毛坯的選擇及生產

補充知識：毛坯生產第一部分鑄造生產毛坯生產

1、毛坯生產引言：

毛坯：根據機器零件所要求的工藝尺寸、形狀而制成的坯料，供進一步加工使用，以獲得成品零件。

2、毛坯生產方法：獲得毛坯的生產過程就是毛坯生產。鑄造、鍛造、沖壓、焊接等。常用的毛坯除型材外，主要有鑄件、鍛件、沖壓件和焊接件。第一部分：鑄造1、鑄造的概念將經過熔化的液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型中，冷卻凝固后獲得毛坯或零件的一種工藝方法。(鑄造)2、鑄造的方法3、鑄造的特點砂型鑄造、特種鑄造(2)生產成本低，較為經濟(1)成型方便，適應性強(3)鑄件組織性能差利用液態成形,適應各種形狀、尺寸，不同材料的鑄件.節省金屬,材料來源廣泛，設備簡單。鑄件晶粒粗大，力學性能差.第1節砂型鑄造

砂型鑄造是以砂為主要造型材料備制鑄型的一種鑄造方法。目前90%以上的鑄件是用砂型鑄造方法生產的。一、砂型鑄造的工藝過程工藝準備造型落砂合箱澆注造芯清理檢驗熔煉金屬配砂、制模二、造型材料制造鑄型用的材料稱為造型材料，砂型鑄造使用的主要是型砂和芯砂，它們是由砂、粘結劑和附加物組成。造型材料應具備以下性能：4、透氣性1、可塑性3、耐火性2、足夠的強度5、退讓性型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。型砂和芯砂在外力作用下要不易破壞。型砂和芯砂在高溫下要不易軟化、燒結、粘附。型砂和芯砂緊實后要易于通氣。型砂和芯砂在冷卻時其體積可以被壓縮。第1節砂型鑄造三、模樣與芯盒1、模樣與芯盒是制造鑄型和型芯的工具。2、模樣形成鑄件的外形，其外形相當于鑄件的外部形狀；型芯形成鑄件的內腔形狀。芯盒是制造型芯的工具。3、砂型鑄造多用木材制造模樣和芯盒。4、特種鑄造用金屬模、塑料模和其它模樣。第1節砂型鑄造四、造型方法按造型操作方法的不同，可分為：1、手工造型2、機器造型填砂、緊實、起模等主要有人工完成，操作靈活，生產率低，主要用于單件小批量生產。填砂、緊實、起模等實現機械化，生產率高，投資大，主要用于批量生產。主要方法有：主要方法有：整模造型挖砂造型三箱造型振壓緊實、拋砂緊實分模造型第1節砂型鑄造五、造芯及合箱1、造型芯2、合箱型芯的作用一是形成鑄件的內腔，二是簡化模型的外形，以制出鑄件上的臺和槽等。型芯采用比型砂更好的造型材料。造芯方法也有手工造芯和機器造芯兩種。鑄型的裝配工序簡稱合箱。合箱前，在鑄型中放好型芯、扣上上箱、放置澆口杯。合箱后，兩箱要卡緊，防止錯箱和抬箱。第1節砂型鑄造六、鑄鐵的熔煉及澆注1、鑄鐵的熔煉設備有沖天爐和感應爐等。其原料有金屬料、燃料和熔劑。2、澆注系統：引導金屬液進入鑄型的通道。它包括澆口杯、直澆道、橫澆道和內澆道四個部分組成。第1節砂型鑄造七、落砂、清理和檢驗

1、落砂：出箱的溫度一般不高于500度，以免鑄件產生內應力或開裂。清砂是清除型砂和芯砂的過程，有水力清砂和水爆清砂兩種方法。2、清理：去除表面粘砂的方法有滾筒清理、噴射清理和拋丸清理等方法。3、檢驗：主要包括外觀檢驗、內部檢驗、化學性能和金相檢驗等。

將澆注成形后的鑄件從型砂和砂箱中分離出來的工序，它分為出箱和清砂兩個過程。有手工落砂和機械落砂兩種方法。去除澆口、冒口、飛邊、毛刺以及表面粘砂的工序。其任務是確定合格的鑄件，去除有缺陷的鑄件。第1節砂型鑄造第二部分鍛壓生產

