的冲击力使的冲击力使模料产生分离或变形，获得所需形状和尺寸的模料产生分离或变形，获得所需形状和尺寸的制件的加工方法制件的加工方法。所有板料厚度一般不超过。所有板料厚度一般不超过6mm。常用材料：常用材料：低碳钢、铜、铝及其合金低碳钢、铜、铝及其合金（具有较（具有较高的塑性），此外高的塑性），此外非金属板料非金属板料也常用于冲压加也常用于冲压加工。工。特点特点：精度高、效率高、操作简单。成本高，精度高、效率高、操作简单。成本高，周期长周期长1、冲压设备：、冲压设备：冲床冲床 剪板机剪板机2滑块滑块 4 连杆连杆 5制动器制动器6曲轴曲轴7离合器离合器9电机电机板料冲裁过程板料冲裁过程2、冲压的基本工序冲压的基本工序:冲裁、弯曲、拉伸冲裁、弯曲、拉伸冲裁冲裁 弯曲弯曲 rmin=（0.251）弯曲弯曲 弯曲线与流线垂直弯曲线与流线垂直 拉深拉深拉深系数：m=d/D,0.5-0.83、冲压模具简单冲模简单冲模连续冲模连续冲模复合冲模复合冲模1-1-卸料板卸料板 2-2-上压板上压板 3-3-凸模凸模 4-4-模柄模柄 5-5-上模板上模板 6-6-下压板下压板7-7-导套导套 8-8-导柱导柱9-9-下模板下模板 10-10-凹模凹模 11-11-定位销定位销简单落料冲孔模简单落料冲孔模简单落料模简单落料模复合模复合模侧刃定距级进模侧刃定距级进模第第三三节节 焊焊接接第一节第一节 手工电弧焊手工电弧焊第三节第三节 金属的焊接性金属的焊接性第二节第二节 其他焊接方法其他焊接方法焊接焊接：通过通过加热或加压加热或加压或两者并用，并且用或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到或不用填充材料，使焊件达到原子间结合原子间结合的一的一种加工方法。种加工方法。优缺点：优缺点：三优一缺三优一缺作用：作用：制造、连接、修补制造、连接、修补三类三类：熔焊、压焊接、钎焊：熔焊、压焊接、钎焊1 1 手工电弧焊手工电弧焊一、焊接过程一、焊接过程电弧热使焊电弧热使焊件接头处的件接头处的金属和焊条金属和焊条端部熔化，端部熔化，形成焊池。形成焊池。一、焊接过程一、焊接过程手工电弧手工电弧焊设备简焊设备简单，操作单，操作灵活，是灵活，是应用最广应用最广泛的焊接泛的焊接方法。方法。二、焊接电弧二、焊接电弧1.焊接电弧的产生焊接电弧的产生2.电弧的热量分布电弧的热量分布阳极区产生：阳极区产生：43%工件（正接）工件（正接）2300阴极区产生：阴极区产生：36%工件（反接）工件（反接）2100弧柱区产生：弧柱区产生：21%6000三、焊接极性及选用三、焊接极性及选用用直流电源焊接时，由于正极与负极上的热量用直流电源焊接时，由于正极与负极上的热量不同，电极的接法有正接和反接两种。不同，电极的接法有正接和反接两种。正接法是正极接焊件、负极接焊条。这时，在正接法是正极接焊件、负极接焊条。这时，在焊接上的热量较大，适合于高熔点、尺寸较大焊接上的热量较大，适合于高熔点、尺寸较大的焊件的焊接。的焊件的焊接。反接法是正极接焊条、负极接焊件，适合于薄反接法是正极接焊条、负极接焊件，适合于薄件、有色金属、不锈钢及铸铁等焊件的焊接。件、有色金属、不锈钢及铸铁等焊件的焊接。四、焊条的组成与选用四、焊条的组成与选用1）焊条的组成。焊条是由）焊条的组成。焊条是由焊芯焊芯和和药皮药皮两部分组两部分组成。成。焊芯焊芯是焊条中被药皮包覆的金属丝。其作是焊条中被药皮包覆的金属丝。其作用是导电、引弧及填充焊缝。常用焊条直径为用是导电、引弧及填充焊缝。