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工程材料与成形工艺基础
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编辑于2020-06-10 16:55:19
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工程材料与成形工艺基础
产品的制造
金属的液态成形（铸造生产）
金属的塑性成形（压力加工）
材料的焊接成形
材料的切削加工成形
工程材料
材料的地位
工业和科学技术的物质基础，人类社会赖以生存和发展的重要条件，衡量一个国家经济实力与技术水平的重要标志，与信息、能源并列为现代化技术的三大支柱，且是另外两个的基础
材料的种类与主要性能
种类
工程材料
金属材料
钢铁合金
钢
铸铁
有色合金
铜及其合金
铝及其合金
其它：轴承合金、钛合金、镁合金等
高分子材料
橡胶
塑料
纤维
无机非金属材料
水泥
玻璃
耐火材料
陶瓷
复合材料
树脂基
金属基
陶瓷基
功能材料
力学功能材料
物理功能材料
化学功能材料
生物功能材料
智能功能材料
主要性能
使用性能
力学性能：材料在外力作用下所表现出来的特性
外力作用下材料的变形与失效
外力---载荷
静载荷
动载荷
两种基本变形
弹性变形
塑性变形
变形的三个阶段
弹性变形---塑性变形---断裂
常见的几种失效形式
断裂、塑性变形、过量弹性变形、磨损、腐蚀
材料的力学性能
强度
拉伸实验测定
拉伸试棒的结构图
拉伸曲线
本质：应力---应变曲线
四个特殊点
e---弹性极限点
s---屈服点
k---断裂点
b---极限载荷点
概念
材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力
分类
屈服强度
概念
指材料在外力作用下产生屈服现象时的应力（公式）
意义
表征了材料抵抗微量塑性变形的能力（范围区间及对应状态）
用途
塑性材料选材和评定的依据
抗拉强度
概念
材料在拉断前承受最大载荷时的应力（公式）
意义
表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力
用途
是脆性材料选材的主要依据
塑性
概念
材料在外力作用下产生永久变形而不引起破坏的能力
衡量塑性的指标
伸长率δ
断面收缩率ψ
意义
良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件
刚度
概念
材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力（公式）
硬度
概念
材料抵抗更硬的物体压入其内的能力
分类（洛氏：布氏=1:10）
布氏硬度（HB）
适用HB<450
洛氏硬度（HRC）
适用HB>450
分类（按选用的总试验压力及压头类型的不同）
HRA
HRB
HRC
冲击韧性
概念
材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力
疲劳强度
概念
材料在无数次重复或交变载荷作用下不引起破坏的最大应力
破坏条件
受交变载荷作用的零件，在其所受应力远远低于该材料的屈服强度时，会发生突然的断裂，而且是脆性断裂
关系曲线
力学性能与失效形式的关系连线图
材料的物理、化学及工艺性能
物理
比重、密度、熔点、导电性、导热性、磁性、热膨胀系数
化学
耐酸性、耐碱性、抗氧化性
工艺性能
加工性能
工艺性能：加工成形的性能
金属及合金的结构与结晶
金属及合金的晶体结构
铺垫知识
晶体：原子作有序的排列；有固定的熔点；各向异性
非晶体：原子作无序排列；没有固定的熔点；各向同性
晶格---原子排列形成的空间格子
晶胞---组成晶格最基本的单元
所有的金属和合金都是晶体
金属是由许多大小、形状、晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的多晶体
一般金属的晶粒越细小其力学性能越好
细化晶粒的方法
变质处理
增大过冷度
机械振动和搅拌
热处理
压力加工再结晶
金属在固态下的方法
晶粒越细小，强度硬度越高，塑性韧性越好
金属的晶体结构
金属的理想晶体结构
金属的典型晶体结构
体心立方晶格
面心立方晶格
密排六方晶格
金属的实际晶体结构
点缺陷
空位：未被原子占据的晶格节点
间隙原子：位于原子间隙中的原子
线缺陷（位错）
在晶体中某处有一列或者若干列原子发生了某种有规律的错排现象
面缺陷（晶界）
位向不同、相邻晶粒之间的过渡层
合金的晶体结构
合金的概念
以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，所形成的具有金属特性的物质
合金是由两种以上的元素组成的，固态合金的结构是由组元在结晶时彼此之间所起的作用所决定的
合金的结构
固溶体
概念
溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体
分类（据溶质原子在溶剂晶格中所占据位置的不同）
置换固溶体
间隙固溶体
性能特点
具有良好的塑性和韧性，强度、硬度较低
金属化合物
概念
合金各组成元素之间相互作用而形成的一种新的具有金属特性的物质
特点
金属化合物各元素之间呈整数比关系
硬度高、脆性大、强度低、高熔点、塑性韧性差
机械混合物
金属的结晶与同素异晶转变
金属的结晶过程
过冷现象和过冷度及表达式、结晶曲线
结晶过程
形核
自发形核
非自发形核
长大
金属的同素异晶转变
概念
在固态下，随着温度的变化，金属的晶体结构从一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程
同素异晶性的概念
一种金属能以几种晶格类型存在的性质
Fe的同素异晶转变图
铁碳合金
铁碳合金的基本组织
铁素体（F）
概念
碳溶入到α-Fe中所形成的固溶体
数据
碳的最大溶解度为0.02％，温度为727℃
F的δ=45~50％ HBW=80 σb=250MPa
力学性能
良好塑性、韧性、硬度低
奥氏体（A）
概念
碳溶入到γ-Fe中所形成的固溶体
数据
碳的最大溶解度为2.11％，温度为1148℃
A的δ=40~45％ HB=160~200 σb=250~350MPa
力学性能
良好塑性、韧性
渗碳体（Fe3C）
性质
金属化合物
数据
6.69％C
HBW=800 δ=0 σb=30MPa
力学性能
硬度高、塑性韧性差
分类
液体（L）----Fe3CⅠ
奥氏体（A）----Fe3CⅡ
铁素体（F）----Fe3CⅢ
珠光体（P）
概念
铁素体和渗碳体组成的机械混合物
数据
形成温度727℃，含碳量0.77％
σb =750MPa δ=25％ HBW=180~200
力学性能
具有良好的综合力学性能
莱氏体（Ld）
概念
奥氏体和渗碳体组成的机械混合物
数据
1148℃ 4.3％C
HBW=700 σb=30MPa δ=0
力学性能
硬度高、脆性大
分类
高温莱氏体（Ld）
室温莱氏体（Ld'）
铁碳合金相图
概念
在平衡条件下（极其缓慢的冷却条件下），表示合金系的成分、温度、组织、状态之间关系的图表（状态图）
意义
是研究合金系的成分、温度、组织、状态之间变化规律的工具
作用
选择材料
确定各种工艺参数
得到相图的方法
实验方法----热分析法
首先要配置若干组不同的合金
解析
相图上点的意义
C---共晶点
S---共析点
相图上线的意义
区间虚线分析
含碳量0~0.02叫做工业纯铁：F+Fe3CⅢ（少）
工业纯铁
含碳量0.02~0.77的钢叫做“亚共析钢”：F+P
由于铁素体的析出，剩余奥氏体的含碳量在不断增加
含碳量0.77的钢叫做“共析钢”：P
含碳量0.77~2.11的钢叫做“过共析钢”：P+Fe3CⅡ
由于二次渗碳体的析出，剩余奥氏体的含碳量在不断减少
钢
含碳量2.11~4.3叫做“亚共晶铸铁”：P+Fe3CⅡ+Ld'
含碳量4.3叫做“共晶铸铁”：Ld'
含碳量4.3~6.69叫做“过共晶铸铁”：Ld'+Fe3CⅠ
白口铸铁
常用金属材料（主要是压力加工）
碳钢与合金钢
钢的分类
按化学成分分类
碳素钢
低碳钢
碳质量分数ωC <0.25％
中碳钢
碳质量分数ωC =0.25~0.6
高碳钢
碳质量分数ωC >0.6
合金钢
低合金钢
合金元素总量<5％
中合金钢
合金元素总量5~10％
高合金钢
合金元素总量>10％
按照质量分类
铺垫知识
S、P对钢的影响非常大
S使合金产生热裂、热脆缺陷
P使合金产生冷裂、冷脆缺陷
普通钢
ωP、ωS <0.045％
优质钢
ωP、ωS<0.035％
高级优质钢
ωP<0.030％
ωS<0.020％
特级优质钢
ωP<0.025％
ωS<0.015％
按照用途分类
结构钢
工程结构钢
机械制造用钢
工具钢
刃具钢
模具钢
量具钢
特殊性能钢
耐热钢、耐蚀钢、耐磨钢
按照冶炼方法分类
平炉钢
电炉钢
转炉钢
钢的牌号及应用
分类
结构钢
（普通）碳素结构钢
钢号表示法
钢号用屈服强度表示
