機(jī)械工程材料與熱處理（第2版）課件：零件毛坯成型概論

零件毛坯成型概論

鑄造

鑄造成形鑄造是指將熔融金屬澆注、壓射或吸入鑄型型腔中，待其凝固后而得到具有一定形狀、尺寸和性能的鑄件的成形方法。分類砂型鑄造和特種鑄造

應(yīng)用常用于制造承重的各類結(jié)構(gòu)件

優(yōu)點(diǎn)（1）可鑄造出形狀十分復(fù)雜的鑄件，鑄件的尺寸和重量幾乎不受限制；（2）鑄造原材料價格低廉，鑄件的成本較低；（3）鑄件的形狀和尺寸與零件很接近，因而節(jié)省了金屬材料及加工的工時間

缺點(diǎn)（1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。

（2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。砂型鑄造砂型鑄造可分為濕砂型鑄造和干砂型鑄造兩種。濕砂型不經(jīng)烘干可直接進(jìn)行澆注；干砂型是經(jīng)烘干才能澆注的高黏土砂型砂型鑄造砂型鑄造的生產(chǎn)工序

模樣和芯盒砂型制造模樣→制備造型材料→造型（制造砂型）→造芯（制造砂芯）→烘干（用于干砂型鑄造）→合型→熔煉→澆注→落砂→清理與檢驗(yàn)和鑄件的外形相適應(yīng)單件或小批生產(chǎn)時，模樣和芯盒可用木材制作，大批大量生產(chǎn)時，可用鋁合金、塑料等材料來制作。用型砂制成的鑄型稱為砂型，砂型用砂箱支撐時，砂箱也是鑄型的組成部分。砂型鑄造造型材料主要包括型砂和芯砂

1、強(qiáng)度：應(yīng)保證鑄型（或型芯）受外力作用時，不易被損壞。型砂強(qiáng)度不足會造成塌箱、沖砂與砂眼等缺陷。2、透氣性：鑄型（或型芯）能允許氣體通過，因?yàn)闈沧r，型腔內(nèi)的空氣及鑄型產(chǎn)生的揮發(fā)氣體要通過砂型逸出。3、可塑性：型砂受力易成型且獲得清晰輪廓?？伤苄院茫煨偷妮喞逦?，可鑄出形狀尺寸精確的鑄件。4、耐火性：型（芯）砂在高溫液態(tài)金屬作用下，不軟化、不熔融和不粘結(jié)的能力、耐火性差的型（芯）砂，砂粒易粘附在鑄件表面，使清砂和切削加工困難。5、退讓性：鑄件凝固收縮時，型（芯）砂不阻礙鑄件收縮。退讓性差的型芯砂，將阻礙鑄件的收縮，會使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力，引起變形，甚至開裂。原砂是型砂和砂芯的主要組成部分，其主要成分是由SiO2及其他氧化物。砂粒均勻且呈圓形的好，一般采自山地、沙漠、河灘和海濱。粘結(jié)劑其作用是將砂粒互相粘結(jié)在一起，使型（芯）砂具有一定的強(qiáng)度和可塑性。種類很多，常用的有陶（高嶺）土、膨潤土、油類、合脂、樹脂等。附加物為了改善型（芯）砂某些性能而附加的物質(zhì)。例如，加入煤粉可提高耐火性，加入水玻璃可提高強(qiáng)度，加入木屑可改善透氣性和退讓性等。型砂和芯砂的組成物決定于鑄造合金的種類，鑄件的大小及結(jié)構(gòu)特征等。由原砂、粘接劑、水和附加物配制而成。造型根據(jù)生產(chǎn)性質(zhì)不同，造型方法可分別采用手工造型或機(jī)器造型手工造型：全部用手工或手動工具完成的造型工序。根據(jù)鑄件的形狀特點(diǎn)，可采用整體模造型、分塊模造型、挖砂造型、活塊造型、三箱造型、刮板造型等機(jī)器造型：用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序，主要用于成批大量生產(chǎn)。按緊砂方式不同，常用的造型機(jī)有震壓造型、微震壓實(shí)造型、高壓造型、拋砂造型、射砂造型、氣流沖擊造型等。整模造型分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。三箱造型挖砂造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。為便于起模，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。挖砂造型4、活塊造型是在制模時將鑄件上的妨礙起模的小凸臺，肋條等這些部分作成活動的（即活塊）。起模時，先起出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費(fèi)時，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。活塊造型刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。刮板造型組芯造型是用若干塊砂芯組合成鑄型，而無需砂箱。它可提高鑄件的精度，但成本高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不參予澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡單，且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。假箱造型砂型鑄造造芯芯的主要作用是形成鑄件的內(nèi)腔或局部外形分類：手工造芯或機(jī)器造芯手工造芯主要應(yīng)用于單件、小批量生產(chǎn)中。機(jī)器造芯是利用造芯機(jī)來完成填砂、緊砂和取芯的，生產(chǎn)效率高，型芯質(zhì)量好，適用于大批量生產(chǎn)型心固定：型芯在砂型中靠與砂型接觸的芯頭來定位和穩(wěn)固支撐砂型鑄造澆注系統(tǒng)及冒口澆注系統(tǒng)：把液態(tài)金屬引入型腔的通道，簡稱澆口澆注系統(tǒng)作用：保證熔融金屬平穩(wěn)、均勻、連續(xù)地充滿型腔；阻止熔渣、氣體和砂粒隨熔融金屬進(jìn)入型腔；控制鑄件的凝固順序；供給鑄件冷凝收縮時所需補(bǔ)充的金屬熔液（補(bǔ)縮）冒口作用：補(bǔ)縮、排氣、集渣砂型鑄造合型將鑄型的各個組元如上型、下型、型芯、澆口杯等組合成一個完整鑄型的操作過程注意事項(xiàng)：合型后，上、下型應(yīng)夾緊或在鑄型上放置壓鐵，以防止?jié)沧r上型被熔融金屬頂起，造成射箱（熔融金屬流出箱外）或跑火（著火的氣體溢出箱外）等事故砂型鑄造熔煉與澆注熔煉是指使金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變成熔融狀態(tài)的過程任務(wù)：提供化學(xué)成分和溫度合適的熔融金屬熔煉設(shè)備：沖天爐、電爐落砂、清理及檢驗(yàn)落砂：用手工或機(jī)器使鑄件與型砂、砂箱分開的操作清理：采用鐵錘敲擊、機(jī)械切割或氣割等方法清除鑄件表面粘砂、型砂、多余金屬（包括澆冒口、飛翅和氧化皮）的過程檢驗(yàn)用肉眼或借助于尖嘴錘找出鑄件表層或皮下的鑄造缺陷，如氣孔、砂眼、粘砂、縮孔、冷隔、澆不足等特種鑄造金屬型鑄造在重力的作用下將液態(tài)金屬澆入金屬型中獲得鑄件的方法金屬鑄型常采用鑄鐵或鑄鋼制造，按分型面不同，金屬型有整體式、垂直分型式、水平分型式等工藝要點(diǎn)：澆注前應(yīng)將鑄型預(yù)熱，并在內(nèi)腔噴刷一層厚0.3mm~0.4mm的涂料，以防出現(xiàn)冷隔與澆不足缺陷，并延長金屬型的壽命；鑄件凝固后應(yīng)及時開型、取出鑄件，以防鑄件開裂或取出鑄件困難特點(diǎn)：使用壽命長、生產(chǎn)率高、鑄件的尺寸精度高、表面質(zhì)量好、勞動條件好；制造周期長、成本高、工藝要求高，且不能生產(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁鑄件應(yīng)用：大批量生產(chǎn)形狀簡單的鋁、銅、鎂等非鐵金屬及合金鑄件特種鑄造壓力鑄造壓力鑄造是指熔融金屬在高壓下被快速壓入鑄型中，并在壓力下凝固的鑄造方法，簡稱“壓鑄”常用的壓射壓力為5~150MPa，充型速度為0.5~50m/s，充型時間為0.01~0.2s特種鑄造壓力鑄造壓力鑄造生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)自動化；鑄件的精度高、表面質(zhì)量好；組織細(xì)密、性能好，能鑄出形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。但壓力鑄造設(shè)備投資大，壓鑄型制造周期長、成本高；受壓型材料熔點(diǎn)的限制，目前壓力鑄造不能用于高熔點(diǎn)鑄鐵和鑄鋼件的生產(chǎn)，由于澆注速度大，常有氣孔殘留于鑄件內(nèi)，因此鑄件不宜熱處理，以防氣體受熱膨脹，導(dǎo)致鑄件變形破裂主要用于大批量生產(chǎn)鋁、鋅、銅、鎂等非鐵金屬與合金件離心鑄造將金屬澆入繞水平、傾斜或立軸旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離心力的作用下凝固成鑄件的鑄造方法離心鑄造機(jī)按旋轉(zhuǎn)軸的方位不同，可分為立式、臥式和傾斜式三種類型。立式機(jī)適宜鑄造直徑大于高度的圓環(huán)類鑄件，臥式機(jī)適宜鑄造長度大于直徑的套類和管類鑄件比砂型鑄造省工省料，生產(chǎn)率高，成本低；鑄件在離心力的作用下結(jié)晶，組織致密，基本上無縮孔、氣孔等缺陷，力學(xué)性能好；便于雙金屬鑄件的鑄造。但鑄件的內(nèi)孔尺寸誤差大、表面粗糙；鑄件的比重偏析大，金屬中的熔渣等密度小的夾雜物易集中在內(nèi)表面離心鑄造廣泛用于大口徑鑄鐵管、缸套、雙金屬軸承、活塞環(huán)、特殊鋼無縫管坯等的生產(chǎn)。熔模鑄造用易熔材料制成模樣，在模樣上涂掛若干層耐火涂料，待硬化后熔出模樣形成無分型面的型殼，經(jīng)高溫焙燒后即可澆注獲并得鑄件的方法熔模鑄造蠟?zāi)Ｖ圃焓紫雀鶕?jù)要求的標(biāo)準(zhǔn)鑄件的形狀和尺寸，用鋼、銅或鋁合金制造壓型；然后將熔化成糊狀的蠟質(zhì)材料（常用50%石蠟+50%硬脂酸）壓入壓型中，待冷卻凝固后取出，修去分型面上的毛刺后得到單個的蠟?zāi)?。為能一次鑄出多個鑄件，可將多個蠟?zāi)Ｕ澈显谝粋€蠟制的澆注系統(tǒng)上，構(gòu)成蠟?zāi)＝M型殼制造在蠟?zāi)＝M上涂掛耐火涂料層以制成具有一定強(qiáng)度的耐火型殼。首先將蠟?zāi)＝胪苛现校ㄊ⒎?水玻璃、硅酸乙酯等），取出后撒上石英粉（砂），再浸入氯化銨的溶液中進(jìn)行硬化。重復(fù)上述過程4~6次，制成5~10mm厚的耐火型殼。待型殼干燥后，置于90~95℃的熱水中浸泡，熔出蠟料即得到一個中空的型殼熔模鑄造焙燒、澆注將型殼在850~950℃的爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，去除殘留的蠟料和水份，并提高型殼的強(qiáng)度；將焙燒后的型殼趁熱置于砂箱中，并在其周圍填充砂子或鐵丸固定，即可進(jìn)行澆注熔模鑄造是一種精密鑄造工藝，鑄件的尺寸精度高、表面質(zhì)量好，適應(yīng)性強(qiáng)，能生產(chǎn)出形狀特別復(fù)雜的鑄件，適合于高熔點(diǎn)和難切削合金，生產(chǎn)批量不受限制。但熔模鑄造的工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、成本高，不適宜大件鑄造熔模鑄造適合于形狀復(fù)雜、精密的中小型鑄件（質(zhì)量一般不超過25kg）；可生產(chǎn)高熔點(diǎn)、難切削的合金鑄件，如形狀復(fù)雜的渦輪發(fā)電機(jī)、增壓器、汽輪機(jī)的葉片和葉輪；可生產(chǎn)復(fù)雜刀具；還可生產(chǎn)各種不銹鋼、耐熱鋼、磁鋼等的精密鑄件實(shí)型鑄造是用泡沫塑料代替木模和金屬模樣，造型后不取出模樣，當(dāng)澆入高溫金屬液時泡沫塑料模樣氣化消失，金屬液填充模樣的位置，冷卻凝固后獲得鑄件的方法實(shí)型鑄造實(shí)型鑄造時不用起模、不用型芯、不合型，大大減化了造型工藝，并減少了由制芯、取模、合型引起的鑄造缺陷及廢品；由于采用了干砂造型，使砂處理系統(tǒng)大大簡化，極易實(shí)現(xiàn)落砂，改善了勞動條件；由于不分型，鑄件無飛翅毛刺，使清理打磨工作量減少50%以上。但實(shí)型鑄造氣化模造成空氣污染；泡沫塑料模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期長，成本高，因而要求產(chǎn)品有相當(dāng)?shù)呐亢蟛庞薪?jīng)濟(jì)效益；生產(chǎn)大尺寸的鑄件時，由于模樣易變形，須采取適當(dāng)?shù)姆雷冃未胧┻m用于各類合金（鋼、鐵、銅、鋁等合金），適合于結(jié)構(gòu)復(fù)雜甚至相當(dāng)復(fù)雜、難以起?；蚧顗K和外芯較多的鑄件，如模具、氣缸頭、管件、曲軸、葉輪、殼體、藝術(shù)品、床身、機(jī)座等。鑄造工藝圖鑄造工藝圖是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫襯板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。

