《金属热加工基础》PPT课件.ppt
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1、第二章 金属热加工基础2.1 铸造铸造成形的原理铸造工艺特点及应用砂型铸造生产过程铸造成形的原理铸造成形的原理n n铸造生产是把金属加热熔化后注入铸型的型腔中,铸造生产是把金属加热熔化后注入铸型的型腔中,待金属液冷却后获得铸件的一种生产工艺方法待金属液冷却后获得铸件的一种生产工艺方法。铸造工艺特点及应用铸造工艺特点及应用n n可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯,可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯,如箱体、床身、气缸体等。如箱体、床身、气缸体等。n n适应范围广。工业上常用的金属材料都可铸造;适应范围广。工业上常用的金属材料都可铸造;铸件大小几乎不限(铸件外形尺寸可从几毫米到铸件大小
2、几乎不限(铸件外形尺寸可从几毫米到十几米,壁厚可从十几米,壁厚可从1mm1mm到到1m 1m);生产的批量;生产的批量不限,既适用于单件小批生产,又适用于大批量不限,既适用于单件小批生产,又适用于大批量生产。生产。n n成本低。可直接利用成本低廉的废机件和切屑,成本低。可直接利用成本低廉的废机件和切屑,设备费用较低;在金属切削机床中,铸件占机床设备费用较低;在金属切削机床中,铸件占机床总重量总重量75%75%以上,而生产成本仅占以上,而生产成本仅占1530%1530%。砂型铸造生产过程砂型铸造生产过程n n砂型铸造生产过程包括以下步骤:绘制零件铸造工艺图绘制零件铸造工艺图制造模样和芯盒制造模样
3、和芯盒造造型和造芯型和造芯下芯、合箱下芯、合箱浇注浇注落砂落砂清理清理质量检验质量检验获得合格铸件。获得合格铸件。基本造型方法n n基本术语n n基本造型方法n n造型方法的选择一、基本术语 铸铸铸铸 型:型:型:型:用型砂、金属或其他耐火材料制成;包用型砂、金属或其他耐火材料制成;包 括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒系系 统的组合整体。统的组合整体。型型型型 腔:腔:腔:腔:铸型中造型材料所包围的空腔部分。铸型中造型材料所包围的空腔部分。铸铸铸铸 件件件件:用铸造方法制成的金属件,一般作毛坯:用铸造方法制成的金属件,一般作毛坯 用。用。分型面分型面分型面分型面
4、:铸型组元间的接合面。:铸型组元间的接合面。分模面分模面分模面分模面:模样组元间的接合面。:模样组元间的接合面。模模模模 样样样样:由木材、金属或其他材料制成,用来形:由木材、金属或其他材料制成,用来形 成铸型型腔的工艺装备。成铸型型腔的工艺装备。零零零零 件件件件:铸件经切削加工制成的金属件。:铸件经切削加工制成的金属件。砂砂砂砂 芯:芯:芯:芯:为获得铸件的内孔或局部外形,用芯砂为获得铸件的内孔或局部外形,用芯砂 或其他材料制成的,安放在型腔内或其他材料制成的,安放在型腔内部的部的 铸型组元。铸型组元。芯芯芯芯 盒盒盒盒:制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。:制造砂芯或其他耐火材料所用的装备
5、。二、基本造型方法n n整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型、三整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型、三箱造型箱造型1.整模造型整模造型的特点及应用n n特点:分型面为平面,铸型型腔全部在一个砂箱内,造型简单,铸件不会产生错箱缺陷。n n应用范围:铸件最大截面在一端,且为平面。2.分模造型分模造型的特点及应用n n特点:模样沿最大截面分为两半,型腔位于上、下两个砂箱内。造型方便,但制作模样较麻烦。n n应用范围:最大截面在中部,一般为对称性铸件。3.挖砂造型挖砂造型的特点及应用n n特点:模样为整体模,造型时需挖去阻碍起模的型砂,故分型面是曲面。造型麻烦,生产率低。n n应用范围:单件小批