用途
制造一般的机械零件和工程构件
优质碳素结构钢
钢号表示法
钢号用两位数字表示，数字表示含碳量的万分之几
特点
有害杂质P、S含量较低，质量较好
用途
制造各种较为重要的机械零件
分类（根据含碳量的不同）
08、10、15
用途
冲压件、焊接件
组织
大量的铁素体+少量的珠光体
特点
具有非常好的塑性和韧性
15、20、25
处理方法
渗碳+淬火+低温回火
特点
表硬心韧
用途
主要制作承受交变载荷的齿轮类、轴类
30、35、40、45、50、55（30---50即是中碳钢）
处理方法
调质处理（淬火+高温回火）
用途
制造齿轮、连杆、凸轮和轴类零件
60、65、70（也叫弹簧钢）
处理方法
淬火+中温回火
造成具有非常好的屈服强度
用途
制造弹簧
合金结构钢
低合金高强度结构钢
生产过程
是在普通碳素结构钢的基础上加入少量合金元素制得，合金元素总量<5％，以Mn为主要合金元素
使用范围
一般在热轧或正火状态下使用，不需再进行热处理
广泛应用于工业部门
钢号表示法
机械结构用合金结构钢
例如：20CrMnTi 属于合金渗碳钢
表示法则解析
碳质量分数为万分之20，铬、锰、钛均<1.5％
处理方法
渗碳+淬火+低温回火
“表硬里韧”
用途
制造汽车或拖拉机的变速齿轮、凸轮、活塞销等
例如：40Cr2Mo4V 属于合金调质钢
表示法则解析
碳质量分数为万分之40，ωCr=2％，ωMo=4％，ωV<1.5％
处理方法
经调质（淬火+高温回火）后使用，可获得良好的综合力学性能
用途
制造承受弯曲、扭转、拉压、冲击等复杂应力的重要零件
工具钢
备注
（所有工具钢最低都是优质的，通常是优质、高级优质）
合金元素含量低
分类（根据化学成分分类）
碳素工具钢
碳质量分数为0.65~1.35％（即都是高碳钢）
常用牌号：T7、T8、T8A等（T代表碳，A代表高级优质，8表示碳质量分数为千分之八）
几乎不含合金元素----耐热温度低------只能用于制造手动的、低速运动的刀具、量具、模具等
合金工具钢
本质
在碳素工具钢中加入合金元素
牌号表示法
一位数字（或无数字）+元素符号+数字 例如：9SiCr 9指千分之九
分类
合金刃具钢
合金模具钢
合金量具钢
特殊性能钢
不锈、耐蚀钢（主加合金元素为Cr、Ni）
耐热钢
耐磨钢
一般是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢 ωMn=11~14％
有色金属及其合金
铝及铝合金
纯铝
性质
呈银白色，具有面心立方晶格，无同素异晶转变
熔点低(660℃)，密度小(2.7g/cm3)
强度低（σb=80MPa）、塑性高（ψ=80％）
具有良好的导电、导热性-----主要用于制造电线、电缆等
变形铝合金
用途
通常加工成各种板、棒、管、线、型材及锻件等
根据化学成分不同分类
两元系的铝合金
Al-Mg系和Al-Mn系合金
特点
不可热处理强化、耐蚀性、焊接性、塑性好、低温性能好
应用
航天等领域
三元系的铝合金
Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系合金
特点
极强的时效强化能力、强度高、耐蚀性和焊接性较差
应用
主要用作结构件
多元系的铝合金
Al-Mg-Si-Cu系和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金
特点
良好的热塑性和较高的力学性能
应用
主要用作复杂的航空及仪表零件，也可做耐热合金
铜及铜合金
纯铜
性质
呈紫红色，俗称紫铜，面心立方晶格，无同素异晶转变
熔点（1083℃）、密度（8.9g/cm3）、具有良好的导电性导热性和耐蚀性
塑性好、强度硬度低
用途
制造电线、电缆等导电导热材料和耐蚀件
铜合金
根据化学成分不同分类
黄铜（Cu-Zn合金）
简单黄铜（铜锌二元合金）
表示法则
H60 H表示黄，60指铜的质量分数
性能
具有优良的锻造性能、焊接性能和良好的镀锡能力
特殊黄铜（除锌外，常加入的合金元素有铅、铝、锰、锡、铁、镍、硅等）
性质
强度、耐蚀性、耐磨性得到提高
根据加入的主要合金元素的不同
铅黄铜
铝黄铜
锰黄铜
牌号
H+主加元素符号+铜的质量分数+主加元素质量分数
例如：HPb59-1
白铜（指以镍为主要合金元素的铜合金）
性能
较好的强度和优良的塑性，能进行冷、热压力加工，耐蚀性很好
电阻率较高且电阻温度系数很小
应用
主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等
牌子
B19 白铜 镍的质量分数为19％
青铜
概念
指除了以锌和镍以外的其他元素为主要合金元素的铜合金
分类
普通青铜
锡青铜
Sn的质量分数5~7％，适用于冷、热变形加工
Sn的质量分数>10％，强度高，塑性差，只能用于铸造
特殊青铜（不含Sn的青铜）
铝青铜
硅青铜
铍青铜
牌号
Q+主加元素符号+主加元素质量分数
例如：QSn4-3属于锡青铜，Sn的质量分数为4％，Zn的质量分数为3％，其余为铜
钛及钛合金
纯钛
性质
密度4.5g/cm3 熔点1667℃ 有同素异晶转变
纯钛（α-Ti）具有良好的塑性，耐冲击性好，比强度高，但力学性能对所含杂质十分敏感
同素异晶转变
<882.5℃，密排六方晶格，α-Ti
>882.5℃，体心立方晶格，β-Ti
钛合金
性质
强度高、密度小、耐热性和耐蚀性好，但其工艺性差、不耐磨且成本较高
分类（按其退火组织）
α型（TA）
退火组织为单相α固溶体，不能进行热处理强化，组织稳定，耐蚀性优良，塑性及加工成形性好
β型（TB）
退火组织为单相β固溶体，通过淬火可以获得介稳定β相钛合金
可热处理强化，室温强度较高，冷成形性好，但该合金密度大，组织不够稳定，耐热性较差
α+β型（TC）
退火组织为α+β相，兼有两型钛合金的特点，有非常好的综合力学性能，是应用最广泛的钛合金
金属的液态成形
液态成形（铸造生产）
概念
将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法
砂型铸造的工艺过程
冷却凝固后将铸型破坏取出铸件
特点
优点
可生产形状任意复杂的制件，尤其是内腔形状复杂的制件
适应性强
合金种类不受限制
铸件大小几乎不受限制
成本低
材料来源广
废品可重熔
设备投资低
都是因为用砂子
缺点
废品率高、表面质量较低、劳动条件差
分类
普通砂型铸造
利用砂作为铸模材料
湿砂型
干砂型
化学硬化砂型
特种铸造（按造型材料分类）
以天然矿产砂石为主要材料的特种铸造
以金属为主要铸型材料的特种铸造
浇注系统（是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道）
浇口杯
缓和熔融金属对铸型的冲击，并使熔渣、杂质上浮，起挡渣作用
直浇道
调节熔融金属流入型腔的速度和压力。直浇道越高，流速越快， 压力越大，熔融金属越容易充满型腔的狭薄部分
横浇道
分配熔融金属流入内浇道，也起挡渣作用
内浇道
控制熔融金属的流动速度和方向
金属的液态成形工艺基础
液态金属的充型能力与流动性
充型与充型能力
充型---液态合金填充铸型的过程
充型能力---液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力
充型能力不足---浇不足、冷隔、夹渣、气孔
液态合金的流动性
影响流动性的因素
合金的化学成分C、Si、S
合金的物理性质
液态合金的温度
合金的凝固温度范围越宽，流动性越差
不溶杂志
气体
合金的流动性主要取决于合金的化学成分所决定的结晶特点
浇注条件
浇注温度
在铸造生产中，合金的浇注温度越高，其收缩越大
充型压力
浇注系统的结构
铸型充填条件
铸型的蓄热系数
在铸造生产中，铸型的导热性越好，铸件的铸造内应力越大
铸型温度
铸型中的气体
铸件结构
折算厚度
铸件体积与表面积之比
越大散热越慢充型能力越好
在铸造生产中；铸件的壁越厚，其收缩越大
铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填
铸件复杂程度
铸件各部分壁厚若相差过大，厚壁处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时在热节处易形成缩孔、缩松等缺陷。此外，各部分冷却速度不同，易形成热应力，致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹。因此在设计铸件时,应尽可能使壁厚均匀，以防止上述缺陷产生。
壁厚均匀主要是减小应力，缩孔主要是用的冒口
铸造合金充型能力的主要取决条件
液态合金的凝固与收缩
凝固
铸件的凝固方式
逐层凝固
糊状凝固
中间凝固
影响铸件凝固方式的主要因素
合金的结晶温度范围
合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固
铸件的温度梯度
在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差