（一）澆注位置及分型面的選擇

澆注位置是指澆注時鑄件所處的位置。分型面是指兩半個鑄型相互接觸的表面。一般先從保證鑄件的質(zhì)量出發(fā)來確定澆注位置，然后從工藝操作方便出發(fā)確定分型面。1、澆注位置的選擇

1）一般情況，鑄件澆注位置的上面比下面鑄造缺陷多，所以重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)面。機(jī)床床身澆注時的位置起重機(jī)卷筒澆注時的位置2）澆注位置的選擇應(yīng)有利于鑄型的充填和型腔中氣體的排出，所以具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置，以防止出現(xiàn)澆不足和冷隔等缺陷。見箱蓋澆注時的位置平板澆注時的位置3）體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按順序凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。4）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。2、分型面的確定選擇

1）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝。不正確正確202）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂型中，而且盡可能放在下型，以便保證鑄件尺寸的精確。3）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面，減少活塊的數(shù)目。4）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。5）應(yīng)盡量減少砂芯的數(shù)目6）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時位置一致。（二）鑄造工藝參數(shù)的選擇

鑄造工藝參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計(jì)時需要確定的某些工藝數(shù)據(jù)。（1）收縮余量——為了補(bǔ)償收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。（2）起模斜度（拔模斜度）——為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測量面高度、模樣材料及造型方法確定。（3）

加工余量——為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時預(yù)先增加而在機(jī)械加工時切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。（4）最小鑄出孔及槽——零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時，同時還避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。（5）型芯頭——芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬液接觸的砂芯部分，其功用是定位、支撐和排氣。為了承受砂芯本身重力及澆注時液體金屬對砂芯的浮力，芯頭的尺寸應(yīng)足夠大才不致破壞；澆注后，砂芯所產(chǎn)生的氣體，應(yīng)能通過芯頭排至鑄型以外，在設(shè)計(jì)芯頭時，處理要滿足上面的要求，還應(yīng)做到下芯、合型方便，應(yīng)留有適當(dāng)斜度，芯頭與芯座之間要留有間隙鑄造缺陷分析與鑄件質(zhì)量控制

（一）縮孔和縮松

鑄件在凝固過程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)空洞，容積大而集中的孔洞為縮孔，細(xì)小而分散的孔洞為縮松。

1、縮孔的形成:純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金，澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會產(chǎn)生縮孔.2、縮松的形成原因:鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。3、影響縮孔、縮松形成的因素（1）合金的成分縮孔:結(jié)晶溫度范圍越小的合金，產(chǎn)生縮孔的傾向越大縮松:結(jié)晶溫度范圍越大的合金，產(chǎn)生縮松的傾向越大（2）澆注過程澆注溫度、澆注速度等均影響合金的總體積收縮。澆注溫度高，形成縮孔的傾向大；澆注慢，縮孔的容積小。

（3）鑄型條件

表現(xiàn)在鑄型對鑄件冷卻速度的影響。鑄型的激冷能力大，縮孔的容積越小。濕型比干型的冷卻能力強(qiáng)，金屬型比砂型的冷卻能力強(qiáng)。（4）鑄件結(jié)構(gòu)

1、原理——順序凝固原則即遠(yuǎn)離冒口處的金屬先凝固，靠近冒口處的金屬后凝固，冒口處的金屬最后凝固，形成一條暢通的補(bǔ)縮通道，如下圖所示。動畫：定向凝固184、消除縮孔和縮松的方法2、方法1）合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。澆注系統(tǒng)的不同引入位置即內(nèi)澆道，與鑄件各部分的溫度分布有直接關(guān)系。澆注位置的選擇應(yīng)服從順序凝固原則；內(nèi)澆道應(yīng)開設(shè)在鑄件的厚壁處或靠近冒口；要應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)類型來選擇澆注溫度和澆注速度。用高的澆注溫度緩慢地澆注，有利于“順序凝固”；通過多個內(nèi)澆到低溫快澆，有利于實(shí)現(xiàn)同時凝固原則。2）合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施。冒口：在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位設(shè)置冒口，是防止縮孔、縮松最有效的措施。冒口的尺寸應(yīng)保證冒口比鑄件被補(bǔ)縮部位凝固的晚，并有足夠的金屬液供給。冷鐵：由金屬材料制成的激冷物稱激鐵，包括鑄鐵、鋼材、銅等金屬材料。將冷鐵放入鑄型某一特定部位，用以加速鑄件某局部熱節(jié)的冷卻，是消除鑄件中縮孔和縮松的有效措施。補(bǔ)貼：對于板件和壁后均勻的薄壁件，由于冒口的有效補(bǔ)縮距離所限，往往在鑄鐵的內(nèi)部仍產(chǎn)生縮孔和縮松。若在鑄件壁上部靠近冒口處增加一個楔形厚度，使鑄件壁厚變成朝冒口鑄件增厚的形狀，即造成一個向冒口逐漸遞增的溫度梯度。所增加的楔形部分，稱為“補(bǔ)貼”。（二）鑄造應(yīng)力、變形和裂紋

鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，收縮不斷發(fā)生，如果這種收縮受到阻礙，就會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，稱為鑄造應(yīng)力，引起變形或開裂，這種缺陷的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量。鑄造應(yīng)力熱應(yīng)力收縮應(yīng)力鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。鑄件鑄出后存在于鑄件不同部位的內(nèi)應(yīng)力稱為殘留應(yīng)力。

相變應(yīng)力鑄件在冷卻過程中會產(chǎn)生固態(tài)相變，由于鑄件各部分冷卻速度不同，導(dǎo)致相變不同時發(fā)生，則會產(chǎn)生相變應(yīng)力。鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件各部分能自由收縮

工藝方面：采用同時凝固原則（同時凝固是指通過設(shè)置冷鐵、布置澆口位置等工藝措施，使鑄件溫差盡量變小，基本實(shí)現(xiàn)鑄件各部分在同一時間凝固）時效處理：人工時效；自然時效鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對稱鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件變形的消除方法鑄件的裂紋與防止

裂紋——當(dāng)鑄造應(yīng)力大到一定程度，超過金屬的強(qiáng)度極限時，鑄件便將產(chǎn)生裂紋。是嚴(yán)重的鑄造缺陷，必須防止。按裂紋形成的溫度范圍分為熱裂和冷裂。

（1）熱裂——鑄件在合金凝固末期的高溫下形成的。外觀形狀曲折而不規(guī)則，裂口表面呈氧化色，裂口沿晶粒邊界通過。防止：鑄件結(jié)構(gòu)合理，改善鑄型和型芯的退讓性，減小澆冒口對鑄件收縮的機(jī)械阻礙，內(nèi)澆道設(shè)置應(yīng)符合同時凝固原則；此外，減少合金中有害雜質(zhì)硫、磷含量，可提高合金高溫強(qiáng)度，特別是硫是合金的熱脆性增加，導(dǎo)致熱裂傾向增大。（2）冷裂——鑄件在低溫下形成的裂紋。外觀形狀呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線，而且常是穿過晶粒；裂口干靜，具有金屬的光澤或呈輕微氧化色。

冷裂常出現(xiàn)在形狀復(fù)雜大工件的受拉伸部位，特別是具有應(yīng)力集中處（如尖角、縮孔、氣孔、夾渣等附近）。有些冷裂紋實(shí)在鑄件清理、搬運(yùn)或機(jī)械加工時，受到震擊才出現(xiàn)。脆性大、塑性差的合金，如白口鑄鐵、高碳鋼及某些合金鋼最易產(chǎn)生冷裂紋。一、偏析鑄件中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。鑄件的偏析可分為晶內(nèi)偏析、區(qū)域偏析和體積質(zhì)量偏析三類。

(1)晶內(nèi)偏析（又稱枝晶偏析）——晶粒內(nèi)各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，這種偏析出現(xiàn)在具有一定凝固溫度范圍的合金鑄件中。為防止和減少晶內(nèi)偏析的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中常采取緩慢冷卻或孕育處理的方法。(2)區(qū)域偏析——鑄件截面的整體上化學(xué)成分和組織的不均勻。避免區(qū)域偏析的發(fā)生，主要應(yīng)該采取預(yù)防措施，如控制澆注溫度不要太高，采取快速冷卻使偏析來不及發(fā)生，或采取工藝措施造成鑄件斷面較低的溫度梯度，使表層和中心部分接近同時凝固。(3)比重偏析——鑄件上、下部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。為防止比重偏析，在澆注時應(yīng)充分?jǐn)嚢杞饘僖夯蚣铀俸辖鹨旱睦鋮s，使液相和固相來不及分離，凝固即告結(jié)束。鑄造合金的偏析和吸氣性二、鑄件中的氣孔和合金的吸氣

（1）侵入性氣孔

——由于鑄型表面聚集的氣體侵入金屬液中而形成的孔洞。多位于鑄件的上表面附近，尺寸較大，呈橢圓形或梨形，孔壁光滑，表面有光澤或有輕微氧化色。

（2）析出性氣孔

——溶解在金屬液中的氣體，在凝固時由金屬液中析出而未能逸出鑄件所產(chǎn)生的氣孔。其特征是尺寸細(xì)小，多而分散，形狀多為圓形、橢圓形或針狀，往往分布于整個鑄件斷面內(nèi)。

（3）反應(yīng)性氣孔——澆入鑄型中的金屬液與鑄型材料、型芯撐、冷鐵或溶渣之間，因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔，統(tǒng)稱反應(yīng)性氣孔。這種氣孔經(jīng)常出現(xiàn)在鑄件表面層下1mm-2mm處，孔內(nèi)表面光滑，孔徑1mm-3mm。一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求1、鑄件應(yīng)有合理的壁厚（鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間）鑄造的結(jié)構(gòu)工藝性最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿型腔的最小厚度。主要取決于合金的種類、鑄件的大小及形狀等因素。臨界壁厚：各種鑄造合金都存在一個臨界壁厚，在砂型鑄造條件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。缺陷：如果所設(shè)計(jì)鑄件的壁厚小于允許的“最小壁厚”，鑄件就易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。在鑄造厚壁鑄件時，容易產(chǎn)生縮孔、縮松、結(jié)晶組織粗大等缺陷，從而使鑄件的力學(xué)性能下降。2、鑄件壁的聯(lián)接形式要合理

1）鑄件如果因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)需要不能做到壁厚均勻，則不同壁厚的聯(lián)接應(yīng)采用逐漸過渡的形式。2）對于鑄件結(jié)構(gòu)中有兩個或三個甚至更多個壁相連的情況，可采用交錯接頭或環(huán)形接頭的形式。3、鑄件壁厚應(yīng)力求均勻

壁厚均勻，是指鑄件的各部分具有冷卻速度相近的壁厚，。鑄件的內(nèi)壁厚度應(yīng)略小于外壁厚度。鑄件的壁厚應(yīng)均勻4、防止產(chǎn)生變形

某些壁厚均勻的細(xì)長鑄件，較大面積的平板鑄件，以及壁厚不均勻的長形箱體都會由于應(yīng)力而產(chǎn)生翹曲變形，采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以解決。5、盡量避免過大的水平面

過大的平面不利于金屬液的填充，容易產(chǎn)生澆不到等缺陷，在進(jìn)行鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量將水平面設(shè)計(jì)成傾斜形狀。6、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形

鑄件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量使其能自由收縮，以減小應(yīng)力，避免裂紋。如圖所示的彎曲輪輻和奇數(shù)輪輻的設(shè)計(jì)，可使鑄件能較好地自由收縮。輪輻的設(shè)計(jì)二、鑄件工藝對零件結(jié)構(gòu)的要求（一）鑄件的外形設(shè)計(jì)1、

改進(jìn)妨礙起模的凸臺、凸緣和肋條的結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)鑄件上的凸臺、凸緣和肋條結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮便于造型起模，盡量避免使用活塊或外壁型芯。2、避免外部側(cè)凹

鑄件在起模方向上若有側(cè)凹，見圖a，就必須再造型時增加較大的外壁型芯才能起模，若將其改成圖b所示結(jié)構(gòu)，則可省去外壁型芯，顯然后一種結(jié)構(gòu)是合理的。鑄件兩種結(jié)構(gòu)比較3、應(yīng)使鑄件具有最少的分型面

減少鑄件分型面的數(shù)量，不僅可以減少砂箱的用量，降低造型工時，而且可以減少錯箱、偏芯等缺陷，從而提高鑄件的精度。端蓋的設(shè)計(jì)a存在法蘭凸緣，不能采用簡單的兩箱造型。b所示的結(jié)構(gòu)，取消上部的凸緣，使鑄件僅有一個分型面，則將大大簡化造型操作。4應(yīng)盡量使分型面平直

平直的分型面可避免操作費(fèi)時的挖砂造型或假箱造型；同時，鑄件的毛邊少，便于清理。5.鑄件要有結(jié)構(gòu)斜度

鑄件上垂直于分型面的不加工表面應(yīng)設(shè)計(jì)出一定的斜度，稱為結(jié)構(gòu)斜度。結(jié)構(gòu)斜度便于起模，并可延長模具的使用壽命。鑄件結(jié)構(gòu)斜度的大小和許多因素有關(guān)，如鑄件的高度、造型的方法等，高度越低，斜度應(yīng)越大。凸臺的結(jié)構(gòu)斜度可達(dá)30°-50°。鑄件結(jié)構(gòu)斜度（二）鑄件內(nèi)腔的設(shè)計(jì)

