铸造锻压与焊接ppt课件

第二章铸造 锻压与焊接 1 第二章铸造 锻压与焊接 2 1铸造 2 2锻压 2 3焊接 2 4典型零件的毛坯选择 2 2 1铸造 一 铸造生产概述铸造将熔融金属液浇入具有与零件形状相应的铸型空腔中 凝固后获得一定形状和性能的金属件 铸件 的方法称为铸造 铸造的两个基本要素金属熔炼和铸型制作 3 2 1铸造 一 铸造生产概述铸造方法 以铸型为分类标志 可分为砂型铸造和特种铸造两大类 其中砂型铸造用的最广泛 特种铸造又可分为熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造等 4 2 1铸造 一 铸造生产概述铸造的特点优点 适应性强 成本低廉 适合形状复杂 大批量生产的零件 缺点 生产工序多 周期长 铸件质量难以控制 机械性能差 劳动强度大 5 2 1铸造 一 铸造生产概述铸件的常见缺陷有气孔 缩孔 夹渣 砂眼和裂纹等 铸造应用主要用于受冲击力较小 形状复杂的毛坯制造 如机床床身 发动机缸体 各种支架和箱体零件等 6 2 1铸造 7 2 1铸造 二 铸造生产常规工艺流程 8 2 1铸造 三 砂型铸造砂型铸造工艺过程 9 2 1铸造 三 砂型铸造铸型的制作铸型的制作主要包括造型 造芯和合型等三部分 下面主要介绍手工造型方法 造型 用型砂及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型 造型可分为手工造型和机器造型两大类 10 2 1铸造 1 手工造型 按砂箱特征分有两箱造型 三箱造型 脱箱造型和地坑造型等 按模样特征分有整模造型 分模造型 活块模造型 挖砂造型 假箱造型和刮板造型等 11 2 1铸造 整模造型特点 模样是整体结构 最大截面在模样一端为平面 分型面多为平面 操作简单 整模造型适用于形状简单的铸件 如盘 盖类零件 整模造型过程如下图所示 12 2 1铸造 整模造型过程 13 2 1铸造 分模造型特点 模样是分开的 模样的分开面 称为分型面 必须是模样的最大截面 以利于起模 分模造型与整模造型过程基本相似 不同的是造上型时增加放上半模样和取上半模两个操作 分模造型适用于形状较复杂的零件 14 2 1铸造 分模造型过程 a 用下半模造下型 b 用上半模造上型 c 起模 放型芯 合箱 15 2 1铸造 带法兰盘的分模造型过程 16 2 1铸造 活块模造型模样是上可拆卸或能活动的部分叫活块 通常将模样上有妨碍起模的侧面伸出部分 如小凸台 做成活块 起模时 先将模样主体取出 再将留在铸型内的活块单独取出 这种方法成为活块模造型 17 2 1铸造 活块模造型过程 18 2 1铸造 挖砂造型当铸件按结构特点需要采用分模造型 但由于条件限制 如模样太薄 制模困难 仍做成整体时 为方便起模 下型分型面需挖成曲面或有高低变化的阶梯形状 称不平分型面 这种方法称为挖砂造型 19 2 1铸造 挖砂造型过程 20 2 1铸造 假箱造型过程 在成批铸造中 挖砂造型是不合理的 为提高造型效率和质量 可采用假箱造型 21 2 1铸造 三箱造型用三个砂箱制造铸型的过程称为三箱造型 适用于铸件两端截面尺寸大于中间截面时 可便于两个方向分别起模 22 2 1铸造 三箱造型过程 23 2 1铸造 2 机器造型 机器造型在于使紧砂和起模两个基本操作全部或部分地实现机械化 可大大提高生产率和铸件质量 改善工人劳动条件 