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第七章汽車零件加工工藝 www xunchi 本章導(dǎo)讀 鑄造 鍛壓與焊接是機(jī)械制造生產(chǎn)中金屬材料熱加工成形的三種基本方法 主要用于毛坯生產(chǎn) 供切削加工使用 有時(shí)也提供少量的零件成品 本章要點(diǎn)1 常用的鑄造合金的性能特點(diǎn) 砂型鑄造的工藝過(guò)程及特點(diǎn) 特種鑄造的工藝過(guò)程及適用范圍 2 鍛造材料的特性 自由鍛的種類 模鍛的種類及應(yīng)用 3 焊接的工作原理 種類 工具及其適用范圍 氣割材料的特點(diǎn) 7 1鑄造 鑄造是指將液體金屬澆注到具有與零件形狀相應(yīng)的鑄型型腔內(nèi) 待其冷卻凝固后獲得鑄件的方法 其實(shí)質(zhì)是利用熔融金屬的流動(dòng)性能實(shí)現(xiàn)材料成形 一般情況下 鑄件通常是毛坯 需經(jīng)過(guò)切削加工才能成為零件 但對(duì)要求不高或精密鑄造方法生產(chǎn)出來(lái)的鑄件 也可以不經(jīng)切削加工而直接使用 7 1 1鑄造合金的性能特點(diǎn)常用的鑄造合金有鑄鐵 碳鋼 銅合金和鋁合金等 其鑄造性能主要指流動(dòng)性 收縮性 偏析等 它們對(duì)獲得合格鑄件是非常重要的 1 金屬或合金的流動(dòng)性金屬或合金的流動(dòng)性是指液態(tài)金屬或合金自身的流動(dòng)能力 2 流動(dòng)性的影響因素影響流動(dòng)性的因素很多 主要有合金的成分 澆注溫度和鑄造工藝 1 合金的成分不同成分的鑄造合金凝固時(shí)具有不同的結(jié)晶特點(diǎn) 流動(dòng)性不同 共晶成分的合金是在恒溫下結(jié)晶的 且結(jié)晶溫度低 流動(dòng)性好 其他成分的合金 結(jié)晶是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)完成的 也就是說(shuō)有一個(gè)液相與固相共存區(qū) 先結(jié)晶的固體 必然會(huì)影響液態(tài)金屬的流動(dòng)性 結(jié)晶溫度間隔越寬 其流動(dòng)性越差 2 澆注溫度澆注溫度越高 可使液態(tài)金屬粘度下降 流動(dòng)能力增強(qiáng) 另一方面也增加了液態(tài)金屬的過(guò)熱度 使得金屬以液態(tài)存在的時(shí)間加長(zhǎng) 從而大大提高金屬液體的充型能力 3 鑄型工藝及鑄件結(jié)構(gòu)液態(tài)合金在砂型中流動(dòng)性大于金屬型 砂型中干型流動(dòng)性大于濕型 此外提高直澆口高度 增設(shè)出氣冒口等都可增加合金流動(dòng)性 3 鑄件的凝固與收縮隨著溫度的降低 澆入鑄型的金屬液將發(fā)生凝固 并伴隨著收縮過(guò)程 鑄造金屬或合金從澆注到冷卻至室溫要經(jīng)歷三個(gè)收縮階段 即液態(tài)收縮 凝固收縮和固態(tài)收縮 影響收縮的主要因素有 1 化學(xué)成分 2 澆注溫度 3 鑄型工藝 4 鑄件結(jié)構(gòu)4 常用鑄造合金 灰鑄鐵 碳素鑄鋼 有色金屬 7 1 2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 1 砂型的種類 1 濕型 向石英砂中加入適量的粘土和水分 混制而成的型砂稱為濕型砂 2 干型 經(jīng)過(guò)烘干的砂型稱為干型 3 表面干型 鑄型表面僅有一層很薄的型砂被干燥 干燥層一般為15 20mm 鑄型其余部分仍然是濕的 故稱表面干型 4 化學(xué)硬化砂型 自硬砂型 鑄型靠型砂自身的化學(xué)反應(yīng)而硬化 一般不需烘干 或只經(jīng)低溫烘烤 2 砂型鑄造的工藝流程砂型鑄造的生產(chǎn)工序主要包括 制模 配砂 造型 造芯 合型 熔煉 澆注 落砂 清理和檢驗(yàn) 如圖7 1所示為套筒鑄件的生產(chǎn)過(guò)程 1 造型 芯 制造砂型的工藝過(guò)程叫做造型 制造砂芯的工藝過(guò)程叫做制芯 也叫造芯 造型和造芯是鑄造生產(chǎn)中最重要的工藝過(guò)程之一 造型 芯 方法按機(jī)械化程度可分為手工造型 芯 和機(jī)器造型 芯 兩大類 