【正文】 保證其壁厚不小于規(guī)定的“最小壁厚”（ 表 1），在鑄造工藝上也應(yīng)采取相應(yīng)措施。 體積凝固： 當(dāng)合金的結(jié)晶溫度范圍很寬，或因鑄件截面溫度梯度過(guò)小，鑄件凝固在某段時(shí)間內(nèi)，其液固共存的凝固區(qū)域很寬，甚至貫穿整個(gè)鑄件截面，這種凝固方式稱(chēng)為“體積凝固”。 固態(tài)收縮 —— 從凝固完畢時(shí)的溫度冷卻到室溫之間的收縮。 （ 2）可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的石墨化退火獲得的，其碳、硅含量較低， 熔點(diǎn)比灰鑄鐵高，凝固溫度范圍也較大，故鐵液的流動(dòng)性差 。 鑄鋼的熔點(diǎn)高， 容易產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋 等缺陷，所以，鑄鋼件往往要 設(shè)置數(shù)量較多、尺寸較大的冒口，采取順序凝固 原則。 ? 廣義地講，鑄造工藝裝備的設(shè)計(jì)也屬于鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容，例如模樣圖、芯盒圖、砂箱圖、壓鐵圖、專(zhuān)用量具圖和樣板圖、組合下芯夾具圖等。 ? 鑄造工藝圖的設(shè)計(jì)要遵循下列程序： 1）零件的 技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)工藝性 分析。 5）設(shè)計(jì) 澆冒口，冷鐵和鑄肋 。 3）盡量 減少分型面的 數(shù)量。 ? 選擇澆注位置主要考慮以下原則： 1） 重要的面 應(yīng)處于型腔的底面或側(cè)面 。 4）鑄件的 大平面盡可能朝下 。加工余量包括下列尺寸： 1）鑄件尺寸公差； 2）加工余量等級(jí)； 3）加工余量數(shù)值。 型芯頭尺寸包括： 1）芯頭長(zhǎng)度； 2）芯頭斜度 。其設(shè)置原則： 1）保證 順序凝固 ，放在最后凝固部分。 5）盡量放在 需加工部位 ，便于清理。 電阻坩堝爐 感應(yīng)電爐爐 體結(jié)構(gòu)和外觀 沖天爐 的結(jié)構(gòu)示意圖 常見(jiàn)的鑄件缺陷、產(chǎn)生原因和預(yù)防措施 特種鑄造 特種鑄造是指與普通砂型鑄造有顯著區(qū) 別的一些鑄造方法。 2）鑄件 精度和表面質(zhì)量高 。 二、金屬型鑄造 金屬型鑄造時(shí)將液態(tài)金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的鑄造方法。 返回目錄 金屬型鑄造主要工藝過(guò)程包括： 1）預(yù)熱 金屬型預(yù)熱溫度主要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，一般不低于150℃ 。 4）開(kāi)型 對(duì)于金屬型鑄造，要根據(jù)不同的鑄件選用合適的開(kāi)型時(shí)間，具體數(shù)值需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。 4）金屬型鑄造的主要缺點(diǎn)是金屬型無(wú)透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋等缺陷。 返回目錄 四、壓力鑄造 壓力鑄造就是在壓力作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。 熱壓室式壓鑄示意圖 冷壓室臥式壓鑄示意圖 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性： 通常是指鑄件本身結(jié)構(gòu)符合鑄造生產(chǎn)要求，即便與整個(gè)工藝過(guò)程的進(jìn)行，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)不允許有結(jié)構(gòu)斜度的鑄件，應(yīng)在模樣上流出拔模斜度。 