1、第二章材料成型方法第二章材料成型方法第一节铸造第一节铸造第二节焊接第二节焊接第三节锻造和冲压第三节锻造和冲压第一节铸造第一节铸造 铸造是将金属液浇入预先制备好的铸型中，凝固后获得具有铸造是将金属液浇入预先制备好的铸型中，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法。用铸造方一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法。用铸造方法所获得的毛坯或零件统称铸件。铸件通常都是毛坯，经切法所获得的毛坯或零件统称铸件。铸件通常都是毛坯，经切削加工后才能成为零件。削加工后才能成为零件。 用于铸造成型的金属材料有铸铁、钢、铝合金、铜合金、用于铸造成型的金属材料有铸铁、钢、铝合金、铜合金、镁合金等，其
2、中以铸铁应用最为广泛。铸造的种类可分砂型镁合金等，其中以铸铁应用最为广泛。铸造的种类可分砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造的铸型以原砂为主，加入铸造和特种铸造两大类。砂型铸造的铸型以原砂为主，加入适量瓤结剂、附加物和水，按一定比例混制而成。因其成本适量瓤结剂、附加物和水，按一定比例混制而成。因其成本低廉，适应性广，是目前铸造生产中应用最广泛的一种方法。低廉，适应性广，是目前铸造生产中应用最广泛的一种方法。特种铸造是在制造铸型时采用少用砂或不用砂的特殊工艺装特种铸造是在制造铸型时采用少用砂或不用砂的特殊工艺装备，获得比砂型铸造表面质量好、尺寸精确、力学性能较高备，获得比砂型铸造表面质量好、尺寸精
3、确、力学性能较高的铸件。的铸件。下一页 返回第一节铸造第一节铸造一、砂型铸造一、砂型铸造砂型铸造是型砂紧实成铸型的铸造方法，应用最为普遍。砂型铸造是型砂紧实成铸型的铸造方法，应用最为普遍。1.砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程是砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程是:制造模样、芯制造模样、芯盒盒;配制型砂、芯砂配制型砂、芯砂;造型和造芯造型和造芯;烘干、合箱烘干、合箱;熔炼金属，浇注熔炼金属，浇注;落砂、清理与检验等，如落砂、清理与检验等，如图图2-1所示，主要工序是造型、造芯所示，主要工序是造型、造芯和金属熔炼。和金属熔炼。 (1)浇注系统与冒口将液态金属平稳地导入、填充型腔与冒口浇注系统
4、与冒口将液态金属平稳地导入、填充型腔与冒口的通道，称为浇注系统。通常由浇口杯、直浇道、横浇道和的通道，称为浇注系统。通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成，如内浇道组成，如图图2-2所示。除导入液态金属外，浇注系统还所示。除导入液态金属外，浇注系统还起到挡渣、补缩与调节冷却顺序等作用。起到挡渣、补缩与调节冷却顺序等作用。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造冒口是指在铸型内，储存供补缩铸件用熔融金属的空腔，也冒口是指在铸型内，储存供补缩铸件用熔融金属的空腔，也指该空腔中充填的金属。其作用是补缩、排气和除渣。冒口指该空腔中充填的金属。其作用是补缩、排气和除渣。冒口一般设置于铸件的顶部或一般设
5、置于铸件的顶部或“热节热节”处。处。 (2)造芯制造型芯的过程，称为造芯。型芯主要用来形成铸造芯制造型芯的过程，称为造芯。型芯主要用来形成铸件的内腔，其方法分为手工造芯和机器造芯两类，一般情况件的内腔，其方法分为手工造芯和机器造芯两类，一般情况下采用手工造芯，大量生产时采用机器造芯。造芯时，一般下采用手工造芯，大量生产时采用机器造芯。造芯时，一般在型芯内放置芯骨，用来提高型芯的强度在型芯内放置芯骨，用来提高型芯的强度;开设通气孔，以增开设通气孔，以增加排气能力。型芯大多需要烘干，以进一步提高强度和透气加排气能力。型芯大多需要烘干，以进一步提高强度和透气性。性。图图2-3为用简单芯盒手工造芯的示
6、意图。为用简单芯盒手工造芯的示意图。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造(3)合型将铸件的各个部分组合成一个完整铸型的操作过程称合型将铸件的各个部分组合成一个完整铸型的操作过程称为合型。合型前应该认真检查各个部分，安装型芯，然后将为合型。合型前应该认真检查各个部分，安装型芯，然后将上型盖上、压紧。若产生错位，会使铸件产生偏芯、错箱等上型盖上、压紧。若产生错位，会使铸件产生偏芯、错箱等缺陷。缺陷。 (4)金属的冶炼冶炼的目的是获得一定化学成分和温度的金金属的冶炼冶炼的目的是获得一定化学成分和温度的金属液。铸铁的冶炼常采用冲天炉，其炉料有金属料、燃料和属液。铸铁的冶炼常采用冲天炉，其炉料有金属