常用焊条直径为2.06.0mm，长度为，长度为300400mm。焊条直径通。焊条直径通常按焊件厚度选取，见表常按焊件厚度选取，见表2-5。药皮药皮是压涂在焊是压涂在焊芯表面的涂层，其主要作用是使电弧引燃容易，芯表面的涂层，其主要作用是使电弧引燃容易，并有造气、造渣保护熔池的作用。并有造气、造渣保护熔池的作用。四、焊条的组成与选用四、焊条的组成与选用2）焊条的选择原则）焊条的选择原则u 在焊接低碳钢和低合金钢高强度钢时，一般在焊接低碳钢和低合金钢高强度钢时，一般根据母材的抗拉强度，按根据母材的抗拉强度，按“等强度原则等强度原则”选用选用与母材有相同强度等级且成分相近的焊条；与母材有相同强度等级且成分相近的焊条；u焊接不锈钢和耐热钢时，一般根据母材的化焊接不锈钢和耐热钢时，一般根据母材的化学成分类型，按学成分类型，按“等成分原则等成分原则”选用与母材成选用与母材成分类型相同的不锈钢或耐热钢焊条。分类型相同的不锈钢或耐热钢焊条。3)焊条的分类和型（牌）号焊条的分类和型（牌）号按用途分为：按用途分为：结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、镍及镍合金焊条、铸铁焊条、低温钢焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条十类。其中，结构钢焊条应用最为广泛。按化学成分：按化学成分：酸性焊条：酸性焊条：不易形成气孔，能使用交、直流电源，价廉，用于一般结构件。碱性焊条：碱性焊条：焊口清洁，采用直流反接，用于重要结构件。结构钢结构钢焊条焊条：适合于J422 钛钙型 低碳钢J425 锰 型 铸钢J506 低氢型 低、中碳（重要）不锈钢不锈钢焊条焊条：铬202 钛钙型 0Cr13、1Cr13铸铁铸铁焊条焊条：铸100 氧化钛 灰铸铁 五、焊接设备五、焊接设备1.交流弧焊机交流弧焊机:简单、价廉、可靠，应用广。相简单、价廉、可靠，应用广。相对焊接电弧不够稳定。对焊接电弧不够稳定。结构：结构：特殊的降压变压器特殊的降压变压器电压：电压：6080V（I=50180A）具有陡降的外特性（具有陡降的外特性（V-I）可频繁短路可频繁短路电流可调节电流可调节焊接电流:焊接电流与焊条直径有关。I =(30 60)d2.直流弧焊机直流弧焊机：结构复杂结构复杂,电弧稳定电弧稳定,焊接质量好焊接质量好发电机式发电机式直流弧焊机：交流电动机直流弧焊发电机整流式整流式直流弧焊机：交流弧焊机整流器电压：5080V(I=45320A)序号序号操作步骤操作步骤操作要点操作要点1备料备料划线、用剪切或气割方法下料，并调直钢板划线、用剪切或气割方法下料，并调直钢板2坡口准备坡口准备板厚为板厚为4 6mm时，可采用时，可采用I形坡口双面焊，接形坡口双面焊，接口必须平整口必须平整3焊前清理焊前清理清除铁锈、油污等清除铁锈、油污等4装备装备将两板水平放置，对齐，两板间留将两板水平放置，对齐，两板间留12mm间隙间隙5点固点固用焊条点固，固定两焊件的相对位置，点固后应用焊条点固，固定两焊件的相对位置，点固后应除渣。若焊件较长，可每隔除渣。若焊件较长，可每隔300mm左右点固一左右点固一次，点固长度为次，点固长度为1015mm6焊接焊接选择合适的焊接工艺参数选择合适的焊接工艺参数先焊点固面的反面，使熔深大于板厚的一半，先焊点固面的反面，使熔深大于板厚的一半，焊后除渣焊后除渣翻转焊件焊另一面，注意事项同上翻转焊件焊另一面，注意事项同上7焊后清理焊后清理用钢丝刷等工具把焊件表面的飞溅清理干净用钢丝刷等工具把焊件表面的飞溅清理干净8检验检验用外观方法检查焊缝质量，若有缺陷，应尽可能用外观方法检查焊缝质量，若有缺陷，应尽可能修补修补六、焊接步骤六、焊接步骤2、气焊和气割气焊和气割1).