热加工装备补充讲义.doc

第4章热加工装备4.1铸造方法及其设备1. 什么是铸造？铸造方法有哪几种？定义：铸造是将熔炼好的液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中， 待其冷却凝固,以获得毛坯或零件的工艺方法铸造方法分类：金属液态成形可分为 砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造 等）2. 铸造工艺的优缺点有哪些？优点：1） 适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯 ；2） 对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制；3） 成本低，原材料来源广，价格低廉，一般不需要昂贵的设备；4） 对于某些塑性很差的材料 （如铸铁等）是制造其毛坯或零件的唯一成型工艺 缺点：1） 工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制2） 对液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差3） 液态松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品 质量不够稳定4） 由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑 性成形低3. 砂型铸造的方法有哪几类？其特点及应用范围有哪些？造型方法特点应用范围整模造型分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱内造型简 单，铸件不会产生错箱缺陷铸件最大截面在端， 且为平面分模造型模样沿取大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂相 内。

造型方便，易错箱最大截面在中部， 般 为对称性铸件挖砂造型整体模，造型时需挖去阻碍起模的型砂，分型面是曲 面造型麻烦，生产率低单件小批量生产，分模 后易损坏或变形的铸件假箱造型利用特制的假箱或型板进行造型，自然形成曲面分型 可免去挖砂操作，造型方便成批生产需要挖砂铸件活块造型将模样上妨碍起模的部分，做成活动的活块，便于造 型起模造型和制模都麻烦单件小批量生产带有凸起部分的铸件刮板造型用特制的刮板代替实体模样造型，显著降低模样成本 但操作复杂，要求工人技术水平高单件小批量生产等截面或回转体铸件三箱造型铸件两端截面尺寸比中间部分大，米用两箱造型无法 起模时铸型可由三箱组成，关键是选配高度合适的中 箱造型麻烦，容易错箱单件小批量生产具有二个分型面的铸件4． 特种铸造的方法有哪些？1） 金属型铸造定义： 将金属液浇入金属铸型获得铸件的方法应用： 主要用于有色金属件的大批量生产 例如：铝活塞、汽缸体等2） 压力铸造：定义： 金属液在高压下快速压入铸型，并在压力下凝固而获得铸件的方法 需专用设备 ：压铸机应用： 可压铸出形状复杂的薄壁件， 镶嵌件 例如：铝活塞、汽缸体等大批量的有色金属铸件，缸体、齿轮、箱体、支架等3） 熔模铸造： 定义：采用易熔材料制成模样来生产铸件的工艺方法。

又称为“精密铸造” 、“失蜡铸造” 、“消失模铸造” 优点：① 铸件精度高（尺寸IT11-14）、表面质量好（Ra2.5-3.2）② 可作形状复杂的铸件最小壁厚可达 0.3mm，最小孔径0.5mm适应各种合金的铸造， 结壳材料耐火度高， 可浇注高熔点合金及难切削合金 （如不锈钢、 高锰钢、耐热合金等） 生产批量不受限制，既可成批生产，又可单件生产4） 低压铸造① 原料价贵，工艺复杂，周期长，成本高，铸件尺寸、重量受限，最大不超过 45Kg② 形状复杂、难以切削加工的小零件5） 离心铸造定义：将液态金属浇入高速旋转的铸型中， 使其在离心力作用下完成充型和凝固以获得 铸件的方法特点：①离心铸造内表面粗糙，外表面质量好于内表面②便于制造双金属铸件，如轧辊、钢套、镶铜衬、滑动轴承等应用： 管、套类铸件如铸铁管、气缸套、双金属轴承、特殊钢的无缝管坯等6） 陶瓷型铸造7） 挤压铸造5． 铸造生产设备1） 离心浇注专用设备： 离心铸造机， 分立式和卧式 1 ） 立式： 铸型绕垂直轴旋转，用于生产圆环铸件；（ 2）卧式： 铸型绕水平轴旋转，用于生产管类和套类铸件2） 压力铸造专用设备： 压力铸造机， 分立式和卧式。

