【導(dǎo)讀】第一篇金屬材料導(dǎo)論南紅艷河南理工大學(xué)材料加工系。金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料的發(fā)展日新月異，而零件的。性能要求、服役條件各不相同，再加上材料的資源、價(jià)格等多方面考。一種金屬為基礎(chǔ)，加入其他金屬或非金屬，經(jīng)過熔煉或燒結(jié)制成的具。有金屬特性的材料。第一章金屬材料的主要性能金屬材料的性能指標(biāo)是設(shè)計(jì)、制造零。了解金屬材料的主要性能是作為技術(shù)、管理人員必備的常。伸試樣拉伸曲線縮頸.61.強(qiáng)度材料在外力作用，抵抗塑性變形和斷。地輕軟的軸承合金等原材料洛氏硬度測定需多點(diǎn)測量后取平均值，洛氏硬度測定僅產(chǎn)生很小壓痕，并。不損壞零件，因而適合于成品檢驗(yàn).10三、韌性金屬材料斷裂前吸。料抵抗交變載荷的作用而不破壞的能力零件發(fā)生疲勞破壞是沒有預(yù)。和表面狀態(tài)，減小和避免應(yīng)力集中，進(jìn)行表面強(qiáng)化處理和減小表面粗

　　

【正文】 凸起等結(jié)構(gòu) 4. 避 免 設(shè) 計(jì) 深 孔 、 多 孔 結(jié) 構(gòu) 5. 采 用 鍛 焊 組 合 工藝 .322 ! .323 .324 .325 .326 .327 .328 .329板料沖壓 南紅艷 河南理工大學(xué)材料加工系 .330 板料沖壓利用沖模使金屬板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法，通常為冷加工，又稱冷沖壓，簡稱沖壓 板料沖壓在航空、運(yùn)輸機(jī)械、電器、儀表、日常用品 及國防等工業(yè)中占有極其重要的地位 .331 .332板料沖壓的特點(diǎn)： 可沖出形狀復(fù)雜的零件，材料利用率高 沖壓件尺寸精度高，表面粗糙值小，互換性好 沖壓件強(qiáng)度高，剛性好，質(zhì)量輕 沖壓操作簡單，工藝過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、生產(chǎn)率高 但沖模制造復(fù)雜，要求高 .333 沖壓設(shè)備 剪床： 沖床： 下料設(shè)備 沖壓設(shè)備 .334沖壓工序 變形工序 分離工序 切斷 修整 沖裁 拉深 脹形 彎曲 翻邊 .335 分離工序 使坯料的一部分與另一部分分離的工序 切斷 沖裁 修整 包括： 工件受力特點(diǎn)：剪應(yīng)力 第一節(jié) 分離工序 .336 沖裁 使坯料沿封閉輪廓分離的工序 落料是沖落的部分為成品，周邊是廢料 沖孔是沖落的部分為廢料，周邊是成品 沖裁的變形過程 彈性變形階段 塑性變形階段 斷裂、分離階段 .337 凸凹模間隙 過大：光面減小，剪切帶粗糙，沖裁邊緣翹曲嚴(yán)重。模具壽命較高 過?。汗饷嬖黾?，工件質(zhì)量較高。模具壽命降低 適中：光面約占板厚 1/2~1/3 左右，沖裁斷口質(zhì)量最好。 =(~) .338凸凹模刃口尺寸的確定 落料：以凹模為基準(zhǔn) 凹 = 落 凸 = 凹 凸 = 孔 凹 = 凸 + 沖孔：以凸模為基準(zhǔn) 沖裁件的排樣 有搭邊排樣 無搭邊排樣 .339 修整 利用修正模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉沖裁件上的剪裂帶 和 毛 刺 ， 提 高 其 尺 寸 精 度 、 降 低 表 面 粗 糙 度 值 的 工序 9~7=~ .340第二節(jié) 變形工序 變形工序 包括： 使坯料的一部分相 對(duì)一部分產(chǎn)生位移而不被破裂的工序 拉深 彎曲 翻邊 成形 .341拉深 