气焊：气焊：以气体以气体(氧氧-乙炔乙炔)火焰作热源的熔焊方法火焰作热源的熔焊方法气焊设备气焊设备:乙炔气瓶、氧气瓶、减压器、焊炬等。优点：优点：操作简便、不需电源、焊薄板不易穿。操作简便、不需电源、焊薄板不易穿。适用：适用：3 3mmmm以下的薄钢板、铜、铝及其合金，以及以下的薄钢板、铜、铝及其合金，以及铸铁的补焊。铸铁的补焊。焰心焰心 内焰：内焰：30003150，最高，最高 外焰外焰 碳化焰碳化焰 O O2 2：C C2 2H H2 21 11.2焊接含碳量较高的焊接含碳量较高的,补碳补碳 中性焰中性焰 O O2 2：C C2 2H H2 2=1=11.2低碳钢、不锈钢和紫铜低碳钢、不锈钢和紫铜 氧化焰氧化焰 O O2 2：C C2 2H H2 21 11.2焊接黄铜、青铜等材料焊接黄铜、青铜等材料 点火、调节火焰与灭火点火、调节火焰与灭火点火：点火时，先微开氧气阀门，再开乙炔阀门，随后用明火点燃。调节火焰：先根据焊件材料确定应采用哪种氧乙炔焰，并调整到所需的那种火焰，再根据焊件厚度，调整火焰大小。灭火：应先关乙炔，再关氧气。2 2).).氧气切割氧气切割:简称气割，是利用某些金属（如铁）在纯氧气流中能够剧烈氧化的原理进行金属切割的方法。过程过程:开始时，先用氧乙炔焰将割口附近的金属预热至燃点，然后打开切割金属阀门，高速氧气射流使高温金属立即燃烧，所生成的氧化物同时被氧气流吹走，而金属燃烧时释放的大量燃烧热和氧乙炔焰一起又将邻近的金属预热到燃点，因此沿切割线以一定的速度移动割炬，即可形成一条整齐的割口。适用适用：低、中碳钢及低合金钢的切割。不可切低、中碳钢及低合金钢的切割。不可切割高碳钢、铸铁、不锈钢、有色金属。割高碳钢、铸铁、不锈钢、有色金属。3、埋弧焊埋弧焊：电弧在焊剂下燃烧进行焊接电弧在焊剂下燃烧进行焊接优点：生产率高（510倍于手弧焊）、质量好适用：板材3mm以上的长直焊缝，或直径较大（250）的环焊缝。4、气体保护焊气体保护焊：用外加气体保护电弧和焊缝区的用外加气体保护电弧和焊缝区的电弧焊。电弧焊。1)氩弧焊氩弧焊：以氩气作气体保护的气体保护焊。：以氩气作气体保护的气体保护焊。钨极氩弧焊：钨丝为电极，适合钨极氩弧焊：钨丝为电极，适合4的板的板熔化极氩弧焊：连续焊丝为电极熔化极氩弧焊：连续焊丝为电极,适合适合325的板的板特点：特点：质量好，变形小，全方位焊接质量好，变形小，全方位焊接适用：适用：Al、Mg、Ti及其合金、低合金钢及其合金、低合金钢,不锈钢。不锈钢。2)二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊：以以CO2作气体保护的气体作气体保护的气体保护焊。保护焊。优点：优点：生产率高（生产率高（13倍手弧焊）质量好，变形小，成本倍手弧焊）质量好，变形小，成本低低,缺点：飞溅大，外表不美观，易产生气孔缺点：飞溅大，外表不美观，易产生气孔适用适用：常用于碳钢、：常用于碳钢、低合金钢、不锈钢和低合金钢、不锈钢和耐热钢的薄板焊接，耐热钢的薄板焊接，也适用于修理机件，也适用于修理机件，如磨损零件的堆焊等，如磨损零件的堆焊等，不适合于有色金属焊不适合于有色金属焊接。接。