7、料、燃料和熔剂。金属料包括铸造生铁、回炉铁、废钢和铁合金熔剂。金属料包括铸造生铁、回炉铁、废钢和铁合金;燃料为燃料为焦炭焦炭;熔剂常采用石灰石或氟石，其作用是降低炉渣的熔点，熔剂常采用石灰石或氟石，其作用是降低炉渣的熔点，增加其流动性，实现炉渣与铁液的分离。增加其流动性，实现炉渣与铁液的分离。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造(5)浇注浇注是将金属液从浇包注入铸型的过程。为了利于熔浇注浇注是将金属液从浇包注入铸型的过程。为了利于熔渣的上浮和清理，出炉温度一般应该高些，而浇注温度应适渣的上浮和清理，出炉温度一般应该高些，而浇注温度应适当低些，以减少液态金属气体的溶解量和冷凝时的收缩量。当
8、低些，以减少液态金属气体的溶解量和冷凝时的收缩量。浇注速度应该适当，以免产生铸造缺陷。浇注速度应该适当，以免产生铸造缺陷。 (6)落砂与清理落砂是铸件在完全凝固，并经充分冷却后，落砂与清理落砂是铸件在完全凝固，并经充分冷却后，使铸件与型砂、砂箱分开的操作。落砂过早，铸件温度高，使铸件与型砂、砂箱分开的操作。落砂过早，铸件温度高，冷却太快，会使铸件表层硬化，易产生变形，甚至开裂冷却太快，会使铸件表层硬化，易产生变形，甚至开裂;反之，反之，生产周期加长，生产率降低。生产周期加长，生产率降低。 清理是落砂后从铸件上清除表面粘砂以及浇冒口、毛刺、清理是落砂后从铸件上清除表面粘砂以及浇冒口、毛刺、氧化皮
9、等多余金属的过程的总称。清理的方法分手工清理和氧化皮等多余金属的过程的总称。清理的方法分手工清理和机械清理。手工清理用风铲和铁刷进行清理机械清理。手工清理用风铲和铁刷进行清理;机械清理有摩擦机械清理有摩擦清理法、喷丸清理法和抛丸清理法等方法。清理法、喷丸清理法和抛丸清理法等方法。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造2.造型材料造型材料 造型材料包括型砂和芯砂两种。造型材料包括型砂和芯砂两种。 型砂和芯砂应具有以下性能型砂和芯砂应具有以下性能:透气性、强度、耐火度、可塑透气性、强度、耐火度、可塑性、退让性。性、退让性。 造型材料由原砂、黏结剂、水和附加物等组成。原砂是型造型材料由原砂、黏结
10、剂、水和附加物等组成。原砂是型砂和芯砂的主要组成部分砂和芯砂的主要组成部分;黏结剂的作用是将砂粒互相瓤结在黏结剂的作用是将砂粒互相瓤结在一起，使型砂具有一定的强度和可塑性，常用的有陶土、油一起，使型砂具有一定的强度和可塑性，常用的有陶土、油类、树脂与水玻璃等类、树脂与水玻璃等;附加物是为了改善型砂的某些性能而附附加物是为了改善型砂的某些性能而附加的物质，如加入煤粉可提高耐火性能，加入水玻璃可提高加的物质，如加入煤粉可提高耐火性能，加入水玻璃可提高强度，加入木屑可改善透气性和退让性等。型强度，加入木屑可改善透气性和退让性等。型(芯芯)砂的制备砂的制备过程主要包括烘干、筛分、混砂、松砂、停放闷砂等
11、。过程主要包括烘干、筛分、混砂、松砂、停放闷砂等。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造3.造型方法造型方法 砂型铸造的造型方法很多，一般分为手工造型和机器造型砂型铸造的造型方法很多，一般分为手工造型和机器造型两大类。两大类。 (1)手工造型手工造型是传统的造型方法，它操作灵活，应手工造型手工造型是传统的造型方法，它操作灵活，应用范围广，对模具、砂箱的要求也不高，但生产率低，主要用范围广，对模具、砂箱的要求也不高，但生产率低，主要用于单件、小批量生产。按照模样的特点可以分为整模造型、用于单件、小批量生产。按照模样的特点可以分为整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型等方法。分模造型、挖砂造型
12、、活块造型等方法。 整模造型整模造型的模样是一个整体，其特点为铸型简整模造型整模造型的模样是一个整体，其特点为铸型简单、造型简易，适用于形状简单最大截面在端部的铸件。其单、造型简易，适用于形状简单最大截面在端部的铸件。其工艺过程由填砂、紧实、制作出气道、翻转下砂箱、制作上工艺过程由填砂、紧实、制作出气道、翻转下砂箱、制作上砂箱、浇注系统、起模和完成浇冒系统、修模、合箱等组成。砂箱、浇注系统、起模和完成浇冒系统、修模、合箱等组成。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造分模造型将模样沿外形的最大截面处分成两部分，并用销分模造型将模样沿外形的最大截面处分成两部分，并用销钉定位，型腔位于上、下两个