圖7 1砂型鑄造的工藝過(guò)程 圖7 2套筒鑄件的生產(chǎn)過(guò)程 手工造型 芯 是指用手工完成緊砂 起模 修整及合箱等主要操作的造型 芯 過(guò)程 手工造型 芯 是一種最基本的造型方法 造型工藝適應(yīng)范圍廣泛 質(zhì)量一般能夠滿足工藝要求 適合單件 小批量生產(chǎn) 但手工造型 芯 勞動(dòng)強(qiáng)度大 生產(chǎn)率低 鑄件質(zhì)量不易穩(wěn)定 手工造型方法很多 如模樣造型 刮板造型 地坑造型 如圖7 3所示 等 各種造型方法有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 a 整模造型 b 假箱造型 c 分塊造型 d 挖砂造型 e 兩箱造型 f 地坑造型 g 活塊造型 h 刮板造型 i 三箱造型 圖7 3手工造型方法 機(jī)器造型 芯 是指用機(jī)器全部地完成或至少完成緊砂操作的造型工序 2 型 芯 砂的緊實(shí) 型砂需要緊實(shí)才能成為整體的砂型 3 砂型 芯 的烘干 砂型和砂芯是多孔性物體 對(duì)其烘干即水分的去除大致可分為兩步進(jìn)行 表面水分的蒸發(fā)和內(nèi)部水分的遷移 擴(kuò)散 烘干方法有表面烘干和整體烘干兩種 4 合箱 合箱就是把砂型和砂芯按要求組合在一起成為鑄型的過(guò)程 習(xí)慣上也稱拼箱 配箱或扣箱 5 澆注 澆注前應(yīng)做好澆注準(zhǔn)備工作 6 鑄件的落砂與清理 澆注完畢 鑄件凝固以后 還必須進(jìn)行落砂 清理 表面處理等工作 才能得到合格的鑄件 7 鑄件表面處理 3 鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)與缺陷修補(bǔ)鑄件質(zhì)量包括鑄件內(nèi)在質(zhì)量 外在質(zhì)量 使用質(zhì)量等幾個(gè)方面 鑄件質(zhì)量的具體要求 一般在零件圖和有關(guān)技術(shù)文件中都有明確規(guī)定 7 1 3常用特種鑄造為提高鑄件質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率 改善合金性能和勞動(dòng)條件 降低生產(chǎn)總成本 往往采用特種鑄造 常用的特種鑄造方法有金屬型鑄造 熔模鑄造 壓力鑄造和離心鑄造等 一 金屬型鑄造將液態(tài)金屬澆入金屬鑄型中以獲得鑄件的方法 稱為金屬型鑄造 二 熔模鑄造用易熔材料制成模型 然后在模型外面涂上涂料和石英砂以形成外殼 在外殼硬結(jié)后熔去模型 經(jīng)焙燒后獲得無(wú)分型面的鑄型硬殼 澆入液態(tài)金屬 待其冷凝后 毀去外殼即獲得鑄件 如圖7 4所示 圖7 4熔模鑄造工藝流程 三 壓力鑄造 a 合型澆注b 壓射c 開型頂出鑄件圖7 5壓力鑄造 將液態(tài)金屬高壓 高速充填到金屬型腔內(nèi)以獲得鑄件的方法 稱為壓力鑄造 如圖7 5所示 四 離心鑄造 圖7 6離心鑄造工藝流程 圖7 6離心鑄造工藝流程 將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)著的鑄型中 使其在離心力作用下充型和結(jié)晶而獲得鑄件的方法稱為離心鑄造 離心鑄造的鑄型有繞垂直軸旋轉(zhuǎn)和繞水平軸旋轉(zhuǎn)兩種 如圖7 6所示 7 1 4鑄造在汽車制造中的應(yīng)用在汽車制造過(guò)程中 采用鑄鐵制成毛坯的零件很多 約占全車重量10 左右 如氣缸體 變速器箱體 轉(zhuǎn)向器殼體 后橋殼體 制動(dòng)鼓 各種支架等 制造鑄鐵件通常采用砂型 砂型的原料以砂子為主 并與粘結(jié)劑 水等混合而成 砂型材料必須具有一定的粘合強(qiáng)度 以便被塑成所需的形狀并能抵御高溫鐵水的沖刷而不會(huì)崩塌 為了在砂型內(nèi)塑成與鑄件形狀相符的空腔 必須先用木材制成模型 稱為木模 熾熱的鐵水冷卻后體積會(huì)縮小 因此 木模的尺寸需要在鑄件原尺寸的基礎(chǔ)上按收縮率加大 需要切削加工的表面相應(yīng)加厚 空心的鑄件需要制成砂芯子和相應(yīng)的芯子木模 芯盒 有了木模 就可以翻制空腔砂型 鑄造也稱為 翻砂 在制造砂型時(shí) 要考慮上下砂箱怎樣分開才能把木模取出 還要考慮鐵水從什么地方流入 