适用于大批量生产 24 2 1铸造 紧砂方法以空压机为动力 有压实 震实 震压和抛砂四种基本形式 其中震压应用最广 25 2 1铸造 起模方法起模机构安装在造型机上 常用的起模方法有顶箱起模 翻转起模等 26 2 1铸造 四 常用特种铸造方法1 金属型铸造将液态金属浇入金属材料制成的铸型中以获得铸件的方法 称为金属型铸造 特点 可以一型多铸 铸件的组织致密 机械性能好 铸件精度高 IT12 IT14 Ra12 5 6 3 m 但由于金属型导热快 易出现浇不足 冷隔 裂纹等缺陷 27 金属型铸造 28 2 1铸造 四 常用特种铸造方法1 金属型铸造金属型铸造适用于大批量生产中形状比较简单 壁不太薄的有色合金小型铸件 如汽车 拖拉机发动机的铝活塞 汽缸体 油泵壳体 以及铜合金的轴瓦 轴套等 29 2 1铸造 四 常用特种铸造方法2 熔模铸造用易熔材料制成模型 与实际零件形状相同 然后在模型表面沾涂上涂料和石英砂以形成外壳 在外壳硬结后熔去里面的模型 再经焙烧后获得无分型面的铸型硬壳 内腔形状与零件表面相同 30 2 1铸造 四 常用特种铸造方法2 熔模铸造浇注入液态金属 待其冷凝后 毁去外壳即获得铸件 特点 熔模铸造所得铸件精度高 IT8 IT10 Ra0 8 m 表面粗糙度低 减少了金属切削加工量 实现了少切削 甚至无切削加工 为此称熔模铸造为精密铸造 31 熔模铸造 工艺过程 压型制蜡模结壳和脱蜡焙烧和浇注 32 熔模铸造件 33 2 1铸造 四 常用特种铸造方法3 压力铸造指将液态金属在高压下注入铸型 经冷凝后获得铸件的铸造方法 压铸机是用于压铸的常用设备 分卧式和立式两大类 目前应用最多的是卧式冷压室压铸机 34 压铸工艺过程示意图 35 压力铸造 36 2 1铸造 四 常用特种铸造方法3 压力铸造优点 压铸件具有 三高 即铸件精度高 IT11 IT13 Ra3 2 0 8 m 强度和硬度高 b比砂型铸件高20 40 生产率高 50 150件 小时 缺点 铸件存在无法克服的皮下气孔 且塑性差 设备投资大 应用范围较窄 37 压力铸造 38 2 1铸造 四 常用特种铸造方法3 压力铸造压力铸造适用于低熔点的合金材料 较小且薄壁均匀的铸件 锌合金1 4mm 铝合金1 5 5mm 铜合金2 5mm 39 压力铸造 40 4 离心铸造 离心铸造的特点 生产圆筒形铸件时 无浇铸系统和冒口 省工省料 成本低 由于定向凝固 铸件组织致密质量好 适合制造双合金铸件 合金充型能力强 适于流动性差的合金和薄件的生产 41 离心铸造示意图 42 第二章铸造 锻压与焊接 2 1铸造 2 2锻压 2 3焊接 2 4典型零件的毛坯选择 43 2 2锻压 金属压力加工包括轧制 拉拔 挤压 锻造和冲压等几大加工成型方法 锻压是金属压力加工方法的一部分 是锻造和冲压工种的总称 44 2 2锻压 锻造在高温状态下进行 用于制造零件毛坯或形状简单的零件 冲压在常温状态下进行 用于制造板料零件 亦称冷冲压 45 2 2锻压 一 锻造生产过程 备料 冷却 锻前加热 锻造成形 锻件 46 2 2锻压 一 锻造生产过程备料锻造大型锻件一般用钢锭做坯料 由本厂的炼钢车间或专业钢铁厂按要求直接供应 锻造中小锻件则常用棒料或中厚板料 经锯割 气割或剪切后成为一定尺寸的坯料 47 2 2锻压 一 锻造生产过程锻前加热锻件锻造前必须加热 目的是提高坯料的塑性和降低变形抗力 以提高其可锻性 