1 ）热压室压铸机：（ 2）冷压室压铸机：3） 连续铸造专用设备： 连续铸造设备（ 1 ）弧形连铸机：构成：浇注设备、结晶器及振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直机、 铸坯切割装置、运输辊道及后部工序 2）浇注设备：盛钢桶载运设备（铸锭起重机、浇注车和盛钢桶旋转台） 、中间罐、中间罐小车和滑动水口几部分组成4.2 焊接方法及其设备1． 焊接方法的分类及特点 分类（族系法） ：熔焊、固相焊（压焊） 、钎焊、摩擦搅拌焊2． 焊条电弧焊定义： 是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法 特点：（ 1）设备简单、操作灵活、适应性强、应用广泛（2）对接头的装配要求较低3）可焊材料广（4）生产率低、劳动强度大 适用范围与局限性： （ 1）薄板不适合用2）可焊金属范围广3）可进行多位置焊接，但不易实现机械化或自动化焊接的焊缝常用电焊机：（1）弧焊变压器；（2）直流弧焊发电机（AX系列）；（3）弧焊整流器；（4） 弧焊逆变器（ ZX7 系列）焊条电弧焊所用工具 ：（ 1）电焊钳（ 300A 500A ） ； （ 2 ）面罩与护目镜； （3）接地夹钳；（4）焊接电缆；（5）防护服；（6）焊条保温筒； （7）钢丝刷；（8）气铲；（9）角磨机；（10） 渣锤；（11）焊缝尺3． 埋弧焊 定义：电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法， 由于电弧掩埋在焊剂下燃烧， 弧光不外露。

应用 ：（ 1）造船、锅炉、化工容器、桥梁、起重机及冶金机械中； （ 2）特殊表面埋弧自动焊常用来焊接 长的直线焊缝 和较大直径的环形焊缝 组成 ：焊接机、焊接电源4． 埋弧焊与焊条电弧焊相比各有什么优缺点？ 答：优点：（ 1 ）焊接生产率高（ 2）焊接质量好（ 3）焊接范围广（ 4）劳动条件好（ 5） 节约焊接材料及电能（ 6）焊缝外形美观（熔渣覆盖）缺点：（1）适用范围小，不能全位置焊接（ 2）焊件质量装配要求严格（ 3）不适合薄板 和短焊缝（ 4）适用材料范围窄（ 5）设备费用高（ 6）焊缝的冲击韧性普遍不好 5． CO2 气体保护焊定义： 利用 CO2 作为焊接保护气的一种熔化极、气体保护的电弧焊方法优点：（1）焊接生产率高：比 MM隔2〜4倍；（2） 焊接成本低：是 MMA或SAW勺40〜50%（ 3）焊接变形小：尤适于薄板焊接；（ 4）焊接质量高：对铁锈不敏感，焊缝含氢量低；（5） 适用范围广：全位置焊接能力好，打底 / 填充/盖面、厚 /薄板均宜；（6） 操作简便：比 MMA容易操作、适于自动焊（robot ）；（7） 绿色环保：C02来自可再生资源缺点：（ 1 ）飞溅较大； （这一缺陷目前已经解决）（ 2）焊接设备较“复杂”； （用今天勺眼光看，已不复杂）（3） 抗风能力差；（所有气体保护焊的共同缺憾，但药芯焊丝 C02焊无此问题）（ 4）不能焊接有色金属。

应用：(1) 材料：黑色金属——低碳钢、合金结构钢(2) 厚度：厚薄均可，尤薄板有优势( 3)位置：全位置( 4)结构：车辆、船舶、机械、容器等分类：按焊丝粗细分类：(1) 细丝 C02焊 ds w 1.6mm Vf=C 自身调节(2) 粗丝 C02焊 ds > 1.6mm Vf 工C 自动调节按焊丝类型分：(1) 实芯焊丝C02焊(2) 药芯焊丝C02焊按自动化程度分：(1) 半自动C02焊 适用于焊缝不够规则的场合(2) 自动C02焊 适用于焊缝长而且规则的场合6． CO2 气体保护焊设备组成： 焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、控制系统、循环水冷系统 典型设备生产厂家： 北京“时代”、唐山“松下”、美国林肯等7． 熔化极氩弧焊MIG/MAG焊：以惰性气体或混合气体作为保护气体， 采用与母材相近材质的焊丝作为电极，焊丝熔化后形成熔滴过渡到熔池中，与熔化的母材共同形成焊缝MIG/MAG焊的特点：( 1)惰性气体保护，焊缝纯净度高，力学性能好电弧燃烧稳定；熔滴细小，过渡稳 定；飞溅小 2)与 TIG 焊比：生产效率高；焊接板厚比 TIG 焊大，焊接电流大，焊接热输入大，熔深大3) 与SAW埋弧焊比：焊缝的［H］低，抗冷裂能力高。