1、有利于砂芯的固定和排氣型芯的固定主要依靠芯頭來保證，若采用圖a的結(jié)構(gòu)，則需要兩個型芯，而且其中大的型芯呈懸臂狀態(tài)，裝配時必須采用芯撐作輔助支撐，若改成圖b所示的形狀，采用一個整體型芯來形成鑄件的空腔，則既可增加型芯的穩(wěn)固性，又改善了型芯排氣和清理?xiàng)l件，顯然后者的設(shè)計(jì)是合理的。軸承架鑄件對于因芯頭不足而難于固定型芯的鑄件，在不影響使用功能的前提下，可設(shè)計(jì)出適當(dāng)大小和數(shù)量的工藝孔，用以增加芯頭的數(shù)量，穩(wěn)固型芯，如圖b所示。增設(shè)工藝孔結(jié)構(gòu)2、應(yīng)使鑄件盡可能不用或少用型芯

圖a采用方形中空截面，為形成其內(nèi)腔，必須采用型芯；圖b所示工字形開式截面，則可避免型芯的使用，這樣在簡化造型的同時，也可保證鑄件的質(zhì)量，故后者的設(shè)計(jì)是合理的。懸臂支架3.鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免封閉空腔。

圖a所示鑄件為封閉空腔結(jié)構(gòu)，其型芯安放困難、排氣不暢、難于清砂，可改成圖b所示的結(jié)構(gòu)。鑄件結(jié)構(gòu)避免封閉內(nèi)腔焊接成型基礎(chǔ)焊接：是通過加熱或加壓或兩者兼用，并且用或不用填充材料，使焊件達(dá)到原子（分子）間結(jié)合的一種方法第一節(jié)概述熔化焊將待焊處母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法壓力焊焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法稱為壓焊。釬焊釬焊是硬釬焊和軟釬焊的總稱。采用比母材金屬熔點(diǎn)低的金屬（稱為釬料），將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料填充接頭間隙并與固態(tài)母材通過擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。焊接方法分類主要焊接方法壓力焊摩擦焊超聲波焊爆炸焊擴(kuò)散焊高頻焊釬焊軟釬焊硬釬焊熔化焊電弧焊電渣焊等離子弧焊電子束焊激光焊手弧焊氣體保護(hù)焊埋弧焊電阻焊焊接的特點(diǎn)

焊接與鉚接等其他加工方法相比，具有減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省材料；生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化；接頭密封性好，力學(xué)性能高；工作過程中無噪音等優(yōu)點(diǎn)。其不足之處是會引起焊接接頭組織、性能的變化，同時焊件還會產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形。

焊接的應(yīng)用

焊接主要用于制造各種金屬構(gòu)件，如建筑結(jié)構(gòu)、船體、車輛、鍋爐及各種壓力容器。此外，焊接也常用于制造機(jī)械零件，如重型機(jī)械的機(jī)架、底座、箱體、軸、齒輪等。手工電弧焊

手工電弧焊是熔焊一種,是利用電弧產(chǎn)生的熱量來熔化焊條和部分工件，從而使兩塊金屬連成一體的手工操作的焊接方法。由于它使用的設(shè)備簡單，操作靈活方便，能夠適應(yīng)各種條件下的焊接，因此成為熔焊中應(yīng)用最廣泛的一種焊接方法。但焊條電弧焊要求操作者技術(shù)水平較高，生產(chǎn)率較低，勞動條件較差。（一）焊接過程

手工電弧焊是利用焊條與工件間產(chǎn)生的電弧熱，將工件熔化而進(jìn)行焊接的。焊接時,焊工手握夾著焊條的焊鉗進(jìn)行焊接,

在電弧高熱的作用下，被焊金屬局部熔化，在電弧的吹力作用下，被焊金屬上形成了凹坑。這個凹坑稱為熔池。焊條作為一個電極,其端部在電弧的作用下不斷被熔化,形成熔滴，焊條金屬熔滴借重力和電弧氣體吹力的作用逐漸過渡到熔池當(dāng)中,隨著電弧的向前移動,熔池尾部液態(tài)金屬逐步冷卻結(jié)晶,最終形成焊縫。電弧熱還使焊條的藥皮熔化或燃燒。藥皮燃燒后與液體金屬起物理化學(xué)作用，所形成的熔渣和氣體可防止空氣中氧、氮的侵入，其保護(hù)熔化金屬的作用。

焊接時,先將焊條與焊件瞬時接觸,發(fā)生短路.強(qiáng)大的短路電流流經(jīng)少數(shù)幾個接觸點(diǎn),致使接觸點(diǎn)處溫度急劇升高并熔化,甚至部分發(fā)生蒸發(fā)。當(dāng)焊條迅速提起時，焊條頭溫度已升得很高，在兩電極間的電場作用下，產(chǎn)生了熱電子發(fā)射。飛速的電子撞擊焊條端頭與焊件間的空氣，使之電離成正離子和負(fù)離子。電子和負(fù)離子流向正極，正離子流向負(fù)極。這些帶電質(zhì)點(diǎn)的定向運(yùn)動形成了焊接電弧。動畫：電弧的形成62（二）焊接電弧

1、電弧的產(chǎn)生焊接電弧分三個區(qū)域，陰極區(qū)，陽極區(qū)和弧柱區(qū)。各區(qū)域的熱量是不同的。陰極區(qū)：熱量約占電弧總熱量的36％；

陽極區(qū)：熱量約占電弧總熱量的43％；

弧柱區(qū)：熱量約占電弧總熱量的21％。2、電弧的組成及熱量分布

用碳鋼焊條焊接鋼時，陽極區(qū)約為2600K

，陰極區(qū)約為2400K

，弧柱的溫度約為（6000～8000）K（2)交流電源焊接時，不存在正、反接問題。3、電弧的極性及應(yīng)用（1)直流電源焊接

正接法：焊件接電源正極，焊條接負(fù)極。

反接法：焊件接電源負(fù)極，焊條接正極。

選擇極性時，主要根據(jù)焊條的性質(zhì)與焊件的厚度。正接時，工件上熱量較大，可保證有較大的熔深,用于厚件焊接；反接法用于薄板和有色金屬焊接。（三）手工電弧焊設(shè)備

１）直流弧焊機(jī)

直流弧焊機(jī)分焊接發(fā)電機(jī)和弧焊整流器兩部分。

（１）焊接發(fā)電機(jī)

焊接發(fā)電機(jī)由交流電動機(jī)和直流電焊發(fā)電機(jī)同軸組裝而成。采用焊接發(fā)電機(jī)焊接時電弧穩(wěn)定，能適應(yīng)各種焊條，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噪音大，成本高。焊接發(fā)電機(jī)適用于小電流焊接。（2）弧焊整流器

弧焊整流器是一種將交流電通過整流器轉(zhuǎn)換為直流電的直流弧焊機(jī)?；『刚髌鳑]有旋轉(zhuǎn)部分，結(jié)構(gòu)簡單，噪音小，維修容易，使用已趨普遍。２）交流弧焊機(jī)

它是符合焊接要求的降壓變壓器。工作原理如圖所示，通過改變次級線圈抽頭的接法和可動鐵芯的位置，對焊接電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。交流弧焊機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低廉，節(jié)省電能，使用可靠，維修方便。缺點(diǎn)是電弧不夠穩(wěn)定。交流弧焊機(jī)是一種常用的焊條電弧焊設(shè)備。

３）焊鉗和面罩

焊鉗是用來夾持焊條和傳遞電流的。面罩是用來保護(hù)眼睛和面部，以避免弧光傷害。

（四）電焊條（簡稱焊條）（1）電焊條的組成及其作用

手工焊焊條由焊芯和涂料（藥皮）組成。焊芯焊芯是焊條中被藥皮包覆的金屬芯。它起導(dǎo)電和填充

焊縫的作用。焊芯用由特殊冶煉的焊條鋼拉拔制成。焊芯牌號：H+材料牌號（H08，H08Mn2Si）藥皮藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層。它起穩(wěn)弧、造氣、

造渣、脫氧、滲合金等作用。藥皮必須含有造氣劑和造渣劑。還應(yīng)含有穩(wěn)弧劑和合金化劑，以及脫氧劑、脫硫劑和去氫劑等。（2）電焊條的分類根據(jù)藥皮的性質(zhì)及其作用，焊條分為：酸性焊條和堿性焊條。酸性焊條：藥皮熔渣中的酸性氧化物比堿性氧化物多。具有良好的工藝性能，交直流電源均可使用，但焊縫的力學(xué)性能，尤其是塑性、韌度，不如用堿性焊條焊接的焊縫好，故用于一般結(jié)構(gòu)件的焊接。堿性焊條：工藝性能差，要求用直流電源施焊，但焊接質(zhì)量好，用于重要的結(jié)構(gòu)件及焊接性較差金屬的焊接。電焊條的分類（用途）碳鋼焊條低合金鋼焊條不銹鋼焊條堆焊焊條鑄鐵焊條鎳及鎳合金焊條銅及銅合金焊條鋁及鋁合金焊條特殊用途焊條（3）焊條的型號與牌號

