【正文】 選擇更為廉價的材料是降低產(chǎn)品成本的重要手段之一； 提高材料的利用程度，降低制造過程中的材料消耗量（我國鋼材利用率平均為 65%，而美國達到 80%）。 加工路線復雜 ， 加工精度和質(zhì)量要求高 ， 在選材時應務必保證材料的工藝性能 。 如鑄鐵或碳鋼 ， 只要注意采用適宜的毛坯制造方法 ， 其工藝性能均能滿足要求 。 例如用 35CrMo制造的 10t模鍛錘錘桿 調(diào)質(zhì)處理（高塑性、韌性 承受較大的沖擊載荷） 疲勞斷裂 淬火 +中溫回火（表面硬度提高） 壽命提高 3～ 20倍以上。 幾種常用零件的工作條件和失效形式 零件 工作條件 常用失效 形式 性能要求 應力種類 載荷性質(zhì) 受載狀態(tài) 螺栓 拉、剪 靜載 ── 過量變形， 斷裂 強度，塑 性 傳動軸 彎、扭 循環(huán)，沖 擊 軸頸摩擦 疲勞斷裂，過量變形，軸頸磨損 綜合力學性能 傳動齒輪 壓、彎 循環(huán)，沖 擊 摩擦，振 動 斷齒，磨損，疲勞斷裂，接觸疲勞 表面高強度及疲勞極限，心部強度及韌性 彈簧 扭、彎 交變，沖 擊 振動 彈性失穩(wěn)， 疲勞破壞 彈性極限，屈強比，疲勞極限 3．零件性能要求的指標化 將零件對使用性能的要求具體轉(zhuǎn)化為實驗室力學性能指標（如強度、韌性、塑性、硬度等）； 再根據(jù)工作應力 、使用壽命或安全性確定性能指標的具體數(shù)值。 受力狀況 載荷的類型 （ 如靜載 、 動載 、 循環(huán)載荷或單調(diào)載荷等 ） ，載荷的作用形式 （ 如拉伸 、 壓縮 、 彎曲或扭轉(zhuǎn)等 ） ， 載荷的大小以及分布特點 （ 如均布載荷或集中載荷 ） 。 i 載荷的性質(zhì)是決定材料使用性能的主要依據(jù)之一。 材料選用原則 167。以上這些檢驗方法都屬于 非破壞性檢驗，即所謂無損探傷。這些缺陷不僅減少焊縫截面，降 低承載能力，更主要的還會使構(gòu)件產(chǎn)生應力集中，更大的降低承 載能力。 接頭與坡口形式的選擇設(shè)計 焊條電弧焊的接頭與坡口 形式選擇已在前面介紹，其他方法目前尚無國家標準，一般可根 據(jù)各種焊接方法的特點，參考焊條電弧焊接頭形式進行設(shè)計。 4）焊縫應盡量避開機械加工表面。異種材料焊接時，往往由于 兩者的物理、化學及熱性能的不同，其焊接具有很大差異，焊接 難度較大，甚至難于用熔焊的方法進行焊接。 ? 焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇 ? 焊接接頭設(shè)計 ? 焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計舉例 一、焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇 在滿足結(jié)構(gòu)使用要求的條件下，盡量選擇焊接性較好的材料。銅及銅合金的焊接方法常采用氬弧焊、氣 焊、埋弧焊和釬焊等。 熱焊法能有效的防止產(chǎn)生白口組織和裂紋，焊縫便于機加工 但需配置加熱設(shè)備且勞動條件差。 鑄鐵含炭量高，硫、磷雜質(zhì)也多，塑性很差，因此其焊接性 差。氬弧焊和埋 弧焊時，焊絲的選用也是使焊縫化學成分與母材的化學成分具有 相同的類型。 四、不銹鋼的焊接 不銹鋼按空冷后室溫組織不同可分為馬氏體型不銹鋼，鐵 素體型不銹鋼，奧氏體型鉻鎳不銹鋼。高碳鋼工件，則只用補焊而很少用于構(gòu)件的焊接。 焊接性的評定 金屬的焊接性可以通過估算或?qū)嶒灥? 方法來評定。 釬焊的特點是：加熱溫度低，焊件本身不熔化，故接頭組織 和性能變化小，焊件的應力和變形也小，易保證焊件尺寸，接頭光 滑平整，外形美觀，同種、異種金屬均可焊接，設(shè)備簡單，易于實 現(xiàn)自動化 。 常用釬劑是松香、氧化鋅溶液等。 八、釬焊 釬焊是要求兩母材的接觸面很干凈，因此要用釬劑 (釬焊熔劑 )。 七、摩擦焊 摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所產(chǎn)生的 熱使端面達到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完 成焊接的一種壓焊方法。