4) 与C02焊比： 成本高MIG/MAG焊的应用：( 1 )适用于几乎所有的材料 2)厚度：厚、薄均可 3)位置：可全位置 4)结构：中、厚板的有色金属结构，尤其是铝合金结构MIG/MAG焊的对比(1) MIG以Ar或He作为保护气体2) MA簾Ar或He中加入活性气体，如 02 C02(3) MAG焊在电弧形态、熔滴过渡、电弧特性等方面与氩弧相似，活性气体的量一般 小于 30% 4)可消除指状熔深5) 由于氧化性气体的存在， 金属 ,氧化不可避免， 在选择焊丝时应注意在成分上给与 补充6) MAG旱主要用于高强钢及高合金钢的焊接TIG 焊： 使用纯钨或活化钨(钍钨、铈钨等)作为电极的惰性气体保护电弧焊，优点：( 1)几乎可以焊接所有的金属或合金( 2)焊接质量好(焊缝纯净、成形好、热影响区小)( 3)适于薄板及打底／全位置焊( 4)无飞溅缺点：（1）焊接效率低、成本高；（2）对焊前清理要求严格；（3）需要特殊的引弧措施；（4）紫外线强烈、臭氧浓度高； （5）抗风能力差TIG焊应用：（1） 材料：多用于有色金属及其合金2） 厚度：多用于薄件（从生产效率考虑，以 3mm以下为宜）3） 位置：多用于打底（单面焊双面成形） ，薄件及管-管、管-板也用于填充和盖面。

TIG焊设备组成：电源、控制系统、引/稳弧装置、焊枪、供气系统、 （水冷系统）（自动焊设备还应包括焊接小车和送丝装置）8. 电阻焊定义：利用电流通过焊件接头的接触面及邻近区域产生的电阻能热， 将被焊金属加热到局部熔化或达到高温塑性状态，在外力的作用下形成牢固的焊接接头的工艺过程特点：（1）热效率高（2）焊缝致密分类：按工艺方法划分的电阻焊种类优点：（1） 两金属是在压力下从内部加热完成焊接的，无论是焊点的形成过程或结合面的形 成过程，其冶金问题都很简单因此，焊接时无需焊剂或气体保护，也不需使用焊丝、焊条 等填充金属，便可获得质量较好的焊接接头，其焊接成本低2） 由于热量集中，加热时间短，故热影响区小，变形和应力也小通常焊后不必考 虑矫正或热处理工序3） 操作简单，易于实现机械化和自动化生产，无噪声及烟尘，劳动条件好4） 生产率高，在大批量生产中可以与其他制造工序一起编到组装生产线上只有闪 光对焊因有火花喷溅需要作适当隔离缺点：（1） 目前尚缺乏可靠的无损检测方法， 焊接质量只能靠工艺试样和破坏性试验来检查， 以及靠各种监控技术来保证2） 点焊和缝焊需用搭接接头，增加了构件的重量，其接头的抗拉强度和疲劳强度均 较低。

3） 设备功率大，机械化和自动化程度较高，故设备投资大，维修较困难大功率焊 机馈电网负荷困难，若是单相交流焊机，则对电网的正常运行有不利的影响9. 钎焊定义：利用熔点比被焊接金属熔点低的金属作钎料， 将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材， 填充接头间隙并与母材相互扩散， 实现连接焊件的一种焊接方法优点：（1）用低熔点的钎料作为填充金属，钎焊时，钎料熔化、母材不熔化2）钎焊接头强度低，工作温度低，。