锻件允许加热到的最高温度 称为始锻温度 最低的可锻温度称终锻温度 48 表2 1常用金属材料的锻造温度范围 49 2 2锻压 一 锻造生产过程锻造成形按成形方式不同 锻造成形可分为自由锻造和模型锻造两大类 50 2 2锻压 一 锻造生产过程冷却方式 空冷 在空气中冷却 冷却速度较快 坑冷 在填充有石棉灰 砂子或炉渣等绝热材料的坑中冷却 冷却速度较慢 炉冷 在填充在500 7000C的加热炉中 冷却速度最慢 51 2 2锻压 一 锻造生产过程冷却方式一般地 简单锻件和中小锻件可以采用较快的冷却速度 锻件材料中的碳元素及合金元素含量越高 或锻件体积越大 则要求采用慢的冷却速度 52 2 2锻压 二 自由锻造自由锻造分类手工自由锻 利用简单的手工工具 使坯料产生变形而获得锻件的方法 机器自由锻 使用机器设备 使坯料在设备的上 下两砧之间受力变形 从而获得锻件的方法 53 2 2锻压 二 自由锻造自由锻造主要设备手工自由锻工具 54 常用手工自由锻工具 55 井冈山红军用过的砧 zhen 56 井冈山红军用过的军械 57 二 自由锻造 自由锻造主要设备如 机器自由锻设备 58 2 2锻压 二 自由锻造自由锻造的基本工序和操作自由锻造的工序包括辅助工序 基本工序和精整工序 基本工序是锻造工艺的主要部分 59 2 2锻压 二 自由锻造自由锻造的基本工序和操作基本工序有镦粗 拔长 冲孔 弯曲 切割 错位 扭转和扩孔等 其中镦粗 拔长 冲孔 弯曲这四种基本工序应用最多 60 自由锻造基本工序 镦粗 镦粗是使坯料高度减小 横截面增大的工序 可用于锻造高度小 截面大的工件毛坯 如齿轮 皮带轮和法兰盘等 a 完全镦粗 b 局部镦粗 c 垫环镦粗 61 自由锻造基本工序 拔长 拔长是减小截面 增加长度的锻造工艺 主要用于制造长度大 截面小的轴类和杆类零件 如直轴 曲轴 拉杆和套筒等 操作时应边锻打 边翻转 边送进坯料 a 平砧拔长 b 局部拔长 c 芯棒拔长 62 自由锻造基本工序 冲孔 在锻件上锻出孔的工艺称冲孔 孔可以是通孔或盲孔 薄零件可单面冲孔 厚零件需双面冲孔 a 单面冲孔 b 双面冲孔 63 自由锻造基本工序 弯曲 使坯料完成一定角度或一定形状的工序称弯曲 64 自由锻造基本工序 切断 将坯料切断或切除锻件余量的工序称切断 切割方形截面 先从一面用剁刀切入锻件 至快断开时 将锻件翻转 再用剁刀或克棍截断 切割圆形截面 先将锻件放在带有圆凹槽的剁垫中 边割边旋转锻件 直至切断 a 单面冲孔 b 双面冲孔 65 自由锻造的特点 工艺灵活 设备通用性好 适应性强 工具简单 成本低 生产率较低 操作强度大 锻件精度低 加工余量较大 适合于单件 小批生产 锻件形状要简单 尺寸和表面质量要求不能高 自由锻是生产大型锻件的唯一锻造方法 二 自由锻造 66 2 2锻压 三 模型锻造将坯料置于模具的型腔中 使坯料在模腔中受压成形而获得铸件的方法称为模型锻造 在模型锻造中 金属只能在模腔中流动 金属的变形受到模具型腔的限制 故也称模锻 67 连杆的模锻 1 拔长模镗2 滚压模镗3 终锻模镗4 预压模镗5 弯曲模镗 68 2 2锻压 三 模型锻造优点 生产率较高 锻件成本低 锻件尺寸较精确 表面质量好 加工余量小 锻件内部流线分布更合理 操作简便 劳动强度低 缺点 是设备投资大 模具费用高 工艺灵活性较差 生产周期长 模锻适应于锻件形状复杂 生产批量大的定型产品 69 