温度差由小变大，则其对应的凝固区由宽变窄
收缩
合金的收缩三个阶段
液态收缩
浇注温度到凝固开始温度
凝固收缩
凝固开始温度到凝固终止温度
固态收缩
凝固终止温度到室温
收缩率计算公式
体收缩率
产生缩孔、缩松的根本原因
大而集中的孔洞称为缩孔
小而分散的孔洞称为缩松
液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。
防止缩孔和缩松（铸件的壁厚应力求均匀，否则在厚壁处可能产生）
顺序凝固
冒口----储存补缩用的金属液的空腔
热节----冒口“关注”的地方（不便于放置冒口的地方用冷铁加快凝固）
寻找热节的方法
等温线法
内切圆法
计算机模拟凝固法
线收缩率
产生应力、变形、裂纹的根本原因
液态成形内应力、变形与裂纹
液态成形（铸造）内应力
机械应力（收缩应力）（暂时应力）
概念
合金的线收缩受到机械（物理）阻碍形成的内应力
易导致铸件产生热裂纹
铸件从铸型中取出后，铸件就不存在铸造机械应力
热应力（永久应力）
使铸件的厚壁或者心部受拉伸，薄壁或者表层受压缩
易导致铸件产生冷裂纹
壁厚均匀的铸件也会产生铸造热应力
表层和芯部冷却条件不一样
减小和消除铸件中残余应力的方法是去应力退火
铸件的变形与防止
铸件的壁厚尽可能均匀
采用同时凝固的原则
采用反变形法
铸件的裂纹与防止
衡量合金铸造性能的指标主要是流动性和收缩
常用的液态成形合金及其熔炼
铸铁件的生产
铸铁的概念
铸铁是含碳量大于2.06%（通常为2.5%-4.0%）的铁碳合金
分类（根据碳在铸铁件中存在形式的不同）
白口铸铁
灰口铸铁
分类（根据铸铁中石墨形态的不同）
普通灰口铸铁（片状）
可锻铸铁（团絮状）
球墨铸铁（球状）
生产
控制原铁水化学成分
应严格控制S≤0.07%、P≤0.1%
适当提高含碳量（3.6~4.0%C），以改善铸造性能
较高的铁水温度：出炉温度应高于1400℃
球化处理和孕育处理
球化处理
球化剂的作用
促使石墨在结晶时呈球状析出（稀土镁合金）球化剂加入量一般为铁水重量的1.0-1.6%
处理工艺
冲入法
型内球化法
孕育处理
孕育剂的作用
促进铸铁石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向，常用的孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水重量的0.4-1.0%
蠕墨铸铁（蠕虫状）
化学成分、组织、性能及牌号
化学成分与组织
铁素体灰口铸铁（F+G片）
铁素体-珠光体灰口铸铁（F+P+G片）
珠光体灰口铸铁（P+G片）
性能
工艺性能
1.良好的铸造性能。良好的流动性、小的收缩率。 2.良好的切削加工性能。 3.锻造性和焊接性差。
很大程度上取决于石墨的数量、大小和形态（冷却速度对其组织和性能的影响很小）
牌号
HT+一组数字，数字表示最低抗拉强度
孕育处理
概念
熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、低硅的高温铁水，向铁水中冲入细颗粒的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化作用骤然提高，从而得到在细晶粒珠光体上均匀的分布着细片状石墨的组织
化学成分及其性质
孕育剂
常用的孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水重量的0.25-0.6%
孕育铸铁的作用
孕育铸铁适用于静载荷下，要求较高强度、硬度、耐磨性或气密性的铸件，特别是厚大截面铸件。如重型机床床身，汽缸体、缸套及液压件等
注意事项
①孕育铸铁原铁水的碳、硅含量不能太高； ②原铁水出炉温度不应低于1400℃； ③经孕育处理后的铁水必须尽快浇注，以防止孕育作用衰退。
生产特点
1）灰口铸铁一般在冲天炉中熔炼，成本低廉； 2）具有良好的铸造性能。 3）灰口铸铁一般不通过热处理来提高其性能。
麻口铸铁
影响铸铁组织和性能的因素
铺垫知识
铸铁中的碳可以以化合态渗碳体和游离态石墨两种形式存在。
碳以石墨形式析出的现象称为石墨化
化学成分
碳和硅
碳
促进石墨化
硅
强烈促进石墨化
含量越多，析出石墨越多，石墨片越粗大
金属基体中铁素体增多，珠光体减少
锰和硫
锰
弱阻碍石墨化
具有稳定珠光体，提高铸铁强度和硬度的作用
一般控制在0.6-0.12%之间
硫
强烈阻碍石墨化
易促使碳以Fe3C---白口组织，热脆性，使铸铁铸造性能恶化（如降低流动性，增大收率）
硫含量限制在0.1-0.15%以下，高强度铸铁则应更低
磷
对铸铁的石墨化影响不显著，含磷过高将增加铸铁的冷脆性
0.5%以下，高强度铸铁则限制在0.2-0.3%以下
冷却速度
铸型材料
铸件壁厚
铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体
壁厚（对力学性能的）敏感性
随着壁厚的增加，石墨片的数量和尺寸都增大，铸铁强度、硬度反而下降
在实际生产中，一般是根据铸件的壁厚（主要部位的壁厚），选择适当的化学成分（主要指碳、硅），以获得所需要的组织
铸钢
铸钢的熔融工艺特点
在铸造条件和铸件尺寸相同的条件下，铸钢件的最小壁厚要大于灰口铸铁件的最小壁厚，主要原因是铸钢的流动性差
铸造有色合金
铸造铜合金
铸造黄铜（Cu-Zn）
含铜量低，价格低于铸造青铜，而且它的凝固温度范围小，有优良的铸造性能
常用于生产重载低速下或一般用途下的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门及大型螺旋桨等耐蚀件等
铸造青铜（青铜是指除了铜锌合金以外的其它铜合金）
铸造锡青铜的力学性能虽低于黄铜，但其耐磨、耐蚀性优于黄铜
铸造铝合金
砂型铸造
生产过程及其特点
手工造型
特点
（1）可生产形状任意复杂的制件。 （2）适应性强。 （3）成本低。 （4）废品率高、表面质量低、劳动条件差。 （5）适用于单件、小批量生产。
机器造型
特点
（1）生产效率高； （2）铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）； （3）设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。 （4）适用于中、小型铸件的成批、大批量生产。
造型方法
1）振击压实 2）气动微振压实 3）高压造型 4）抛砂紧实 5）气冲造型
制芯方法
1）射芯机 2）壳芯机
铸造工艺设计
铸造工艺图
铸造工艺图一将工艺设计的内容（工艺方案）用工艺符号或文字在零件图上表示出来所形成的图样。
浇注位置的选择
浇注位置
浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。
选择方法
1.铸件的重要加工面和受力面应朝下或位于侧面；
2.应将面积较大的薄壁部位置于铸型下部，或使其倾斜位置；
3.铸件的大平面应朝下；
主要目的是防止夹渣
下部、侧放
4.为防止铸件产生缩孔、缩松的缺陷，应使铸件的厚大部位朝上或侧放。
侧放通用
分型面的选择
1.分型面应选在铸件的最大截面处。 2.应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件的尺寸精度。 3.应尽量减少分型面的数量，并尽可能选择平面分型。 4.为便于造型、下芯、合箱及检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。
作用（分型面是为了将已成型好的塑件从模具型腔内取出或为了满足安放嵌件及排气等成型的需要，根据塑料件的结构，将直接成型塑件的那一部分模具分成若干部分的接触面）
制定铸造工艺图时
选择浇注位置的主要目的
保证铸件的质量
选择分型面的主要目的
在保证铸件质量的前提下简化造型工艺
工艺参数的确定
1.机械加工余量和铸孔 凡是零件表面有加工符号处均需留出机械加工余量。 机械加工余量的大小与零件尺寸的大小、造型方法、浇注位置、合金种类等因素有关。
2.起模斜度 在垂直于分型面的立壁上所加的斜度。斜度的大小与零件尺寸的大小、造型方法、合金种类等有关。
3.铸造圆角 铸件上壁与壁的过渡处均应圆角过渡。 圆角半径一般约为相交两壁平均厚度的1/3~1/2。
4.铸造收缩率 通常灰铸铁为0.7~l.0%，铸造碳钢为1.3~2.0%，铝硅合金为0.8~1.2%，锡青铜为1.2~1.4%。
5.型芯及芯头 型芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形。 芯头的作用：1）定位作用；2）固定作用；3）排气作用。
几个区别点
型芯和芯头
型芯
型芯就是铸件里的空芯物.先把里面填满.使铁水浇不进去.那铸件里面的空间就出来了.
安放不牢或者定位不准确---偏芯
排气不通---产生气孔
阻碍铸件收缩---产生机械应力和热裂倾向
芯头
芯头就是支承点.你这型芯总要有地方放吧.就要有个支承点.这就是芯头,把它支承在某个地方.好让型芯放得更加合理,方便.
