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1、复习复习 金属工艺学B 考试题型及分数分布情况考试题型及分数分布情况 l一、填空题（每空0.5分、20分） l二、简答题（5小题，共15分） l三、选择题（每小题1分，共10分） l四、综合题（6小题，共35分） l五、修改零件结构题（将不合适结构改为合适 结构，并说明理由，每题2分，共20分。） 铸造铸造 充型能力： 液态金属充满铸型型腔，获得形状准 确、轮廓清晰的成型件的能力，称为充型 能力。充型能力不足时会产生浇不足、冷 隔、夹砂、气孔、夹渣等缺陷。 充型能力首先取决于合金的流动性，同 时又受铸型性质、浇注条件和铸件结构等 因素的影响。 浇注条件对充型能力的影响 l 浇注温度：浇注温度越
2、高，液态金属的 粘度越小，过热度高，金属液内含热量多 ，保持液态的时间长，充型能力强。 l 充型压力：液态金属在流动方向上所受 的压力称为充型压力。充型压力越大， 充型能力越强。 l 浇注系统：浇注系统的结构越复杂，则 流动阻力越大，充型能力越差。 既然提高浇铸温度可提高液态合金的充型能力 ，但为什么要防止浇铸温度过高？ 浇注温度越高，则充型能力越好。但在实际生 产中，常采用“高温出炉，低温浇注”的原则， 因为浇注温度越高，金属收缩量增加，吸气增 多，氧化越严重，铸件容易产生缩松、缩孔 、粘砂、气孔等缺陷。 铸造合金的结晶间隔越大，则流动性越差，具有 共晶成分的合金流动性最好。 亚共晶铸铁随含
3、碳量的增加，结晶温度范围减小 ，流动性提高。 l下列成分的铁碳合金中流动性最好的是 wc=3.5% wc=4.0% wc=4.5% wc=5.0% 铸铁，碳含量2.11%6.69% 亚共晶铸铁-碳含量4.3% 钢，碳含量阳极区阴极区 由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异 ，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法： l直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性 焊条）； l直流负接：焊件接负极，焊条接正极；（薄板、碱 性低氢焊条、低合金钢和铝合金） 直流正接和反接接法直流正接和反接接法 l手工电弧焊焊条药皮在焊接过程中的作 用 一方面防止金属氧化和吸气； 另一方面向熔池过渡合金元素，提
4、高焊 缝性能； 还可以减少散热，提高生产率，防止强 光辐射； 提高电弧燃烧的稳定性。 按照熔渣化学性质不同，焊条可分为酸性 药皮与碱性药皮: l酸性药皮工艺性好，而碱性药皮工艺性差。 碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学性能 提高。 l碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。可 以提高焊缝金属的抗裂性。 l碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大， 易产生飞溅和CO气孔。 l碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（HF 等），因而应注意通风。 v焊件焊后的 变形形式主 要有：尺寸 收缩、角变 形、弯曲变 形、扭曲变 形、波浪变 形等。 焊接变形的常见形式焊接变形的常见形式 v产生原因：焊缝横
5、向和纵向的收缩、焊缝截面形状不 对称、焊缝布置不对称、焊缝布置不对称或工艺不合 理、薄板在厚度方向丧失稳定性。 l焊缝对称布置 l采用反变形方法 焊缝对称布置焊缝对称布置 对称焊接方法对称焊接方法 Y Y形坡口对焊接的反变形法形坡口对焊接的反变形法 焊接变形的防止和消除 l埋弧焊的应用 埋弧焊主要用于压力容器的环缝焊和直缝焊， 锅炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的 焊接，起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身 ）的焊接。 锅炉汽包的焊接结构 二氧化碳焊 以CO2为保护气体，用焊丝为电极引燃电弧， 实现半自动焊或自动焊。 CO2气体 CO2气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果 好。但CO2在