E4315表示焊條第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置“0”和“1”表示全位置焊接“2”表示平焊，平角焊“4”表示向下立焊第三位和第四位數(shù)字，表示焊接電流種類和藥皮類型表示焊條藥皮為低氫鈉型（15），并可采用直流反接焊接第一位和第二位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值σb≥430MPa一種焊條型號有不同工藝性能的幾種牌號如J427和J427Ni，同屬于E4315焊條型號。最后一位數(shù)字：1～5為酸性焊條，使用交流或直流電源均可，6～7為堿性焊條，只能用直流電源。（4）電焊條的選用原則等強(qiáng)度原則：低碳鋼和普通低合金鋼構(gòu)件，一般都要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度，因此可根據(jù)鋼材強(qiáng)度等級來選用相應(yīng)的焊條。同一強(qiáng)度等級的酸性焊條和堿性焊條的選用主要應(yīng)考慮：焊接件的結(jié)構(gòu)形狀、鋼板厚度、載荷性質(zhì)和抗裂性能而定。低碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，可按某一種鋼接頭中強(qiáng)度較低的鋼材來選用相應(yīng)的焊條。焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應(yīng)選用相應(yīng)的專用焊條。（五）手弧焊工藝

1）接頭形式及坡口根據(jù)焊接的結(jié)構(gòu)形狀、厚度及工作條件，可選擇不同的接頭類型及坡口。焊接接頭類型分為焊件開坡口的目的在于保證焊透，增加接頭強(qiáng)度對鋼板厚度在6mm以下的雙面焊，因手工焊的溶深可達(dá)4mm，故可不開坡口，即I形坡口。對厚度在6mm以上的鋼板，可采用Y形、X形和U形坡口（2）焊縫的空間位置

施焊時焊縫在空間的位置平焊操作容易，勞動條件好，生產(chǎn)率高，質(zhì)量易于保證，應(yīng)盡量將焊縫放在平焊位置上施焊。進(jìn)行立焊、橫焊和仰焊時，由于重力作用，被熔化的金屬向下滴落而造成施焊困難，應(yīng)盡量避免，若確需采用這些焊接位置時，則應(yīng)選用直徑較小的焊條、較小的電流及短的電弧等措施進(jìn)行焊接（3）焊接工藝參數(shù)焊接時影響焊縫形狀、大小、質(zhì)量和生產(chǎn)率的各種工藝因素的總稱。主要是焊條直徑、焊接電流、焊接速度焊條直徑

由工件厚度、焊縫位置和接頭形式等因素確定；

選用較大直徑的焊條，能提高生產(chǎn)率；但如用過大直徑的焊條，會造成未焊透和焊縫成形不良。一般情況下，焊件厚度＜4mm時，焊條直徑約等于焊件厚度；≥4mm時，焊條直徑為（4～6）mm。仰焊時，焊條直徑一般不超過4mm。

焊接電流一般焊接電流主要由焊條直徑和焊縫位置確定電流太大，焊條熔化過快，金屬飛濺加劇，可能燒穿焊件；電流過小，電弧不穩(wěn)定，造成焊不透，生產(chǎn)率降低。焊接速度即單位時間內(nèi)完成的焊縫長度，直接關(guān)系到焊接的生產(chǎn)率。焊接速度的快慢一般不作規(guī)定，由焊工自行掌握。一般原則是在保證焊接質(zhì)量的前提下尋求高的生產(chǎn)率。

埋弧自動焊

埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。埋弧自動焊是埋弧焊的一種自動化焊接方法。埋弧焊的工藝焊前準(zhǔn)備板厚小于14mm時，可不開坡口；板厚為14～22mm時，應(yīng)開Y型坡口；板厚為22～50mm時，可開雙Y型或U型坡口。

Y型和雙Y型坡口的角度為50°～60°。

焊縫間隙應(yīng)均勻，焊直縫時，應(yīng)安裝引弧板和熄弧板，以防止起弧和熄弧時產(chǎn)生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等缺陷進(jìn)入工件焊縫之中埋弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用

埋弧自動焊因電弧在焊劑包圍下燃燒，所以熱效率高；焊絲為連續(xù)的盤狀焊絲，可連續(xù)饋電；焊接無飛濺，可實(shí)現(xiàn)大電流高速焊接，生產(chǎn)率高；金屬利用率，焊接質(zhì)量好，勞動條件好。埋弧焊適于成批生產(chǎn)中平直長焊縫和較大直徑環(huán)縫的平焊。因此，被廣泛用于大型容器和鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)中。67動畫：鎢極氬弧焊氬弧焊以氬氣作為保護(hù)氣體的電弧焊。分溶化極氬弧焊和不熔化極氬弧焊氣體保護(hù)焊

焊接時，鎢棒并不熔化，只起產(chǎn)生電弧的作用。因?yàn)殒u棒所能通過的電流密度有限，所以只適用于焊接厚度為6mm以下的簿件熔化極氬弧焊以焊絲為一電極（正極），工件為另一電極（負(fù)極），焊絲熔滴通常呈很細(xì)顆粒的“噴射過渡”進(jìn)入熔池，所用電流比較大，生產(chǎn)率高。焊接板厚8mm以上的鋁容器時，熔化極氬弧焊通常采用直流反接。氬弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用機(jī)械保護(hù)效果很好，焊縫金屬純凈，焊接質(zhì)量優(yōu)良，焊縫成型美觀。氬氣貴，成本高。氬弧焊主要用于易氧化的有色金屬和合金鋼的焊接。如鋁、鈦和不銹鋼等。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（簡稱CO2焊）

以CO2為保護(hù)氣體，用焊絲為電極引燃電弧，實(shí)現(xiàn)半自動焊或自動焊。

CO2氣體密度大，高溫體積膨脹大，保護(hù)效果好。但CO2在高溫下易分解為CO和O，導(dǎo)致合金元素的氧化，熔池金屬的飛濺和CO氣孔。焊接用CO2純度要大于99.8%。CO2焊時的飛濺

CO2+Fe=FeO+CO↑FeO進(jìn)入熔池和熔滴，與熔池和熔滴中的碳反應(yīng)：

FeO+C=Fe+CO生成的CO在熔池和熔滴內(nèi)體積急劇膨脹而爆破，導(dǎo)致飛濺。防止飛濺的措施CO2焊常用H08Mn2SiA焊絲來進(jìn)行脫氧，合金化。采用短路過渡和細(xì)顆粒過渡。為使電弧穩(wěn)定，飛濺少，CO2焊采用直流反接。采用含硅、錳、鈦、鋁的焊絲，防止鐵的氧化。采用藥芯焊絲。CO2焊的特點(diǎn)及應(yīng)用CO2焊成本低，生產(chǎn)率高，焊縫質(zhì)量較好，主要用于低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼薄板的焊接。電流通過焊件接頭處的接觸面及其臨近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱，將焊件加熱到塑性狀態(tài)或局部熔化狀態(tài)，同時施加機(jī)械壓力進(jìn)行焊接的一種加工方法，因此屬于壓力焊電阻焊的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高、焊接變形較小、勞動條件好，而且操作簡易和便于實(shí)行機(jī)械化、自動化。但設(shè)備費(fèi)用高、耗電量大，接頭型式和工件厚度受到限制。因此，電阻焊主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)棒料的對接和薄板的搭接。

電阻焊電阻焊可分為點(diǎn)焊、縫焊、對焊。點(diǎn)焊電阻點(diǎn)焊是指將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩極間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的電阻焊接方法。由于焊接處熔化的金屬不與外界空氣接觸，所以焊接強(qiáng)度高，工件表面光滑，變形較小。電阻點(diǎn)焊主要用于板厚小于4mm的薄板結(jié)構(gòu)，特殊情況可達(dá)10mm。電阻點(diǎn)焊廣泛用于制造汽車車箱、飛機(jī)外殼和儀表等輕型結(jié)構(gòu)。

施壓—通電—斷電—松開先施壓，后通電，是為了避免電極與工件之間產(chǎn)生電火花燒壞電極和工件。先斷電，后松開，是為了使焊點(diǎn)在壓力下結(jié)晶，以免焊點(diǎn)縮松。點(diǎn)焊的質(zhì)量

主要與焊接電流、通電時間、電極壓力和工件表面的清潔程度等因素有關(guān)。焊接電流太小、通電時間太短、電極壓力不足、特別是接頭表面沒有清理干凈，都有可能焊接不牢。焊接電流過大、通電時間過長，都會使焊點(diǎn)熔化過大；過大的電極壓力，會將工件外表面壓陷點(diǎn)焊接頭形式縫焊縫焊的電極是一對旋轉(zhuǎn)的圓盤，疊合的工件在圓盤間通電，并隨圓盤的轉(zhuǎn)動而送進(jìn)，于是就能得到連續(xù)的焊縫，將工件焊合，焊接過程與點(diǎn)焊相同縫焊一般只適用于焊接3mm以下的密封性容器焊接，如油箱、煙道焊接等。

（1）電阻對焊

先施加頂鍛壓力，使工件接頭緊密接觸。然后通電，利用電阻熱使工件接觸面上的金屬迅速升溫到高度塑性狀態(tài)；接著斷電，同時增大頂鍛壓力，在塑性變形中使焊件焊合成一起。電阻對焊要求對接處焊前嚴(yán)格清理，所焊截面積較小，一般用于鋼筋的對接焊。對焊