使平板坯料變成開口空心零件的工序 變形特點(diǎn)：拉深件的底部一般不變形，厚度基本不變；直壁厚度有所減小 凸模和凹模有一定的圓角 拉深廢品： 拉裂 起皺 解決方案： 凸凹模間隙要合理 =(~)凹 =10 控制拉深系數(shù) 凸 =(~1)凹 =/=(~)多次拉深 設(shè)置壓邊圈 涂潤滑油 .342 彎曲 將坯料彎成具有一定角度或曲率的變形工序 變形特點(diǎn)：變形主要在圓角部位； 外層金屬受拉應(yīng)力，內(nèi)層金屬受壓應(yīng)力 彎曲缺陷： 彎裂 解決方案： 彎曲半徑 ≥=(~1)彎曲線應(yīng)盡量與坯料纖維垂直 防回彈： 設(shè)計(jì)補(bǔ)償角 設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋 退火 .343 翻邊 在帶孔的平坯料上獲得凸緣的工序 翻邊系數(shù)：0=0/包括： 收口 翻邊 成形 利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序 包括： 壓筋 脹形 .344第三節(jié) 沖模簡介 一 . 簡單沖模 二 . 連續(xù)沖模 三 . 復(fù)合沖模 在一次行程中只完成一個(gè)工序的沖模 在一次行程中在不同的工位同時(shí)完 成數(shù)道工序的沖模 在一次行程中在同一工位同時(shí)完成數(shù)道工序的沖模 .345 凸模與凹模 卸料板 沖模結(jié)構(gòu) 導(dǎo)料板和定位銷 模架 用來卸除套在凸模上的工件或廢料 用以保證凸模與凹模 之間的準(zhǔn)確位置 由上下模板、導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成 共同完成沖壓過程 .346 第四節(jié) 沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 一、沖壓件的形狀及尺寸 1. 對(duì)沖裁件的要求 求簡單、對(duì)稱，并有利于材料的合理利用 盡可能避免細(xì)長槽和細(xì)長懸臂結(jié)構(gòu) 線與線的交接處均應(yīng)圓弧連接 孔及其相關(guān)尺寸應(yīng)考慮板材厚度 .3472. 對(duì)彎曲件的要求 形狀力求簡單、對(duì)稱，并考慮材料纖維方向 彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑 彎曲邊的平直高度 2 帶孔件的彎曲應(yīng)考慮孔的位置 (~2) .3483. 對(duì)拉深件的要求 外形應(yīng)簡單、對(duì)稱，深度不宜過大 拉深件的圓角半徑應(yīng)考慮板材厚度 .349二、簡化工藝及節(jié)省材料的設(shè)計(jì) 1. 采用沖焊結(jié)構(gòu) 2. 采用沖口工藝 3. 盡量簡化沖壓件的結(jié)構(gòu) .350 三、沖壓件的厚度 四、沖 壓件的精度和表面質(zhì)量 落料不超過 10，沖孔不超過 9，彎曲不超過 9~10； 拉深件高度尺寸精度為 8~9，經(jīng)整形工序后尺寸精度達(dá) 6~7；拉深件直徑尺寸精度為 9~10 .351 ! .352特種壓力加工方法簡介 南紅艷 河南理工大學(xué)材料加工系 .353 精密模鍛 在普通鍛造設(shè)備上鍛造高精度鍛件的方法 主要工藝：使用兩套不同精度的鍛模。先用普通鍛模鍛造，留有 ~ 的精鍛余量，然后切下飛邊并進(jìn)行酸洗，再使用高精度鍛模，直接鍛造出滿 足精度要求的產(chǎn)品零件。在精密模鍛過程中，要采用無氧化或少氧化的加熱方法 .354零件擠壓 擠壓是使坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥尚蔚募庸し椒?