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铸造,锻造,焊接三种热加工工艺各自的分类和应用场合


1介绍铸造,锻造,焊接三种热加工工艺各自的分类和应用场合。

1)铸造

铸造工艺可分为重力铸造、压力铸造和砂型铸造。

铸造方法常用的是砂型铸造,其次是特种铸造方法,如:金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型铸造、有机粘结剂砂型铸造、树脂自硬砂型铸造、消失模铸造等等。

重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺,也称重力浇注机

压力铸造是指金属液在其他外力(不含重力)的作用下注入铸型的工艺,目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。

砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料,制作铸型的传统铸造工艺。

砂型一般采用重力铸造,有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广,小件、大件,简单件、复杂件,单件、大批量都可采用,比金属型铸造用的模具便宜得多,在小批量及大件生产中,价格优势尤为突出,此外,砂型比金属型耐火度更高,因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。

重力浇注机特种铸造方法

金属型既可采用重力铸造,也可采用压力铸造。在大批量生产有色金属的中、小铸件时,只要铸件材料的熔点不过高,一般都优先选用金属型铸造。失蜡法铸造现称熔模精密铸造,是一种少切削或无切削的铸造工艺,是铸造行业中的一项优异的工艺技术,其应用非常广泛。它不仅适用于各种类型、各种合金的铸造,而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它铸造方法要高,甚至其它铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件,均可采用熔模精密铸造铸得。熔模铸造方法的另一优点是,它可以铸造各种合金的复杂的铸件,特别可以铸造高温合金铸件。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产,保证了铸件的一致性,而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。

2)锻造

锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形,以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造是机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工,热锻是在高于坯料金属的再结晶温度上加工。锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。坯料在压力下产生的变形基本不受外部限制的称自由锻,也称开式锻造;其他锻造方法的坯料变形都受到模具的限制,称为闭模式锻造。成形轧制、辊锻、辗扩等的成形工具与坯料之间有相对的旋转运动,对坯料进行逐点、渐近的加压和成形,故又称为旋转锻造。液态金属模锻是介于压铸和模锻间的成形方法,特别适用于一般模锻难于成形的复杂薄壁件。

3)焊接

1电弧焊:电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。它包括有:手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。可以进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多位置焊接。另外由于焊条电弧焊设备轻便,搬运灵活,所以说,焊条电弧焊可以在任何有电源的地方进行焊接作业。适用于各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。2电阻焊:这是以电阻热为能源的一类焊接方法,包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。电阻焊包括:电阻点焊,涂焊,缝焊,高频焊,闪光对焊。焊前必须将电极与工件以及工件与工件间的接触表面进行清理。点焊、缝焊和凸焊的特点在于焊接电流(单相)大(几千至几万安培),通电时间短,设备昂贵、复杂,生产率高,因此适于大批量生产。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板组件。各类钢材、铝、镁等有色金属及其合金、不锈钢等均可焊接。3.高能束焊:这一类焊接方法包括:电子束焊和激光焊4,钎焊:钎焊的能源可以是化学反应热,也可以是间接热能。它是利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料,经过加热使钎料熔化,靠毛细管作用将钎料及入到接头接触面的间隙内,润湿被焊金属表面,使液相与固相之间互扩散而形成钎焊接头。因此,钎焊是一种固相兼液相的焊接方法。钎焊加热温度较低,母材不熔化,而且也不需施加压力。钎料的液相线湿度高于450℃而低于母材金属的熔点时,称为硬钎焊;低于450℃时,称为软钎焊。根据热源或加热方法不同钎焊可分为:火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、电阻钎焊等。钎焊时由于加热温度比较低,故对工件材料的性能影响较小,焊件的应力变形也较小。但钎焊接头的强度一般比较低,耐热能力较差。钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、铜等金属材料,还可以连接异种金属、金属与非金属。适于焊接受载不大或常温下工作的接头,对于精密的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用;5.其它焊接方法:这些焊接方法属于不同程度的专门化的焊接方法,其适用范围较窄。主要包括以电阻热为能源的电渣焊、高频焊;以化学能为焊接能源的气焊、气压焊、爆炸焊;以机械能为焊接能源的摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊。

2请收集车削、磨削、铣削、刨削、钻、拉、滚齿等加工工艺方法的资料、并总结各自的应用范围、使用的刀、切削运动的运动方式和工艺能力。

车削:加工工艺方法:车床加工主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。分为粗车和精车。应用范围:车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件,是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床加工。使用刀具:车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。车刀按用途可分:(a)90°车刀(偏刀);(b)45°车刀(弯头车刀);(c)切断刀;(d)镗孔刀;(e)成形车刀;(f)螺纹车刀;(g)硬质合金不重磨车刀