13、砂箱内，造型过程如钉定位，型腔位于上、下两个砂箱内，造型过程如图图2-4所示。所示。其特点是模样分开的分模面就是铸型的分型面，造型操作方其特点是模样分开的分模面就是铸型的分型面，造型操作方便，适用于形状比较复杂的铸件，特别是有孔的铸件。便，适用于形状比较复杂的铸件，特别是有孔的铸件。 挖砂造型某些铸件，如手轮，其轮缘的外形为曲面，用整挖砂造型某些铸件，如手轮，其轮缘的外形为曲面，用整体模样造型时，将阻碍起模的型砂挖掉，造型过程如体模样造型时，将阻碍起模的型砂挖掉，造型过程如图图2-5所所示。其特点是要求较高的操作技术，生产效率低，适用于单示。其特点是要求较高的操作技术，生产效率低，适用于单件、
14、小批量生产。件、小批量生产。活块造型将模样上阻碍起模的部分做成活动的活块。起模活块造型将模样上阻碍起模的部分做成活动的活块。起模时，先取出模样的主体，然后取出活块，此法叫做活块造型，时，先取出模样的主体，然后取出活块，此法叫做活块造型，造型过程如造型过程如图图2-6所示。其特点是造型费工，要求操作技术高，所示。其特点是造型费工，要求操作技术高，活块容易松动、错位，影响铸件精度，适用于单件、小批量活块容易松动、错位，影响铸件精度，适用于单件、小批量生产。生产。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造刮板造型用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样的造刮板造型用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样的
15、造型方法，叫做刮板造型，造型过程如型方法，叫做刮板造型，造型过程如图图2-7所示。特点是不用所示。特点是不用模样，节省了材料与工时，但要求造型技术高，适用于尺寸模样，节省了材料与工时，但要求造型技术高，适用于尺寸较大的回转体、等截面的铸件的单件、小批量生产。较大的回转体、等截面的铸件的单件、小批量生产。 (2)机器造型机器造型是现代化铸造车间生产的重要手段，能机器造型机器造型是现代化铸造车间生产的重要手段，能够高效率地生产出尺寸精确、表面粗糙度值小、加工余量少够高效率地生产出尺寸精确、表面粗糙度值小、加工余量少的铸件，劳动条件较好。但需专用设备，故只适用中、小件的铸件，劳动条件较好。但需专用设
16、备，故只适用中、小件的批量生产。机器造型的主要工序实现了机械化，消除了操的批量生产。机器造型的主要工序实现了机械化，消除了操作者技术水平个体差异的影响，而且砂型的紧实程度更符合作者技术水平个体差异的影响，而且砂型的紧实程度更符合铸件成型的要求，型腔轮廓清晰准确，铸件质量好。铸件成型的要求，型腔轮廓清晰准确，铸件质量好。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造根据紧实型砂的原理不同，机器造型有振击压实式、空气冲根据紧实型砂的原理不同，机器造型有振击压实式、空气冲击式、射压式和抛砂式等造型方法。其中振击压实式造型为击式、射压式和抛砂式等造型方法。其中振击压实式造型为典型的造型方法，但因振动强、噪
17、声大，因而逐渐被其他紧典型的造型方法，但因振动强、噪声大，因而逐渐被其他紧实方式所取代。空气冲击式造型是近些年发展起来的先进造实方式所取代。空气冲击式造型是近些年发展起来的先进造型技术，具有造型机结构简单、维修方便、噪声小的特点，型技术，具有造型机结构简单、维修方便、噪声小的特点，很有发展前途。射压式紧实造型是现代铸造生产中用来制作很有发展前途。射压式紧实造型是现代铸造生产中用来制作型芯的主要方法，在树脂砂应用量不断扩大的状况下，射压型芯的主要方法，在树脂砂应用量不断扩大的状况下，射压式紧实设备数量也不断增多。抛砂式紧实仅适用于中、小批式紧实设备数量也不断增多。抛砂式紧实仅适用于中、小批量生产
18、大件的造型过程。量生产大件的造型过程。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造二、特种铸造二、特种铸造 1.压力铸造压力铸造 将液态金属在高压下快速充填到金属铸型中，并在压力下将液态金属在高压下快速充填到金属铸型中，并在压力下充型和凝固而形成铸件的铸造方法称为压力铸造，简称压铸。充型和凝固而形成铸件的铸造方法称为压力铸造，简称压铸。图图2-8为为J1113G型卧式冷室压铸机外形图。该设备合型力为型卧式冷室压铸机外形图。该设备合型力为1 350 kN，压射力为，压射力为94157 kN，一次铝合金浇入量为，一次铝合金浇入量为1. 8 kg。图图2-9为常用压铸机的工作过程。为常用压铸机的工作过程
19、。压力铸造的主要特点如下压力铸造的主要特点如下:.生产效率极高生产效率极高;.铸件表面质量好，特别是能铸出壁很薄、形状很复杂的铸件铸件表面质量好，特别是能铸出壁很薄、形状很复杂的铸件;上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造.因铸件内部易产生细小分散气孔，故压铸件不能热处理和在因铸件内部易产生细小分散气孔，故压铸件不能热处理和在高温条件下工作。高温条件下工作。 压力铸造主要用于大批量生产形状复杂的有色金属薄壁件，压力铸造主要用于大批量生产形状复杂的有色金属薄壁件，如仪表壳、化油器、汽缸体等，在航空、汽车、电器和仪表如仪表壳、化油器、汽缸体等，在航空、汽车、电器和仪表工业得到了广泛应用。工业得到
