機械基礎(chǔ)第二章鑄造鍛造焊接

機械基礎(chǔ)第二章鑄造鍛造焊接

第一節(jié)鑄造

定義：鑄造是指將熔融態(tài)的金屬（或合金）澆注于特定型腔的鑄型中凝固成形的金屬材料成形方法。

鑄造的基本過程：液態(tài)金屬充型鑄件凝固收縮第2頁,共43頁，星期六，2024年，5月第3頁,共43頁，星期六，2024年，5月

實質(zhì)：液態(tài)金屬（或合金）充填鑄型型腔并在其中凝固和冷卻。砂型鑄造概略圖第4頁,共43頁，星期六，2024年，5月一、鑄造的特點及其應(yīng)用特點：⑴鑄造可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜，特別是內(nèi)腔復(fù)雜的鑄件⑵鑄造可用各種合金來生產(chǎn)鑄件。⑶鑄造既可用于單件生產(chǎn)，也可用于批量生產(chǎn)。⑷鑄件與零件的形狀、尺寸很接近，因而鑄件的加工余量小，可以節(jié)約金屬材料和加工工時⑸鑄件的成本低。缺點：鑄造生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜，工序多，一些工藝過程難以控制，易出現(xiàn)鑄造缺陷，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率高；鑄件的力學(xué)性能差。第5頁,共43頁，星期六，2024年，5月二、砂型鑄造

砂型鑄造就是將熔化的金屬澆入到砂型型腔中，經(jīng)冷卻、凝固后，獲得鑄件的方法。砂型鑄造概略圖第6頁,共43頁，星期六，2024年，5月（一）砂型鑄造的工藝過程1、主要工序：制造模樣、芯盒；配制型砂、芯砂；造型、造芯；烘干、合箱；熔煉金屬、澆注；落砂、清理、檢驗等。2、造型材料造型材料的分類：型砂、芯砂。造型材料的組成：原砂、黏合劑、水、附加物。型（芯）砂的性能：強度、透氣性、可塑性、耐火性、退讓性。第7頁,共43頁，星期六，2024年，5月（二）造型的基本方法、特點和應(yīng)用

造型分類：手工造型、機器造型。造型工藝過程：模型置于砂箱中→填砂→緊實→制作出氣道→起?！谱鳚沧⑾到y(tǒng)與冒口→安放砂心→合箱

1、手工造型：整模造型；分模造型；常用手工造型方法：挖砂造型；活塊造型；刮板造型；三箱造型。

2、機器造型（1）機器造型基本原理：填砂；震擊緊砂；輔助壓實；起模。（2）機器造型的工藝特點：緊砂、起模機械化，生產(chǎn)率高、鑄件質(zhì)量好第8頁,共43頁，星期六，2024年，5月三、鑄造合金的鑄造性能（一）合金的流動性1、概念：液態(tài)合金充填鑄型的能力。2、影響合金流動性的因素（1）合金成分；（2）澆注溫度；（3）鑄造工藝（二）合金的收縮1、概念：體積、尺寸縮小的現(xiàn)象2、影響合金收縮的因素（1）合金的化學(xué)成分；（2）澆注溫度；（3）鑄型工藝（三）常用合金的鑄造性能1、灰鑄鐵；2、碳素鑄鐵；3、有色金屬第9頁,共43頁，星期六，2024年，5月四、常用特種鑄造方法

為獲得高質(zhì)量、高精度的鑄件，提高生產(chǎn)率，人們在砂型鑄造的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了多種其它的鑄造方法；通常把這些有別于砂型鑄造的其他鑄造方法通稱為特種鑄造。特種鑄造金屬型鑄造熔模鑄造消失模鑄造連續(xù)鑄造離心鑄造低壓鑄造壓力鑄造七種常見的特種鑄造方法第10頁,共43頁，星期六，2024年，5月