5、电阻焊、电阻焊（接触焊）：压力（接触焊）：压力+电阻热电阻热1)点焊：强度高、表面光，点焊：强度高、表面光，适合于薄板焊接适合于薄板焊接低碳钢、不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金等均可。2 2)缝焊缝焊：适合：适合有气密要求有气密要求3mm以下的容器和管道以下的容器和管道焊接材料焊接材料：低碳钢、合金钢、铝及其合金等。3 3)对焊对焊：可分为电阻对焊和闪光对焊：可分为电阻对焊和闪光对焊（1 1）电阻对焊）电阻对焊：压至紧密接触，电加热至塑性状态，增压，断电，形成塑性变形接头。适用适用：直径小于20、强度要求不高的杆件。（2 2）闪光对焊：）闪光对焊：焊件装配成对接接头，通电并逐步靠近至接触，强电流通过触点，全部熔化后加压并断电，形成较大塑性变形接头。接头强度较高，但金属损耗大，接头处有毛刺需要清理。适用：适用：刀具、钢棒、钢管等的对接，不但可焊同种金属，也可焊异种金属，如铝-铜、铝-钢等。采用熔点比母材低的金属材料作钎料，将焊件或钎料加热至高于钎料熔点、低于焊件熔点的温度，利用钎料润湿母材，填充接头间间隙并与母材相互扩散而实现连接的焊接方法。硬钎焊：钎料熔点高于450，钎料为铜基钎料，钎剂为硼砂，主要用于受力较大或工作温度较高的零件，如硬质合金刀具焊接。软钎焊：钎料熔点低于450，钎料为锡铅合金，钎剂为松香，主要用于电子元件焊接。6、钎焊、钎焊1.焊接性：金属材料对焊接加工的适应性。衡量：结合性能、使用性能因素：主要取决于化学成分，与焊接方法和条件有关。2.钢的焊接性：主要取决于含碳量。碳当量：将合金元素的质量分数换算成等效的质量分数，加上钢中碳的质量分数。CE=C+Mg/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 (%)3.3.2 金属的焊接性金属的焊接性返回返回CE0.4%（低碳钢），良好，无需预热0.40.6%（中碳钢），较差，预热、缓冷CE 0.6（高碳钢）,差,高温预热,严格工艺措施3.铸铁的焊接性焊接性差，一般只用于焊补。4.常用非铁合金的焊接性铝、铜及其合金的焊接性能差。通常采用氩弧焊、气焊进行焊接。2.3.3 焊件变形和焊件结构工艺性1焊接变形及防止方法焊接变形及防止方法（1）焊接变形产生的原因。焊接构件因焊接而产）焊接变形产生的原因。焊接构件因焊接而产生的内应力称为焊接应力，因焊接而产生的变形生的内应力称为焊接应力，因焊接而产生的变形称为焊接变形。产生焊接应力与变形的根本原因称为焊接变形。产生焊接应力与变形的根本原因是焊接时工件局部的不均匀加热和冷却。是焊接时工件局部的不均匀加热和冷却。1焊接变形及防止方法焊接变形及防止方法（2）焊接变形的防止方法。）焊接变形的防止方法。反变形法。根据某些焊件易变形的规律，焊前反变形法。根据某些焊件易变形的规律，焊前在放置焊件时，使其形态与焊接时发生的变形方在放置焊件时，使其形态与焊接时发生的变形方向相反，以抵消焊接后产生的变形。向相反，以抵消焊接后产生的变形。1焊接变形及防止方法焊接变形及防止方法（2）焊接变形的防止方法。）焊接变形的防止方法。焊前固定法。焊接前，用夹具或重物压在焊焊前固定法。焊接前，用夹具或重物压在焊件上，以抵抗焊接应力，防止焊件变形。也可件上，以抵抗焊接应力，防止焊件变形。也可预先将焊件点焊固定在平台上，然后再焊接。预先将焊件点焊固定在平台上，然后再焊接。为了防止将固定装置去除后再发生变形，可用为了防止将固定装置去除后再发生变形，可用焊接时锤敲击焊缝或焊后退火等方法消除焊接焊接时锤敲击焊缝或焊后退火等方法消除焊接应力。