毛坯生产知识讲义

第二篇毛坯生产第九章铸造生产毛坯生产

1、毛坯生产引言：

毛坯：根据机器零件所要求的工艺尺寸、形状而制成的坯料，供进一步加工使用，以获得成品零件。2、毛坯生产方法：获得毛坯的生产过程就是毛坯生产。铸造、锻造、冲压、焊接等。常用的毛坯除型材外，主要有铸件、锻件、冲压件和焊接件。第九章铸造引言：1、铸造的概念将经过熔化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型中，冷却凝固后获得毛坯或零件的一种工艺方法。(铸造)2、铸造的方法3、铸造的特点砂型铸造、特种铸造(2)生产成本低，较为经济(1)成型方便，适应性强(3)铸件组织性能差利用液态成形,适应各种形状、尺寸，不同材料的铸件.节省金属,材料来源广泛，设备简单。铸件晶粒粗大，力学性能差.第11章铸造第1节砂型铸造

砂型铸造是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。目前90%以上的铸件是用砂型铸造方法生产的。一、砂型铸造的工艺过程工艺准备造型落砂合箱浇注造芯清理检验熔炼金属配砂、制模第11章铸造二、造型材料制造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要是型砂和芯砂，它们是由砂、粘结剂和附加物组成。造型材料应具备以下性能：4、透气性1、可塑性3、耐火性2、足够的强度5、退让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坏。型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。型砂和芯砂紧实后要易于通气。型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。第1节砂型铸造三、模样与芯盒1、模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具。2、模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部形状；型芯形成铸件的内腔形状。芯盒是制造型芯的工具。3、砂型铸造多用木材制造模样和芯盒。4、特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。第1节砂型铸造四、造型方法按造型操作方法的不同，可分为：1、手工造型2、机器造型填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵活，生产率低，主要用于单件小批量生产。填砂、紧实、起模等实现机械化，生产率高，投资大，主要用于批量生产。主要方法有：主要方法有：整模造型挖砂造型三箱造型活块造型刮板造型假箱造型振压紧实、抛砂紧实分模造型第1节砂型铸造五、造芯及合箱1、造型芯2、合箱型芯的作用一是形成铸件的内腔，二是简化模型的外形，以制出铸件上的台和槽等。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机器造芯两种。铸型的装配工序简称合箱。合箱前，在铸型中放好型芯、扣上上箱、放置浇口杯。合箱后，两箱要卡紧，防止错箱和抬箱。第1节砂型铸造六、铸铁的熔炼及浇注1、铸铁的熔炼设备有冲天炉和感应炉等。其原料有金属料、燃料和熔剂。2、浇注系统：引导金属液进入铸型型的通道。