2 2锻压 四 板料冲压利用冲压模具 使金属薄板发生分离或变形的加工方法叫板料冲压 简称冲压或冷冲压 冲压通常是在常温下进行 冲压所用的金属板料厚度一般在6mm以下 3mm以下的薄板最常用 70 2 2锻压 四 板料冲压冲压工艺应用相当广 几乎涵盖了所有的工业领域 如家电 五金 钟表 电机 仪器仪表 汽车 摩托车和航空产品中的金属 非金属薄板零件成品或半成品等 71 2 2锻压 四 板料冲压冲压设备与模具冲压设备 剪板机用于剪裁板料 压力机用于安装模具 有机械压力机和液压压力机两类 72 开式机械压力机 曲柄压力机 73 2 2锻压 四 板料冲压冲压设备与模具冲压模具 实现冲压工序需依赖于工艺装备 即冲压模具 简称冲模 冲模可分为落料模 冲孔模 拉深模 弯曲模 修边模和落料冲孔复合模等 74 某零件的第二道拉深模 拉深过程简图 75 2 2锻压 常见冲压工序及示意图 76 常见冲压工序及示意图 77 第二章铸造 锻压与焊接 2 1铸造 2 2锻压 2 3焊接 2 4典型零件的毛坯选择 78 2 3焊接 焊接是通过加热或加压 或两者并用 并使用 或不用 填充材料 使焊件形成原子间结合 从而实现永久性 不可拆卸 连接的一种加工方法 焊接方法的种类很多 但按其过程特点不同 可分为三大类 熔焊 压焊和钎焊 79 2 3焊接 熔焊 将两焊件的连接部位加热至熔化状态 在不加压的情况下 使其冷却凝固成一体 从而完成焊接 压焊 在焊接过程中必须对焊件施加压力 同时加热 或不加热 从而完成焊接 钎焊 将低熔点的钎料熔化 使其与焊件金属 已加热 但仍处于固态 相互扩散 而实现连接 80 2 3焊接 一 手弧焊焊接电弧利用电弧作为热源的焊接方法称为电弧焊 用手工操作焊条进行的电弧焊称为手弧焊 焊接电弧 由焊接电源供给的 具有一定电压的两电极 焊条与工件 间 在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象 81 焊接电弧 82 手工电弧焊焊接过程 1 焊条2 焊条药皮3 焊件4 熔滴5 熔池6 焊缝7 渣壳8 熔渣9 气体 83 2 3焊接 一 手弧焊手弧焊设备交流弧焊机是一个特殊的降压变压器 可将工业用的电压 220V或380V 降到空载时60 70V 电弧燃烧时20 35V 同时能提供很大的焊接电流 且在一定范围内可调 交流弧焊机结构简单 使用和维修方便 价格便宜 体积小 所以应用广泛 84 2 3焊接 一 手弧焊手弧焊设备直流弧焊机是对交流进行变压 整流转换成直流的焊接电源 所以也叫焊接整流器 直流弧焊机具有结构简单 重量轻 噪音小 空载耗电少及成本低等优点 85 2 3焊接 一 手弧焊手弧焊设备目前国内外竟相发展的逆变式弧焊整流器是一种新型的弧焊电源 它具有效率高 体积小 稳弧性好和焊接质量稳定等突出优点 所以被越来越广泛的得到应用 86 2 3焊接 一 手弧焊电焊条电焊条 简称焊条 是手弧焊的焊接材料 由焊芯和涂在焊芯表面的药皮两部分组成 焊芯是焊接专用的金属丝 焊条直径是用焊芯的直径来表示的 常用的为 2 6mm 长度为250 450mm 87 2 3焊接 一 手弧焊电焊条药皮的主要作用是使电弧容易引燃并保持燃烧稳定性 防止空气对熔化金属的有害作用 保证熔池内金属不被氧化 同时加入有益的合金元素 以确保焊缝金属的化学成分和力学性能 改善焊缝质量 88 2 3焊接 一 手弧焊焊接接头形式和坡口接头形式 