砂型和型芯
砂型
砂型指的是型腔，用来产生铸件的外形；
型芯
型芯是放置于砂型中的用于产生孔洞的部分，其组成的成分要易于收缩，一般添加容易燃烧消失的成分，这样在铸件收缩时才不至于造成妨碍；
浇、冒口系统
浇注系统
封闭式浇注系统
开放式浇注系统
冒口（冒口是在铸型中设置的一个储存补缩用金属液的空腔）
普通冒口
明冒口
暗冒口
特种冒口
保温冒口
发热冒口
大气压力冒口
易割冒口
特种铸造
熔模铸造
概念（在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法）
工艺过程
熔模铸造一般在铸型焙烧后冷却至600℃～700℃时进行浇注，从而提高液态合金的充型能力。因此，对相同成分的铸造合金而言，熔模铸件的最小壁厚可小于金属型和砂型铸件的最小壁厚（即无需依赖壁厚）
特点
1.铸件的精度和表面质量较高，公差等级可达IT11~IT13，表面粗糙度Ra值达1.6~12.5um。 2.合金种类不受限制，尤其适用于高熔点及难加工的高合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。 3.可铸出形状较复杂的铸件，如铸件上宽度大于3mm的凹槽、直径大于2mm的小孔均可直接铸出。 4.生产批量不受限制，单件、成批、大量生产均可适用。 5.工艺过程较复杂，生产周期长；原材料价格贵，铸件成本高；铸件不能太大、太长，否则熔模易变形，丧失原有精度。
应用
最适合25kg以下的高熔点、难以切削加工合金符件的成批大量生产
压力铸造
概念（液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的成形工艺方法。）
特点和适用范围
1.铸件的尺寸精度和表面质量最高。公差等级一般为IT11~IT13级，Ra为3.2~0.8um。 2.铸件的强度和表面硬度高。抗拉强度可比砂型铸造提高25~30%，但伸长率有所下降。 3.可压铸出形状复杂的薄壁件。 4.生产率高。国产压铸机每小时可铸50~150次，最高可达500次。 5.便于采用镶嵌法。 6.压铸设备投资大，压铸型制造成本高，工艺准备时间长，不适宜单件、小批生产。 7.由于压铸型寿命的原因，目前压铸尚不适宜铸铁、钢等高熔点合金的铸造。 8.压铸件内部存在缩孔和缩松，表皮下形成许多气孔。
应用（有色薄壁小件的大批量生产）
注意点
1.应使铸件壁厚均匀，并以3~4mm壁厚为宜，最大壁厚应小于6~8mm，以防止缩孔、缩松等缺陷。 2.压铸件不能进行热处理或在高温下工作，以免压铸件内气孔中的气体膨胀，导致铸件表面鼓泡或变形。 3.压铸件应尽量避免切削加工，以防止内部孔洞外露。 4.由于压铸件内部疏松，塑性、韧性相对较差，因此不适宜制造承受冲击的制件。
金属型铸造
概念（将液态金属浇入金属型获得铸件的生产方法）
材料及结构
材料（一般采用铸铁，要求较高时，可选用碳钢或低合金钢）
结构（水平分型式、垂直分型式和复合分型式等）
铸造工艺
1.加强金属型的排气； 2.在金属型的工作表面上喷刷涂料； 3.预热金属型并控制其温度； 4.及时开型。
特点及适用范围
特点
1.金属型铸件冷却速度快，组织致密，力学性能高。 2.铸件的尺寸精度和表面质量均优于砂型铸造件。尺寸精度达IT12~IT14，Ra值平均可达6.3~12.5um。 3.生产率高，劳动条件得到改善。 4.金属型不透气、无退让性、铸件冷却速度快，易产生气孔、应力、裂纹、浇不到、冷隔、白口等铸造缺陷。
应用
主要用干铜、铝、镁等有色合金铸件的大批量生产。
离心铸造成形工艺
概念（将液态金属注入高速旋转（250~1500r/min）的铸型中，使其在离心力作用下充填铸型并结晶，以获得铸件的生产方法）
基本方式
立式离心铸造机
卧式离心铸造机
特点
1.可省去型芯和浇注系统，降低了铸件成本。 2.铸件组织致密，极少存在缩孔、气孔、夹渣等缺陷。 3.合金充型能力强，便于薄件的生产。 4.由于省去浇、冒口，使金属的利用率达98%。 5.便于制造双金属铸件
应用
目前是铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承的主要生产方法
低压铸造成形工艺
概念（低压铸造是在0.2~0.7大气压的低压下将金属液注入型腔，并在压力下凝固成形，以获得铸件的方法）
特点及应用范围
特点
1.浇注压力和速度便于调节，可适应不同材料的铸型。 2.铸件的气孔、夹渣等缺陷较少。 3.便于实现顺序凝固，使铸件组织致密、力学性能高。 4.由于省去了补缩冒口，使金属的利用率提高到90-98%。
应用
目前广泛应用于铸造铝合金铸件，如汽车发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等，也可用于球墨铸铁、铜合金等浇注较大的铸件，如球铁曲轴、铜合金螺旋桨等
其它铸造成形工艺方法简介
挤压铸造
陶瓷型铸造
实型铸造（消失模铸造）
砂型铸造与特种铸造的对比
铸件尺寸最大的生产方法、最基本的铸造方法为砂型铸造
铸件表面粗糙度值最小的生产方法、生产率最高的铸造方法为压力铸造
适宜铸造高熔点合金的铸造方法是熔模铸造
铸件的结构设计
铸造性能对铸件结构的要求
铸件壁厚的设计
合理设计铸件壁厚
最小壁厚
临界壁厚
在砂型铸造条件下，临界壁厚约为3×最小壁厚
在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚
铸件截面形状
铸件壁厚应均匀、避免厚大截面
在设计铸件时，铸件的合理壁厚应在_最小壁厚__和__临界壁厚_之间，铸件的壁厚小于__最小壁厚_时则易产生_浇不足__、_冷隔__铸造缺陷，铸件的壁厚大于__临界壁厚_，则易产生_缩孔__、缩松___等铸造缺陷且使铸件内部组织粗大
铸件壁的连接
铸造工艺对铸件结构的要求
金属的塑性成形
概述
金属塑性成形（压力加工）的概念
金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法
只有具有一定塑性的金属材料才能用压力加工的方法成形，如灰铸铁就不能采用压力加工的方法成形
金属塑性成形（压力加工）的基本生产方式
1.轧制；2.挤压；3.拉拔；4.自由锻造；5.模型锻造；6.板料冲压
自由锻造只能用于单件小批生产，而且其加工精度低
自由锻是单件、小批生产锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的唯一方法
自由锻冲孔前，通常先要镦粗，以使冲孔面平整和减少冲孔深度
碎知识收集
铁路钢轨应该采用轧制方法生产
线材应该采用拉拔方法生产
对于形状复杂的、成批生产的、具有较高力学性能要求的中小型零件应采用模型锻造方法生产
对于汽车覆盖件等形状复杂的薄板零件应采用板料冲压方法生产
某种材料的塑性较低，但又要用压力加工方法成形，此时，以选用挤压方法的成形效果最好
制造重要螺栓，采用锻造方法制造最合理
金属塑性成形（压力加工）的特点
力学性能高
组织致密
晶粒细化
压合铸造缺陷
经过塑性成形，铸造产生的缩孔缩松能够被压合，铸造裂纹能够被焊合，晶粒可以细化，因此塑性成形零件力学性能高
使纤维组织合理分布
节约材料
力学性能高，承载能力提高
与切削加工相比减少了零件制造中的金属损耗
生产率高
适用范围广
零件大小不受限制
生产批量不受限制
金属塑性成形工艺原理
金属塑性变形原理
金属塑性变形的实质
单晶体的塑性变形
滑移
本质
实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的
概念
晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动
孪晶
概念
晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动
多晶体的塑性变形
晶内变形
滑移
孪晶
晶间变形
滑动
转动
塑性变形后金属的组织和性能
冷变形及其影响
组织变化的特征
①晶粒沿变形最大方向伸长； ②晶格与晶粒均发生畸变； ③晶粒间产生碎晶。
性能变化的特征
加工硬化：随着变形程度的增加，其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降
有利：强化金属材料
不利：进一步的塑性变形带来困难
回复
T回=（0.25-0.3）T熔（K）
再结晶
T再=（0.35～0.4）T熔（K）
相当于冷变形的反过程（只有经过冷变形的钢，才会在加热时产生回复与再结晶）
冷变形后的金属在加热过程中，随着温度升高会发生回复和再结晶现象
注意事项：开尔文温度
典例：纯铅（T熔=327℃）在常温时的变形为_热__(冷/热)变形。钨（T熔=3380℃）在1000℃时的变形为__冷_(冷/热)变形。
热变形及其影响
1）不产生加工硬化 2）使组织得到改善，提高了力学性能 ①细化晶粒； ②压合了铸造缺陷； ③组织致密。 3）形成纤维组织
在再结晶温度以上称为热变形，在再结晶温度以下称为冷变形
金属的纤维组织与可锻性
金属的纤维组织与锻造比
纤维组织
概念
在热变形过程中，材料内部的夹杂物及其它非基体物质。沿塑性变形方向所形成的流线组织，称为纤维（流线）组织
特性
定性
（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度、塑性和韧性提高 （2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的抗剪强度提高
定量
锻造比：拔长：Y=F坯/F锻 镦粗：Y=H坯/H锻
Y=2~5时，在变形金属中开始形成纤维组织，纵向的强度、塑性和韧性提高；横向（垂直纤维方向）同类性能下降，力学性能出现各向异性