它包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道四个部分组成。第1节砂型铸造七、落砂、、清理和检检验1、落砂：：出箱的温度度一般不高高于500度，以免免铸件产生生内应力或或开裂。清砂是清除除型砂和芯芯砂的过程程，有水力清砂和和水爆清砂砂两种方法。。2、清理：：去除表面粘粘砂的方法法有滚筒清清理、喷射射清理和抛抛丸清理等等方法。3、检验：：主要包括外外观检验、、内部检验验、化学性性能和金相相检验等。。将浇注成形形后的铸件件从型砂和和砂箱中分分离出来的的工序，它它分为出箱和清砂砂两个过程。。有手工落落砂和机械械落砂两种种方法。去除浇口、、冒口、飞飞边、毛刺刺以及表面面粘砂的工工序。其任务是确确定合格的的铸件，去去除有缺陷陷的铸件。。第1节砂型铸造第2节特特种铸造造1、概念：3、常用的的特种铸造造方法：2、特种铸铸造的特点点：引言：铸件精度高高，力学性性能好；生生产率高；；工人劳动动条件好等等。特种铸造是是指砂型铸铸造以外的的其他铸造造方法。金属型铸造造压力铸造熔模铸造离心铸造壳型铸造第2节特种铸造一、金属型型铸造将液态金属属注入用金金属制成的的铸型中，，以获得铸铸件的方法法。1、工艺特特点：一型多铸，，铸件精度度高，力学学性能好，，但成本高高，主要用用于大批大大量生产铜铜、铝、镁镁等非铁合合金铸件。。2、工艺过过程：金属型铸造造第2节特种铸造二、熔模铸铸造将蜡料制成成模样，在在上面涂以以若干层耐耐火涂料制制成型壳，，然后加热热型壳，使使模样熔化化、流出，，并焙烧成成有一定强强度的型壳壳，再经浇浇注，去壳壳而得到铸铸件的一种种铸造方法法。1、工艺特特点：以熔化模样样为起模方方式。铸件件精度高，，是少无切切削加工的的方法之一一。其设备备简单，生生产批量不不受限制，，主要用于于大批、大大量生产。。其缺点是是工艺过程程复杂，生生产周期长长。2、工艺过过程：熔模铸造第2节特种铸造三、压力铸铸造将熔融的金金属在高压压下，快速速压入金属属铸型的型型腔中，并并在压力下下凝固，以以得到铸件件的一种铸铸造方法。。1、工艺特特点：高速高压。。2、工艺过过程：压力铸造多用于非铁铁合金（如如铝、铜、、镁等）精精密铸件的的批量生产产。第2节特种铸造四、离心铸铸造将熔融的金金属浇入高高速旋转的的铸型中，，使金属液液在离心力力的作用下下凝固成形形，以得到到铸件的一一种铸造方方法。1、工艺特特点：组织紧密，，铸件质量量好。2、工艺过过程：离心铸造用于生产空空心铸件。。第2节特种铸造整模造型刮板造型假箱造型挖砂造型三箱造型活块造型砂型铸造金属型铸造造熔模铸造压力铸造离心铸造分模造型第10章锻锻压生产

锻压是锻造与板料冲压的合称，属于金属压力加工的一部分。自由锻模锻轧制挤压拉拔板料冲压金属压力加加工方式金属压力加加工的特点点：（1）改善善组织，细细化晶粒，，消除缺陷陷，提高力力学性能；；（2）减少少加工损耗耗，省材省省工，生产产效率高；；（3）加工工零件的体体积和质量量适应范围围大；（4）不能能获得外形形和内腔形形状复杂的的工件；（5）只能能加工塑性性材料，如如钢和有色色金属等，，不能加工工脆性材料，，如铸铁等等。一、加热：：提高塑性性，利于变变形及获得得良好的锻锻后组织1、锻造温温度范围始锻温度过过高：增强可锻性性、增加锻锻造时间，，但将引起起过热和过过烧。过热—指超温时时晶粒迅速速长大，使使金属塑性性降低的的的现象。一一般可以通通过正火细细化晶粒来来补救。第二节锻锻造工艺始锻温度过过低：锻造时间不不足，塑性性变差。终锻温度过过高：锻造结束后后晶粒继续续长大，力力学性能变变差。