6、高温下易分解为CO和O，导致合 金元素的氧化，熔池金属的飞溅和CO气孔。焊 接用CO2纯度要大于99.8%。 不适宜于易氧化的有色金属和合金钢的焊 接。 摩擦焊 l摩擦焊的工艺过程原理 l摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所 产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速加压，完 成焊接的一种压焊方法。 2.摩擦焊具有以下优 点： （1）接头的焊接质量好 、稳定，其废品率是闪 光对焊的1%左右。 （2）适于焊接异种钢和 异种金属，如碳素结构 钢-高速钢、铜-不锈钢、 铝-铜、铝-钢等。 摩擦焊工艺过程摩擦焊工艺过程 1-1-工件工件1 1； 2-2-工件工件2 2；3-3-旋转夹头；旋转夹头
7、；4-4-移动夹头；移动夹头； n-n-工件转速；工件转速；p-p-轴向压力；轴向压力；- -工件工件1 1旋转；旋转； - -工件工件2 2向工件向工件1 1移动；移动；- -摩擦加热过程；摩擦加热过程； - -工件工件1 1停止旋转、工件停止旋转、工件2 2向工件向工件1 1顶顶 等离子弧焊接 1530A以下的熔入型等离子弧焊接通常称为 微束等离子弧焊接。 除此之外还有脉冲等离子弧焊接，熔化极等离 子弧焊接和变极性等离子弧焊接。 等离子弧切割 等离子弧切割通常采用氮和压缩空气作离子气 ，将切口金属熔化并吹除。特别是空气等离弧切 割，近年来受到国内外的重视。由于空气等离子 弧的热焓值高，加上
8、氧和金属相互作用过程中放 热，切割速度提高，切口质量也很好。等离子弧 切割低碳钢的厚度为0.6 80 mm。 焊缝的布置 焊缝分散布置的设计焊缝分散布置的设计焊缝对称布置的设计焊缝对称布置的设计 焊缝避开最大应力集中位置的设计焊缝避开最大应力集中位置的设计 焊缝远离机械加工表面的的设计焊缝远离机械加工表面的的设计 焊缝的布置 焊缝位置便于手弧焊的设计焊缝位置便于手弧焊的设计便于自动焊的设计便于自动焊的设计 便于点焊及缝隙焊的设计便于点焊及缝隙焊的设计 接头工艺设计 接头形式的设计 1. 对接接头 2. 搭接接头3. 角接接头 4. T字接接头 对接接头 接头受力简单、均匀，应力集中较小， 强度
9、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。 金属材料的可焊性 l可焊性的概念 金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的 焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下 ，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一 定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的 差别。包括：工艺可焊性，使用可焊性 。 l估算钢材可焊性的方法 l碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式 为： 思考 题 从减少焊接应力考虑，拼焊如题图所 示的钢板时，应怎样确定焊接顺序？试 在图中标出，并说明理由。 l 先分别将、焊在一 起，和焊在一起，和 焊在一起； l 然后再将、和、
10、焊 在、板上。 l 这样安排焊接顺序的优点： 容易防止和减少焊接变形； 出现变形后易矫正； 操作方便； 易于实现自动化焊接。 共5条焊缝：2端封头2条，罐身3条 埋弧焊 罐身2截 罐身整体 2边的封头 切削加工切削加工 切削运动 机床为实现切削加工，必需有加工工 件与刀具间的相对运动切削运动。它包 括主运动和进给运动。 主运动 是指在切削加工中形成机床切削速度或 消耗主要动力的工作运动； 进给运动 是指在切削加工中，对工件的多余材料 不断去除的工作运动。 注释：注释： ）主运动可以是旋转运动，也可以是往复运动； ）主运动可以是工件来实现（车外圆）；主运动也可以是刀具来实现（切 断、刨、铣加工）