20、了广泛应用。 2.消失模铸造消失模铸造 消失模铸造又称实型铸造或汽化模铸造。它采用聚苯乙烯消失模铸造又称实型铸造或汽化模铸造。它采用聚苯乙烯泡沫塑料制成整体模样代替普通模样。造型后不取出模样就泡沫塑料制成整体模样代替普通模样。造型后不取出模样就浇入金属液，在高温金属液的热作用下，泡沫塑料即被汽化，浇入金属液，在高温金属液的热作用下，泡沫塑料即被汽化，燃烧而消失。燃烧而消失。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造消失模铸造的工艺流程如下消失模铸造的工艺流程如下: (1)预发泡将聚苯乙烯珠粒预发到适当密度，一般通过蒸汽预发泡将聚苯乙烯珠粒预发到适当密度，一般通过蒸汽快速加热来进行。快速加热来进
21、行。 (2)模型成型经过预发泡的珠粒要先进行稳定化处理，然后模型成型经过预发泡的珠粒要先进行稳定化处理，然后送人模具型腔，再通入蒸汽，使珠粒软化、膨胀，挤满所有送人模具型腔，再通入蒸汽，使珠粒软化、膨胀，挤满所有空隙并且瓤合成一体。空隙并且瓤合成一体。 (3)模型簇组合模型在使用之前，必须存放适当的时间模型簇组合模型在使用之前，必须存放适当的时间(几小几小时至数天时至数天)使其熟化稳定，然后将分块模型进行胶瓤结合。使其熟化稳定，然后将分块模型进行胶瓤结合。 (4)模型簇浸涂把模型簇浸入耐火涂料中，然后在模型簇浸涂把模型簇浸入耐火涂料中，然后在3060的空气循环烘炉中十燥的空气循环烘炉中十燥23
22、h，十燥之后，将模型簇放人砂箱，十燥之后，将模型簇放人砂箱，填入于砂振动紧实填入于砂振动紧实(通常用抽真空形成负压的方式，使砂型紧通常用抽真空形成负压的方式，使砂型紧实实)，必须使所有模型簇内部孔腔和外围的十砂都得到紧实和，必须使所有模型簇内部孔腔和外围的十砂都得到紧实和支撑。支撑。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造(5)浇注熔融金属浇入铸型后，模型材料在高温下产生汽化，浇注熔融金属浇入铸型后，模型材料在高温下产生汽化，其空间被金属所取代后即形成铸件。其空间被金属所取代后即形成铸件。图图2-10是消失模工艺的是消失模工艺的砂箱和浇注示意图。砂箱和浇注示意图。(6)落砂清理浇注之后，铸件
23、在砂箱中凝固和冷却，然后落砂落砂清理浇注之后，铸件在砂箱中凝固和冷却，然后落砂和清理。和清理。消失模的主要优点是消失模的主要优点是:.模型设计的自由度增大，可整体生产复杂的铸件模型设计的自由度增大，可整体生产复杂的铸件;简化了铸造工艺，如无需型心、起模抖度，可以不要冒口补简化了铸造工艺，如无需型心、起模抖度，可以不要冒口补缩，可省分型面缩，可省分型面;.提高铸件精度，可重复生产高精度铸件，减小机加工余量，提高铸件精度，可重复生产高精度铸件，减小机加工余量，可使铸件壁厚偏差控制在可使铸件壁厚偏差控制在-0. 15+0. 15mm之间。之间。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造但消失模铸件易产
24、生与泡沫塑料有关的缺陷，如皱纹、黑渣、但消失模铸件易产生与泡沫塑料有关的缺陷，如皱纹、黑渣、增碳和气孔等。增碳和气孔等。 消失模铸造方法可用于生产有色及黑色金属的零件，包括消失模铸造方法可用于生产有色及黑色金属的零件，包括汽缸体、汽缸盖、曲轴、变速箱，进气管、排气管及刹车毅汽缸体、汽缸盖、曲轴、变速箱，进气管、排气管及刹车毅等铸件。等铸件。 3.金属型铸造金属型铸造 金属型铸造用铸铁、铸钢或耐热钢制造铸型，将熔炼好的金属型铸造用铸铁、铸钢或耐热钢制造铸型，将熔炼好的金属浇注进去以获得铸件的铸造方法叫金属型铸造。因金属金属浇注进去以获得铸件的铸造方法叫金属型铸造。因金属铸型可反复使用几百乃至上万
25、次，故又称永久型，如铸型可反复使用几百乃至上万次，故又称永久型，如图图2-11所示。所示。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造金属型铸造的主要特点是金属型铸造的主要特点是: .一型多铸，生产效率高一型多铸，生产效率高; 金属液冷却快，铸件内部组织致密，力学性能较高金属液冷却快，铸件内部组织致密，力学性能较高; .铸件的尺寸精度和表面粗糙度较砂型铸件好。铸件的尺寸精度和表面粗糙度较砂型铸件好。 由于金属型成本高，无退让性和冷速快，所以主要适用于由于金属型成本高，无退让性和冷速快，所以主要适用于大批量生产形状简单的有色金属铸件，如铝合金活塞、铝合大批量生产形状简单的有色金属铸件，如铝合金活塞、