应根据焊接结构形状 强度要求 工件厚度 焊后变形 坡口加工难易程度和焊接方法等因素综合考虑决定 常用的焊接接头形式有对接接头 搭接接头 角接接头和T形接头等四种 89 焊接接头形式 a 对接 b 搭接 c 角接 d T型接 90 2 3焊接 一 手弧焊焊接接头形式和坡口坡口形式 焊接时 为了保证焊件能焊透并减少母材在焊缝中所占的比例 需要将焊件接头处加工成所需的几何形式 俗称开坡口 加工坡口时 在焊接厚度方向留的直边称为钝边 其作用是防止烧透 91 坡口形式 92 焊缝的布置 93 2 3焊接 二 其它焊接方法气焊气焊是利用可燃气体和助燃气体混合燃烧产生的高温作为热源 去熔化母材和填充金属的一种焊接方法 最常用的氧乙炔焊 乙炔和氧气混合燃烧形成的火焰称为氧乙炔焰 其最高温度可达31500C左右 94 气焊示意图 95 气焊设备及其连接 96 2 3焊接 二 其它焊接方法气焊气焊使用不带涂料的焊丝作为填充金属 优点 气焊具有火焰易于控制 操作灵活 容易实现均匀焊透和单面焊双面成形 以及不需要电流 便于在工地或野外作业等 97 2 3焊接 二 其它焊接方法气焊缺点 与电弧焊相比 气焊加热慢 生产效率低 而且加热温度较低 热量分散 焊接变形大 焊接接头质量不高 应用 目前气焊只是有限地使用在厚度为0 5 3 0mm的有色金属 薄钢板以及铸铁 某些合金钢 工具钢的焊接和补焊上 98 2 3焊接 二 其它焊接方法气割气割是利用氧 乙炔气体混合火焰将工件待割部位加热到一定温度 然后施加高压氧气流使金属燃烧 放出热量并吹除氧化渣 致使工件完全被割开 99 气割过程 100 割炬 101 2 3焊接 二 其它焊接方法气体保护焊使用焊丝作为电极和填充材料 外加气体作为电弧介质及保护气体对电弧和熔池进行保护的电弧焊称为气体保护焊 常用的气体保护焊有氩弧焊和CO2气体保护焊两种 102 2 3焊接 二 其它焊接方法气体保护焊1 氩弧焊 用氩气作为保护气体的电弧焊 按电极材料不同可分为非熔化极 钨极 氩弧焊和熔化极氩弧焊两种 103 氩弧焊示意图 a 非熔化极氩弧焊 b 熔化极氩弧焊 104 2 3焊接 二 其它焊接方法气体保护焊特点 氩气是一种惰性气体 它既不与金属起化学反应 也不溶解于熔池中 能有效地保护焊体 而且电弧热量集中 焊件热影响区和变形小 因此焊接接头质量高 105 2 3焊接 二 其它焊接方法气体保护焊此外 氩弧焊时无熔渣 故不需清渣 无夹渣缺陷 可进行全位置的焊接 并能焊接0 5mm以下的薄板 所以 氩弧焊适用于铝 煤 铜及其各种不锈钢 耐热钢等难焊材料的焊接 但因氩气价格较贵 氩弧焊主要用于重要结构的焊接 106 2 3焊接 二 其它焊接方法气体保护焊2 CO2气体保护焊 是一种熔化极焊 它采用气体CO2进行保护 焊接时电弧在CO2气体中燃烧 防止了空气中氧 氮等气体的侵入 107 CO2气体保护焊示意图 108 CO2气体保护焊设备示意图 109 2 3焊接 二 其它焊接方法气体保护焊2 CO2气体保护焊 特点 由于电弧热量集中 热影响区和焊件变形小 另外 CO2价格低廉 仅为手弧焊的40 50 生产率高 质量好 操作灵活 可全位置焊接 110 2 3焊接 二 其它焊接方法气体保护焊2 CO2气体保护焊 应用 但由于CO2气有一定的氧化性 焊接时造成合金元素烧损 同时电弧飞溅较多 焊缝成形较差 故不适宜于有色金属和高合金钢的焊接 