6、生产模样薄、分模后易损坏或变形的铸件。4.三箱造型三箱造型的特点及应用n n特点:铸件两端截面尺寸比中间部分大,采用两箱无法起模,将铸型放在三个砂箱中,组合而成。三箱造型的关键是选配合适的中箱。造型复杂,易错箱,生产率低。n n应用范围:单件小批生产具有两个分型面的铸件。特种铸造 1、熔模铸造 熔模铸造又称失蜡铸造,用易熔材料如蜡料制成模样,在模样上包覆若干层耐火涂料,制成型壳,熔出模样后经高温焙烧即可浇注的铸造方法。(工艺过程见电教片)特点与应用:特点与应用:1.1.铸件的铸件的精度高精度高,表面粗糙度低表面粗糙度低(IT1210IT1210、)、)2.2.可铸出可铸出形状复杂的薄壁铸件形状
7、复杂的薄壁铸件,如铸件上的凹槽,如铸件上的凹槽(宽(宽3mm3mm),小孔(),小孔()均可直接铸出。)均可直接铸出。3.铸件合金种类不受限制,钢、铸铁和有色合金均可。4.生产工序复杂,生产周期长。5.原材料价格贵,铸件成本高。6.铸件不能太大、太长,否则蜡模易变形。熔模铸造是一种少无切削的先进的精密熔模铸造是一种少无切削的先进的精密铸造工艺。它最适合铸造工艺。它最适合25kg以下的高熔点、以下的高熔点、难以切削加工合金铸件的成批大量生产,难以切削加工合金铸件的成批大量生产,广泛应用于航天、飞机、汽轮机、燃汽轮广泛应用于航天、飞机、汽轮机、燃汽轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车、拖拉机机叶片、泵轮
8、、复杂刀具、汽车、拖拉机和机床上的小型铸件生产。和机床上的小型铸件生产。2、压力铸造 简称压铸:熔融金属在高压下高速充型,以获得铸件的方法。压铸的压力(压射比压)一般为3070MPa(300700大气压),充型速度可达5100m/s,充型时间为s,最短时间只有千分之几秒。高压、高速是压铸的两大特点 特点与应用:1.生产 效率高,便于实现自动化、半自动化。2.铸件的精度高,表面粗糙度低。3.铸件高压高速下结晶,故晶粒细小,表层紧实,铸件的强度、硬度高。4.便于采用嵌铸又称镶铸法。嵌铸是将各种金属或非金属的零件嵌放在压铸型中,在压铸时与压铸件铸合成一体。5.压铸机费用高,压铸模具制造成本高,工艺准
9、备周期长,不适用单件小批量生产。3、金属型铸造 又称永久型铸造:在重力作用下将熔融金属浇入金属型而获得铸件的方法。特点和适用范围:1.生产率高 金属型可“一型多铸”,易于实现机械化和自动化生产。2.铸件精度和表面质量高,加工余量减小。3.铸件力学性能好,因冷却快,故组织致密。4.劳动条件好,减少了硅尘对人的危害和环境的污染。5.金属型透气差、无退让性、铸件冷却快,易生缺陷。适用范围:用于大批量生产铝合金活塞、气缸体、铜合金轴瓦,及铁合金铸件等。n n 4、离心铸造n n 将金属液浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸将金属液浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型,在离心作用下凝固成铸件的铸造方法。型,在离心
10、作用下凝固成铸件的铸造方法。特点与应用:1.生产空心旋转铸件时,可以省去型芯、浇注系统和冒口。2.补缩条件好,使铸件致密,力学性能好。3.便于浇注“双金属轴套和轴瓦”。4.铸件内孔自由表面粗糙,尺寸误差大,质量差。5.不适合比重偏析大的合金及铝、镁等轻合金。适用范围:离心铸造适用于大批量生产管、筒类铸件,如铁管、筒套、缸套、双金属钢背铜套,轮盘类铸件,如泵轮、电机转子等。5、其他特种铸造方法 特种铸造方法还有陶瓷型铸造、低压铸造、挤压铸造、真空吸铸等。随着技术的发展,新的铸造方法还在不断出现。、压力加工n n金属压力加工是利用外力,使金属压力加工是利用外力,使金属坯料产生塑性变形,从而金属坯料
11、产生塑性变形,从而获得具有一定形状、尺寸和力获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件学性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。的加工方法。n n压力加工方法分类压力加工方法分类1 1 1 1、轧制、轧制、轧制、轧制 轧轧制制是是借借助助于于摩摩擦擦力力和和压压力力使使金金属属坯坯料料通通过过两两个个旋旋转转的的轧轧辊辊间间的的空空隙隙而而变变形形的的压压力力加加工工方方法。法。n n 轧轧制制主主要要用用于于生生产产各各种种规规格格的的钢板、型钢和钢管等钢材。钢板、型钢和钢管等钢材。2 2、挤压:、挤压:挤压是利用压力,将金属坯料从挤压模的模孔中挤出而成形的压力加工方法。正挤压;反挤压