怎樣灌滿空腔以便得到優(yōu)質(zhì)的鑄件 砂型制成后 就可以澆注 也就是將鐵水灌入砂型的空腔中 澆注時(shí) 鐵水溫度在1250 1350 熔煉時(shí)溫度更高 7 2鍛壓 鍛壓是對(duì)毛坯施加壓力 使其產(chǎn)生塑性變形 改變其尺寸 形狀并改善其性能 用以制造機(jī)械零件或毛坯的成形加工方法 是鍛造和沖壓的總稱 7 2 1鍛造材料的性能特點(diǎn)塑性好 變形抗力小 金屬的鍛造性能就好 反之則差 因此 常用塑性和變形抗力來(lái)綜合衡量金屬的鍛造性能 影響金屬鍛造性能的主要因素是金屬的性質(zhì)和加工條件 7 2 2自由鍛造 a 沖一面b 沖另一面c 沖孔完成圖7 7雙面沖孔示意圖 a 準(zhǔn)備沖孔b 沖孔完成圖7 8單面沖空示意圖 a 完全鐓粗b 端面鐓粗c 中間鐓粗d 水壓機(jī)用球面板鐓粗圖7 9鐓粗 a 用大錘打彎b 用吊車打彎c 板料彎曲d 角尺彎曲圖7 10彎曲 圖7 11錯(cuò)移 a 拔長(zhǎng)b 小筒形鍛件的芯棒拔長(zhǎng)c 芯棒拔長(zhǎng)圖7 12拔長(zhǎng) 7 2 2自由鍛造自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個(gè)抵鐵之間產(chǎn)生塑性變形 從而得到所需鍛件的鍛造方法 自由鍛分手工鍛造和機(jī)器鍛造兩種 自由鍛生產(chǎn)中進(jìn)行的工序很多 可分為基本工序 輔助工序及精整工序三大類 自由鍛的基本工序是使金屬坯料產(chǎn)生一定程度的塑性變形 以達(dá)到所需形狀和尺寸的工藝過(guò)程 如沖孔 如圖7 7 7 8所示 墩粗 如圖7 9所示 錯(cuò)移 如圖7 11所示 彎曲 如圖7 10所示 切割 扭轉(zhuǎn)和拔長(zhǎng) 如圖7 12所示 等 輔助工序是為基本工序操作方便而進(jìn)行的預(yù)先變形工序 如壓鉗口 壓鋼錠棱邊 切肩等 精整工序是用以減少鍛件表面缺陷而進(jìn)行的工序 如清除鍛件表面凸凹不平及整形等 一般在終鍛溫度以下進(jìn)行 自由鍛的缺點(diǎn)是 金屬的消耗較大 同時(shí)需要留較大的加工余量 增加了機(jī)械加工的工時(shí) 不利于降低零件成本 其次 生產(chǎn)效率低 工人勞動(dòng)強(qiáng)度大 因此 自由鍛主要應(yīng)用于單件和小批量生產(chǎn) 圖7 13為自由鍛常用的空氣錘 圖7 13空氣錘 7 2 3模型鍛造模鍛是在高強(qiáng)度金屬鍛模上預(yù)先制出與鍛件形狀一致的模膛 使坯料在模膛內(nèi)受壓變形的鍛造方法 在變形過(guò)程中由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制 因而鍛造終了時(shí)能得到和模膛形狀相符的鍛件 與自由鍛比較 模鍛有如下優(yōu)點(diǎn) 1 生產(chǎn)率較高 自由鍛時(shí) 金屬的變形是在上 下兩個(gè)抵鐵間進(jìn)行的 難以控制 模鍛時(shí) 金屬的變形是在模膛內(nèi)進(jìn)行的 故能較快獲得所需形狀 2 模鍛件尺寸精確 加工余量小 3 模鍛可以鍛造出形狀比較復(fù)雜的鍛件 若用自由鍛來(lái)生產(chǎn) 則必須加大敷料來(lái)簡(jiǎn)化形狀 4 模鍛生產(chǎn)比自由鍛生產(chǎn)節(jié)省金屬材料 減少切削加工工作量 在批量足夠的條件下能降低零件成本 模鍛按使用的設(shè)備不同分為 錘上模鍛 胎模鍛 壓力機(jī)上模鍛等 一 錘上模鍛錘上模鍛是將上模固定在模鍛錘頭上 下模緊固在模座上 通過(guò)上模對(duì)置于下模的坯料施以直接打擊來(lái)獲得鍛件的模鍛方法 圖7 14為連桿的模鍛過(guò)程 圖7 14連桿的模鍛 二 胎模鍛造在自由鍛設(shè)備上使用可移動(dòng)胎模具成形制得模鍛件的方法 稱為胎模鍛造 7 2 4板料沖壓 圖7 15沖壓件 板料沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或成形的加工方法 這種加工方法通常是在冷態(tài)下進(jìn)行的 所以又叫冷沖壓 圖7 15為各種沖壓件 板料沖壓具有下列特點(diǎn) 1 可以沖壓出形狀復(fù)雜的零件 廢料較少 2 