11、 ）主运动只有一个，进给运动可以一个以上。 机床 名称 主运动动进给进给 运动动机床 名称 主运动动进给进给 运动动 卧式 车车床 工件旋 转转 车车刀纵纵向、横向、斜向直 线线运动动 龙门龙门 刨床 工件往 复移动动 刨刀横向、垂直、斜向间间 歇移动动 钻钻床钻头钻头 旋 转转运动动 钻头轴钻头轴 向移动动外圆圆 磨床 砂轮轮高 速旋转转 工件转动转动 ，同时时工件往 复移动动，砂轮轮横向移动动 卧铣铣 立铣铣 铣铣刀旋 转转运动动 工件纵纵向、横向移动动（有 时时也做垂直方向移动动） 内圆圆 磨床 砂轮轮高 速旋转转 工件转动转动 ，同时时工件往 复移动动，砂轮轮横向移动动 牛头头 刨床
12、刨刀往 复运动动 工件横向间间歇移动动或刨刀 垂直斜向间间歇移动动 平面 磨床 砂轮轮高 速旋转转 工件往复移动动，砂轮轮横 向、垂直方向移动动 刀具切削部位材料应具备的基本性能： 高的硬度 耐磨性 足够的强度和韧性 高的耐热性（热硬性）与化学稳定性 良好的工艺性和经济性等 刀具材料 切削用量 . 切削速度c： 指在单位时间内工件和刀具沿主运 动方向vf的相对位移；若主运动为旋转运动，则切削速 度为其最大线速度：vc= dn/1000(mmin) . 进给量f：指在主运动一个循环内，刀具与工件在进 给方向上的相对位移 . 背吃刀量(切削深度) ap : 待加工表面到已加工表面 间的垂直距离；（
13、车外圆）ap=(dw-dm)2 切削的种类3种：带状/节状/蹦碎 产生条件？ 积屑瘤对切削加工的影响 a. 有利方面： 保护刀具：由于积屑瘤是金属材料经过剧烈的塑性 变形而形成的，故其硬度很高，可代替切削刃进行切 屑，减少刀具的磨损。 增加工作前角：由于积屑瘤的存在，使刀具的实际 工作前角增大，可减小切削变形和切削力，使切削轻 快。 b. 不利方面： 影响工件尺寸精度：由于积屑瘤极不稳定，时大时 小，时有时无，使切削力产生波动而引起振动。 此外积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，使实际的 切削深度不断变化，因而影响工件的尺寸精度。 影响工件表面粗造度：积屑瘤破裂后若被切屑带走 ，会划伤表面，加快刀具
14、磨损； 若嵌附在工件已加工表面上，会形成硬点和毛刺 ，时工件表面粗造度值增大。 切削热的来源： 切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大 量的热； 切屑与刀具前刀面产生的摩擦； 工件与刀具后刀面产生的摩擦； 降低切削温度措施： 合理采用切削液 合理确定切削用量 选择合适的刀具材料等。 切削热的来源 初期磨损阶段：刃磨后的刀具起前、后刀面上的 高低不平，受到切屑的冲击和摩擦时，将“凸峰”很 快磨去，由于时间很短，故称初期磨损。 正常磨损阶段：经过初期磨损后，刀具上的高低 不平已被磨去，磨损量增加缓慢且比较稳定。 急剧磨损阶段：经正常磨损阶段后，切削刃变钝 ，刀具与工件之间的摩擦变大，切削力增大
15、，切削 温度上升，磨损加剧，刀具失去正常的切削能力。 刀具的磨损过程： 工件基准的概念：基准就是根据的意识。零件设计与制造中 ，需以一些指定的点、线或面作为根据，来确定其他点、线 或面的位置，这些作为根据的点、线或面称为基准。 工件的基准： z 设计基准：在设计零件图时，用以标注尺寸和各表面相互 位置时所依据的点、线或面设计基准。 z 工艺基准：零件在加工、和装配中，所依据的点、线或面 称为工艺基准。 工件的基准 外圆表面的车削 l车削加工的工艺范围 l粗车(coarse turning) IT 10-IT13IT 10-IT13 R a a 6.3-12.5 6.3-12.5mm l半精车(
16、semi-extractive turning) IT 9-IT10IT 9-IT10 R a a 3.2-6.3 3.2-6.3mm l精车(extractive turning) IT 7-IT8IT 7-IT8 R a a 0.8-3.2 0.8-3.2mm l精细车(fine turning) IT 6-IT7IT 6-IT7 R a a 0.2-0.8 0.2-0.8mm l外圆表面车削加工设备及工艺特点 l生产率高 l应用广泛 l加工材料范围较广 l有色金属零件的精加工宜采用车削 l车削外圆时工件的装夹特点 l装夹方便快捷 l易于保证位置精度 中心磨中心磨 纵向进给横向进给 切入磨法，工件不作纵向移动切入磨法