鍛壓是鍛造與板料沖壓的合稱，屬于金屬壓力加工的一部分。自由鍛模鍛軋制擠壓拉拔板料沖壓金屬壓力加工方式第一節：概述金屬壓力加工的特點：（1）改善組織，細化晶粒，消除缺陷，提高力學性能；（2）減少加工損耗，省材省工，生產效率高；（3）加工零件的體積和質量適應范圍大；（4）不能獲得外形和內腔形狀復雜的工件；（5）只能加工塑性材料，如鋼和有色金屬等，不能加工脆性材料，如鑄鐵等。一、加熱：提高塑性，利于變形及獲得良好的鍛后組織1、鍛造溫度范圍

始鍛溫度過高：增強可鍛性、增加鍛造時間，但將引起過熱和過燒。

過熱—指超溫時晶粒迅速長大，使金屬塑性降低的的現象。一般可以通過正火細化晶粒來補救。

第二節鍛造工藝

始鍛溫度過低：

鍛造時間不足，塑性變差。終鍛溫度過高：

鍛造結束后晶粒繼續長大，力學性能變差。終鍛溫度過低：

塑性差，變形困難。

過燒—指在更高的溫度下晶界上產生脆性氧化層的現象。嚴重時使其報廢。

過燒與過熱相比，不但晶粒粗大，而且表面發生氧化脫碳，形成脆殼，嚴重地破壞了晶粒之間的金屬鍵，過燒之后的零件稍一鍛打就會粉碎，無法補救。2、加熱速度與冷卻方法

加熱速度過快時：

會使鍛坯內外溫度不均，嚴重時會發生開裂。正常或稍快的加熱速度將減少氧化和脫碳，降低燃料消耗，提高生產率；氧化—鋼在高溫下時間過長，表層將會與爐氣中的氧產生反應，生成很硬的氧化鐵皮，造成金屬損耗的現象。

脫碳—鋼在高溫下表層被氧化，造成含碳量下降，硬度降低的現象。

冷卻速度過快時：

鍛造后冷卻速度過快時，將產生撓曲或開裂，表面淬硬難以切削。二、自由鍛造利用沖擊力或壓力使金屬在鍛造設備的上下抵鐵間產生自由變形的方法。

自由鍛造的加工適應性較廣，但對技術水平要求高，勞動條件差，金屬損耗大，生產率低。手工鍛造——適用于單件、要求不高的小型鍛件，機器鍛造——適用于小批量生產、大型鍛件。三、模型鍛造將金屬坯料放在鍛模模膛內，在鍛壓沖擊力或壓力下變形而獲得鍛件的方法。模型鍛造的生產率高，鍛件形狀準確，可獲得形狀復雜的鍛件，切削加工余量小。但需要專門模鍛設備，故成本較高。適用于中小型、批量生產。1、錘上模鍛——在專用的模鍛空氣錘或模鍛蒸汽錘的鍛錘和模墊上分別固定上下模，上下模經錘擊合攏，而獲得鍛件的方法。

錘上模鍛具有一般模鍛的優點，但沖擊大、震動大、噪聲大、效率低。一般僅用于中小噸位的鍛錘。模座模墊下鍛模上鍛模錘頭2、壓力機上模鍛——在壓力機上的滑塊和底座上分別固定上下模，上下模經下壓合攏，而獲得鍛件的方法。

壓力機上模鍛工作時沖擊小、噪聲小、操作安全，但生產率低。一般適用于中小批量生產。摩擦壓力機底座滑塊帶傳動摩擦盤飛輪絲杠空氣錘——適用于小型鍛件蒸汽錘——適用于中、小型鍛件主要有空氣錘、蒸汽錘、水壓機、液壓機等。第3節鍛造設備水壓機——適用于大型鍛件大型水壓機板料沖壓

用沖模使薄板料分離或變形的加工方法。板料沖壓一般在冷態下進行，故稱冷沖壓。當板料厚度超過8～10mm時，可采用熱沖壓。板料沖壓的優點是：（1）可壓出形狀復雜的零件，廢料少，利用率高；（2）沖壓尺寸精度高，表面光潔，無須再加工；（3）可直接獲得強度高、剛度好、質量輕的零件；（4）操作簡單，便于機械化和自動化生產，生產率高；（5）缺點是沖模成本高；