產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度 互換性能好 3 能獲得質(zhì)量輕 材料消耗少 強(qiáng)度和剛度較高的零件 4 沖壓操作簡(jiǎn)單 工藝過(guò)程便于機(jī)械化和自動(dòng)化 生產(chǎn)率很高 零件成本低 一 沖壓基本工序沖壓生產(chǎn)有很多種工序 其基本工序有分離工序和變形工序兩大類 一 分離工序1 剪切剪切是指以兩個(gè)相互平行或交叉的刀片對(duì)金屬材料進(jìn)行切斷的工序 主要用于下料 將板料切成沖壓所需的具有一定寬度的條料 如圖7 16所示 1 8 下刀刃2 6 上刀刃3 導(dǎo)軌4 5 滑塊7 11 鋼板9 工作臺(tái)10 擋鐵圖7 16剪切 2 落料及沖孔落料和沖孔的工藝過(guò)程完全相同 當(dāng)坯料被沖下的部分為成品時(shí) 該工藝過(guò)程稱為落料 當(dāng)坯料的周邊為成品時(shí) 該工藝過(guò)程稱為沖孔 落料與沖孔總稱為沖裁 如圖7 17所示 圖7 17沖裁 3 整修整修是指利用整修模沿沖裁件的外緣或內(nèi)孔刮去一層薄薄的切屑 以提高沖裁件的加工精度和剪斷面的光潔度的沖壓方法 如圖7 18所示 圖7 18整修 二 變形工序彎曲是將板料 型材或管材在彎矩作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成形方法 圖7 19為常用彎曲示意圖 圖7 19彎曲過(guò)程 2 拉深拉深是指變形區(qū)在一拉一壓的應(yīng)力狀態(tài)作用下 使板料 淺的空心坯 或形為空心件 深的空心件 而厚度基本不變的加工方法 如圖7 20所示 圖7 20拉深 3 翻邊翻邊是指在毛坯的平面部分或曲面部分的邊緣 沿一定曲線翻起豎立直邊的成形方法 圖7 21為用凸凹模獲得內(nèi)凸緣的加工方法 圖7 21翻邊 4 脹形板料或空心坯料在雙向拉應(yīng)力作用下 使其產(chǎn)生塑性變形取得所需制件的成形方法 如圖7 22所示 a 液壓成形b 橡皮成形1 液體2 6 凸模3 7 橡皮4 8 制件5 9 凹模圖7 22脹形 在生產(chǎn)實(shí)際中 絕大多數(shù)沖壓件要經(jīng)過(guò)好幾道工序才能生產(chǎn)出來(lái) 圖7 23是擋油盤環(huán)的沖壓生產(chǎn)過(guò)程 圖中第一道工序是落料和拉深 第二道工序是沖出 27mm的孔和三個(gè) 4mm的孔 第三道工序是孔翻邊 第四道工序是孔擴(kuò)張脹形工序 圖7 23擋油盤環(huán)的沖壓工藝過(guò)程 二 沖壓件的精度和表面質(zhì)量對(duì)沖壓件的精度要求不應(yīng)過(guò)高 否則會(huì)提高制件的生產(chǎn)成本 三 沖壓生產(chǎn)設(shè)備 圖7 24剪床 圖7 25沖床 沖壓生產(chǎn)中常用的設(shè)備是剪床和沖床 如圖7 24 7 25所示 7 2 5鍛造在汽車制造中的應(yīng)用在汽車制造過(guò)程中 廣泛地采用鍛造的加工方法 如汽車的齒輪和軸等的毛坯就是用自由鍛造的方法加工 汽車的模鍛件的典型例子是 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿和曲軸 汽車前軸 轉(zhuǎn)向節(jié)等 冷沖壓或板料沖壓是使金屬板料在沖模中承受壓力而被切離或成形的加工方法 采用冷沖壓加工的汽車零件有 發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼 制動(dòng)器底板 汽車車架以及大多數(shù)車身零件 這些零件一般都經(jīng)過(guò)落料 沖孔 拉深 彎曲 翻邊 修整等工序而成形 為了制造冷沖壓零件 必須制備沖模 沖模通常分為2塊 其中一塊安裝在壓床上方并可上下滑動(dòng) 另一塊安裝在壓床下方并固定不動(dòng) 生產(chǎn)時(shí) 坯料放在2塊沖模之間 當(dāng)上下模合攏時(shí) 沖壓工序就完成了 沖壓加工的生產(chǎn)率很高 并可制造形狀復(fù)雜而且精度較高的零件 7 3焊接 焊接是通過(guò)加熱或加壓 或者兩者并用 使兩個(gè)分離的金屬達(dá)到原子結(jié)合 聯(lián)接成一個(gè)整體的加工方法 