可用于低碳钢 低合金结构钢的焊接 111 2 3焊接 二 其它焊接方法电阻焊是焊件组合后通过电极施加压力 利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法 按工艺特点 电阻焊分为点焊 缝焊和对焊三种 112 电阻焊示意图 a 点焊 b 缝焊 c 对焊 113 2 3焊接 二 其它焊接方法电阻焊特点 是焊接电流大 焊接时间短 生产率高 不使用填充金属 不需要保护 焊接变形小 容易实现机械化 自动化 但由于设备复杂 投资大 焊接时耗电量大 所以 电阻焊适合于成批大量生产中的薄板或型钢的焊接 114 2 3焊接 二 其它焊接方法埋弧自动焊埋弧焊是一种电弧焊 在焊接过程中将电弧埋在焊剂层下燃烧进行焊接的方法 115 埋弧自动焊焊缝形成过程 116 埋弧自动焊示意图 117 2 3焊接 二 其它焊接方法埋弧自动焊特点 与手弧焊相比 1 焊缝质量好且稳定 由于焊接时熔池与焊缝受到焊剂和渣壳的很好保护 电弧燃烧稳定 焊缝冷却缓慢 因而焊缝形成美观 质量好 118 2 3焊接 二 其它焊接方法埋弧自动焊特点 2 省时省料 由于采用大电流 可达1000A 并减少换焊条时间 且焊件厚度在14mm以下不需开坡口而一次焊成 电弧热量充分利用 金属飞溅少 大大地节省焊接时间和材料 119 2 3焊接 二 其它焊接方法埋弧自动焊特点 3 劳动条件好 因焊接时看不见弧光 少尘烟 焊接过程实现机械化 故工人劳动条件得到很大改善 120 2 3焊接 二 其它焊接方法钎焊是利用熔点比焊件金属低的钎料作为填充料 经加热熔化后 把两个焊件在固态下连接起来的一种焊件方法 121 2 3焊接 二 其它焊接方法钎焊常用的钎焊有两种 1 硬钎焊 其钎料熔点大于4500C 接头强度可达500MPa 如铜焊 银焊等 2 软钎焊 其钎料熔点低于4500C 接头强度一般低于70MPa 如锡焊 122 2 3焊接 二 其它焊接方法钎焊特点 钎焊过程中 焊件加热温度低 组织和性能变化小 变形也小 接头尺寸精确 生产率高 应用 主要用于异类金属及特殊结构件的焊接 在仪表 无线电 航空 喷气技术 装饰品几硬质合金刀具的焊接中得到广泛应用 123 2 3焊接 三 焊接质量分析焊接应力与变形在焊接过程中 由于焊件受热的不均匀及熔敷金属的冷却收缩等原因 将导致焊件在焊后产生焊接应力和变形 应力的存在使得焊件力学性能降低 甚至会产生焊接裂纹 使结构开裂 124 2 3焊接 三 焊接质量分析焊接应力与变形而变形则回使焊件的形状和尺寸发生变化 影响装配和使用 焊件变形的基本形 式有 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形和波浪变形等 125 焊件变形的基本形式 126 2 3焊接 三 焊接质量分析焊接缺陷焊接时 因工艺不合理或操作不当 往往回在焊接接头处产生缺陷 用不同的焊接方法 产生的缺陷及原因也各不相同 127 常见的焊接缺陷及其特征和产生原因 128 第二章铸造 锻压与焊接 2 1铸造 2 2锻压 2 3焊接 2 4典型零件的毛坯选择 129 2 4典型零件的毛坯选择 一 毛坯制造方法及如何选择各种毛坯制造方法的特点 铸件 锻件 型材 焊接件和冷冲压件选择毛坯制造方法的原则 130 2 4典型零件的毛坯选择 二 典型零件的毛坯选择轴类零件齿轮类零件箱体类零件 131