通常用于金屬制品的大批量生產。第三部分板料沖壓1、沖壓設備剪床——將板料剪成適當的條料，供沖壓之用。沖床——（又稱曲柄壓力機）將條料沖壓成型。剪床沖床沖模——用于沖壓的模具。2、板料沖壓基本工序（1）分離工序原料刀片工作臺坯料剪切沖頭坯料凹模落料、沖孔凹模沖頭修整坯料坯料（2）變形工序沖頭坯料凹模彎曲沖頭凹模坯料壓板拉深橡膠芯子坯料凹模成形坯料沖頭凹模翻邊板料沖壓（13）課后小結1.鍛壓生產定義鍛壓是壓力加工（包括鍛造、板料沖壓、軋制、擠壓、拉拔）的一部分，具體指鍛造和板料沖壓的合稱。2.壓力加工的優缺點1）改組織、細晶粒、壓和缺陷；2）生產效率高；3）省工省料；4）加工范圍大；5）內形復雜件和脆性材料不能加工。3.鍛造的加熱溫度碳素鋼的始、終鍛溫度始鍛溫度：比固相線低200℃終鍛溫度：大約為800℃始鍛過高：過熱、過燒始鍛過低：塑性變差終鍛過高：晶粒繼續長大終鍛過低：塑性差難變形4.鍛造的加熱速度和冷卻速度加熱正常或稍快時：少氧化脫碳，低燃料消耗，高生產率；加熱過快時：內外溫度不均，嚴重時會發生開裂。冷卻過快時：產生撓曲或開裂，表面淬硬難以切削。5.自由鍛造設備：空氣錘、蒸汽錘、水壓機工藝：鐓粗、延伸、彎曲、沖孔、切割、扭轉、錯移、鍛接適用：手工鍛（用于小型、單件），機鍛（用于大型、單件）6.板料沖壓定義：用沖模使板料分離或變形的方法（分冷沖、熱沖）。適用：薄板金屬制品。設備：剪床、沖床、沖模。工藝：分離工序（包括剪切、落料、沖孔、修整）；變形工序（包括彎曲、拉深、成形、翻邊）。第四部分

焊接

焊接是通過加熱或加壓，或兩者并用，借助于金屬原子的結合和擴散，使分離的材料牢固地連接成一體的工藝方法。焊接生產的主要優缺點：（1）與鑄鋼結構件相比，可節約材料、減輕重量、降低成本；（2）對一些單件大型零件可以以小拼大，簡化制造工藝；（3）可修補鑄鍛件的缺陷和局部損壞的零件，經濟意義重大；（4）接頭致密性高，連接性能好；（5）容易產生焊接變形、焊接應力及焊接缺陷等。主要焊接方法熔焊壓焊釬

焊電弧焊電渣焊氣焊弧焊等離子電阻焊摩擦焊軟釬焊硬釬焊點焊縫焊對焊自動半自動焊條電弧焊埋弧焊氣體保護焊氬弧焊CO2焊錫焊銅焊銀焊熔焊——將兩個焊件局部連接處加熱至熔化狀態，并加入填充金屬形成熔池，待其冷卻結晶后形成牢固接頭的一個整體的焊接方法。壓焊——將兩個焊件局部連接處施加壓力（不論加熱與否），使其產生塑性變形，從而焊合成一個整體的焊接方法。釬焊——利用對熔點比焊件低的填充金屬釬料的加熱熔化（焊件不熔化），填入接頭間隙并與母材通過擴散接合成一個整體的焊接方法。一、焊條電弧焊（手工電弧焊）（一）焊接電弧焊鉗焊條電弧熔池焊縫工件工件電焊機焊接方向進給方向——利用焊條和焊件之間產生的電弧熱量熔化金屬的焊接方法。

藥皮的作用：①產生CO2氣體覆蓋熔池，防止空氣中的氧、氮、侵入后生成氧化物、氮化物，燒損有益元素，金屬含氧量大大增加，使力學性能降低；②形成熔渣，使有害物及雜質浮于表面容易清除。焊條焊條藥皮熔滴熔池CO2氣體熔渣渣殼焊件焊縫焊接過程1、焊接電弧的引燃

焊件與焊條接觸造成短路產生高電阻熱→金屬熔化并形成金屬蒸氣→焊條與焊件迅速拉開（2～4mm）→焊條與焊件形成兩電極，電極間金屬蒸氣的原子部分被電離→電子運動與氣體介質分子碰撞加速電離→正負離子對流形成焊接電弧。電子正離子負離子電弧產生原理2、焊接電弧的構造和極性陽極區2600℃陰極區2400℃弧柱區達7000℃