金屬型鑄造：

定義：將液態(tài)金屬澆入金屬鑄型中以獲得鑄件的方法。

工藝過程：第11頁,共43頁，星期六，2024年，5月

特點和應(yīng)用：

1、可重復(fù)使用，生產(chǎn)效率高，勞動條件好，但成本高；

2、鑄件精度高，表面粗糙度較低；

3、金屬散熱性能好，晶粒細化，機械性能好；

4、不透氣且無退讓性，易造成鑄件澆不足或開裂。

5、適于生產(chǎn)大批量有色金屬鑄件。

熔模鑄造：

定義：是指利用易熔材料制成模型，并在模型表面粘結(jié)一定厚度的耐火材料，然后將模型熔化而使金屬液充滿型腔的一種鑄造方法。第12頁,共43頁，星期六，2024年，5月

工藝過程：第13頁,共43頁，星期六，2024年，5月

特點和應(yīng)用：

1、鑄件尺寸精度高，表面光潔；

2、可鑄造形狀復(fù)雜零件；

3、工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，成本高；

4、適于鑄造小尺寸的各類合金鑄件，特別是少切削或無切削精密鑄件。

應(yīng)用實例：航空發(fā)動機等軸晶葉片的制備

航空發(fā)動機葉片早期采用變形高溫合金材料，隨著合金材料強度要求的提高，人們采用合金化的方法來提高強度，效果明顯，但同時也增加了材料的加工難度。第14頁,共43頁，星期六，2024年，5月

目前，世界各國等軸晶葉片的生產(chǎn)通常利用真空環(huán)境下的熔模鑄造來解決這一技術(shù)難題。第15頁,共43頁，星期六，2024年，5月第16頁,共43頁，星期六，2024年，5月

壓力鑄造：

定義：是指將液態(tài)或半液態(tài)合金澆入壓鑄機的壓室中，使之在高壓和高速下充填型腔，并在高壓下成形結(jié)晶而獲得鑄件的一種鑄造方法。

工藝過程：第17頁,共43頁，星期六，2024年，5月

大型壓鑄機及壓鑄模第18頁,共43頁，星期六，2024年，5月

特點和應(yīng)用：

1、澆注時間短，易于機械化、自動化作業(yè)；

2、鑄型散熱快，晶粒細化，耐磨、耐蝕性好；

3、鑄件尺寸精度高，表面光潔；

4、凝固速度快，排氣困難，易形成疏松和縮孔；

5、模具成本高，鑄件尺寸受限；

6、適于有色金屬薄壁復(fù)雜鑄件的大批量生產(chǎn)。第19頁,共43頁，星期六，2024年，5月

離心鑄造：

定義：是指將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬在離心力的作用下充填型腔并凝固成形的鑄造方法。工藝過程第20頁,共43頁，星期六，2024年，5月2、改善金屬的流動性，提高了充型能力；

3、簡化了中空圓柱形鑄件的生產(chǎn)過程；

4、成分偏析嚴重，尺寸難以控制；

5、特別適于橫截面呈圓柱的鑄件生產(chǎn)。

特點和應(yīng)用：

1、離心力改善了補縮條件，縮孔等缺陷減少；第21頁,共43頁，星期六，2024年，5月

鍛壓：是鍛造Forging與沖壓Stamping的總稱。對坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀，改善性能，用以制造機械零件、工件或毛坯的成形加工方法。鍛造Forging：在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得一定的幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件的加工方法。工（模）具一般作直線運動。沖壓Stamping：通過裝在壓力機上的模具對板料施壓，使之產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件或毛坯。第二節(jié)鍛壓第22頁,共43頁，星期六，2024年，5月一、金屬的鍛造性能

鍛造性能：塑性與變形抗力是金屬的重要狀態(tài)屬性，它決定了金屬加工成形的工藝性能和使用性能。塑性Plasticity：金屬產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力?？梢杂米畲笞冃纬潭葋肀硎舅苄缘母叩?。變形抗力ResistanceofDeformation：金屬對于產(chǎn)生塑性變形的外力的抵抗能力。通常用流變應(yīng)力來表示。