熱擠壓 (再 )冷擠壓 溫?cái)D壓 分類 坯料溫度 擠壓方向 正擠壓 反擠壓 復(fù)合擠壓 徑向擠壓 靜液擠壓 .355 三向壓應(yīng)力可提高塑性 可擠壓復(fù)雜、深孔、薄壁、異型斷面的零件 零件纖維組織連續(xù)分布 材料利用率高，生 產(chǎn)率高 擠壓成形工藝特點(diǎn) .356 拉拔成形 將金屬坯料拉過拉拔模?？?，而使金 屬拔長、斷面與?？紫嗤募庸し椒?主要生產(chǎn)各種細(xì)線材、薄壁管和一些特殊截面形狀的型材 .357 零件軋制 將坯料通過軋機(jī)上兩個(gè)相對(duì)回轉(zhuǎn)軋輥之間的空隙，進(jìn)行壓延成形的加工方法 斜軋：軋輥相互傾斜，旋轉(zhuǎn)方向相同，軋件螺旋運(yùn)動(dòng) 輥軋：用一對(duì)相向旋轉(zhuǎn)的扇形模具使坯料成形 橫軋：軋輥軸線與軋件軸線平行 旋軋：毛坯旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，用簡單工具使其逐漸成形 縱軋：軋輥軸線與軋件軸線垂直 輾環(huán)軋制 齒輪軋制 .358 超塑成形 超塑性是指金屬或合金在特定條件下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，延伸率超 過 100%以上的特性 特定條件： 低的形變速率 (=102~104/)一定的變形溫度 均勻的細(xì)晶粒度，晶粒平均直徑~5 .359 旋壓成形 利用旋壓機(jī)使坯料和模具以一定的速度共同旋轉(zhuǎn)，并在旋輪的作用下使坯料在與旋輪接觸的部位上產(chǎn)生局部變形，獲得空心回轉(zhuǎn)體零件的加工方法 工藝特點(diǎn)： 局部連續(xù)變形，成形力小 工裝簡單，設(shè)備投資低 可制造形狀復(fù)雜零件、大型封頭類零件 零件表面精度易保證，尺寸精度高 .360 擺輾成形 利用一個(gè)繞中心軸擺動(dòng)的圓錐形模具 對(duì)坯料局部加壓的工藝方法 擺輾的特點(diǎn) :省力 能夠生產(chǎn)薄片類零件 產(chǎn)品質(zhì)量高，省料 .361 液態(tài)模鍛 將一定量的液態(tài)金屬直接注入金屬模膛，隨后在壓力的作用下，使處于熔融或半熔融狀態(tài)的金屬液發(fā)生流動(dòng)、凝固及少量塑性變形，從而獲得毛坯或零件的加工方法 工藝流程： 金屬液和模具準(zhǔn)備→澆注→合模施壓→開模取件 特點(diǎn)：液態(tài)金屬在壓力下結(jié)晶、凝固、塑變，尺寸精確，組織致密，成形能力強(qiáng) .362高能成形 在極短時(shí)間內(nèi)，將電能、化學(xué)能 或機(jī)械能傳遞給被加工的金屬材料，使 之迅速塑性成形的加工方法 .363爆炸成形 模具簡單；變形能力強(qiáng)；適于大型零件成形 電液成形 能量易于控制；成形穩(wěn)定；操作方便 電磁成形 無需傳壓介質(zhì)；再現(xiàn)性強(qiáng)；生產(chǎn)效率高 .364充液拉深 利用液體代替剛性凹模的作用所進(jìn)行的拉深成形方法 提高了傳力區(qū)的承載能力和零件精度 提高拉深件的成形極限，減小拉深次數(shù) 設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，生產(chǎn)率較低 .365 聚氨酯成形 利用聚氨酯在受壓時(shí)表現(xiàn)出的高粘性流體性質(zhì)，將其作為凸?；虬寄５陌辶铣尚畏?法 .366 ! .367 第二章 常用焊接方法 . 手工電弧焊 特點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作靈活，成本低。 