焊接是不可拆聯(lián)接 它不僅可以聯(lián)接各種同類的金屬 也可以聯(lián)接各種不同類金屬 焊接的方法很多 按焊接的結(jié)合特點(diǎn)可分為熔焊 壓焊和釬焊三大類 7 3 1電弧焊焊條電弧焊是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法 它的原理是利用電弧放電 俗稱電弧燃燒 所產(chǎn)生的熱量將焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫 從而獲得牢固接頭的焊接過(guò)程 如圖7 26所示 圖7 26電弧焊 一 焊條 圖7 27焊條結(jié)構(gòu)手工電弧焊使用的焊條由焊芯和藥皮組成 如圖7 27所示 1 焊芯焊芯是焊接專用的金屬絲 是組成焊縫金屬的主要材料 焊接時(shí)焊芯的作用是 一是導(dǎo)電 產(chǎn)生電弧 二是熔化后作為填充金屬 與熔化的母材一起形成焊縫 2 藥皮焊條藥皮由礦石粉和鐵合金粉等原料按一定比例配制而成 藥皮的主要作用是保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒 防止空氣進(jìn)入焊接熔池 添加合金元素 保證焊縫具有良好的力學(xué)性能 3 分類及牌號(hào)按用途的不同 電焊條有結(jié)構(gòu)鋼焊條 不銹鋼焊條 鑄鐵焊條等 其中結(jié)構(gòu)鋼焊條應(yīng)用最廣 我國(guó)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)鋼焊條主要用于焊接低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼 其牌號(hào)是漢字拼音字首加上三位數(shù)字表示的 二 電弧焊與用具1 電弧焊機(jī) 圖7 28交流電焊機(jī) 圖7 29直流電焊機(jī) 1 交流手弧焊機(jī) 如圖7 28所示 所輸出的焊接電流是交流電 實(shí)際上是一種特殊的降壓變壓器 交流手弧焊機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格低廉 使用可靠和維修方便等特點(diǎn) 但電弧穩(wěn)定性不如直流手弧焊機(jī) 2 直流手弧焊機(jī) 如圖7 29所示 直流手弧焊機(jī)有旋轉(zhuǎn)式和整流式兩種 特別適用于焊接薄鋼板 合金鋼 銅合金 鋁合金及其他重要焊件 2 電焊用具手工電弧焊必備的焊接用具有焊接電纜 焊鉗 面罩 以及鋼絲刷 尖頭手錘和扁鏨子等 焊鉗和面罩如圖7 30所示 圖7 30焊鉗和面罩 三 焊縫空間位置 按焊縫在空間位置的不同 可分為平焊 立焊 橫焊和仰焊四種 如圖7 312所示 a 平焊 b 立焊 c 橫焊 d 仰焊圖7 31焊縫的空間位置 四 基本工藝手工電弧焊的基本工藝如下 圖7 32各種焊接坡口 a 在焊接前清理焊接表面 以免影響電弧引燃和焊縫的質(zhì)量 b 準(zhǔn)備好接頭形式 圖7 32所示的坡口型式 坡口的作用是使焊條 焊絲或焊炬 氣焊時(shí)噴射乙炔 氧氣火焰的噴嘴 能直接伸入坡口底部以保證焊透 并有利于脫渣和便于焊條在坡口內(nèi)作必要的擺動(dòng) 以獲得良好的熔合 坡口的形狀和尺寸主要取決于被焊材料及其規(guī)格 主要是厚度 以及采取的焊接方法 焊縫形式等 五 焊接參數(shù)為了保證焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)率 必須正確選擇焊接參數(shù) 焊條電弧焊的焊接參數(shù)包括焊條直徑 焊接電流及焊接速度等 焊條直徑主要根據(jù)焊件厚度來(lái)選擇 焊接厚板時(shí)應(yīng)選較粗的焊條 平焊低碳鋼時(shí) 焊條直徑可按表7 1選取 表7 1焊條直徑的選擇 7 3 2電阻焊電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間 并施以電流 利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài) 使之形成金屬結(jié)合的一種方法 電阻焊方法主要有三種 即點(diǎn)焊 縫焊 對(duì)焊 一 點(diǎn)焊1 