減小壁厚，為了保證鑄件的強(qiáng)度，可采用加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu) 。如圖 322所示，將圖 a交叉接頭改為圖 b的交錯(cuò)接頭結(jié)構(gòu)，或采用圖 c的環(huán)形接頭，以減少金屬的積聚，避免縮孔、縮松缺陷產(chǎn)生。 3 鑄件結(jié)構(gòu)要便于后續(xù)加工 圖 227所示為電機(jī)端蓋鑄件。最小鑄孔直徑為 。 4）生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)過(guò)程易于實(shí)現(xiàn) 機(jī)械化和自動(dòng)化 。 五、離心鑄造 離心鑄造是將熔融金屬注入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力的作用下填充鑄型并結(jié)晶，從而獲得鑄件的方法。 3）生產(chǎn)率高，適于澆注流動(dòng)性差的合金，薄壁件及雙金屬件。 返回 主目錄 計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用簡(jiǎn)介 微機(jī)測(cè)試與控制系統(tǒng) 編制應(yīng)用程序 建立數(shù)學(xué)模型 設(shè) 計(jì) 程 序 框 圖 傳感器 數(shù)據(jù)輸入設(shè)備 生產(chǎn)過(guò)程 數(shù)據(jù)輸出設(shè)備 專(zhuān)用 I/O接口 通用 I/O接口 執(zhí)行機(jī)構(gòu) A/D D/A 微型計(jì)算機(jī) 四、金屬的鍛造性能 金屬的鍛造性能是指金屬經(jīng)受塑性加工是成形的難以程度。 1. 金屬的本質(zhì) 1）化學(xué)成分 碳鋼 〉 合金鋼 低合金鋼 〉 高合金鋼 2）金屬組織 純金屬與固溶體具有良好的鍛造性能，而 碳化物的鍛造性能差。例如，擠壓變形時(shí)（ 圖示 ）金屬為三 向受壓狀態(tài)。 167。 分為基本工序、輔助工序和精整工序三類(lèi)。 2〉 鍛件有幾個(gè)簡(jiǎn)單幾何體構(gòu)成時(shí)，幾何體的交接處不 應(yīng)形成空間曲線， 如圖 353所示 結(jié)構(gòu)。 與自由段相比 優(yōu)點(diǎn)：鍛件精度高，流線組織合理，力學(xué) 性能高，生產(chǎn)率高，金屬消耗少等。 蒸汽 空氣模鍛錘 如 右圖所示 （ 1）繪制模鍛件圖 （ 2）確定模鍛工步 （ 3）坯料計(jì)算 （ 4）選擇模鍛設(shè)備 （ 5）安排修整工序 二、模鍛 設(shè)計(jì)模鍛零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)模鍛特點(diǎn) 和工藝要求，使零件結(jié)構(gòu)符合下列要求： （ 1）模鍛件應(yīng)具有合理的分段面、模鍛斜度和圓角半徑。 （ 5）形狀復(fù)雜的鍛件應(yīng)采 用鍛 — 焊或鍛 — 機(jī)械聯(lián)接組合 工藝，以減少余塊，簡(jiǎn)化模鍛 工藝，如 右圖所示 。 3）能獲得質(zhì)量輕、材料消耗少、強(qiáng)度和剛度較高的零件。 利用沖模將板料以封閉的輪廓與坯料分離的沖壓 工序。 用壓邊圈使板料沖裁區(qū)處于靜壓作用下，抑 制剪裂紋的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)塑性變形分離的沖裁方法。 彎曲是坯料的一部分相對(duì)于另一部分彎曲成一定 角度的工序。 焊接的分類(lèi) 焊接是 19世紀(jì)末 20世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，目前已成為具有幾十種 焊接方法的學(xué)科。按加熱熱源不 同，可分為氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。 