但有強(qiáng)烈的湖光和煙塵勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)效率低。 1. 手工電弧焊電源 要求：具有適當(dāng)?shù)目蛰d電壓和較高的引弧電壓 焊條電弧焊是以焊接電弧為熱源，利用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的方法。 .369 手工電弧焊 動(dòng)畫 .370 .371 種類 .372 .373 焊接電弧 .374 .375 .3762. 焊條 一 .焊條鋼芯 性能、化學(xué)成分、規(guī)格 130077 已標(biāo)準(zhǔn)化 二 .焊條藥皮 “作用”非常重要 由焊條芯 和藥皮 組成 .377電焊條的組成及作用 組成：焊芯和藥皮 作用：焊芯 — 填充金屬 藥皮 — 穩(wěn)弧、造氣、造渣、脫氧、合金、粘結(jié)等。 藥皮必須含有造氣劑和造 渣劑。 藥皮中還應(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。 焊條的種類和編號(hào) 種類：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、 堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鈦及鈦合金焊條、 鋁及鋁合金焊條、銅及銅合金焊條、特殊用途焊條。 .378 編號(hào)：以結(jié)構(gòu)鋼焊條為例： 422 其中： —— 結(jié) 構(gòu)鋼焊條 ４２ —— 焊縫金屬抗拉強(qiáng)度大于等于４ 2０ ２ —— 藥皮類型（鈦鈣型）和電源種類（交直流） 507 7 —— 低氫，直流 酸性藥皮與堿性藥皮兩者的性質(zhì) 酸性藥皮工藝性好，而堿性藥皮工藝性差。 堿性藥皮中有益元素多，能使焊接接頭力學(xué)性能提高。 堿性藥皮中因不含有機(jī)物，也稱低氫型藥皮?？梢蕴岣吆缚p金屬的抗裂性。 .379堿性藥皮氧化性強(qiáng)，對(duì)銹、油、水的敏感性大，易產(chǎn)生飛濺和氣孔。 堿性藥皮在高溫下，易生成較多的有毒物質(zhì)（等），因而應(yīng)注意通風(fēng)。 通低合金鋼構(gòu)件，一般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(jí)來選用相應(yīng)的焊條。 ，可按異 種鋼接頭中強(qiáng)度較低的鋼材來選用焊條。 電焊條的選用原則 .焊縫的塑性、沖擊韌性、抗裂強(qiáng)度或低溫性能要求較高時(shí)，應(yīng)選用堿性焊條， 否則，選用酸性焊條。 4. 焊接鑄鋼件時(shí)，一般應(yīng)選用堿性焊條，并采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┻M(jìn)行焊接。 ，應(yīng)選用專業(yè)焊條。保證焊縫金屬的主要化學(xué)成分及性能與母材相同。 .381手工電弧焊焊接工藝規(guī)范 焊接工藝規(guī)范指制造焊件所有有關(guān)的加工和實(shí)踐要求的細(xì)則文件，可保證有熟練工操作是質(zhì)量的再現(xiàn)性。 （ 1）焊條直徑的選擇 ： 取決于焊件厚度、接頭形式、焊縫位置等 .382（ 2）焊接電流的選擇 =(30~50)焊接電流 焊條直徑 （ 3）焊階層數(shù) =/ 焊縫層數(shù) 焊條直徑 焊件厚度 .383 . 埋弧自動(dòng)焊 埋弧焊的原理及特點(diǎn) 埋弧自動(dòng)焊是用焊劑進(jìn)行渣保護(hù)，焊絲為一電極在焊劑層下引燃電弧燃燒。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(dòng)條件好。