26、铝合金缸体等。金缸体等。 4.离心铸造离心铸造 离心铸造将液态金属浇入高速旋转的铸型，在离心力作用离心铸造将液态金属浇入高速旋转的铸型，在离心力作用下凝固成型的工艺叫离心铸造。离心铸造在离心机上进行，下凝固成型的工艺叫离心铸造。离心铸造在离心机上进行，按旋转轴的空间位置有卧式和立式两种离心机。铸型多用金按旋转轴的空间位置有卧式和立式两种离心机。铸型多用金属型，也可用非金属型属型，也可用非金属型(如砂型、熔模壳型等如砂型、熔模壳型等)。图图2-12为立式为立式离心铸造机示意图。离心铸造机示意图。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造离心铸造的主要特点如下离心铸造的主要特点如下: .铸件组织细
27、密，无缩孔和气孔等缺陷铸件组织细密，无缩孔和气孔等缺陷; .不用型心便可制得中空铸件不用型心便可制得中空铸件; .不需要浇注系统，提高了液体金属的利用率。不需要浇注系统，提高了液体金属的利用率。 但离心铸造的内表面质量较差，对成分易产生偏析的合金但离心铸造的内表面质量较差，对成分易产生偏析的合金不宜采用。目前离心铸造主要用于圆形空心铸件的生产，也不宜采用。目前离心铸造主要用于圆形空心铸件的生产，也可铸造成型铸件及双金属铸件，如铸铁管、轴瓦可铸造成型铸件及双金属铸件，如铸铁管、轴瓦(钢套铜衬钢套铜衬)等。等。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造5.熔模铸造熔模铸造 熔模铸造又称失蜡铸造。它
28、是用易熔材料熔模铸造又称失蜡铸造。它是用易熔材料(如蜡料如蜡料)制成零制成零件的模样，在蜡模上涂挂几层耐火材料，经硬化、加热，将件的模样，在蜡模上涂挂几层耐火材料，经硬化、加热，将脱掉蜡模后的模壳经高温焙烧装箱加固后，趁热进行浇注从脱掉蜡模后的模壳经高温焙烧装箱加固后，趁热进行浇注从而获得铸件的一种方法。其铸造生产过程如而获得铸件的一种方法。其铸造生产过程如图图2-13所示。所示。熔模铸造的主要特点是熔模铸造的主要特点是:.无须起模、分型、合型等操作，能获得形状复杂、尺寸精度无须起模、分型、合型等操作，能获得形状复杂、尺寸精度高、表面粗糙度低的铸件，故有精密铸造之称高、表面粗糙度低的铸件，故有
29、精密铸造之称.适用于各种铸造合金，尤其是高熔点、难加工的耐热合金。适用于各种铸造合金，尤其是高熔点、难加工的耐热合金。此法由于受蜡模强度的限制，目前主要用于生产形状复杂、此法由于受蜡模强度的限制，目前主要用于生产形状复杂、精度要求高或难以进行锻压、切削加工的中小型铸钢件、不精度要求高或难以进行锻压、切削加工的中小型铸钢件、不锈钢件、耐热钢件等，如汽轮机叶片、成型刀具和锥齿轮等。锈钢件、耐热钢件等，如汽轮机叶片、成型刀具和锥齿轮等。上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造三、铸件清理三、铸件清理 1.铸件的落砂铸件的落砂 将浇注成型后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的操作称为将浇注成型后的铸件从型砂
30、和砂箱中分离出来的操作称为落砂。落砂应在铸件充分冷却后进行。过早会使铸件冷却太落砂。落砂应在铸件充分冷却后进行。过早会使铸件冷却太快，表面易产生硬化，铸铁件会出现表面白口，严重时还会快，表面易产生硬化，铸铁件会出现表面白口，严重时还会因内应力过大而出现变形、裂纹等缺陷。通常铸铁件的落砂因内应力过大而出现变形、裂纹等缺陷。通常铸铁件的落砂温度不得大于温度不得大于500 oC。对于形状简单、质量小于。对于形状简单、质量小于10 kg的铸件，的铸件，一般在浇注后一般在浇注后0. 5 h左右即可进行落砂。左右即可进行落砂。 为了改善劳动条件与提高生产率，目前已经广泛采用震动落为了改善劳动条件与提高生产
31、率，目前已经广泛采用震动落砂机进行机械落砂。砂机进行机械落砂。 上一页 下一页 返回第一节铸造第一节铸造2.铸件的清理铸件的清理 落砂后的铸件必须进行清理才能达到表面质量的要求。清落砂后的铸件必须进行清理才能达到表面质量的要求。清理的内容主要包括切除浇冒口、清除砂心及铸件表面瓤砂、理的内容主要包括切除浇冒口、清除砂心及铸件表面瓤砂、飞边、毛刺和氧化皮等。机械清理的方法有滚筒清理、喷砂飞边、毛刺和氧化皮等。机械清理的方法有滚筒清理、喷砂或喷丸清理等。或喷丸清理等。 3.铸件质量检验铸件质量检验 清理后的铸件还要进行质量检验，合格的铸件验收后人库清理后的铸件还要进行质量检验，合格的铸件验收后人库;