點(diǎn)焊簡(jiǎn)介圖7 33點(diǎn)焊示意圖 點(diǎn)焊是將焊件裝配成搭接接頭 并壓緊在兩柱狀電極之間 利用電阻熱熔化母材金屬 形成焊點(diǎn)的電阻焊方法 點(diǎn)焊主要用于薄板焊接 點(diǎn)焊通常分為雙面點(diǎn)焊 如圖7 33所示 和單面點(diǎn)焊兩大類 點(diǎn)焊的工藝過(guò)程 1 預(yù)壓 保證工件接觸良好 2 通電 使焊接處形成熔核及塑性環(huán) 3 斷電鍛壓 使熔核在壓力繼續(xù)作用下冷卻結(jié)晶 形成組織致密 無(wú)縮孔 裂紋的焊點(diǎn) 2 常用金屬的點(diǎn)焊1 焊前的工件清理2 鍍鋅鋼板的點(diǎn)焊鍍鋅鋼板大致分為電鍍鋅鋼板和熱浸鍍鋅鋼板 前者的鍍層比后者薄 3 低碳鋼的點(diǎn)焊4 淬火鋼的點(diǎn)焊5 鍍鋁鋼板的點(diǎn)焊6 不銹鋼的點(diǎn)焊7 鋁合金的點(diǎn)焊8 銅和銅合金的點(diǎn)焊二 縫焊縫焊的過(guò)程與點(diǎn)焊相似 只是以旋轉(zhuǎn)的圓盤狀滾輪電極代替柱狀電極 將焊件裝配成搭接或?qū)咏宇^ 并置于兩滾輪電極之間 滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動(dòng) 連續(xù)或斷續(xù)送電 形成一條連續(xù)焊縫的電阻焊方法 縫焊主要用于焊接焊縫較為規(guī)則 要求密封的結(jié)構(gòu) 板厚一般在3mm以下 三 對(duì)焊 對(duì)焊 對(duì)接電阻焊的簡(jiǎn)稱 是利用電阻熱將兩工件沿整個(gè)端面同時(shí)焊接起來(lái)的一類電阻焊方法 對(duì)焊的生產(chǎn)率高 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 因而獲得廣泛應(yīng)用 1 應(yīng)用范圍 1 工件的接長(zhǎng)例如帶鋼 型材 線材 鋼筋 鋼軌 鍋爐鋼管 石油和天然氣輸送等管道的對(duì)焊 2 環(huán)形工件的對(duì)焊例如汽車輪輞和自行車 摩托車輪圈的對(duì)焊 各種鏈環(huán)的對(duì)焊等 3 部件的組焊將簡(jiǎn)單軋制 鍛造 沖壓或機(jī)加工件對(duì)焊成復(fù)雜的零件 以降低成本 例如汽車方向軸外殼和后橋殼體的對(duì)焊 各種連桿 拉桿的對(duì)焊 以及特殊零件的對(duì)焊等 4 異種金屬的對(duì)焊可以節(jié)約貴重金屬 提高產(chǎn)品性能 例如刀具的工作部分 高速鋼 與尾部 中碳鋼 的對(duì)焊 內(nèi)燃機(jī)排氣閥的頭部 耐熱鋼 與尾部 結(jié)構(gòu)鋼 的對(duì)焊 鋁銅導(dǎo)電接頭的對(duì)焊等 2 分類 電阻對(duì)焊 閃光對(duì)焊四 電阻焊的特點(diǎn)電阻焊的優(yōu)點(diǎn) 1 熔核形成時(shí) 始終被塑性環(huán)包圍 熔化金屬與空氣隔絕 冶金過(guò)程簡(jiǎn)單 2 加熱時(shí)間短 熱量集中 故熱影響區(qū)小 變形與應(yīng)力也小 通常在焊后不必安排校正和熱處理工序 3 不需要焊絲 焊條等填充金屬 以及氧 乙炔 氫等焊接材料 焊接成本低 4 操作簡(jiǎn)單 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 改善了勞動(dòng)條件 5 生產(chǎn)率高 且無(wú)噪聲及有害氣體 在大批量生產(chǎn)中 可以和其他制造工序一起編到組裝線上 但閃光對(duì)焊因有火花噴濺 需要隔離 電阻焊的缺點(diǎn) 1 目前還缺乏可靠的無(wú)損檢測(cè)方法 焊接質(zhì)量只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗(yàn)來(lái)檢查 以及靠各種監(jiān)控 技術(shù)來(lái)保證 2 點(diǎn) 縫焊的搭接接頭不僅增加了構(gòu)件的重量 且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角 致使接頭的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均較低 3 