12、;复合挤压。3 3、拉拔、拉拔 拉拔是利用拉力,将金属坯料拉过拉拔模的模孔而成形的压力加工方法。常需经多次拉拔,依次通过形状和尺寸逐渐变化的模孔,才能得到所需截面的产品。4、自由锻、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力,使放在上下砧之间的金属坯料变形,从而得到所需锻件的压力加工方法。5、模锻、模锻 模锻是利用冲击力或压力,使放在锻模模膛内的金属坯料变形,最后充满模膛而成形的压力加工方法。6、板料冲压、板料冲压 板料冲压是利用压力,使放在冲模间的金属板料产生分离或变形的压力加工方法。一、焊接概述一、焊接概述 1、焊接定义、焊接定义 是永久性连接金属材料的方法。是永久性连接金属材料的方法。是通过加热、
13、加压,或加热同时加压的方法,是通过加热、加压,或加热同时加压的方法,使分离的金属借助原子间的结合与扩散作用连接起来的工艺方法。使分离的金属借助原子间的结合与扩散作用连接起来的工艺方法。2、焊接分类、焊接分类 2.3 焊接3、焊接特点、焊接特点:(1)节省材料,减轻重量。)节省材料,减轻重量。(2)可化大为小、以小拼大。)可化大为小、以小拼大。简化复杂和大型零件的制造过程。简化复杂和大型零件的制造过程。(3)适应性强。)适应性强。可焊范围广,连接性能好。可焊范围广,连接性能好。(4)能满足特殊性能要求,可实现异种金属和密封件的连接。)能满足特殊性能要求,可实现异种金属和密封件的连接。(5)生产效
14、率高,便于实现机械化和自动化。)生产效率高,便于实现机械化和自动化。优点优点 缺点:缺点:焊接应力、变形,焊接应力、变形,接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。4、应用、应用:(1)制造金属结构件;)制造金属结构件;(2)制造机器零件和工具;)制造机器零件和工具;(3)修复。)修复。二、电弧焊基础知识二、电弧焊基础知识 电弧焊是利用焊件与焊条(焊丝)间产生的电弧热量,电弧焊是利用焊件与焊条(焊丝)间产生的电弧热量,待冷却凝固后形成牢固接头的工艺方法。待冷却凝固后形成牢固接头的工艺方法。将焊件与焊条(焊丝)将焊件与焊条(焊丝)熔化,熔化,主要有:主要有:手弧焊、埋弧
15、焊、气体保护焊手弧焊、埋弧焊、气体保护焊 1、焊接电弧、焊接电弧(1)引弧:)引弧:瞬时接触,瞬时接触,瞬间短路,产瞬间短路,产生低压大电流生低压大电流 产生大量电子发射,两极间产生大量电子发射,两极间气体介质电离形成电弧气体介质电离形成电弧 迅速分离迅速分离2-4mm。具备两个条件:具备两个条件:电子发射、电子发射、气体电离。气体电离。(2)电弧本质:)电弧本质:是在电极与工件之间强烈而持久的气体放电现象。是在电极与工件之间强烈而持久的气体放电现象。电极可以是金属丝、钨丝、碳棒或焊条。电极可以是金属丝、钨丝、碳棒或焊条。电弧特点:电弧特点:低电压、大电流、能量密度大、温度高、移动性好。低电压
16、、大电流、能量密度大、温度高、移动性好。(3)电弧构造)电弧构造 阴极区:阴极区:2400K,约占总热量的,约占总热量的36-38%阳极区:阳极区:2600K,约占总热量的,约占总热量的42-44%。弧柱区:弧柱区:6000-8000K,约占总热量的,约占总热量的20%。(4)电弧极性及应用)电弧极性及应用 使用直流电焊机时,有正、反接法。使用直流电焊机时,有正、反接法。正接法:焊件接阳极,焊厚件。正接法:焊件接阳极,焊厚件。反接法:焊件接阴极,焊薄件。反接法:焊件接阴极,焊薄件。2、焊接冶金过程特点、焊接冶金过程特点 是指焊接时在电弧高温下焊接区内各种物质间的相互作用过程。是指焊接时在电弧高
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