32、个别有不太严重缺陷的铸件经修补后仍可作次品使用个别有不太严重缺陷的铸件经修补后仍可作次品使用;缺陷严缺陷严重或缺陷出现在铸件重要部位的则将成为废品。检验后，应重或缺陷出现在铸件重要部位的则将成为废品。检验后，应对铸件缺陷进行分析，找出原因，提出预防措施。对铸件缺陷进行分析，找出原因，提出预防措施。 常见铸件缺陷的名称、特征及形成原因如常见铸件缺陷的名称、特征及形成原因如表表2-1所示。所示。上一页返回第二节焊接第二节焊接 焊接是通过加热或焊接是通过加热或(和和)加压，并且用或不用填充材料使焊件加压，并且用或不用填充材料使焊件金属达到原子结合的一种加工方法。焊接属于一种连接成型金属达到原子结合的
33、一种加工方法。焊接属于一种连接成型技术。技术。 根据焊接的工艺特点和母材金属所处的状态，可将焊接方法根据焊接的工艺特点和母材金属所处的状态，可将焊接方法分为三大类。分为三大类。 .熔化焊，是将接头加热至熔化状态，一般都加入填充金属熔化焊，是将接头加热至熔化状态，一般都加入填充金属的焊接方法，如手工电弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子的焊接方法，如手工电弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子焊、电子束焊、激光焊等焊、电子束焊、激光焊等; .压力焊，是对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法，压力焊，是对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法，如电阻焊如电阻焊(包括点焊、对焊等包括点焊、对焊等)、摩擦焊、扩散
34、焊、爆炸焊、摩擦焊、扩散焊、爆炸焊、超声波焊等超声波焊等; 下一页 返回第二节焊接第二节焊接.钎焊，是采用熔点比母材低的钎料，将焊件和钎料加热到高钎焊，是采用熔点比母材低的钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点而母材不熔化，利用毛细管作用使液态钎料填于钎料的熔点而母材不熔化，利用毛细管作用使液态钎料填充接头间隙与母材相互扩散形成连接的焊接方法。充接头间隙与母材相互扩散形成连接的焊接方法。 焊接是一种永久性连接方法，能连接各种锻件和板类零部焊接是一种永久性连接方法，能连接各种锻件和板类零部件等，可以简化毛坯工艺、制成复杂结构件。焊接与螺栓连件等，可以简化毛坯工艺、制成复杂结构件。焊接与螺栓连接、
35、铆接、胶接等接、铆接、胶接等(如如图图2-14所示所示)方法相比，具有节约材料、方法相比，具有节约材料、减轻零部件重量、气密性好、生产效率高、便于实现机械化减轻零部件重量、气密性好、生产效率高、便于实现机械化和自动化等优点。因此，焊接方法得到普遍重视并获得迅速和自动化等优点。因此，焊接方法得到普遍重视并获得迅速发展。发展。上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接焊接技术可用于制造金属结构，广泛用于造船、车辆、桥梁、焊接技术可用于制造金属结构，广泛用于造船、车辆、桥梁、航空航天、建筑钢结构、重型机械、化工装备等领域航空航天、建筑钢结构、重型机械、化工装备等领域;可制造可制造机器零件和毛坯，如轧辊
36、、飞轮、大型齿轮、电站设备的重机器零件和毛坯，如轧辊、飞轮、大型齿轮、电站设备的重要部件等要部件等;可连接电器导线和精细的电子线路。凡是金属材料可连接电器导线和精细的电子线路。凡是金属材料需要连接的地方，就有焊接方法的应用。它甚至还可应用于需要连接的地方，就有焊接方法的应用。它甚至还可应用于新型陶瓷连接、非晶态金属合金焊接等。新型陶瓷连接、非晶态金属合金焊接等。 焊接也存在着不足之处，如熔化焊在焊接时往往是局部高焊接也存在着不足之处，如熔化焊在焊接时往往是局部高温快速加热并快速冷却，容易导致焊缝及其附近区域的化学温快速加热并快速冷却，容易导致焊缝及其附近区域的化学成分、金相组织、力学性能和物理
37、性能、抗腐耐磨等性能与成分、金相组织、力学性能和物理性能、抗腐耐磨等性能与母材有所不同，焊件中由于局部加热和冷却所导致的焊接残母材有所不同，焊件中由于局部加热和冷却所导致的焊接残余应力和变形，这些都不同程度地影响了产品的质量和安全余应力和变形，这些都不同程度地影响了产品的质量和安全性性;焊缝及热影响区有时因工艺不当产生的某些缺陷，将会影焊缝及热影响区有时因工艺不当产生的某些缺陷，将会影响结构的承载能力。响结构的承载能力。上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接一、手工电弧焊一、手工电弧焊 电弧焊利用焊条与工件间产生电弧热，将工件和焊条熔化电弧焊利用焊条与工件间产生电弧热，将工件和焊条熔化而进行