终锻温度过过低：塑性差，变变形困难。。过烧—指在更高高的温度下下晶界上产产生脆性氧氧化层的现现象。严重重时使其报报废。过烧与过热热相比，不不但晶粒粗粗大，而且且表面发生生氧化脱碳碳，形成脆脆壳，严重重地破坏了了晶粒之间间的金属键键，过烧之之后的零件件稍一锻打打就会粉碎碎，无法补救。2、加热速速度与冷却却方法加热速度过过快时：会使锻坯内内外温度不不均，严重重时会发生生开裂。正常或稍快快的加热速速度将减少少氧化和脱脱碳，降低低燃料消耗耗，提高生生产率；氧化—钢在高温温下时间过过长，表层层将会与炉炉气中的氧氧产生反应应，生成很很硬的氧化化铁皮，造造成金属损损耗的现象象。脱碳—钢在高温温下表层被被氧化，造造成含碳量量下降，硬硬度降低的的现象。冷却速度过过快时：锻造后冷却却速度过快快时，将产产生挠曲或或开裂，表表面淬硬难难以切削。。二、自由锻锻造利用冲击力或压力使金属在锻造设备的上下抵铁间产生自由变形的方法。自由锻造的的加工适应应性较广，，但对技术术水平要求求高，劳动动条件差，，金属损耗耗大，生产产率低。手工锻造——适用于单件件、要求不不高的小型型锻件，机器锻造造——适用于小小批量生生产、大大型锻件件。自由锻造造的基本本工序——经塑性变变形得到到所需形形状及尺尺寸的工工艺过程程。自由锻造（13）三、模型型锻造将金属坯料放在锻模模膛内，在锻压冲击力或压力下变形而获得锻件的方法。模型锻造的生产率高，锻件形状准确，可获得形状复杂的锻件，切削加工余量小。但需要专门模锻设备，故成本较高。适用于中小型、批量生产。1、锤上上模锻——在专用的的模锻空空气锤或或模锻蒸蒸汽锤的的锻锤和和模垫上上分别固固定上下下模，上上下模经经锤击合合拢，而而获得锻锻件的方方法。锤上模锻锻具有一一般模锻锻的优点点，但冲冲击大、、震动大大、噪声声大、效效率低。。一般仅仅用于中中小吨位位的锻锤锤。模座模垫下锻模上锻模锤头2、压力力机上模模锻——在压力机机上的滑滑块和底底座上分分别固定定上下模模，上下下模经下下压合拢拢，而获获得锻件件的方法法。压力机上上模锻工工作时冲冲击小、、噪声小小、操作作安全，，但生产产率低。。一般适适用于中中小批量量生产。摩擦压力机底座滑块带传动摩擦盘飞轮丝杠3、胎模模锻——在自由锻锻造的设设备上用用胎膜生生产锻件件的方法法。与锤上模模锻和压压力机模模锻不同同的是，，胎膜不不与锤头头和下模模座连在在一起。。导销孔导销毛边槽模膛胎膜胎膜锻造造工艺灵灵活，可可提高锻锻件的精精度和形形状的复复杂程度度，减少少了加工工余量，，提高了了生产率率。模型锻造（10）空气锤——适用用于小型型锻件蒸汽锤——适用用于中、、小型锻锻件主要有空空气锤、、蒸汽锤锤、水压压机、液液压机等等。第3节锻锻造设设备水压机——适用用于大型型锻件大型水压机板料冲压压

用冲模使薄板料分离或变形的加工方法。板料冲压一般在冷态下进行，故称冷冲压。当板料厚度超过8∼10mm时，可采用热冲压。板料冲压的优点是：（1）可压出形状复杂的零件，废料少，利用率高；（2）冲压尺寸精度高，表面光洁，无须再加工；（3）可直接获得强度高、刚度好、质量轻的零件；（4）操作简单，便于机械化和自动化生产，生产率高；（5）缺点是冲模成本高；