（2）閃光對焊閃光對焊是兩焊件先不接觸，接通電源，再移動焊件使之接觸。由于工件表面不平，接觸點(diǎn)少，其電流密度很大，接觸點(diǎn)金屬迅速達(dá)到熔化、蒸發(fā)、爆破，以火化形式從接觸處飛射出來，形成“閃光”，閃光一方面排除了氧化物和雜質(zhì)，另一方面使對口處的溫度迅速升高。經(jīng)多次閃光加熱后，端面達(dá)到均勻半熔化狀態(tài)，此時斷電并迅速對焊件加壓頂鍛，形成焊接接頭。閃光對焊主要用于鋼軌、錨鏈、管子等的焊接，也可用于異種金屬的焊接。因接頭中無過熱區(qū)和鑄態(tài)組織，所以性能高。釬焊

釬焊是將熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料和工件共同加熱到高于釬料熔點(diǎn)，在工件不熔化的情況下，使釬料熔化后填滿被焊工件連接處的間隙，并與被焊工件相互擴(kuò)散而形成接頭的焊接方法。釬焊按釬料熔點(diǎn)分為軟釬焊和硬釬焊兩大類。2、硬釬焊釬料熔點(diǎn)在450℃以上，接頭強(qiáng)度較高，都在200MPa以上，屬于這類的釬料有銅基、銀基和鎳基等。主要用于受力較大的鋼鐵和銅合金構(gòu)件以及刀具的焊接。1、軟釬焊釬料熔點(diǎn)為450℃以下，接頭強(qiáng)度較低，一般不超過70MPa，所以只用于釬焊受力不大、工作溫度較低的工件，如電子線路的焊接。常用的釬料是錫鉛合金，所以通稱錫焊。釬焊工藝方法

釬焊機(jī)件的接頭形式都采用板料搭接和管套件鑲接。這樣的接頭之間有較大的結(jié)合面，以彌補(bǔ)釬料的強(qiáng)度不足，保證接頭有足夠的承載能力。接頭之間還應(yīng)有良好的配合，控制適當(dāng)大小的間隙。間隙太大，不僅浪費(fèi)釬料，而且會降低焊縫的強(qiáng)度。如果間隙太小，則會影響釬料熔液滲入，可能使結(jié)合面不能全部焊合。釬焊的特點(diǎn)及其應(yīng)用釬焊與熔焊相比，優(yōu)點(diǎn)是加熱溫度低，接頭組織和力學(xué)性能變化小，工件變形??；能焊接同種金屬或不同種金屬；設(shè)備簡單，易實(shí)現(xiàn)自動化；焊接過程簡單，生產(chǎn)效率高；釬焊接頭強(qiáng)度低，常用搭接接頭來提高承載能力。釬焊主要用于精密儀表、電氣零部件、異種金屬構(gòu)件、復(fù)雜薄板構(gòu)件及硬質(zhì)合金刀具的焊接。焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因

焊接過程中工件局部的不均勻加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的根本原因。焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。在焊接結(jié)構(gòu)中，焊接應(yīng)力與變形既同時存在，又相互制約。要使焊接應(yīng)力減小，應(yīng)允許被焊工件有適當(dāng)?shù)淖冃巍Ｒ话?，?dāng)焊接結(jié)構(gòu)剛度較小或被焊工件材料塑性較大時，焊接變形較大，焊接應(yīng)力較??；相反，焊接變形較小，焊接應(yīng)力較大。焊接應(yīng)力與變形及其防止措施

一、焊接變形的基本形式焊件焊后的變形形式主要有：收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。收縮變形

由于焊縫的縱向（沿焊縫方向）和橫向（垂直于焊縫方向）收縮，引起焊縫的縱向收縮和橫向收縮。角變形V形坡口對接焊，由于焊縫截面形狀上下不對稱，造成焊縫上下橫向收縮量不均勻而引起角變形。彎曲變形T形梁焊接后，由于焊縫布置不對稱，焊縫多的一面收縮量大，引起彎曲變形。扭曲變形

工字梁焊接時，由于焊接順序和焊接方向不合理引起扭曲變形，又稱螺旋形變形。波浪形變形

由于焊縫收縮時薄板局部引起較大的壓應(yīng)力而失去穩(wěn)定，焊后使構(gòu)件呈波浪形。這種變形容易發(fā)生在薄板焊接中。二、焊接變形與應(yīng)力的危害

工件焊接后產(chǎn)生變形和應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的制造和使用會產(chǎn)生不利影響。產(chǎn)生焊接變形，可能使焊接結(jié)構(gòu)尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質(zhì)量。焊接殘余應(yīng)力會增加工件工作時的內(nèi)應(yīng)力，降低承載能力；還會引起裂紋，甚至造成脆斷，應(yīng)力的存在會誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋。殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會衰減而產(chǎn)生一定的變形，使構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定，所以減少和防止焊接變形和應(yīng)力是十分必要的。三、預(yù)防焊接變形的工藝措施

1、采用反變形方法通過試驗(yàn)或計(jì)算，預(yù)先確定焊后可能發(fā)生變形的大小和方向，將工件安裝在相反方向位置上2、加裕量法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在工件下料尺寸上加一定裕量，通常為0.1%～0.2%，以彌補(bǔ)焊后的收縮變形。3、剛性固定法當(dāng)焊件剛性較小時，采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產(chǎn)生焊接變形，但這樣會產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。采用定位焊組裝也可防止焊接變形。4、選擇合理的焊接順序采取合理的焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應(yīng)力（圖a）。而圖b因先焊焊縫1導(dǎo)致對焊縫2的拘束度增加，而增大殘余應(yīng)力。

5、強(qiáng)制冷卻法使焊縫處熱量迅速散走，減小金屬受熱面，以減少焊接變形。6、焊前預(yù)熱，焊后處理

預(yù)熱可以減小焊件各部分溫差，降低焊后冷卻速度，減小殘余應(yīng)力。在允許的條件下，焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火或用錘子均勻迅速的敲擊焊縫，使之得到延伸，均可有效的減小殘余應(yīng)力，從而減小焊接變形。機(jī)械矯正法嚴(yán)重的焊接變形應(yīng)消除，常采用機(jī)械矯正法，通常只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。四、焊接變形的矯正

常用的方法有：機(jī)械矯正法和火焰矯正法73火焰矯正法利用氧－乙炔焰對焊件適當(dāng)部分加熱，利用加熱時的壓縮塑性變形和冷卻時的收縮變形來矯正原來的變形。適用于低碳鋼和沒有淬硬傾向的普通低合金鋼。常用金屬材料的焊接

一、金屬材料的焊接性

1、焊接性概念

焊接性反映金屬材料在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

它包括兩方面內(nèi)容：

接合性能：即在一定的焊接工藝條件下，形成焊接缺陷的敏感性。使用性能：即在一定的焊接工藝條件下，焊接接頭對使用要求的適應(yīng)性。

2、金屬焊接性的評定金屬焊接性的主要影響因素是化學(xué)成分。鋼的焊接性取決于碳及合金元素的含量，其中碳含量影響最大。把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量，為碳當(dāng)量，用符號CE。表示，它可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)，見下面公式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：

CE＜0.4%時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會產(chǎn)生裂縫，但對厚大工件或低溫下焊接時應(yīng)考慮預(yù)熱。

CE=0.4%～0.6%時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，可焊性較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后應(yīng)注意緩冷，要采取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。

CE＞0.6%時，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強(qiáng)，可焊性不好。焊前工件必須預(yù)熱到較高溫度，焊接時要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質(zhì)量。二、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接1、低碳鋼的焊接

低碳鋼含碳量不大于0.25%，塑性好，一般沒有淬硬傾向，對焊接熱過程不敏感，可焊性良好。焊這類鋼時，不需要采取特殊的工藝措施，通常在焊后也不需要進(jìn)行熱處理（電渣焊除外）。2、中碳鋼的焊接

中碳鋼含碳量在0.25%～0.6%之間，隨含碳量的增加，淬硬傾向愈發(fā)明顯，可焊性逐漸變差。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，主要是焊接各種中碳鋼的鑄鋼件與鍛件。熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂縫

中碳鋼屬于易淬火鋼，熱影響區(qū)被加熱超過淬火溫度的區(qū)段時，受工件低溫部分的迅速冷卻作用，將出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。如焊件剛性較大或工藝不恰當(dāng)時，就會在淬火區(qū)產(chǎn)生冷裂縫，即焊接接頭焊后冷卻到相變溫度以下或冷卻到常溫后產(chǎn)生裂縫。焊縫金屬熱裂縫傾向較大

焊接中碳鋼時，因母材含碳量與硫、磷雜質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于焊條鋼芯，母材熔化后進(jìn)入熔池，使焊縫金屬含碳量增加塑性下降，加上硫、磷低熔點(diǎn)雜質(zhì)的存在，焊縫及熔合區(qū)在相變前就可能因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。因此，焊接中碳鋼構(gòu)件，焊前必須進(jìn)行預(yù)熱，使焊接時工件各部分的溫差減小，以減小焊接應(yīng)力，同時減慢熱影響區(qū)的冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織。中碳鋼的焊接特點(diǎn)：特點(diǎn)：熱影響區(qū)的淬硬傾向