Y>5时，力学性能不再提高，各向异性则进一步增加
实例
锻造同一种零件，若以钢锭为坯料时，锻造比应选得大一些；若以轧材（如圆钢）为坯料，锻造比应选的小一些
小型锻件原料一般用圆钢，大型的锻件用钢锭锻造，钢锭存在百成份度不均匀，偏析较大，多种多样的组织缺陷和有害的气体存在
金属的可锻性
概念
金属的可锻性是指金属材料在压力加工时成形的难易程度
可锻性的衡量指标
1）塑性：材料的塑性越好，其可锻性越好。 2）变形抗力：材料的变形抗力越小，其可锻性越好
影响可锻性的因素
金属的本质
①化学成分：Me越低，材料的可锻性越好。 ②组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。
变形条件
①变形温度：T越高，材料的可锻性越好。 ②变形速度：V变越小，材料的可锻性越好。 ③应力状态： 三向压应力一塑性最好、变形抗力最大。 三向拉应力一塑性最差、变形抗力最大。
变形速度 变形速度对金属可锻性的影响具有双重性，一方面由于随着变形速度的增加，回复与再结晶过程来不及进行，因而不能及时消除加工硬化现象，故使塑性降低，变形抗力增大，可锻性变坏。另一方面，由于随着变形速度的增高，产生热效应，使金属的塑性升高，变形抗力降低，又有利于改善可锻性。
随着变形速度的增加，金属材料的可锻性越来越差（错）
锻造温度范围
始锻温度：过热、过烧缺陷 终锻温度：加工硬化 45：1200℃~800℃
终锻温度不得低于再结晶温度
金属的变形规律
1.体积不变定律 2.最小阻力定律
金属塑性成形工艺方法
自由锻造
自由锻设备
锻锤
空气锤
蒸汽空气锤
锻锤吨位=落下部分总重量=活塞+锤头+锤杆
压力机
水压机
油压机
压力机吨位=滑块运动到下始点时所产生的最大压力
自由锻基本工序
概念
基本工序一完成锻件基本变形和成形的工序
流程
1.礅粗：H减小；F增大。1.25≤Ho/D0≤2.5 2.拔长：F减小；L增大。 3.冲孔： 4.弯曲： 5.扭转： 6.错移：
自由锻工艺规程的制定
自由锻锻件设计时需要注意沿出料方向增加斜度（错）
自由锻不涉及出料，坯料是自由状态
模型锻造
概念
将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛内受压、变形，获得锻件的方法
特点
1）生产率高； 2）锻件的尺寸精度和表面质量高； 3）材料利用率高； 4）可锻造形状较复杂的零件； 5）模具成本高、设备昂贵； 6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg。
与砂型铸造时所作的起模斜度相比，模锻斜度角度更大
模锻需要更大的斜度使锻件从锻模中取出
分类
锤上模锻
设备
蒸汽一空气模锻捶
锻模结构
模膛
形成锻件基本形状和尺寸的空腔
分类
模锻模膛
终锻模膛
预锻模膛
制坯模膛
延伸模膛
滚压模膛
弯曲模膛
切断模膛
飞边槽
桥部
增加金属流动的阻力，促使金属充满模膛
仓部
容纳多余的金属
锻模工艺规程的制定
绘制锻件图
1）分模面的选择 ①分模面应选在锻件的最大截面处； ②分模面的选择应使模膛浅而对称； ③分模面的选择应使锻件上所加敷料最少； ④分模面应最好是平直面。
2）确定加工余量、公差和敷料 加工余量：1~4mm；公差：0.3～3mm 3）设计模锻斜度 外壁斜度：5～7度；内壁斜度：7~12度。 4）设计模锻圆角 外圆角：r=1.5~12mm；内圆角：R=（2~3）r 5）确定冲孔连皮
绘制模锻件图时，设计冲孔连皮的目的是为了保护冲头
确定模锻工序
1）基本工序 圆盘类零件：镦粗→预锻→终锻 长杆类零件：制坯→预锻—→终锻 2）修正工序 切边；冲孔；校正；热处理；清理。 汽车凸轮轴 工序：拔长、滚挤、预锻、终锻、切边。
模型锻造都需要切边冲孔工序（错）
胎膜锻造
概念
利用自由锻设备在活动模具上生产模锻件的方法
流程
扣模
筒模
合模
没有模锻设备的中、小型锻件的批量生产
板料冲压
概念
利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获得所需零件的工艺方法
冲压设备
1.剪床：下料设备 1）斜刃剪；2）平刃剪；3）圆盘剪 2.冲床：冲压设备 1）开式冲床；2）闭式冲床
冲压基本工序及变形特点
分离工序
概念
使坯料的一部分相对另一部分产生分离的工序（冲孔、落料、修正、剪切、切边等）
流程
1.冲裁（落料、冲孔）
概念
使坯料沿封闭轮廓分离的工序
注意点
1）冲裁的变形过程 ①弹性变形阶段 ②塑性变形阶段 ③断裂、分离阶段
2）冲裁模设计及冲裁工艺特点 ①凸凹模要具有锋利的刃口； ②凸凹模间隙要合理；Z——双边间隙；Z=（5%~10%）t ③凸凹模刃口尺寸要正确； ④排样要合理 排样：冲裁件在板料上的布置方式。 a）有接边排样；b）少无接边排样。
3）冲裁力：F=kLtT（N） K一安全系数（1.3）；t一坯料厚度（mm）；L一冲裁件周边长度（mm）；t一坯料的抗剪强度（N/mm2）
2.修正
利用修正模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉剪裂带和毛刺。提高其尺寸精度降低表面粗糙度。 IT9~IT7 Ra=1.6～0.8um
变形工序
概念
使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不被破坏的工序（拉深、弯曲、翻边、成形等）
流程
1.拉深 使坯料在凸模的作用下压入凹模，获得空心体零件的冲压工序。 2）拉深废品 ①拉裂（拉穿）；②起皱 3）拉深模设计及工艺特点 ①凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角 ②凸凹模间隙要合理 ③控制拉深系数（m）；m=d/D=（0.5-0.8） ④设置压边圈 ⑤涂润滑油
2.弯曲 将平直板料弯成一定的角度或圆弧的工序。 1）弯曲的变形特点 ①变形区域主要在圆角部位； ②外层金属受拉应力，内层金属受压应力 2）弯曲缺陷：弯裂 3）弯曲工艺特点 ①弯曲半径r≥rmin=（0.25-1）t； ②毛刺应位于内侧； ③弯曲线应尽量与坯料纤维方向垂直； ④“回弹”问题： a）设计补偿角； b）对工件进行退火； c）设计加强筋。
3.翻边、成形 1）翻边 在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序。 2）成形 包括：起伏、胀形、压印等。
冲模的分类及结构
1.简单冲模 冲床在一次行程中只完成一个冲压工序。
2.连续冲模 冲床在一次行程中在不同的工位同时只完成两个以上的冲压工序。
3.复合冲模 冲床在一次行程中在同一工位同时完成两个以上的冲压工序。
锻件与冲压件的结构设计
自由锻件结构工艺性
1.避免斜面和锥度 2.避免曲面相交 3.避免加强筋和凸台 4.采用组合工艺
模锻件结构工艺性
1.易于从锻模中取出锻件； 2.零件的外形应力求简单、对称、平直； 3.避免薄壁、高筋、凸起等结构； 4.避免设计深孔、多孔结构； 5.采用锻焊组合工艺。
冲压件结构工艺性
1.冲压方法对结构工艺性的要求
1）对冲裁件的要求
①冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用； ②应避免细长槽和细长臂结构； ③冲裁件的内外转角处，应尽量避免尖角。 ④冲裁件孔的尺寸
2）对弯曲件的要求
①弯曲件的形状应力求简单、对称，并考虑材料纤维方向； ②弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径； ③弯曲高度H>2t。 ④带孔件的弯曲：
3）对拉深件的要求 ①拉深件的形状应力求简单、对称，并不宜太高； ②拉深件的底部与侧壁、凸缘与侧壁应有圆角。
2.改进结构可简化工艺及节省材料
1）采用冲焊结构 2）采用冲口工艺 3）尽量简化冲压件的结构
材料的焊接成形
金属的焊接成形概念
用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法
焊接成形的分类
熔化焊
电弧焊（焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等
压力焊
电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等
钎焊
软钎焊、硬钎焊
焊接成形的特点
1.接头牢固、密封性好。 2.可化大为小、以小拼大。 3.可实现异种金属的连接。 4.重量轻、加工装配简单。 5.焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。
金属焊接成形工艺原理
焊条电弧焊的焊接过程
焊条电弧焊的特点
1.设备简单、应用灵活方便。 2.劳动条件差、生产率低、质量不稳定。
焊条电弧焊焊接过程
①引弧—②形成熔池—③形成焊缝
焊接电弧
概念
在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象
形成条件
使气体电离、阴极发射电子
稳定燃烧的本质
带点粒子产生、运动、复合、产生的动态平衡过程
具体原理
当焊条末端和工件接触时，接触电阻R急剧增大，短路电流I也急剧增大。 使电阻热：Q=I2Rt 急剧增大。电场强度：E=V/d急剧增大。 从而使热的金属气体和空气产生热电离和碰撞电离。
构造及热量分布
阴极区：2400K 36% 阳极区：2600K 42% 弧柱区：中心5000-8000K 21%
三个区热量排序要看百分数
电弧的极性
直流电源正接极：工件一正极（阳极）；焊条一负极（阴极）。 直流电源反接极：工件一负极（阴极）；焊条一正极（阳极）。