設(shè)備功率大 機(jī)械化 自動(dòng)化程度較高 使設(shè)備成本較高 維修較困難 并且常用的大功率單相交流焊機(jī)不利于電網(wǎng)的平衡運(yùn)行 7 3 3氣體保護(hù)焊 二氧化碳保護(hù)焊 氬弧焊 氣體保護(hù)焊是利用具有一定性質(zhì)的氣流排除電弧周圍的空氣 從而達(dá)到保護(hù)金屬熔池的電弧焊方法 常用的保護(hù)氣體有CO2和Ar氣 分別成為二氧化碳保護(hù)焊和氬弧焊 氬弧焊又分為非熔化極 鎢極 氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種 氬氣是一種惰性氣體 它既不與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 又 不溶解于金屬 因此能有效地保證焊接質(zhì)量 氬弧焊適合于不銹鋼和有色金屬材料的焊接 圖7 34二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 1 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是由送絲機(jī)構(gòu)自動(dòng)將光焊絲向熔池送進(jìn) 二氧化碳?xì)怏w由噴嘴不斷噴出 形成一個(gè)保護(hù)區(qū) 代替焊條藥皮和焊劑來(lái)保證焊縫質(zhì)量 如圖7 34所示 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn) 1 焊接成本低 其成本只有埋弧焊 焊條電弧焊的40 50 2 生產(chǎn)效率高 其生產(chǎn)率是焊條電弧焊的1 4倍 3 操作簡(jiǎn)便 明弧 對(duì)工件厚度不限 可進(jìn)行全位置焊接而且可以向下焊接 4 焊縫抗裂性能高 焊縫低氫且含氮量也較少 5 焊后變形較小 角變形為千分之五 不平度只有千分之三 6 焊接飛濺小 當(dāng)采用超低碳合金焊絲或藥芯焊絲 或在CO2中加入Ar 都可以降低焊接飛濺 2 氬弧焊 a 熔化極氬弧焊b 非熔化極氬弧焊圖7 35氬弧焊 氬弧焊又稱氬氣體保護(hù)焊 就是在電弧焊的周圍通上氬弧保護(hù)性氣體 將空氣隔離在焊區(qū)之外 防止焊區(qū)的氧化 如圖7 35所示 1 分類氬弧焊按照電極的不同分為熔化極氬弧焊 如圖7 35a所示 和非熔化極氬弧焊 如圖7 35b所示 兩種 2 鎢極氬弧焊安全規(guī)程 7 3 4氣割 圖7 36氣割 氣割 如圖7 36所示 是利用可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒的火焰熱能將工件切割處預(yù)熱到一定溫度后 噴出高速切割氧流 使金屬劇烈氧化并放出熱量 利用切割氧流把熔化狀態(tài)的金屬氧化物吹掉 而實(shí)現(xiàn)切割的方法 金屬的氣割過(guò)程實(shí)質(zhì)是鐵在純氧中的燃燒過(guò)程 而不是熔化過(guò)程 圖7 37氣割割炬 1 氣割金屬應(yīng)具備的條件 金屬在氧氣中的燃燒點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn) 氣割時(shí)金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬的熔點(diǎn) 金屬在切割氧流中的燃燒應(yīng)是放熱反應(yīng) 金屬的導(dǎo)熱性不應(yīng)太高 金屬中阻礙氣割過(guò)程和提高鋼的可淬性的雜質(zhì)要少 7 3 5常用金屬材料焊接1 碳鋼的焊接1 低碳鋼的焊接2 中碳鋼和高碳鋼的焊接2 低合金鋼的焊接1 焊接方法低合金鋼的焊接可采用手工電弧焊 埋弧自動(dòng)焊和電渣焊等焊接方法 近年來(lái)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 窄間隙氣體保護(hù)焊也有較廣泛的應(yīng)用2 坡口加工和焊前裝配3 焊接材料的選擇所選擇的焊條強(qiáng)度應(yīng)與母材的強(qiáng)度相當(dāng)或略低些為宜 4 低合金鋼焊接時(shí)的預(yù)熱和熱處理 3 鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金具有很多優(yōu)點(diǎn) 