38、的一种焊接方法。主要包括手工电弧焊、埋弧焊与气而进行的一种焊接方法。主要包括手工电弧焊、埋弧焊与气体保护电弧焊。手工电弧焊简称手弧焊，是常用焊接方法之体保护电弧焊。手工电弧焊简称手弧焊，是常用焊接方法之一。手弧焊具有设备简单、维护容易、焊钳小、使用方便等一。手弧焊具有设备简单、维护容易、焊钳小、使用方便等优点，适宜于焊接板厚优点，适宜于焊接板厚3mm以上的碳钢、低合金结构钢、不以上的碳钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等，以及铸铁的焊补。锈钢、耐热钢等，以及铸铁的焊补。 1.焊接过程焊接过程 手工电弧焊焊缝形成过程如手工电弧焊焊缝形成过程如图图2-15所示。焊接时在焊条与所示。焊接时在焊条与焊件
39、之间引发电弧，高温电弧将焊条端头与焊件局部熔化而焊件之间引发电弧，高温电弧将焊条端头与焊件局部熔化而形成熔池，然后，熔池迅速冷却、凝固形成焊缝，遂使分离形成熔池，然后，熔池迅速冷却、凝固形成焊缝，遂使分离的两块焊件连接成一个整体。的两块焊件连接成一个整体。 上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接电焊条的药皮熔化后形成熔渣覆盖在熔池上，熔渣冷却后形电焊条的药皮熔化后形成熔渣覆盖在熔池上，熔渣冷却后形成渣壳依旧覆盖在焊缝上，始终对焊缝起着保护作用。成渣壳依旧覆盖在焊缝上，始终对焊缝起着保护作用。2.焊接电弧焊接电弧焊接电弧指发生在焊条端头与工件之间，由电场通过两电极焊接电弧指发生在焊条端头与工件
40、之间，由电场通过两电极(焊条与工件焊条与工件)之间的气体进行强力、持久的放电，即所谓气之间的气体进行强力、持久的放电，即所谓气体放电现象。体放电现象。 (1)焊接电弧的形成焊接时，先将焊条与焊件瞬时接触，发焊接电弧的形成焊接时，先将焊条与焊件瞬时接触，发生短路。强大的短路电流流经少数几个接触点，如生短路。强大的短路电流流经少数几个接触点，如图图2-16 ( a)所示，致使接触点处温度急剧升高并熔化，甚至部分发生蒸所示，致使接触点处温度急剧升高并熔化，甚至部分发生蒸发。当焊条迅速提起时，焊条端头的温度已升得很高，在两发。当焊条迅速提起时，焊条端头的温度已升得很高，在两电极间的电场作用下，产生了热
41、电子发射。飞速发射的电子电极间的电场作用下，产生了热电子发射。飞速发射的电子撞击焊条端头与焊件间的空气，使之电离成正离子和负离子。撞击焊条端头与焊件间的空气，使之电离成正离子和负离子。电子和负离子流向正极，正离子流向角秘。仗迎带申电子和负离子流向正极，正离子流向角秘。仗迎带申L后占后占的宗向运动形成了悍榕申的宗向运动形成了悍榕申L弧。如图弧。如图2-16 ( b)所示。所示。上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接 (2)焊接电弧的构成焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部焊接电弧的构成焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成，如图分组成，如图2-16(c)所示。所示。 一般情况下，阳极温度略
42、高于阴极温度，因为阳极区表面一般情况下，阳极温度略高于阴极温度，因为阳极区表面受高速电子的撞击，产生较大的能量，故发出较多的热量，受高速电子的撞击，产生较大的能量，故发出较多的热量，约占电弧热量的约占电弧热量的43 %;而阴极区因发射电子而消耗一定能量，而阴极区因发射电子而消耗一定能量，故阴极区产生的热量略低，约占电弧热量的故阴极区产生的热量略低，约占电弧热量的36 %;弧柱区产生弧柱区产生的热量仅占的热量仅占21 % ;弧柱周围温度则较低，因而大部分热量散弧柱周围温度则较低，因而大部分热量散失在大气中。弧柱温度则随焊接电流增大而升高。失在大气中。弧柱温度则随焊接电流增大而升高。 当以铁作为电
43、极材料时，阴极区温度约为当以铁作为电极材料时，阴极区温度约为2 400 K，阳极区温，阳极区温度约为度约为2 600 K，而弧柱中心区温度高达，而弧柱中心区温度高达6 0008 000 K。 上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接由于电弧中各区温度不同，因此，用直流电源焊接时有正接由于电弧中各区温度不同，因此，用直流电源焊接时有正接法和反接法的区分，工件接电焊机正极、焊条接电焊机负极法和反接法的区分，工件接电焊机正极、焊条接电焊机负极的接法，称为正接法的接法，称为正接法;反之，则为反接法。使用交流电焊机时，反之，则为反接法。使用交流电焊机时，由于电源周期性地改变极性，故无正接和反接的区分，焊
44、条由于电源周期性地改变极性，故无正接和反接的区分，焊条和工件上的温度及热量分布趋于一致。和工件上的温度及热量分布趋于一致。 3.焊接设备焊接设备 手工电弧焊的主要设备是弧焊机，它为焊接电弧提供电源。手工电弧焊的主要设备是弧焊机，它为焊接电弧提供电源。为保证能够提供安全可靠的焊接电流，必须符合以下要求为保证能够提供安全可靠的焊接电流，必须符合以下要求:高高的空载电压，容易引弧的空载电压，容易引弧;焊接时，大电流，低电压，弧长和电焊接时，大电流，低电压，弧长和电流的变化应很小流的变化应很小;短路电流不得太大，还要有良好的调节特性，短路电流不得太大，还要有良好的调节特性，能根据不同的焊接材料与厚度调