低合金鋼焊接時，熱影響區(qū)可能產(chǎn)生淬硬組織，淬硬程度與鋼材的化學(xué)成分和強(qiáng)度級別有關(guān)。鋼中含碳及合金元素越多，鋼材強(qiáng)度級別越高，焊后熱影響區(qū)的淬硬傾向也越大。強(qiáng)度級別大于450MPa級的低合金鋼，淬硬傾向增加，熱影響區(qū)容易產(chǎn)生馬氏體組織，形成淬火區(qū)，硬度明顯增加，塑性、韌性則下降。3、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接焊接接頭的裂縫傾向

不同環(huán)境溫度的預(yù)熱要求：工件厚度/mm：16以下，不低于-10℃不預(yù)熱,-10℃以下預(yù)熱100～150℃

工件厚度/mm：16-24，不低于-5℃不預(yù)熱,-5℃以下預(yù)熱100～150℃

工件厚度/mm：24-40，不低于0℃不預(yù)熱,0℃以下預(yù)熱100～150℃

工件厚度/mm：40以上，均應(yīng)預(yù)熱100～150℃三、不銹鋼的焊接

在所用的不銹鋼材料中，奧氏體不銹鋼應(yīng)用最廣。奧氏體不銹鋼焊接性良好，一般采用快速焊，收弧時注意填滿弧坑，焊接電流比焊低碳鋼時要降低20％左右。四、鑄鐵的焊補(bǔ)

鑄鐵的焊接特點(diǎn)：

熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織；易產(chǎn)生裂縫；易產(chǎn)生氣孔針對鑄鐵的焊接缺陷進(jìn)行焊接修補(bǔ)，一般采用焊條電弧焊、氣焊來修補(bǔ)，按焊前是否預(yù)熱分為熱焊和冷焊兩類。1、熱焊

熱焊法是焊前將工件整體或局部預(yù)熱到600～700℃，焊后緩慢冷卻。熱焊法可防止工件產(chǎn)生白口組織和裂縫，焊補(bǔ)質(zhì)量較好，焊后可以進(jìn)行機(jī)械加工。但熱焊法成本較高，生產(chǎn)率低，焊工勞動條件差。一般用于焊補(bǔ)形狀復(fù)雜焊后需要加工的重要鑄件，如床頭箱、汽缸體等。2、冷焊

焊補(bǔ)之前，工件不預(yù)熱或只進(jìn)行400℃以下低溫預(yù)熱的焊補(bǔ)方法通常稱為冷焊法，主要依靠焊條來調(diào)整焊縫化學(xué)成分以防止或減少白口組織和避免裂縫。冷焊法方便靈活生產(chǎn)率高、成本低、勞動條件好。但焊接處切削加工性能較差。生產(chǎn)中多用于焊補(bǔ)要求不高的鑄件以及怕高溫預(yù)熱引起變形的工件。焊接時，應(yīng)盡量采用小電流、短弧、窄焊縫、短焊道（每段不大于50mm）并在焊后及時輕輕錘擊焊縫以松弛應(yīng)力，防止焊后開裂。

工業(yè)上用于焊接的主要是純鋁（熔點(diǎn)658℃）、鋁錳合金、鋁鎂合金及鑄鋁。鋁及鋁合金的焊接也比較困難，其焊接特點(diǎn)是：鋁與氧的親和力很大，極易氧化生成氧化鋁（Al2O3）。氧化鋁組織致密，熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，它覆蓋在金屬表面，能阻礙金屬熔合。此外，氧化鋁密度大，易使焊縫夾渣。鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較大，要求使用大功率或能量集中的熱源，厚度較大時應(yīng)考慮預(yù)熱。鋁的膨脹系數(shù)也較大，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形，并可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。五、非鐵金屬焊接

1、鋁及其鋁合金的焊接

液態(tài)鋁能吸收大量的氫，鋁在固態(tài)時又幾乎不溶解氫，因此在溶池凝固時易生成氣孔。鋁在高溫時強(qiáng)度及塑性很低，焊接時常由于不能支持熔池金屬而引起焊縫塌陷，因此常需采用墊板。

目前焊接鋁及鋁合金的常用方法有氬弧焊、氣焊、點(diǎn)焊、縫焊和釬焊。不論采用哪種焊接方法焊接鋁及鋁合金，焊前必須徹底清理焊件的焊接部位和焊絲表面的氧化膜與油污，清理質(zhì)量的好壞將直接影響焊縫性能。

銅及銅合金的焊接比低碳鋼困難得多，且焊接性能較差，易產(chǎn)生未焊透、不熔合、夾渣、熱裂、氣孔、變形大等缺陷。其原因是

：銅的導(dǎo)熱性很高（紫銅約為低碳鋼的8倍），焊接時熱量極易散失。因此，焊前工件要預(yù)熱，焊接時要選用較大電流或火焰，否則容易造成焊不透缺陷。銅在液態(tài)易氧化，生成的Cu2O與銅組成低熔點(diǎn)共晶，分布在晶界形成薄弱環(huán)節(jié)；又因銅的膨脹系數(shù)大，凝固時收縮率也大，容易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。因此，焊接過程中極易引起開裂。2、銅及其銅合金的焊接

銅在液態(tài)時吸氣性強(qiáng)，特別容易吸氫。凝固時氣體從熔液中析出，來不及逸出就會生成氣孔。銅的電阻極小，不適于電阻焊接。銅合金中的合金元素有的比銅更易氧化，使焊接的困難增大。例如黃銅（銅鋅合金）中的鋅沸點(diǎn)很低，極易燒蝕蒸發(fā)并生成氧化鋅（ZnO）。改變接頭化學(xué)成分、降低接頭性能，而且形成氧化鋅煙霧易引起焊工中毒。鋁青銅中的鋁，焊接時易生成難熔的氧化鋁，增大熔渣粘度，生成氣孔和夾渣。

銅及銅合金可用氬弧焊、氣焊、碳弧焊、釬焊等方法進(jìn)行焊接。采用氬弧焊是保證紫銅和青銅焊接質(zhì)量的有效方法。焊接結(jié)構(gòu)工藝性一般包括焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇、焊縫布置和焊接接頭工藝設(shè)計(jì)。焊接結(jié)構(gòu)工藝性一、焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇原則：盡量選用可焊性好的材料:優(yōu)先選用低碳鋼和普通低合金鋼。因這類鋼淬硬傾向小，塑性高，焊接工藝簡單。盡量選用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼含氣量低，特別是含H2和O2量低，可防止氣孔和裂紋等缺陷。盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，以簡化工藝過程。二、焊縫的布置1、焊縫應(yīng)盡可能分散，避免過分集中和交叉，以便減小焊接熱影響區(qū)，防止粗大組織的出現(xiàn)。2、焊縫應(yīng)盡可能避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置，以防止焊接應(yīng)力與外加應(yīng)力相互疊加，造成過大的應(yīng)力和開裂。3、焊縫的位置應(yīng)盡可能對稱分布，以抵消焊接變形。4、焊縫布置應(yīng)便于焊接操作，焊縫位置應(yīng)使焊條易到位，焊劑易保持，電極易安放。5、盡量減少焊縫長度和數(shù)量，從而減少焊接加熱次數(shù)，減少焊接應(yīng)力和變形，同時減少焊接材料消耗，降低成本，提高生產(chǎn)率。6、焊縫應(yīng)盡量避開機(jī)械加工表面，以防止破壞已加工面。

焊接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷等。焊接質(zhì)量檢驗(yàn)一、焊接缺陷及其防止措施1、熱裂紋熱裂紋的特征熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。（一）焊接裂紋熱裂紋產(chǎn)生的原因:晶間存在液態(tài)薄膜。接頭中存在拉應(yīng)力。熱裂紋的防止:限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點(diǎn)雜質(zhì)，如硫和磷含量。Fe和FeS易形成低熔點(diǎn)共晶，其熔點(diǎn)為988℃，很容易產(chǎn)生熱裂紋?？s小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。減少焊接應(yīng)力的工藝措施，如采用小線能量，焊前預(yù)熱，合理的焊縫布置等。2、冷裂紋冷裂紋的形態(tài)和特征焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產(chǎn)生冷裂紋。冷裂紋的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧化色彩。最常見的冷裂紋是延遲裂紋，即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋。延遲裂紋的產(chǎn)生原因:焊接接頭(焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū))的淬火傾向嚴(yán)重，產(chǎn)生淬火組織，導(dǎo)致接頭性能脆化。焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。存在較大的拉應(yīng)力。因氫的擴(kuò)散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。防止延遲裂紋的措施:選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。焊條焊劑要烘干，焊縫坡口及附近母材要去油水；除銹，減少氫的來源。工件焊前預(yù)熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，并可減少焊接殘余應(yīng)力。采取減小焊接應(yīng)力的工藝措施，如對稱焊，小線能量的多層多道焊等。焊后立即進(jìn)行去氫（后熱）處理，加熱到250℃，保溫2～6h，使焊縫金屬中的擴(kuò)散氫逸出金屬表面。焊后進(jìn)行清除應(yīng)力的退火處理。焊縫氣孔有三種：氫氣孔高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生氫氣孔。一氧化碳?xì)饪桩?dāng)熔池氧化嚴(yán)重時，熔池存在較多的FeO，在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應(yīng)：