焊接的應(yīng)用 焊接與其他加工方法相比，具有適應(yīng)性廣，節(jié)約金屬材料 ，可生產(chǎn)要求 密封性的構(gòu)件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。下 圖為焊接純鐵時(shí)所必需的溫度和壓力。當(dāng)使用交流弧焊電源時(shí)，由于陰極由于極性是交替變化的，因此兩個(gè)極區(qū)的溫度和熱量分布基本相等。 為保證焊縫質(zhì)量，焊接過(guò)程中，應(yīng)采取下列措施： （ 1）減少有害元素進(jìn)入熔池 （ 2）清除已進(jìn)入熔池中的有害元素，添加合金元素 四、焊接熱過(guò)程及焊接接頭組織、性能的變化 焊接熱循環(huán) （如圖） 焊接時(shí)，電弧沿著工件 逐漸移動(dòng)并對(duì)工件進(jìn)行局部 加熱。 焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生 焊件的局部加熱和冷卻，使焊 縫區(qū)金屬加熱時(shí)的熱膨脹量及冷卻時(shí)的收縮量較其他區(qū)域都大， 并受兩側(cè)金屬制約，受熱膨脹是不能自由伸長(zhǎng)而被塑性壓縮， 向厚度方向展寬；冷卻時(shí)同樣不能自由縮短，尤其當(dāng)焊縫區(qū)金 屬溫度降至彈性變形階段以后，由于焊件各部分收縮不一致必 然導(dǎo)致焊縫區(qū)乃至整個(gè)焊件產(chǎn)生應(yīng)力與變形。 焊條電弧焊的過(guò)程如圖所示。 2)當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊接電流增大，電弧電壓應(yīng)急劇下降； 3)還應(yīng)保證焊條與焊件短路時(shí)短路電流不應(yīng)太大； 4)焊接電流應(yīng)能靈活調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的焊件與焊條的要求。 焊條 （ 1） 焊條的組成和作用 焊條由焊芯與藥皮組成。 2）焊條按熔渣的性質(zhì)分兩類(lèi)，即酸性焊條和堿性焊條?；蚝缚p化學(xué)成分類(lèi)型與母 材相同，以保證性能相同。 埋弧焊的焊接過(guò)程如圖： 埋弧焊與焊條電弧焊相比， 有如下特點(diǎn)： （ 1）生產(chǎn)率高 （ 2）焊接質(zhì) a量高且穩(wěn)定 （ 3）節(jié)約金屬材料和電能 （ 4）勞動(dòng)條件好 但埋弧焊適應(yīng)性差，通常只 焊接直縫和環(huán)縫，只能平焊。 氬弧焊的特點(diǎn)： （ 1）由于用惰性氣體氬對(duì)熔池及焊縫進(jìn)行保護(hù)，故最適用于 焊接易氧化的有色金屬、合金鋼及鋯等稀有金屬。 由于上述特點(diǎn)，氬弧焊幾乎可以焊接所有的金屬和合金，但 氬氣較貴，成本高。 CO2焊適用于低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不同的低合金結(jié)構(gòu)鋼。 常用于碳鋼、合金鋼何不銹鋼的焊 接。同時(shí)， 電弧通過(guò)水冷噴嘴是受到三 種壓縮作用：一是兩極間電 弧通過(guò)噴嘴細(xì)孔道的機(jī)械壓 縮，成為機(jī)械壓縮效應(yīng)；二 是水冷噴嘴使弧柱外層冷卻， 迫使帶電粒子流向弧柱中心 收縮，稱(chēng)為熱壓縮效應(yīng)；三 是無(wú)數(shù)根平行導(dǎo)體所產(chǎn)生的自身磁場(chǎng)，使弧柱進(jìn)一步壓縮，稱(chēng)為 磁壓縮效應(yīng)。 六、電阻焊 工件組合后通過(guò)電極施加壓力，利用電流通過(guò)接頭的接觸 面積鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法稱(chēng)為電阻焊。 電阻點(diǎn)焊 電阻點(diǎn)焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓 緊在兩極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的焊接方 法。 （ 2）閃光對(duì)焊 將焊件裝配成對(duì)接接頭加緊在電極上，接 通電源，并使其端面逐漸移近達(dá)到局部接觸，利用電阻熱加熱這 些接觸點(diǎn)，使端面金屬熔化，直至端部在一定深度范圍內(nèi)達(dá)到預(yù) 定溫度時(shí)，迅速加壓并斷電，使熔化金屬自結(jié)合擠出，并產(chǎn)生大 量塑性變形使焊件焊合。 摩擦焊的特點(diǎn)是：在摩擦過(guò)程中兩端面的氧化 膜和雜質(zhì)被清除，接頭質(zhì)量好且穩(wěn)定，不易產(chǎn) 生氣孔、夾渣等缺陷，組織也致密；可焊金屬 金屬范圍較廣，特別使用于異種金屬的對(duì)接， 操作簡(jiǎn)單無(wú)需加焊接材料，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制， 生產(chǎn)率高。 根據(jù)前料熔點(diǎn)不同，釬焊可分為軟釬焊和硬釬焊。 （ 2）硬釬焊 釬料熔點(diǎn)高于 450℃ 的釬焊叫硬釬焊。焊接性受材料、焊接方法、構(gòu)件類(lèi)型 及 使用要求 四個(gè)因素的影響。 中、高碳鋼的焊接 中、高碳鋼屬于淬火鋼，隨著含碳量的增加，淬硬、冷裂傾向漸趨嚴(yán)重，焊接性明顯變差。 強(qiáng)度級(jí)別較低的低合金鋼合金元素少，碳當(dāng)量低，焊好， 一般不需預(yù)熱。 奧氏體型不銹鋼焊接性良好，焊接時(shí)一般不需要采用特殊 的工藝措施，通常采用焊條電弧焊和鎢極氬弧焊，也可采用埋弧 焊。因此焊條電弧焊時(shí)，應(yīng)采用小線能量、快速不擺動(dòng)焊，以及 解除腐蝕介質(zhì)的內(nèi)表面焊縫最后焊等工藝措施。 鑄鐵補(bǔ)焊工藝有冷焊和熱焊兩種。 六、有色金屬的焊接 銅及銅合金的焊接 工業(yè)上常用的銅及銅合金又純銅、 黃銅和青銅等。鋁及鋁合金的焊接常用氬弧焊、氣焊等。含碳量 WC﹪ 的碳素鋼 和含碳量 WC﹪ 的合金鋼焊接性不好，盡量避免采用。 2）焊縫的位置應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)布置。 6）焊縫位置應(yīng)便于焊接操作。 167。焊接缺陷主要發(fā)生的部位可為表面缺陷和內(nèi)部缺 陷兩類(lèi)。 第十一章 材料選擇概述 選材的動(dòng)機(jī)： 首次開(kāi)發(fā)生產(chǎn)一種新產(chǎn)品、新零件或新裝置； 現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)和更新?lián)Q代； 零件過(guò)早失效甚至災(zāi)難性事故發(fā)生后，需改變用材。 典型零件選材及工藝分析 167。 2)考慮零件的工作環(huán)境：環(huán)境因素會(huì)與零件的力學(xué)狀態(tài)綜合作用，提出更為復(fù)雜的性能要求。 特殊功能 導(dǎo)電性 、 磁性 、 熱膨脹性 、 比重 、 外觀等 。 例如： σ≤[σ]=σ ∕k 屈服強(qiáng)度 純剪純拉載荷 彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷 (2)應(yīng)綜合考慮塑性、韌性和強(qiáng)度指標(biāo)，并加以合理的配合。 例如高周疲勞斷裂 材料的強(qiáng)度在 σ ＜ 1400MPa范圍內(nèi) 強(qiáng)度越高，疲勞強(qiáng)度亦高 若材料的強(qiáng)度在 σ ＞ 1400Mpa范圍 疲勞壽命隨強(qiáng)度的增加反而降低 在利用具體性能指標(biāo)進(jìn)行選材時(shí)，必須注意實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)、手冊(cè)性能數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的局限性。 金屬零件用材多為碳鋼 、 合金鋼 、 高強(qiáng)鋁合金等 ， 其中有些材料的加工性能存在問(wèn)題 ， 因此選材時(shí)應(yīng)注意對(duì)其工藝性能的分析 。因此陶瓷材料的應(yīng)用在很大程度上也受其加工性