45、节焊接电流。能根据不同的焊接材料与厚度调节焊接电流。 上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接弧焊机分为交流弧焊机与直流弧焊机两类。交流弧焊机是一弧焊机分为交流弧焊机与直流弧焊机两类。交流弧焊机是一种特殊的降压变压器，它通过改变次级线圈抽头的接法和可种特殊的降压变压器，它通过改变次级线圈抽头的接法和可动铁芯的位置，对焊接电流进行调节。这种弧焊机体积小、动铁芯的位置，对焊接电流进行调节。这种弧焊机体积小、重量轻、噪声小、结构简单、节省电能、使用可靠、维修方重量轻、噪声小、结构简单、节省电能、使用可靠、维修方便，目前国内广泛使用，但其焊接电弧的稳定性稍差。直流便，目前国内广泛使用，但其焊接电弧的稳
46、定性稍差。直流弧焊机所提供的电源是直流电，容易引弧，电弧稳定，焊接弧焊机所提供的电源是直流电，容易引弧，电弧稳定，焊接质量好，能够适应各类焊条，并能够根据焊件特点选用正接质量好，能够适应各类焊条，并能够根据焊件特点选用正接或反接，常用于重要结构件的焊接，但存在着结构复杂、噪或反接，常用于重要结构件的焊接，但存在着结构复杂、噪声大、成本高、维修困难等缺点。声大、成本高、维修困难等缺点。上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接 4.焊条焊条 电焊条电焊条(简称焊条简称焊条)是手工电弧焊时的焊接材料，是一种涂是手工电弧焊时的焊接材料，是一种涂有药皮的熔化电极，它由焊芯和药皮两部分组成。有药皮的熔化电
47、极，它由焊芯和药皮两部分组成。 焊芯是焊接专用的金属丝，按规定，它有一定的直径和长焊芯是焊接专用的金属丝，按规定，它有一定的直径和长度。焊条直径即为焊芯的直径度。焊条直径即为焊芯的直径(焊丝直径焊丝直径)，通常其规格有，通常其规格有2 , 2. 5、3.2, 4, 5、6mm等。其长度一般为等。其长度一般为300450 mm。 焊丝的作用有两个焊丝的作用有两个:一是作为电极，传导电流，产生并维持一是作为电极，传导电流，产生并维持电弧电弧;二是熔化后作为填充金属与熔化的母材一起组成焊缝。二是熔化后作为填充金属与熔化的母材一起组成焊缝。另外必要时，也可以用焊芯来渗合金。另外必要时，也可以用焊芯来渗
48、合金。 上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接按国家标准规定，焊接专用钢丝按国家标准规定，焊接专用钢丝(焊丝焊丝)分为碳素结构钢、合分为碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢三类。常用的碳素结构钢焊芯牌号有金结构钢和不锈钢三类。常用的碳素结构钢焊芯牌号有H08 , H08 A , H08 E和和H10Mn2等。牌号的含义为等。牌号的含义为:H表示焊芯，表示焊芯，08表示含碳量为表示含碳量为0. 08 %，合金元素及其他符号与钢号表示方法，合金元素及其他符号与钢号表示方法相同。相同。 药皮是挤压涂在焊芯表面上的涂料层，它由矿石粉、铁合金药皮是挤压涂在焊芯表面上的涂料层，它由矿石粉、铁合金粉、黍占结剂等
49、原料按一定比例配制而成。其主要作用是使粉、黍占结剂等原料按一定比例配制而成。其主要作用是使电弧容易引燃并保持稳定电弧容易引燃并保持稳定;在电弧高温下，产生大量气体，并在电弧高温下，产生大量气体，并形成熔渣，保护熔化金属不被氧化形成熔渣，保护熔化金属不被氧化;去除有害元素去除有害元素(如氧、氢、如氧、氢、硫、磷等硫、磷等)，添加有益的合金元素，以改善焊缝质量。，添加有益的合金元素，以改善焊缝质量。 上一页 下一页 返回第二节焊接第二节焊接根据药皮所含氧化物的性质，焊条分为酸性焊条和碱性焊条根据药皮所含氧化物的性质，焊条分为酸性焊条和碱性焊条两类。酸性焊条是指药皮中含有酸性氧化物比碱性氧化物多两类
50、。酸性焊条是指药皮中含有酸性氧化物比碱性氧化物多的焊条的焊条;反之则称为碱性焊条。酸性焊条有良好的工艺性能，反之则称为碱性焊条。酸性焊条有良好的工艺性能，交、直流电源均可使用，但焊缝的力学性能，尤其是塑性、交、直流电源均可使用，但焊缝的力学性能，尤其是塑性、韧性不如用碱性焊条焊接的焊缝好，故常用于一般结构件的韧性不如用碱性焊条焊接的焊缝好，故常用于一般结构件的焊接。碱性焊条工艺性能差，要求用直流电源施焊，但焊接焊接。碱性焊条工艺性能差，要求用直流电源施焊，但焊接质量好，常用于重要的结构件及焊接性较差金属的焊接。质量好，常用于重要的结构件及焊接性较差金属的焊接。 按照国标按照国标GB 5117一