应力。焊接顺序变换法。这是一种通过变换焊接的焊接顺序变换法。这是一种通过变换焊接的顺序，将焊接时施加给焊件的热量尽快发散掉，顺序，将焊接时施加给焊件的热量尽快发散掉，从而防止焊接变形的方法。从而防止焊接变形的方法。常用的焊接顺序变换法有对称法、跳焊法和分常用的焊接顺序变换法有对称法、跳焊法和分段倒退法，加图段倒退法，加图2-57所示。图中小箭头为焊接时所示。图中小箭头为焊接时焊条远行的方向，数字由小到大为焊接顺序。焊条远行的方向，数字由小到大为焊接顺序。锤击焊缝法。这种方法是在焊接过程中，用锤击焊缝法。这种方法是在焊接过程中，用手锤或风锤敲击焊缝金属，以促使焊缝金属产生手锤或风锤敲击焊缝金属，以促使焊缝金属产生塑性变形，焊接应力得以松弛减小。塑性变形，焊接应力得以松弛减小。对容易变形的焊件，焊前预热，焊后缓冷。对容易变形的焊件，焊前预热，焊后缓冷。去应力退火是消除焊接应力最有效的方法。去应力退火是消除焊接应力最有效的方法。2焊件的结构工艺性焊件的结构工艺性要使焊件焊接后能达到各项技术要求，除了采要使焊件焊接后能达到各项技术要求，除了采用上述防止变形等措施以外，还要注意合理设用上述防止变形等措施以外，还要注意合理设计焊件结构。所谓焊件结构工艺性，是指所设计焊件结构。所谓焊件结构工艺性，是指所设计的焊件结构能确保焊接工艺过程顺利地进行，计的焊件结构能确保焊接工艺过程顺利地进行，它主要包含以下内容。它主要包含以下内容。(1).接头形式接头形式：对接、角接、对接、角接、T T形接、搭接形接、搭接对接：对接：常用于重要结构常用于重要结构搭接：搭接：常用于桥梁、屋架结构常用于桥梁、屋架结构(2).坡口形式坡口形式：I I形形、V V形形、U U形、形、X X形形=16 326 2060 1260采用：采用：手工锉、刨或铣、气割等方法制成手工锉、刨或铣、气割等方法制成(3)焊接位置焊接位置：平焊、立焊平焊、立焊、横焊、仰焊横焊、仰焊便于操作便于操作保证质量保证质量生产率高生产率高熔融金属易下流：熔融金属易下流：用用34的细焊条的细焊条电流比正常值小电流比正常值小1015%（3）尽可能选用焊接性好的原材料。）尽可能选用焊接性好的原材料。（4）焊缝位置应便于焊接操作。在采用电弧焊）焊缝位置应便于焊接操作。在采用电弧焊或气焊进行焊接时，焊条或焊枪、焊丝必须有一或气焊进行焊接时，焊条或焊枪、焊丝必须有一定的操作空间。定的操作空间。（5）焊焊缝缝应应尽尽量量均均匀匀、对对称称，避避免免密密集集、交交叉叉。焊焊缝缝均均匀匀、对对称称可可防防止止因因焊焊接接应应力力分分布布不不对对称称而而产产生生变变形形，如如图图2-61所所示示。避避免免焊焊缝缝交交叉叉和和过过于于密密集集可可防防止止焊焊件件局局部部热热量量过过于于集集中中而而引引起起较较大大的的焊接应力，如图焊接应力，如图2-62所示。所示。（6）焊焊缝缝位位置置应应避避免免应应力力集集中中。由由于于焊焊接接接接头头处处塑塑性性和和韧韧性性较较差差，又又有有较较大大的的焊焊接接应应力力，如如果果此此处处又又有有应应力力集集中中现现象象，则则很很容容易易产产生生裂裂纹纹。如如图图2-63所所示示为为一一储储油油罐罐，两两端端为为封封头头。封封头头形形式式有有两两种种，一一种种是是球球面面封封头头，直直接接焊焊在在圆圆柱柱筒筒上上，形成环形角焊缝（图形成环形角焊缝（图2-63a）；）；a）不合理 b）合理 人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。