通常用于金属制品的大批量生产。第四节板板料冲压压1、冲压压设备剪床——将板板料剪成成适当的的条料，，供冲压压之用。。冲床——（又又称曲柄柄压力机机）将条条料冲压压成型。。剪床床冲床冲模——用于于冲压的的模具。。2、板料料冲压基基本工序序（1）分分离工序序原料刀片工作台坯料剪切冲头坯料凹模落料、冲孔凹模冲头修整坯料坯料（2）变变形工序序冲头坯料凹模弯曲冲头凹模坯料压板拉深橡胶芯子坯料凹模成形坯料冲头凹模翻边板料冲压（13）课后后小小结结1.锻压压生产定定义锻压是压压力加工工（包括括锻造、、板料冲冲压、轧轧制、挤挤压、拉拉拔）的的一部分分，具体体指锻造造和板料料冲压的的合称。。2.压力力加工的的优缺点点1）改组组织、细细晶粒、、压和缺缺陷；2）生产产效率高高；3））省工省省料；4）加工工范围大大；5））内形复复杂件和和脆性材材料不能能加工。。3.锻造造的加热热温度碳素钢的始、终锻温度始锻温度度：比固固相线低低200℃终锻温度度：大约约为800℃始锻过高高：过热、过过烧始锻过低低：塑性变差差终锻过高高：晶粒继续续长大终锻过低低：塑性差难难变形4.锻造造的加热热速度和和冷却速速度加热正常常或稍快快时：少氧化脱脱碳，低低燃料消消耗，高高生产率率；加热过快快时：内外温度度不均，，严重时时会发生生开裂。。冷却过快快时：产生挠曲曲或开裂裂，表面面淬硬难难以切削削。5.自由由锻造设备：空气锤、、蒸汽锤锤、水压压机工艺：镦粗、延延伸、弯弯曲、冲冲孔、切切割、扭扭转、错错移、锻锻接6.模型型锻造适用：手工锻（（用于小小型、单单件），，机锻（（用于大大型、单单件）适用：中小型、、成批大大量件设备：模锻锤（（蒸汽——空气锤锤）、压压力机。。方法：锤上模锻锻、压力力机上模模锻、胎胎模锻。。7.板料料冲压定义：用冲模使使板料分分离或变变形的方方法（分分冷冲、、热冲））。适用：薄板金属属制品。。设备：剪床、冲冲床、冲冲模。工艺：分离工序序（包括括剪切、、落料、、冲孔、、修整））；变形工序序（包括括弯曲、、拉深、、成形、、翻边））。第11章章焊焊接

焊接是通过加热或加压，或两者并用，借助于金属原子的结合和扩散，使分离的材料牢固地连接成一体的工艺方法。焊接生产产的主要要优缺点点：（1）与与铸钢结结构件相相比，可可节约材材料、减减轻重量量、降低低成本；；（2）对对一些单单件大型型零件可可以以小小拼大，，简化制制造工艺艺；（3）可可修补铸铸锻件的的缺陷和和局部损损坏的零零件，经经济意义义重大；；（4）接接头致密密性高，，连接性性能好；；（5）容容易产生生焊接变变形、焊焊接应力力及焊接接缺陷等等。主要焊接接方法熔焊压焊钎焊电弧焊电渣焊气焊弧焊等离子电阻焊摩擦焊软钎焊硬钎焊点焊缝焊对焊自动半自动焊条电弧焊埋弧焊气体保护焊氩弧焊CO2焊锡焊铜焊银焊熔焊——将两两个焊件件局部连连接处加加热至熔熔化状态态，并加加入填充充金属形形成熔池池，待其其冷却结结晶后形形成牢固固接头的的一个整整体的焊焊接方法法。压焊——将两两个焊件件局部连连接处施施加压力力（不论论加热与与否），，使其产产生塑性性变形，，从而焊焊合成一一个整体体的焊接接方法。。钎焊——利用用对熔点点比焊件件低的填填充金属属钎料的的加热熔熔化（焊焊件不熔熔化），，填入接接头间隙隙并与母母材通过过扩散接接合成一一个整体体的焊接接方法。。一、焊条条电弧焊焊（手工工电弧焊焊）（一）焊焊接电弧弧焊钳焊条电弧熔池焊缝工件工件电焊机焊接方向进给方向——利用用焊条和和焊件之之间产生生的电弧弧热量熔熔化金属属的焊焊接接方法。。药皮的作作用：①产生CO2气体覆盖盖熔池，，防止空空气中的的氧、氮氮、侵入入后生成成氧化物物、氮化化物，烧烧损有益益元素，，金属含含氧量大大大增加加，使力力学性能能降低；；②形成熔渣渣，使有有害物及及杂质浮浮于表面面容易清清除。