埋弧焊適于平直長焊縫和環(huán)焊縫的焊接。 埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。 .385（ 1）埋弧焊焊接過程 堆放焊劑 .386 .387 .388焊縫間隙應(yīng)均勻，焊直縫時(shí)，應(yīng)安裝引弧板和熄弧板，以防止起弧和熄弧時(shí)產(chǎn)生的氣孔、夾雜、縮孔、縮松等缺陷進(jìn)入工件焊縫之中。 .389 平板對(duì)接焊 一般采用雙面焊，可不留間隙直接進(jìn)行雙面焊接，也可采用打底焊或焊劑墊或墊板。為提高生產(chǎn)率，也可采用水冷銅成型底板進(jìn)行單面焊雙面成型。 環(huán)焊縫 焊接環(huán)焊縫時(shí)，焊絲起弧點(diǎn)應(yīng)與環(huán)的中心線偏離一距離，以防止熔池金屬的流淌。一般偏離距離為 20~ 40，直徑小于 250 的環(huán)縫一般不采用埋弧自動(dòng)焊。 .390多絲埋弧焊 同時(shí)有兩個(gè)以上焊絲起焊接， 焊接速度高，焊縫成型好。前一電弧保證熔深，后續(xù)電弧調(diào)節(jié)熔寬，使熔池形狀及焊縫成型較為合理。 3. 埋弧焊工藝 自動(dòng)焊要求焊進(jìn)行仔細(xì)準(zhǔn)備如準(zhǔn)確下料、開坡口（厚件）和裝配 。 .391（ 2）埋弧焊工藝 下料、加工坡口、清洗及裝配 焊引弧板與引出板 放置焊劑墊和墊板 筒體環(huán)焊縫時(shí)焊絲位置確定 .392 . 節(jié)省材料 生產(chǎn)率高 改善 勞動(dòng)條件 質(zhì)量高 而且穩(wěn)定 特點(diǎn) 焊接電流大 焊條連續(xù) 中、薄件 接頭不開 坡口 焊弧區(qū)保護(hù)嚴(yán)密 氣體、雜質(zhì) 易浮出 弧光不 外泄 .394 埋弧焊的應(yīng)用 埋弧焊主要用于壓力容器的環(huán)縫焊和直縫焊，鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊 接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機(jī)械（行車）和冶金機(jī)械（高爐爐身）的焊接。 . 氣體保 護(hù)焊 1. 氬弧焊 利用氬氣保護(hù)電弧熱源及焊縫區(qū)進(jìn)行焊接。 .396鎢極氬弧焊 以鎢釷合金和鎢鈰合金為陰極，利用鎢合金熔點(diǎn)高，發(fā)射電子能力強(qiáng)，陰極產(chǎn)熱少，鎢極壽命長的特點(diǎn)，形成不熔化極氬弧焊。 電極：鈰鎢棒（需填充焊絲） 動(dòng)畫 .397 鎢極氬弧焊工序 不熔化極氬弧焊 .398 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。 板厚 8以上的鋁容器。為使電弧穩(wěn)定，熔化極氬弧焊通常采用直流反接，這對(duì)于焊鋁工件正好有“陰極破碎”作用。 焊絲既作電極又作焊條。 動(dòng)畫 .399脈沖氬弧焊 將電流波形調(diào)制成脈沖形式，用高脈沖來焊接，低脈沖用來維弧和凝固，可控制焊縫的尺寸與焊接質(zhì)量。 .400（ 1）可以焊接各種金屬，尤其是在焊接過程中易氧化的有色金屬和稀有金屬。 （ 2）電弧 穩(wěn)定，飛濺小，焊縫致密、美觀。 （ 3）保護(hù)中的電弧可見，便于操作。 （ 4）熱量集中，熔池小、焊接速度快，熱影響區(qū)窄，工件焊后變形小。 氬弧焊的特點(diǎn) 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。 .4012. 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 以 2 為保護(hù)氣體，用