FeO+C=Fe+CO↑

此時，若熔池已開始結(jié)晶，則CO將來不及逸出，便產(chǎn)生CO氣孔。熔池氧化愈嚴(yán)重，含碳量愈高，越易產(chǎn)生CO氣孔。（二）氣孔氮?dú)饪兹鄢乇Ｗo(hù)不好時，空氣中的氮溶入熔池而產(chǎn)生。

防止氣孔的方法：

焊條、焊劑要烘干，焊絲和焊縫坡口及其兩側(cè)的母材要清除銹、油和水。焊接時采用短弧焊，采用堿性焊條。CO2焊時，采用藥芯焊絲。采用低碳材料都可減少和防止氣孔的產(chǎn)生。鍛壓概述鍛壓是一種對坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變其尺寸、形狀，用于制造機(jī)械零件或毛坯成形的方法。鍛壓包括鍛造和沖壓

鍛造：一般是將軋制圓鋼、方鋼（中、小鍛件）或鋼錠（大鍛件）加熱到高溫狀態(tài)后進(jìn)行加工。板料沖壓：是在沖床上用沖模使金屬或非金屬板料產(chǎn)生分離或變形而獲得制件的加工方法。板料沖壓通常在室溫下進(jìn)行，所以又叫冷沖壓。（用于沖壓的材料必須具有良好的塑性，常用的有低碳鋼、高塑性合金鋼、鋁和鋁合金、銅和銅合金等金屬材料以及皮革、塑料、膠木等非金屬材料。）鍛造（1）鍛造的作用及應(yīng)用消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時保存完整的金屬流線。（2）始鍛溫度指開始鍛造的溫度，一般始鍛溫度應(yīng)盡可能高一些，一方面可以提高金屬的塑性，另一方面又可延長鍛造的時間。但加熱溫度過高，金屬將產(chǎn)生過熱或過燒的缺陷，使金屬塑性急劇降低，可鍛性變差。通常將變形允許加熱達(dá)到的最高溫度定為始鍛溫度。一般金屬材料的始鍛溫度應(yīng)比其熔點(diǎn)低100～200℃。（3）終鍛溫度指終止鍛造的溫度，一般終鍛溫度應(yīng)盡可能低一些，這樣可延長鍛造時間，減少加熱次數(shù)。但溫度過低，金屬塑性降低，變形抗力增大，可鍛性同樣變差，金屬還會產(chǎn)生加工硬化，甚至發(fā)生開裂。通常將變形允許的最低溫度定為終鍛溫度鍛壓的特點(diǎn)(2)節(jié)約金屬材料比如在熱軋鉆頭、齒輪、齒圈及冷軋絲杠時節(jié)省了切削加工設(shè)備和材料的消耗。(1)改善金屬組織、提高力學(xué)性能鍛壓的同時可消除鑄造缺陷，均勻成分，形成纖維組織，從而提高鍛件的力學(xué)性能。(3)較高的生產(chǎn)率比如在生產(chǎn)六角螺釘時采用模鍛成形就比切削加工效率約高50倍。（4）鍛壓主要生產(chǎn)承受重載荷零件的毛坯，如機(jī)器中的主軸、齒輪等，但不能獲得形狀復(fù)雜的毛坯或零件。自由鍛1、自由鍛的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用

自由鍛分手工鍛和機(jī)器鍛兩種,適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性大，生產(chǎn)周期短，成本低。缺點(diǎn)是鍛件尺寸精度低，加工余量大，金屬材料消耗多，生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度大、條件差，要求操作者的技術(shù)水平較高。

自由鍛適合于單件、小批和大型鍛件的生產(chǎn)。自由鍛造是利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個砧鐵（砧座與錘頭）之間產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀及尺寸的鍛件。

2、自由鍛設(shè)備

１）自由鍛常用設(shè)備空氣錘液壓機(jī)利用壓縮空氣推動鍛錘進(jìn)行工作。以落下部分質(zhì)量來表示鍛造能力；常用噸位為65—750千克，用于鍛造小型鍛件。利用高壓水為動力進(jìn)行工作?？快o壓力工作。常用噸位為5~150噸，用于鍛造大型鍛件，是大型鍛件的唯一設(shè)備。2）自由鍛常用工具

3、自由鍛工序自由鍛工序分為基本工序、輔助工序和精整工序?；竟ば?/p>

包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割等；輔助工序包括壓鉗口、倒棱、壓肩等；精整工序是對已成形的鍛件表面進(jìn)行平整，清除毛刺、校直彎曲、修整鼓形等。3、自由鍛工序使毛坯高度減小、橫斷面積增大的鍛造工序鐓粗

應(yīng)用：一般用來制造齒輪坯或盤餅類毛坯;為拔長工序增大鍛造比;為沖孔工序作準(zhǔn)備等

a）完全墩粗b）端部墩粗c）端部墩粗d）中間墩粗3、自由鍛工序使毛坯橫截面積減小、長度增加的鍛造工序拔長用來制造軸桿類毛坯

a）平砧拔長b）反復(fù)90°翻轉(zhuǎn)錘擊c）沿螺旋線翻轉(zhuǎn)錘擊d）心軸拔長沖孔：在坯料上沖出通孔或不通孔的鍛造工序。沖孔常用于制造帶孔齒輪、套筒、圓環(huán)及重要的大直徑空心軸等鍛件。為減小沖孔深度和保持端面平整，沖孔前通常先將坯料鐓粗。沖孔后大部分鍛件還需芯棒拔長、擴(kuò)孔或修整。沖孔分雙面沖孔和單面沖孔兩種

3、自由鍛工序

彎曲：采用特定的模具將毛坯彎成所規(guī)定的外形的鍛造工序彎曲方法主要有鍛錘壓緊彎曲法和用墊模彎曲法兩種

切割：把板材或型材等切成所需形狀和尺寸的坯料或工件的鍛造工序。4、自由鍛工藝規(guī)程的制訂

工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的基本技術(shù)文件。編制自由鍛工藝規(guī)程應(yīng)遵循設(shè)計(jì)自由鍛零件時，必須考慮鍛造工藝是否方便、經(jīng)濟(jì)和可能；零件的形狀應(yīng)盡量簡單和規(guī)則。自由鍛的工藝規(guī)程繪制鍛件圖計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸選擇鍛造工序

選擇鍛造設(shè)備選擇坯料加熱、鍛件冷卻和熱處理的方法1、繪制鍛件圖

鍛件圖是根據(jù)零件圖繪制的。自由鍛件的鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上考慮了工藝余塊、加工余量、鍛造公差等之后繪制的圖。

2、選擇鍛造工序

通常，自由鍛件的成形過程是由一系列鍛造工序組合而成的，工序的選擇主要是根據(jù)鍛件的形狀和工序的特點(diǎn)來確定。1）盤類圓環(huán)類鍛件包括各種圓盤、葉輪、齒輪、模塊等，其特點(diǎn)是橫向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。鍛造基本工序是鐓粗，其中帶孔的件需沖孔。

2）空心類鍛件包括各種圓環(huán)、齒圈、軸承環(huán)和各種圓筒、缸體、空心軸等，鍛造空心件的基本工序有鐓粗、沖孔、馬杠擴(kuò)孔、芯棒拔長等。3）軸桿類鍛件包括各種圓形截面實(shí)心軸，如傳動軸、軋輥、立柱、拉桿等，還有矩形方形、工字形截面的桿件如搖桿、杠桿、推桿、連桿等，鍛造軸桿件的基本工序是拔長，但對于截面尺寸相差大的鑄件，為滿足鍛造比的要求，則需采取鐓粗一拔長工序。

4）曲軸類鍛件包括單拐和多拐的各種曲軸，目前鍛造曲軸的工藝有自由鍛、模鍛、全流線擠壓鍛等。其中自由鍛的力學(xué)性能差，加工余量大，只在單件或小批生產(chǎn)中應(yīng)用。其基本工序有拔長、錯移和扭轉(zhuǎn)。

5）彎曲類鍛件包括各種具有彎曲軸線的鍛件，如吊鉤、彎桿、曲柄、軸瓦蓋等，基本工序是拔長、彎曲。

6）復(fù)雜形狀鍛件包括閥體、叉桿、十字軸等，鍛造難度大，應(yīng)根據(jù)鍛件形狀特點(diǎn)，采用適當(dāng)工序組合鍛造。5、自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性零件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單、對稱、平直；應(yīng)避免零件上的錐形、楔形結(jié)構(gòu)；不允許有小凸臺零件上不允許有加強(qiáng)筋；應(yīng)避免圓柱面與圓柱面、圓柱面與棱柱面相交；模鍛利用模具使毛坯變形而獲得鍛件的鍛造方法稱為模鍛

與自由鍛比較，模鍛具有模鍛件尺寸精度高、形狀可以很復(fù)雜、質(zhì)量好、節(jié)省金屬和生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。此