焊接冶金过程与电焊条
熔焊冶金过程特点
1.熔池金属温度高于一般冶金温度。使金属元素强烈蒸发、烧损。
2.熔池金属冷却快，处于液态的时间短。 化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。
3.空气对焊缝的影响严重。
1）O2：O2→[O] C+[O]—→CO； Fe+[O]→FeO； Mn+[O]→MnO； Si+[O]→SiO2 氧化的结果： ①合金元素被烧损； ②焊缝产生夹渣的缺陷； ③形成CO气孔。
2）N2：N2→[N] Fe+[N]→Fe4N；使接头的塑性、韧性下降。
3）H2：H2→[H]；氢气孔→氢脆
熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施
1.减少有害气体进入熔池； 2.渗入合金元素； 3.清除已进入熔池的有害元素。
根据熔化焊的冶金特点，熔化焊过程中必须采取的措施是：①提供有效的保护；②控制焊缝金属的化学成分；③进行脱氧和脱硫、磷
电焊条
1.电焊条的组成及作用
焊条芯
焊缝的填充材料——填充焊缝
电极传导电流——导电
药皮
作用
机械保护的作用
冶金的作用
稳定电弧的作用
种类
①氧化钛型；②氧化钛钙型；③钛铁矿型；④氧化钛型；⑤纤维素型；⑥低氢钾型；⑦低氢钠型；③石墨型；④盐基型
2.电焊条的分类
钢铁类
结构钢焊条一J
低温钢焊条一W
不锈钢焊条一A
铸铁焊条一Z
有色合金类
镍及镍合金焊条一Ni
铜及铜合金焊条一T
铝及铝合金焊条一L
钼和铬耐热钢焊条一R
特殊类
堆焊焊条一D
特殊用途焊条一TS
按照熔渣化学性质的不同
酸性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主（TiO2、SiO2、Fe2O3）
酸性焊条焊接工艺性比较好
J422焊条是生产中最常用的一种焊条，原因是焊接工艺性能好
焊条牌号“J422”中，J"表示结构钢焊条，前两位数字“42”表示焊缝的ob>=420MPa
用酸性焊条焊接金属结构，如果采用直流焊机，焊件为厚板时，应选择正接法
碱性焊条：在熔渣中以碱性氧化物为主（K2O、Na2O、CaO、MnO）
应用
对于重要结构、承受冲击载荷或在低温下工作的结构，焊接时需采用碱性焊条
原因
焊缝抗裂性好 焊缝冲击韧性好 焊缝含氢量低
对于形状复杂、刚性较大的结构，需要保证焊件结构具有一定的塑性和韧性，应选用抗裂性好的低氢型焊条
3.电焊条的选用
抗拉强度数字要乘以10，并且真实值大于等于乘以10后的数字
根据被焊工件的强度选用； 根据被焊工件的化学成分选用； 根据被焊工件工作条件和结构选用； 根据实际生产状况选用
焊接接头金属组织与性能
焊接热循环
焊接接头金属组织与性能的变化
焊接接头分区
焊缝区
概念
熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织
焊接热影响区
概念
焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域
分区
熔合区
概念
焊缝和母材金属的交界区（0.1-1mm）
焊接接头中焊缝金属向热影响区过渡的区域
加热温度
T液~T固
特点
强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地
过热区
概念
在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm）
加热温度
T固~1100℃
特点
塑性和韧性很低，是裂纹的发源地
力学性能最差的区域
正火区
概念
在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm）
加热温度
1100℃~Ac3
特点
力学性能优于母材
部分相变区
概念
在热影响区内发生部分相变的区域
加热温度
Ac3-Ac1
特点
力学性能较母材稍差
靠近焊缝距离不同，焊接时受到焊接热的影响不同，主要表现为加热的最高温度不同，冷却过程不同
减小和消除焊接热影响区的方法
①小电流、快速焊接； ②采用先进的焊接方法； ③焊前预热、焊后热处理（正火）。
焊接应力与变形
产生的根本原因
焊件（工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却
焊接应力状态
焊缝区域一拉应力 两侧冷金属一压应力 焊接变形：焊件整体缩短△L’
焊接变形的基本形式
1.收缩变形； 2.角变形； 3.弯曲变形； 4.扭曲变形； 5.波浪形变形（薄板焊接容易出现）
减小焊接应力与变形的措施
焊接应力的防止及消除措施
1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 2）合理选择焊接顺序。 3）锤击或碾压焊缝。 4）采用小能量、多层焊。 5）焊前预热（150℃~350℃）。 6）焊后热处理（去应力退火）。可消除应力80%左右
焊接变形的防止及矫正措施
1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。 2）合理选择焊接顺序。 3）加裕量法。 4）反变形法。 5）采用焊前刚性固定法。 6）采用合理的焊接规范（小电流、快速焊接）。 7）焊接变形的矫正： ①机械矫正；②火焰矫正。
常用焊接成形方法
焊接时往往都要对被焊工件进行加热。熔化焊加热的目的是（）；压力焊加热的目的是（）；钎焊加热的目的是（）。
形成熔池；将接头金属加热到高塑性状态；熔化钎料
熔焊的实质是金属的熔化和结晶,类似于小型铸造过程。 压焊的实质是通过金属欲焊部位的塑性变形,挤碎或挤掉结合面的氧化物及其他杂质,使其纯净的金属紧密接触,界面间原子间距达到正常引力范围而牢固结合。 钎焊的实质使利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙,并与母材相互扩散实现连接焊件。
焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊和电渣焊不仅可以焊接直焊缝，而且还可以焊接环焊缝，只是对环焊缝最小直径的要求有所不同
常用金属材料的焊接
材料的焊接性
金属材料的焊接性
概念
指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度
分类
工艺焊接性
焊接接头产生工艺缺陷的倾向。 尤其指出现各种裂纹的可能性。
使用焊接性
焊接接头在使用中的可靠性。 包括力学性能及其它特殊性能。
影响焊接性的因素
1）焊接方法；2）焊接材料；3）焊件化学成分；4）工艺参数。
焊接性的评定方法
实验法
十字接头试验法、Y型坡口试验法、“小铁研”试验法等。
碳当量估算法
C-影响最显著一基本元素 其它元素一折合成碳的相当含量对焊接性的影响
CE=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15 CE<0.4%一具有良好的焊接性； CE=0.4%~0.6%一焊接性较差； CE>0.6%一焊接性差。
碳当量法是依据钢材中化学成分对焊接热影响区淬硬性的影响程度，来评估钢材焊接时可能产生裂纹和硬化倾向的计算方法
Summary
金属的焊接性不是一成不变的。同一种金属材料，采用不同的焊接方法及焊接材料，其焊接性可能有很大差别
焊前预热的主要目的是为了减少焊缝与旁边冷态金属之间的温度差，从而减小焊接应力，减少出现焊接裂纹的可能性
焊件采用开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊的措施，主要目的是为了减小热影响区（防止一次输入的热量太多）
开坡口是为了保证焊透
开坡口也可以一次焊，但是这样的话热影响区就大了
碳钢的焊接
低碳钢的焊接
低碳钢：C<0.25%；CE<0.4%；焊接性良好
中碳钢的焊接
中碳钢：C<0.25~0.60%；CE<0.4%→CE=0.4%~0.60%
焊接性由良好→较差。
问题
焊缝区易产生热裂纹；热影响区易产生冷裂纹
措施
焊前预热（150~250℃），焊后缓冷。
选用低氢型焊条。
焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。
高碳钢的焊接
高碳钢：C>0.60%；CE>0.60%
焊接性差
问题
焊缝区易产生热裂纹；热影响区易产生冷裂纹。
措施
焊前预热（250~350℃），焊后缓冷。
选用低氢型焊条
焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。
避免选用高碳钢作为焊接结构件。
合金结构钢的焊接
分类
机械制造用结构钢一（调质钢、渗碳钢）
普通低合金结构钢一（压力容器、锅炉、桥梁、车辆、船舶等结构）
1）低强度普通低合金结构钢
os<400MPa；CE<0.4%；
焊接性良好
16Mn、09Mn2Si
2）高强度普通低合金结构钢
os>400MPa；CE<0.4%~0.5%
焊接性较差
15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV
措施
焊前预热（150~250℃），焊后缓冷
选用低氢型焊条
焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊
铸铁的焊补
特点或困难
1.熔合区易产生白口组织和淬硬组织； 2.焊缝区易产生裂纹； 3.焊缝区易产生气孔； 4.熔池金属易流失；
方法
热焊法
焊前将焊件整体或局部预热至600~700℃并施焊，焊后缓冷。