第23頁,共43頁，星期六，2024年，5月1.內(nèi)在因素影響

化學(xué)成分的影響

金屬組織的影響

2.外在因素影響變形應(yīng)力狀態(tài)的影響

第24頁,共43頁，星期六，2024年，5月第25頁,共43頁，星期六，2024年，5月二、自由鍛造概念：利用沖擊力或壓力使金屬坯料在兩個抵鐵間產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的鍛件。特點：金屬坯料在抵鐵間受壓變形時，可朝各個方向自由流動，不受限制。工藝靈活，所用工具簡單，設(shè)備和工具的通用性強，成本低。自由鍛鍛件精度較低，加工余量較大，生產(chǎn)率低，其形狀和尺寸主要由操作者的技術(shù)來控制。應(yīng)用一般只適合于單件、小批量生產(chǎn)。自由鍛也是鍛制大型鍛件的唯一方法。第26頁,共43頁，星期六，2024年，5月自由鍛的工序

基本工序下料Cropping鐓粗Compression拔長Drawingout沖孔Punching彎曲Bending切割Cutting扭轉(zhuǎn)Twisting錯移Offset

輔助工序倒棱Chamfering壓肩Necking壓痕Indentation

修整工序

第27頁,共43頁，星期六，2024年，5月第28頁,共43頁，星期六，2024年，5月第29頁,共43頁，星期六，2024年，5月三、模型鍛造DieForging利用模具使坯料變形而獲得鍛件。模鍛的特點與應(yīng)用：生產(chǎn)效率高。鍛件成形靠模膛控制，可鍛出形狀復(fù)雜、尺寸準確，更接近于成品的鍛件，且鍛造流線比較完整，有利于提高零件的力學(xué)性能和使用壽命。鍛件表面光潔，尺寸精度高，加工余量小，節(jié)約材料和切削加工工時。操作簡便，質(zhì)量易于控制，生產(chǎn)過程易實現(xiàn)機械化、自動化。模鍛需要專門的模鍛設(shè)備，要求功率大、剛性好、精度高，設(shè)備投資大，能量消耗大。另外，鍛模制造工藝復(fù)雜，制造成本高、周期長。

第30頁,共43頁，星期六，2024年，5月（一）錘上模鍛：將上模固定在模鍛吹頭上，下模緊固在占座上，通過上模對置于下模中的坯料施以直接打擊來獲利鍛件的模鍛方法。

（二）胎膜鍛造：使用可移動胎膜具成形制得模鍛件的方法第31頁,共43頁，星期六，2024年，5月四、板料沖壓概念：利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。工序：分離工序變形工序

1.彎曲

2.拉伸

3.翻邊、壓筋、脹形第32頁,共43頁，星期六，2024年，5月五、其他壓力加工方法軋制：使金屬坯料通過一對回轉(zhuǎn)軋輥的空隙，使之受壓產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需產(chǎn)品的加工方法。擠壓：使金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓成形的加工方法。第33頁,共43頁，星期六，2024年，5月第三節(jié)焊接定義：通過加熱或者加壓（或兩者并用），使被焊金屬原子之間互相溶解與擴散，從而實現(xiàn)永久連接的一種工藝方法。常用焊接方法：熔焊、壓焊、釬焊。第34頁,共43頁，星期六，2024年，5月一、手弧焊（一）焊接過程（二）焊條焊芯藥皮焊條分類及牌號第35頁,共43頁，星期六，2024年，5月（三）焊接工藝參數(shù)工件厚度/mm234~78~12≥13焊條直徑/mm1.6~2.02.5~3.23.2~4.04.0~5.04.0~5.8焊條直徑的選擇第36頁,共43頁，星期六，2024年，5月焊接接頭形式對接接頭搭接接頭角接接頭T形接頭坡口形式

I形、V形、X形、帶鈍邊U形、雙U形坡口帶鈍邊（四）焊接接頭形式與坡口第37頁,共43頁，星期六，2024年，5月（五）焊縫的空間位置平焊立焊橫焊仰焊第38頁,共43頁，星期六，2024年，5月

焊接接頭的不完整