特別是鋁的資源豐富 比較便宜 因此目前已被廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門 在汽車工業(yè)中 鋁及其合金應(yīng)用是非常多的 7 3 6焊接在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用焊接作為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中一種必要的工藝方法 在汽車制造中有廣泛的應(yīng)用 汽車的發(fā)動(dòng)機(jī) 變速箱 車橋 車架 車身 車廂六大總成都離不開焊接技術(shù)的應(yīng)用 在汽車零部件的制造中 點(diǎn)焊 凸焊 縫焊 焊條電弧焊 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 氬弧焊 氣焊 釬焊 摩擦焊 電子束焊和激光焊等各種焊接方法中 由于點(diǎn)焊 氣體保護(hù)焊 釬焊具有生產(chǎn)量大 自動(dòng)化程度高 高速 低耗 焊接變形小 易操作等的特點(diǎn) 所以對(duì)汽車車身薄板覆蓋零部件特別適合 因此 在汽車生產(chǎn)中應(yīng)用最多 在投資費(fèi)用中點(diǎn)焊約占75 其他焊接方法只占25 本章小結(jié) 1 砂型鑄造是使用最廣泛的鑄造方法 砂型鑄造的工藝流程 使用條件和適用范圍 其他鑄造方法的特點(diǎn)及應(yīng)用 2 鍛造金屬材料的性能特點(diǎn) 自由鍛的工序及特點(diǎn) 模鍛的基本工序及特點(diǎn) 3 焊條的結(jié)構(gòu) 電弧焊的操作流程 點(diǎn)焊的工藝流程及應(yīng)用 氣焊的工藝流程與應(yīng)用 氣割材料具備的特點(diǎn) 習(xí)題7一 填空題1 與 是機(jī)械制造生產(chǎn)中金屬材料熱加工成形的三種基本方法 主要用于毛坯生產(chǎn) 供切削加工使用 有時(shí)也提供少量的零件成品 2 常用的鑄造合金有 銅合金和鋁合金等 3 影響流動(dòng)性的因素很多 主要有 和 4 鑄造金屬或合金從澆注到冷卻至室溫要經(jīng)歷三個(gè)收縮階段 即 和 5 常用的特種鑄造方法有金屬型鑄造 壓力鑄造和 等 6 焊接的方法很多 按焊接的結(jié)合特點(diǎn)可分為 壓焊和釬焊三大類 7 按焊縫在空間位置的不同 可分為平焊 橫焊和 四種 8 氣體保護(hù)焊是利用具有一定性質(zhì)的氣流排除電弧周圍的空氣 從而達(dá)到保護(hù)金屬熔池的電弧焊方法 常用的保護(hù)氣體有 和 氣 分別成為 保護(hù)焊和 焊 二 判斷題1 流動(dòng)性良好的金屬或合金能鑄造出薄而復(fù)雜的鑄件 利于鑄件的收縮以及氣體和非金屬夾雜物的上浮和逸出 2 碳素鑄鋼含碳量接近共晶成分 結(jié)晶溫度間隔小 熔點(diǎn)低 結(jié)晶時(shí)有石墨析出 體積膨脹 可抵消部分鑄件的收縮 故總的收縮小 流動(dòng)性好 3 模鍛是利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個(gè)抵鐵之間產(chǎn)生塑性變形 從而得到所需鍛件的鍛造方法 4 壓焊是在焊接時(shí) 不論焊件加熱與否 都需要施加一定的壓力 使兩結(jié)合面緊密接觸并產(chǎn)生一定的塑性變形 從而將兩焊件焊合在一起 常用的壓焊有電阻焊 摩擦焊等 5 焊條藥皮的主要作用是保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒 防止空氣進(jìn)入焊接熔池 添加合金元素 保證焊縫具有良好的力學(xué)性能 三 簡(jiǎn)答題1 什么是砂型鑄造 其主要工序有哪些 鑄造生產(chǎn)有哪些特點(diǎn) 2 型砂應(yīng)具備哪些性能 3 合金的鑄造性能指的是什么 4 特種鑄造主要有哪幾種 分別有什么特點(diǎn) 5 自由鍛造的基本工序有哪些 各完成哪些變形 6 板料沖壓的基本工序有哪些 7 什么叫做焊接 根據(jù)焊接過(guò)程的特點(diǎn) 焊接方法可分為哪幾大類 8 焊接接頭形式和坡口型式各有哪幾種 9 試述氣焊 氣割原理