用直流電焊接時—電弧的正負極是固定的，由于陰極區和陽極區的溫度不同，所以電極的接法有正接和反接之分。（反接）用于較薄焊件和有色金屬焊件的焊接。（正接）用于較厚焊件的焊接

用交流電焊接時—極性是交替變化的，兩極的溫度相同，不必考慮正接與反接。陽極區2400℃陰極區2400℃弧柱區達7000℃搭接雙U形對接角接平頭對接X形對接U形對接T形接V形對接（二）焊接接頭接頭形式（三）焊縫空間位置平焊立焊橫焊仰焊（2）焊接電流穩定：要求在電弧長度發生變化或不發生變化時，都要有穩定的電流，使電弧穩定燃燒；（3）短路電流不太大：當焊條與焊件粘接發生短路時，要求短路電流不超過工作電流的1.25～2倍，防止焊接電源燒壞；（4）焊接電流能夠調節：要求根據焊件厚度以及材料的不同，能夠對焊接電源的工作電流從幾十A～幾百A進行調節。（1）焊接電壓特殊：引弧時由電源電壓220V或380V陡降至空載電壓50～90V（直流電焊機）及60～90V（交流電焊機），正常焊接時又降至較低的工作電壓20～30V；1、對焊接電源的要求（二）焊條電弧焊設備主要設備——弧焊機（亦稱焊接電源）（細調電流）

調節手柄接地（粗調電流）線圈抽頭電源兩極

交流弧焊電源（弧焊變壓器）—簡單、便宜、噪音小、使用可靠、維護方便、應用很廣，但電弧不夠穩定；2、常用弧焊電源的類型調節手柄（細調電流）交流電動機直流發電機正極抽頭（粗調電流）

直流弧焊電源（直流弧焊發電機）—電弧穩定、焊接質量好，但結構復雜、噪音大、價格高、不易維修、已不再生產，（已由整流式直流發電機取代，亦稱“弧焊整流器”）。（三）電焊條焊芯藥皮焊條夾持和導電部分焊芯——傳導電源、產生電弧、作填充金屬；焊芯是專門冶煉的，C、Si較低，S、P極少，目前常用碳素結構鋼焊芯牌號有H08、H08A、H08MnA，常用直徑有3.2~6mm,長度有350~450mm；藥皮——穩定燃燒、阻隔空氣、添加合金元素、保證焊縫性能；藥皮主要由礦石粉和鐵合金粉等按一定比例配制而成；焊條的分類及型號——按用途不同分為：結構鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條；碳素鋼焊條型號（GB5117—85）E4315藥皮類型和焊接電流種類（低氫鈉型藥皮，直流反接）焊接位置（0、1適應立平橫仰全位置焊接，2平（角）焊，4向下立焊）焊縫金屬最低抗拉強度值（最低抗拉強度σb≥430Mpa）表示焊條二、氣焊與氣割———利用氣體火焰來熔化母材和填充金屬的焊接方法。（一）氣焊氣焊設備簡單，操作靈活方便，不需電源。但火焰溫度較低（最高3150℃），生產率低，工件變形大。一般用于焊接厚度在3mm以下的薄鋼板、銅、鋁等有色金屬及合金，釬焊刀具，鑄鐵焊補。乙炔+氧氣焊嘴工件熔池焊絲焊縫減壓閥氧氣瓶減壓閥乙炔瓶回火防止器焊炬膠皮管焊絲焊件加入焊劑（氣焊粉）：去除氧化物，保護熔池，增加金屬流動性，改善焊縫成形。（二）氣割———利用火焰將金屬預熱到燃燒點后，打開壓力氧氣閥，使高溫金屬在純氧中燃燒成熔渣，然后高壓氧將其從切口中吹走，從而分離金屬的方法。切割氧氣管切割氧閥門乙炔閥門預熱氧閥門混合氣體管割嘴乙炔+氧氣氧氣切口氧化渣乙炔+氧氣預熱焰預熱嘴切割嘴氣焊與氣割（4）三、其它焊接方法（一）埋弧焊自動送焊絲覆蓋顆粒熔劑熔池體積大熔深大熔劑熔化，熔渣和氣體覆蓋保護焊縫美觀