焊条焊条药皮熔滴熔池CO2气体熔渣渣壳焊件焊缝焊接过程1、焊接接电弧的的引燃焊件与焊焊条接触触造成短短路产生生高电阻阻热→金属熔化化并形成成金属蒸蒸气→焊条与焊焊件迅速速拉开（（2∼∼4mm）→焊条与焊焊件形成成两电极极，电极极间金属属蒸气的的原子部部分被电电离→电子运动动与气体体介质分分子碰撞撞加速电电离→正负离子子对流形形成焊接接电弧。。电子正离子负离子电弧产生原理2、焊接接电弧的的构造和和极性阳极区2600℃阴极区2400℃弧柱区达7000℃用直流电电焊接时时—电弧的正正负极是是固定的的，由于于阴极区区和阳极极区的温温度不同同，所以以电极的的接法有有正接和和反接之之分。（反接））用于较薄薄焊件和和有色金金属焊件件的焊接接。（正接））用于较厚厚焊件的的焊接用交流电电焊接时时—极性是交交替变化化的，两两极的温温度相同同，不必必考虑正正接与反反接。阳极区2400℃阴极区2400℃弧柱区达7000℃搭接双U形对接角接平头对接X形对接U形对接T形接V形对接（二）焊焊接接头头接头形形式（三）焊焊缝空间间位置平焊立焊横焊仰焊（3）焊焊接参数数（规范范）焊条直径径d（平焊低低碳钢时时）焊件厚度/mm234~56~12>12焊条直径d/mm23.23.2~44~55~6焊条电流流I=Kd(安培)（d为为焊条直直径）焊条直径d/mm1.62~2.53.24~6系数K15~2520~3030~4040~50焊接速度度v（平焊低低碳钢时时）焊接速度v过快焊缝熔深浅，焊缝宽度小，焊不透。焊接速度v过慢焊缝熔深和焊缝宽度增加，薄件易烧穿。手工电弧焊（19）（2）焊接电流流稳定：：要求在电电弧长度度发生变变化或不不发生变变化时，，都要有有稳定的的电流，，使电弧弧稳定燃燃烧；（3）短路电流流不太大大：当焊条与与焊件粘粘接发生生短路时时，要求求短路电电流不超超过工作作电流的的1.25∼2倍，防止止焊接电电源烧坏坏；（4）焊接电流流能够调调节：要求根据据焊件厚厚度以及及材料的的不同，，能够对对焊接电电源的工工作电流流从几十十A∼几百A进进行调节节。（1）焊接电压压特殊：：引弧时由由电源电电压220V或或380V陡降降至空载载电压50∼90V（（直流电电焊机））及60∼90V（交流流电焊机机），正正常焊接接时又降降至较低低的工作作电压20∼∼30V；1、对焊焊接电源源的要求求（二）焊焊条电弧弧焊设备备主要设备备——弧弧焊机（（亦称焊焊接电源源）（细调电流）

调节手柄接地（粗调电流）线圈抽头电源两极交流弧焊焊电源（（弧焊变变压器））—简单、、便宜、、噪音小小、使用用可靠、、维护方方便、应应用很广广，但电电弧不够够稳定；；2、常用用弧焊电电源的类类型调节手柄（细调电流）交流电动机直流发电机正极抽头（粗调电流）直流弧焊焊电源（（直流弧弧焊发电电机）—电弧稳稳定、焊焊接质量量好，但但结构复复杂、噪噪音大、、价格高高、不易易维修、、已不再再生产，，（已由由整流式式直流发发电机取取代，亦亦称“弧弧焊整流流器”））。（三）电电焊条焊芯药皮焊条夹持和导电部分焊芯——传导电源源、产生生电弧、、作填充充金属；；焊芯是专专门冶炼炼的，C、Si较低，，S、P极少，，目前常常用碳素素结构钢钢焊芯牌牌号有H08、、H08A、H08MnA，，常用直直径有3.2~6mm,长度度有350~450mm；药皮——稳定燃烧烧、阻隔隔空气、、添加合合金元素素、保证证焊缝性性能；药皮主要要由矿石石粉和铁铁合金粉粉等按一一定比例例配制而而成；焊条的分分类及型型号——按按用用途不同同分为：：结构钢钢焊条、、不锈钢钢焊条、、铸铁焊焊条；碳素钢焊条型型号（GB5117—85）E4315药皮类型和焊接电流种类（低氢钠型药皮，直流反接）焊接位置（0、1适应立平横仰全位置焊接，2平（角）焊，4向下立焊）焊缝金属最低抗拉强度值（最低抗拉强度σb≥430Mpa）表示焊条二、气焊与气气割———利用气气体火焰来熔熔化母材和填填充金属的焊焊接方法。