按工藝不同可分為電阻對焊和閃光對焊。與其他焊接方法相比，電阻焊生產(chǎn)率高，焊件變 形小，無需填充金屬，操作簡單，勞動條件較好，易于實現(xiàn)機 械化和自動化。 等離子弧焊除了具有能量集中、熱影響區(qū)小、焊接質(zhì)量好、 生產(chǎn)率高等優(yōu)點外，還具有以下特點：一是小孔效應，能較好的 實現(xiàn)單面焊雙面成形；二是微束等離子弧焊可汗箔材和薄板。 等離子弧的發(fā)生裝置如圖。其焊接基本過程如圖所示。 缺點是 :用較大電流焊接是飛濺較大，煙霧較多。 （ 3）電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，焊接熱影響區(qū)小， 焊后焊件焊接應力和變形小。 氬弧焊 氬弧焊是使用氬氣作為保護氣體的氣體保護焊。 焊條電弧焊焊接的工藝規(guī)范 焊接工藝規(guī)范指制造焊件 所有有關(guān)的加工和實踐要求的細則文件，包括焊條型號、焊條 直徑、焊接電流、坡口形式、焊接層數(shù)等參數(shù)的選擇。 （ 3） 焊條的選用 1）根據(jù)被焊的金屬材料類別選擇相應的焊條種類。 藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層，這要作用是：在焊接過程 中造氣，起保護作用，防治空氣進入焊縫；冶金作用如脫氧、 脫硫、脫磷和滲合金等；并具有穩(wěn)弧、脫渣等作用，以保護焊 條具有良好的工藝性能，形成美觀的焊縫。 (由一臺三相感應電動機和一臺直流 弧焊發(fā)電機組成）和弧焊整流器 (整流式直流弧焊機 )兩種類型。因此焊條電弧焊主要是用在單位小批生產(chǎn)中焊接碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼和對鑄鐵的。 預防和減少焊接應力及焊接變形的措施 合理設(shè)計焊接 結(jié)構(gòu)、焊前預熱、反變形法、剛性固定法、選擇合理的順序、 錘擊焊縫法、強迫冷卻法、焊后熱處理。 由于焊件上個點所處的位置 不同，其被加熱的最高溫度 亦不相同，在焊接熱源作用 下，焊件上某點的溫度隨時 間變化的過程稱為焊接熱循 環(huán)，一般有熱循環(huán)曲線來表 示，如圖 焊接接頭組織與性能的變化 焊縫 焊縫是由熔池內(nèi)的液態(tài)金屬凝固而形成的 熔合區(qū) 焊縫向熱影響區(qū)過渡的區(qū)域 熱影響區(qū) 在焊接或切割過程中，材料因受熱的影響（但未 熔化）而發(fā)生金相組 織和力學性能變化的區(qū) 域。 與一般的冶煉過程相比，焊件冶金過程有如下特點： 熔池體積小，周圍是冷金屬，故熔池處于液態(tài)的時間 很短（ 10s左右），各種冶金反應進行的不充分，氣體和雜質(zhì)來 不及析出，已產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。 使用直流電時，焊接電弧由 陽極區(qū)、弧柱區(qū) 和 陰極區(qū) 三部分組成，電弧熱量主要集中在陽極區(qū)，約占 43﹪ ，陰極區(qū)占 36﹪ ，其余 21﹪ 是由電弧中帶電微粒相互摩擦而產(chǎn)生。要是兩個分 理的物體形成永久性結(jié)合，首先必須是兩個物體相互接近到 ~，使之達到原字間的力能夠互相作用的程 度。如電阻焊、摩擦焊等。 其分類法方法見表一。 上一頁 下一頁 是利用局部變形是坯料或半成品改變形狀的工序。 2） 變形工序 是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生相對 位移而不破裂的工序。 上一頁 下一頁 三、板料沖壓 返回 利用修整模沿沖裁件外援或內(nèi)孔刮去一薄層金屬。 分為 分離工序 和 變形工序 兩類。 2. 板料沖壓具有下列特點： 1）可以沖壓出形狀復雜的零件，廢料較少。 （ 3）零件的外形應力求簡單、平直和對稱，截面相差不宜過于 懸殊，避免高筋、薄壁、凸起等不利成形的結(jié)構(gòu)。 模鍛可分為 錘上模鍛、胎模鍛、壓力機上模鍛 等。 