用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要件。如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等
冷焊法
焊前不预热或低温预热（≤400℃）的焊补方法。
焊条
①钢芯铸铁焊条一适用于非加工表面的焊补。 ②石墨化铸铁焊条一适用于较大灰口铸铁件的焊补。焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性。 ③铜基铸铁焊条一主要用于一般铸铁件的焊补。抗裂性好，可进行机械加工。 ④镍基铸铁焊条一主要用于重要件加工表面的焊补。具有良好的抗裂性与加工性 ⑤高钒铸铁焊条一主要用于一般铸铁件的焊补。可进行机械加工、塑性和抗裂较好。
有色金属的焊接
铝及铝合金的焊接
特点
1）易氧化；2）易产生气孔；3）易变形开裂；4）要求能量大而密集的热源。
方法
氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊。
铜及铜合金的焊接
特点
1）难熔合；2）易产生气孔；3）易变形开裂。
方法
氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。
焊接工艺设计
焊接结构材料的选择
1.优先选用低碳钢和低强度低合金钢； 2.对于重要件应有先选用镇静钢； 3.尽量选用同一牌号的材料； 4.材料的厚度最好相等； 5.尽量选用型材。
设计焊接结构时，为了减少焊缝数量和简化焊接工艺，应尽可能多地采用工字钢、槽钢和钢管等成型钢材
异种钢焊接时，一般将抗拉强度等级低的钢材作为选用焊条的依据
焊接方法的选择
应充分考虑材料的焊接性、焊件厚度、焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素
焊接接头形式的设计
接头形式的设计
对接接头
接头受力简单、均匀，应力集中较小，强度较高，优先选用
搭接接头
接头强度好。但受力复杂，应力集中严重，易产生焊接缺陷。
角接接头
T字接接头
焊缝的布置
避免密集交叉
对称分布
避开应力集中处和最大应力处
远离机械加工表面
便于焊接操作
Summary
为了减小焊接应力与变形，应采用先短后长的顺序焊接焊缝
焊缝的分类（按照空间位置的不同）
平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝、斜焊缝
坡口形式的设计
切削加工的基础知识
切削运动与切削要素
切削层公称面积越大，切削力越大
切削层是指由切削部分的一个单一动作 (或指切削部分切过工件的—个单程；或指只产生一圈过渡表面的动作) 所切除的工件材料层
背吃刀量(切削深度)
钻孔时的背吃刀量(切削深度)等于钻头的半径
车槽时的背吃刀量(切削深度)等于所切槽的宽度
金属切削刀具
粗加工时应该选用负的刃倾角，精加工应该选用正的刃倾角
刀具主偏角具有影响切深方向抗力、刀尖强度、刀具散热状况及主切削刃平均负荷大小的作用
车削外圆时，刀尖高于工件回转中心，会造成工作前角变 大 ，工作后角变 小
车削时，为了减小工件已加工表面粗糙度，可以采用的措施有 减小 进给量、 增大 切削速度、 减小 副偏角
零件表面的加工方法
车削外圆时，车刀刀尖必须与主轴轴线严格等高，否则会出现形状误差（错）
根据金工实训经验
在车床上钻孔容易出现孔径扩大现象，而在钻床上钻孔则容易出现轴线偏斜现象（对）
这和它们钻孔方式有关，车床钻孔钻头不转动是工件转动，你仔细想想如果车床尾架中心和工件回转中心不重合会钻出来的孔会怎样？
铰孔的精度主要取决于机床的精度（错）
影响铰孔质量的主要因素有哪些
一、铰刀几何参数
铰孔质量的好坏取决于铰刀本身的精度和表面粗糙度。因此，铰刀几何参数的合理选择，决定了被铰孔加工质量的好坏
一是铰刀直径
二是铰刀的齿数
三是切削锥角
四是前角
五是后角
六是刃带宽度
七是铰刀的倒锥量
二、铰削用量
对铰削过程中的摩擦切削力，切削热以及切屑瘤的形成和加工精度、表面粗糙度都有极大的影响，因此一定要合理加以选择使用
一是铰削余量
二是机铰的切削速度和进给量
为了更好地控制铰孔加工质量，除了铰刀几何参数及铰削用量外，可在铰削过程中，采用合理的切削液来排屑和冷却
拉削相当于多刀刨削，粗加工和精加工一次完成，因而生产率高（对）
镗削可以纠正孔的偏斜，提高孔的位置精度（对）
钻扩铰加工能够保证孔的尺寸精度和形状精度，但无法保证孔的位置精度（对）
大平面加工效率最高的加工方法是（端面铣削）
铣削分为端铣与周铣，两者相比，端铣的加工效率更高
研磨的加工效率很低，但可以提高加工表面的形状精度、减小表面粗糙度
仅能减小表面粗糙度的精整加工方法是（超级光磨）
几个方法的特征性
平面加工常用的方法有刨削、拉削和铣削
磨削细长轴时，常采用纵磨法
内孔磨削加工效率比车削内孔低，比扩孔和铰孔更低。拉削内孔加工效率最高
零件表面加工方法的选择
轴类
粗车Ra12.5
半精车Ra6.3
精车Ra1.6
精细车Ra0.4~0.2
车和镗可以类比
磨Ra1.6~0.8
粗磨
精磨Ra0.8~0.4
研磨Ra0.2~0.1
硬质合金只能磨，有色金属不可粗精磨
粗拉Ra1.6
精拉Ra0.8
孔类
螺纹
钻孔
攻丝
普通孔
小孔
钻
扩
铰Ra0.8
小孔不能镗或车
大孔
钻孔
平面
凸台
通槽
粗铣
精铣Ra1.6
机械零件的结构工艺性
机械加工工艺过程
概述
工艺是指制造产品的技巧、方法和程序。机械制造过程中，凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为成品或半成品的过程，称为机械制造工艺过程。它通常包括零件的制造与机器的装配两部分
生产过程和工艺过程
生产过程
由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。包括：原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等
工艺过程
在生产过程中，直接改变原材料的（毛坯）的形状、尺寸、性能，使之变为成品的过程
工艺过程具体可分为：铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处理、特种加工、电镀、涂覆、装配等工艺过程
工艺过程的组成
1）工序
一个（一组）工人，在同一工作地点（同一机床），对一个（一组）零件所连续完成的那部分工艺过程
2）安装
工件在一次装夹中所完成的那部分工艺过程
3）工步
加工表面、刀具、进给量、转速不变的条件下，所连续完成的那部分工艺过程
生产纲领和生产类型
生产纲领
生产类型
1）单件生产
单个的制造某一种零件，很少重复、甚至不重复生产。如：大型机械、试制品、修配件等
2）成批生产
成批的制造某一相同的零件，每隔一定时间又重复生产。又可分为一小批生产、中批生产和大批生产
3）大量生产
在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产
工件的安装和夹具
工件的安装
直接安装法
工件直接安装在机床工作台或通用夹具上。找正比较费时，定位精度的高低主要取决于所有工具或仪表的精度，以及工人的技术水平
所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产
利用专用夹具安装法
工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具上中
所以：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产
夹具简介
概念
夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置
夹具的种类
1）通用夹具
已标准化的夹具。如：三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳等。定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产
2）专用夹具
为某一特定零件的特定工序专门设计和制造的夹具。定位精度高，生产率高，适用于大批量生产
3）其它夹具
可调夹具；组合夹具；随行夹具等
夹具的组成
1）定位元件及装置：夹具上用来确定工件正确位置的元件及装置。 2）夹紧机构及装置：夹具上工件定位后，将其夹紧以承受切削力等作用的机构或装置。 3）导向及对刀元件：夹具上用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的元件。 4）联接元件：夹具上用来确定夹具和机床正确位置的元件。 5）其它元件及装置：分度机构、导向键、平衡块等。 6）夹具体：是夹具的基准零件
工艺规程的拟定
概念
为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，须根据具体生产条件拟定合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式写成文件一工艺规程
步骤
一、对加工零件进行工艺分析
1.检查零件的图纸是否完整正确； 2.审查零件材料的选择是否恰当； 3.审查零件的结构工艺性； 4.分析零件的技术要求；
二、选择毛坯
1.确定毛坯的种类 毛坯一锻件、铸件、型材、焊接件等。 2.确定毛坯的形状
三、确定加工余量
概念
加工余量：为了得到一个合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属
分类
毛坯尺寸与零件图的相应设计尺寸之差一加工总余量
相邻两道工序的工序尺寸之差一工序余量