（一）气焊气焊设备简单单，操作灵活活方便，不需需电源。但火火焰温度较低低（最高3150℃），生产率低，工工件变形大。。一般用于焊焊接厚度在3mm以下的的薄钢板、铜铜、铝等有色色金属及合金金，钎焊刀具具，铸铁焊补补。乙炔+氧气焊嘴工件熔池焊丝焊缝减压阀氧气瓶减压阀乙炔瓶回火防止器焊炬胶皮管焊丝焊件加入焊剂（（气焊粉）：：去除氧化物物，保护熔池池，增加金属属流动性，改改善焊缝成形形。（二）气割———利用火火焰将金属预预热到燃燃烧点后后，打开压力力氧气阀，使使高温金属在在纯氧中燃烧烧成熔渣，然然后高压氧将将其从切口中中吹走，从而而分离金属的的方法。切割氧气管切割氧阀门乙炔阀门预热氧阀门混合气体管割嘴乙炔+氧气氧气切口氧化渣乙炔+氧气预热焰预热嘴切割嘴气焊与气割（4）三、其它焊接接方法（一）埋弧焊焊自动送焊丝覆盖颗粒熔剂熔池体积大熔深大熔剂熔化，熔渣和气体覆盖保护焊缝美观形成的渣壳平整埋弧焊——在熔剂层层的覆盖下进进行电弧焊的的焊接方法。。1.质量高无飞溅，堆层层厚,保护好好，焊缝美观观。2.生产率高高电流大，不须须换焊条。3.省材料不开坡口，焊焊丝利用率高高，熔渣可回回收。4.劳动条件件好无弧光，不飞飞溅，烟雾少少。——主要用于于平焊；由于于电流强度大大,不适合焊焊接厚度小于于20mm的的薄板.埋弧焊（4）（二）电渣焊焊引燃电弧熔化焊剂和工件导丝管送焊丝强制成形装置形成金属熔池形成渣池冷却水进出管工件电渣焊——利用电流流通过液态熔熔渣产生的电电阻热加热熔熔化母材与填填充金属（电电极）的焊接接方法。1、生产率高高，成本低：：大型厚工件以以焊代替铸锻锻，不开坡口口，省工省时时省料；2、焊缝金属属纯净质量高高：保护好，空气气不易进入，，熔池存在时时间长；低熔熔点杂质易排排出；3、焊接接头头组织粗大，，焊后要正火火处理；——一般用于板厚厚40mm以以上工件的直直缝焊接（直直立焊接）。。电渣焊（3）（三）二氧化化碳气体保护护焊焊接电源可调电感焊件焊枪送丝机构气阀低压干燥器气体流量计气体减压阀高压干燥器预热器CO2气瓶——是以CO2气体作为保护护气体，以焊焊丝作为电极极，靠焊丝与与焊件之间产产生的电弧熔熔化金属的焊焊接方法。1、生产率高高，成本低：：CO2气体便宜，成成本是埋弧自自动焊和手弧弧焊的40%；焊丝自动动送料，电弧弧热量集中，，焊接速度快快，；2、操作性能能好：CO2气体保护焊是是明弧，焊接接过程看得清清楚，并且焊焊接灵活，适适合全位置焊焊接；3、焊接质量量高：CO2气体保护焊焊焊缝含氢低质质量高，并且且电弧在气流流压缩下燃烧烧，热量集中中，热影响区区小，变形和和开裂倾向小小；4、焊缝成形形差，飞溅大大，烟雾大，，设备使用维维修不便；——一般用于低碳钢、、低级别普通通低合金钢的的薄板的焊接接。（四）氩弧焊焊——是以惰性性气体氩气作作为保护气体体的焊接方法法。送焊丝导电嘴进气喷嘴工件氩气流熔化极氩弧焊工件导电嘴进气喷嘴钨极填充焊丝钨极氩弧焊1、保护效果果好，焊缝成成形美观，质质量优良；2、电弧稳定定，特别是小小电流时也很很稳定；3、电弧可见见，易于实现现全位置焊接接；4、电弧在气流压压缩下燃烧，，热量集中，，热影响区小小，变形和开开裂倾向小；；5、氩气价格格较高，因此此成本高。——一般适用于焊焊接易氧化的的有色金属和和合金钢，如如铝、钛和不不锈钢的薄板板。气体保护焊（4）（五）电阻焊焊——是利