4〉 鍛件的橫截面積有急劇變化或形狀復雜時，應設(shè)計、 成由幾個簡單件構(gòu)成的組合體。 2）輔助工序 預先變形工序，如壓鉗口、倒棱、切肩等。 手工鍛造：小型鍛件生產(chǎn) 自由鍛： 機器鍛造：自由鍛的主要方式 對于大型鍛件，自由鍛是唯一的鍛造方式。 綜上所述，金屬的鍛造性能既取決于金屬的本質(zhì)，又取決于變 形條件。（ 圖示為碳鋼的鍛 造溫度范圍 ） 返回 2）變形速度 變形速度即單位時間內(nèi)的變形程度，它對金 屬鍛造性能的影響是復雜的。 金屬的鍛造性能常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。 六、幾種鑄造方法的比較 鑄造方法 比較項目 砂型鑄造 熔模鑄造 金屬型鑄造 壓力鑄造 低壓鑄造 離心鑄造 適用金屬 任意 不限制，以鑄鋼為主 不限制，以有色金屬為主 鋁、鋅等低熔點金屬 以有色合金為主 以鑄鐵、鋼合金為主 適用鑄件大小 任意 一般 25㎏ 以中、小鑄件為主 一般為 10㎏以下小件 中、小鑄件為主 不限制 生產(chǎn)批量 不限制 成批、大量 也可單件生產(chǎn) 大批、大量 大批、大量 成批、大量 成批、大量 鑄件尺寸精度 IT4~IT5 IT11~IT14 IT12~IT14 IT11~IT13 IT12~IT14 IT12~IT14（孔徑精度低） 表面粗糙度 粗糙 ~ ~ ~ ~ ~（內(nèi)孔粗糙） 鑄件加工余量 大 小或不加工 小 不加工 小 內(nèi)孔加工量大 生產(chǎn)率 低、中 低、中 中、高 最高 中 中、高 應用舉例 機床床身、軋鋼機機架、滾速器箱體、帶輪 刀具、葉片、自行車零件、機床零件、刀桿 鋁活塞、水暖器片、水輪機葉片、一般有色金屬鑄件 汽車化油器、喇叭、電器、儀表、照相機零件 發(fā)動機缸體、缸蓋、殼體、箱體 各種鐵管、套、筒、環(huán)、輥、葉輪、滑動軸承 返回 ? 在鑄造領(lǐng)域應用計算機標志著生產(chǎn)經(jīng)驗與現(xiàn)代科學的進一步結(jié)合，是當前鑄造科研開發(fā)和生產(chǎn)進展的重要內(nèi)容之一。 離心鑄造機 離心鑄造具有如下特點： 1）鑄件致密、無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學性能好。 6）由于 黑色金屬 的熔點高，壓鑄黑色金屬時，壓鑄型壽命很低，困難較大。 2）鑄件的尺寸精度最高，表面粗糙度 Ra值最小，尺寸穩(wěn)定劃一，故互換性好，可簡化裝配操作。 壓鑄具有如下的特點： 1）可以 壓鑄形狀復雜的薄壁鑄件 。拐彎和交接處應采用較大的圓角連接（ 圖 224），避免銳角連接（ 如圖 325），可以避免應力集中而產(chǎn)生開裂。 如圖 321所示頂蓋鑄件的兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計，圖 a在厚壁處易產(chǎn)生縮孔，在過渡處易產(chǎn)生裂紋；該為圖 b，可防止上述缺陷產(chǎn)生。 （ 4）組合鑄件的應用 對于大型或形狀復雜的鑄件， 可采用組合結(jié)構(gòu)，即先設(shè)計成若干個小鑄件進行生產(chǎn)， 切削加工后用螺栓連接或焊接成整體 。 ? 圖 316為懸臂支架的兩種設(shè)計方案，圖 a采用方形空心截面，須用型芯，圖 b改為工字形截面，可以省掉型芯。 返回目錄 壓力鑄造過程主要由 壓鑄機 來實現(xiàn)。 ? 壓力鑄造的工藝過程 圖 330為立式壓鑄機工作過程示意圖。 2）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，力學性能高，鑄件的精度和表面質(zhì)量較高。 3）澆注 由于金屬型的導熱能力強，因此澆注溫度應比砂型鑄造高 2030℃ 。該金屬 型由左半型 1和右半型 2 組成，采用 垂直分型 ， 活塞內(nèi)腔由組合式型腔 構(gòu)成。 4） 工序繁多，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率較低 。 基本工藝過程 蠟模制造、結(jié)殼、脫蠟、培燒和澆注等過程。 造型 手工造型 ? a）搗砂錘； b）