总余量=工序余量之和
目的：为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，从而提高工件的加工精度、减小表面粗糙度
余量的大小与下列因素有关：
①与生产类型有关； ②与生产方法有关； ③与零件的形状和尺寸有关； ④与工序有关
确定加工余量的方法：
1）估算法：仅适用单件、小批量生产。 2）查表法：适用一般的加工生产。应用最广泛。 3）计算法：适用大批量生产和自动机床及数控机床加工
四、定位基准的选择
1.基准的概念及分类
1）基准
在产品的设计、制造和装配过程中，在零件图、工艺图和装配图上作为依据的点、线、面
2）基准的分类
（1）设计基准：在零件图上（设计图样上）所使用的基准
（2）工艺基准：在工艺过程中所依据的基准
定位基准：在加工过程中，用作工件定位的基准
装配基准：装配时，用来确定零件、部件在产品中的相对位置所依据的基准
测量基准：测量工件被加工表面尺寸和相互位置所依据的基准
2.定位基准的选择
1）工件的六点定位原理
未受限制的空间刚体有六个自由度
注意：
（1）定位支承点限制工件自由度时，必须使支承点与工件定位基准面始终紧密贴紧。 （2）一个支承点只限制工件的一个自由度，工件的同一自由度只能有一个支承点限制。 （3）夹紧不等于定位
定位现象分析
①完全定位：工件在夹具中六个自由度都被限制，工件具有唯一确定的位置。 ②不完全定位：工件在夹具中被限制的自由度数少于六个，仍能保证加工质量。 ③欠定位：影响工件加工质量的自由度未被完全限制，工件的质量无法保证。 ④过定位：夹具中用两个或两个以上的支承点重复限制工件的某一个自由度
2）定位基准的选择
（1）粗基准的选择
粗基准一没有经过切削加工就被用作定位基准的表面
目的：
①保证各重要加工表面都有足够的加工余量； ②保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度
粗基准的选择：
（1）选取非加工表面为粗基准； （2）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。 （3）选取与加工表面相互位置精度高的表面为粗基准； （4）选作粗基准的表面应尽量平整、光洁，不应有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、夹紧可靠。 （5）在同一尺寸方向上，粗基准只允许使用一次
（2）精基准的选择
精基准一经过切削加工才用作定位基准的表面
注意点
（1）“基准”重合原则：尽可能选用设计基准为定位基准。可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。 （2）“基准统一”原则； （3）“互为基准”原则； （4）选精基准的表面应能保证零件定位准确、夹紧可靠
五、工艺路线的拟定
1.确定加工方案
加工一个直径25H7表面粗糙度Ra0.8um的孔
可有四种加工方案：
a.钻孔-扩孔-粗绞-精绞； b.钻孔-粗镗-半精镗-磨削； c.钻孔-粗镗-半精镗-精镗-精细镗； d.钻-粗拉-精拉
应根据零件加工表面的特点和产量等条件，确定采用其中一种加工方案
2.加工阶段的划分
划分
（1）粗加工阶段：切除各加工表面上的大部分余量，并做出精基准。考虑生产率 （2）半精加工阶段：减小粗加工留下的误差，为主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。 （3）精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的要求。 （4）光整加工阶段：进一步减小表面粗糙度、提高精度
划分加工阶段的目的
（1）保证加工质量； （2）及早发现毛坯的缺陷； （3）合理使用设备 （4）便于组织生产
3.加工顺序的安排
1）切削加工工序的安排
（1）先粗后精； （2）先基准后其它； （3）先主后次； （4）先面后孔
2）处理工序的安排
（1）预备热处理：安排在机械加工之前。 （2）最终热处理：安排在半精加工之后，磨削加工之前。 （3）时效处理：安排在粗加工之后
3）检验工序的安排
（1）零件从一个车间送往另一个车间的前后； （2）零件粗加工阶段结束之后；
（3）重要工序加工的前后； （4）零件全部加工结束之后
六、机床与工艺装备的选择
1.机床的选择
（1）机床的精度应与工序要求的精度相适应； （2）机床的生产率应与该零件生产类型相适应； （3）机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应； （4）应符合本厂现有的实际情况
2.工艺装备的选择
（1）夹具的选择； （2）刀具的选择； （3）量具的选择；
七、工艺文件的编制
1.机械加工工艺过程卡片用于单件、小批生产中。 2.机械加工工序卡片用于大批大量生产中。 3.机械加工工艺（综合）卡片用于成批生产中
拓展知识点
模具设计中，有单边间隙和双边间隙，单边就是指冲头、凹模单侧的间隙，双边间隙是单边间隙的2倍
补充知识点
铸铁焊接白口组织问题
产生原因
白口组织主要是由于焊接接头在高温状态下停留时间短，石墨来不及析出造成的。白口是硬而脆的渗碳体，它的存在严重破坏了铸铁的加工性能，提高了产生裂纹的可能性，因此铸铁焊接必须设法防止白口组织的出现
预防措施
（1）改变化学成分，增加石墨化元素的含量。 （2）减慢冷却速度，延长熔合区处于红热状态的时间，以促使石墨充分地析出。 （3）采用钎焊焊接法。 （4）采用异质材料焊接
焊接热影响区的比较
气体保护焊的焊接热影响区一般都比手工电弧焊的小，原因是保护气体对电弧有压缩作用
生产率的比较
埋弧焊比焊条电弧焊的生产率高，主要原因是
实现了焊接过程的自动化
节省了更换焊条的时间
可以采用大电流密度焊接
保护措施
焊接低碳钢时，焊条电弧焊采取的保护措施分别为气体保护和熔渣
说法
焊条电弧焊若使用埋弧焊那样大的电流，也可大大提高生产率（错）
焊条电弧焊焊接时，若使用焊接电流过大，其电阻热会使焊芯发红且温度过高，将造成药皮脱落而影响熔渣保护效果
埋弧焊是自动焊，焊接电流是经过导电嘴在即将进入电弧空间时送入焊丝的，焊丝伸出长度较小，产生的电阻热小，所以允许使用比焊条电弧焊大得多的焊接电流，且焊丝不会产生因电阻热发红的问题
所以埋弧焊时可以采用更粗的焊丝及焊接电流，从而增加了焊丝的熔化速度及焊接熔深，会大大提高焊接生产率
焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊和电渣焊不仅可以焊接直焊缝，而且还可以焊接环焊缝，只是对环焊缝最小直径的要求有所不同（对）
特点比较
CO2气体保护焊
与焊条电弧焊相比，成本低，生产率高
与埋弧焊相比，可以进行各种空间位置的焊接
相关零件
电焊钳的作用
夹持电焊条，焊接时传导焊接电流
拓展知识
电弧有两种基本类型：熔化极电弧和非熔化极电弧
熔化极电弧
非熔化极电弧
非熔化极在焊接过程中不熔化，电极不通过电弧向熔池过渡填充金属
机械铸造生产中的斜度
起模斜度
为了便于将模样从砂型中取出（起模），型腔应有适当的斜度，因此铸件表面沿拔模或脱模方向有一斜度（一般不大于3°）
当这种斜度无特殊要求时，图上可以不表示，但需注明斜度时，则必须画出斜度并加以标注
结构斜度
为便于起模，在机箱上垂直于分型面的不加工表面要设计有一定的斜度，这一斜度就叫结构斜度
结构斜度要在零件图上标注
起模斜度是铸造工艺斜度， 在铸造工艺图上，加工表面上的起模斜度应结合加工余量直接表示出，而不加工表面上的斜度（结构斜度）仅需用文字注明即可
气孔的形成
气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低了铸件的力学性能，而且还降低了铸件的气密性
凝固分类
顺序凝固
用于产生缩孔倾向大的铸造合金
顺序凝固原则
主要适用于逐层凝固合金
目的是防止缩孔
同时凝固
用于流动性差的铸造合金
同时凝固原则
主要适用于糊状凝固合金
目的是减少应力
用于制造各种机械零件的合金结构钢的分类（根据含碳量不同）
合金渗碳钢
合金调质钢
合金弹簧钢
共析反应
概念
在一定温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两个固相的反应
产物
共析体（机械混合物）
共晶反应
概念
在一定温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应
产物
共晶体（机械混合物）
机械混合物
概念
合金的组成在固态下既不互相溶解又不形成化合物，而是按一定的重量比混合而成的新物质
特点
既可以是纯金属、固溶体或金属化合物各自的混合物，也可以是它们之间的混合物
性能
介于各组成物的性能之间，一般具有良好的综合力学性能
课程概述
课程的性质及研究对象
性质
是一门研究工程材料及其成形工艺的综合性技术基础课
研究对象
常用工程材料的各种成形工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系
零件的成形工艺过程和结构工艺性
常用工程材料的性能对成形工艺的影响
工艺方法的综合比较及各种先进工艺方法
课程的内容及特点
内容
工程材料
金属的液态成形（铸造生产）
金属的塑性成形（压力加工）
材料的连接成形（焊接生产）
金属的切削加工成形
特点
内容广泛、实践性强、叙述多、无公式推导
课程的学习目标
了解并掌握常用工程材料的性能特点
了解并掌握各种成形工艺方法的原理、特点和适用范围
基本掌握各种零件的结构工艺性
基本具备“选择材料、选择结构、选择加工方法”的能力
课程先修课
工程图学
看图、识图、绘图
工程材料的基本知识
一定的实践知识