(2)各种车刀的基本用途:(a)90°车刀:用来车削工件的外圆,阶台和端面。(b)45°车刀:用来车削工件的外圆.端面和倒角。(c)切断刀:用来切断工件或工件上切出的沟槽(d)镗孔刀:用来车削工件的内孔。(e)成形车刀:用来车削阶台处的圆角,圆槽或车削特殊形状工件。(f)纹车刀:用来车削螺纹。运动方式:车削内外圆柱面时,车刀沿平行于工件旋转轴线的方向运动。车削端面或切断工件时,车刀沿垂直于工件旋转轴线的方向水平运动。如果车刀的运动轨迹与工件旋转轴线成一斜角,就能加工出圆锥面。车削成形的回转体表面,可采用成形刀具法或刀尖轨迹法。车削时,工件由机床主轴带动旋转作主运动;夹持在刀架上的车刀作进给运动。切削速度v是旋转的工件加工表面与车刀接触点处的线速度(米/分);切削深度是每一切削行程时工件待加工表面与已加工表面间的垂直距离(毫米),但在切断和成形车削时则为垂直于进给方向的车刀与工件的接触长度(毫米)。工艺能力:粗车所能达到的加工精度为IT12~ITll,表面粗糙度Ra为50~12.5μm。精车的加工精度可达IT8~IT6级,表面粗糙度Ra可达1.6~0.8μm。精细车的加工精度及表面粗糙度与普通外圆磨削大体相当,加工精度可达IT6以上,表面粗糙度Ra可达0.4~0.005μm。磨削:加工工艺方法:磨削加工方法的形式很多,生产中主要是指用磨具进行磨削,磨具以较高的线速度旋转,对工件表面进行加工;应用范围磨床能加工硬度较高的材料,如淬硬钢、硬质合金等;也能加工脆性材料,如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削,也能进行高效率的磨削,如强力磨削等;用具:砂轮;运动方式:砂轮高速旋转;工艺能力:磨削通常用于半精加工和精加工,精度可达IT8~5甚至更高,表面粗糙度一般磨削为Ra1.25~0.16微米,精密磨削为Ra0.16~0.04微米,超精密磨削为Ra0.04~0.01微米,镜面磨削可达Ra0.01微米以下。铣削:工艺方法:使用旋转的多刃刀具切削工件;应用范围:平面类零件和曲面类零件;使用刀具:平面类零件粗、精加工都可采用端铣刀或牛鼻刀,曲面类零件表面精加工多采用球头铣刀进行。切削运动方式:铣刀旋转作主运动,工件或铣刀作进给运动;工艺能力:铣削与刨削的加工质量相近。一般经粗、精两道工序后,精度都可达到IT9一IT7,表面粗糙度可达Ra6.3~1.6μm。刨削:刨刀与工件作水平方向相对直线往复运动;应用范围:可加工垂直、水平的平面,还可加工T型槽、V型槽,燕尾槽等。刀具常用的刨刀有平面刨刀、偏刀、角度偏刀、切刀、弯切刀、成形切刀等。运动方式:刨刀相对于工件作直线往复运动形式的主运动,工件作间隙性移动进给;工艺能力:通用性好,生产率低,加工精度不高,IT8~7,Ra为1.6~6.3μm但在龙门刨床上用宽刀细刨,Ra为0.4~0.8μm钻削:钻削刀具与工件作相对运动并作轴向进给运动,在工件上加工孔;应用范围:在各类机器零件上进行钻孔;刀具:麻花钻是最常用刀具;切削运动方式:钻头的旋转运动为主切削运动,钻削刀具与工件作相对运动并作轴向进给运动;工艺能力:钻削的精度较低,表面较粗糙,一般加工精度在IT10以下,表面粗糙度Ra值大于12.5μm,生产效率也比较低。因此,钻孔主要用于粗加工。拉削:加工工艺方法:用拉刀在拉力作用下作轴向运动,加工工件内、外表面;应用范围:内拉削可以加工各种形状的通孔,例如圆孔、方孔、多边形孔、花键孔和内齿轮等,还可以加工多种形状的沟槽,例如键槽、T形槽、燕尾槽和涡轮盘上的榫槽等。外拉削可以加工平面、成形面、外齿轮和叶片的榫头等;刀具:拉刀;运动方式当拉刀相对工件作直线移动时,工件的加工余量由拉刀上逐齿递增尺寸的刀齿依次切除;工艺能力:一般拉孔的精度为IT8一IT7,表面粗糙度R值为0.4一0.8μm,拉削型面的尺寸精度可达IT8~5,表面粗糙度为Ra2.5~0.04微米,拉削齿轮精度可达6~8级(JB179-83)。滚齿:加工工艺方法:用齿轮滚刀或蜗轮滚刀按展成法加工齿轮或蜗轮等的齿面;应用范围:加工齿轮或蜗轮等的齿面;刀具:齿轮滚刀,蜗轮滚刀;运动方式:齿旋转一周时,相当于齿条在法向移动一个刀齿,滚刀的连续传动,犹如一根无限长的齿条在连续移动。当滚刀与滚齿坯间严格按照齿轮于齿条的传动比强制啮合传动时,滚刀刀齿在一系列位置上的包络线就形成了工件的渐开线齿形。随着滚刀的垂直进给,即可滚切出所需的渐开线齿廓;工艺能力:Ⅰ型滚刀适用于精密齿轮滚齿,一般加工齿轮精度7级;Ⅱ型滚刀适用于普通齿轮滚齿,一般加工齿轮精度8~9级。

3、请介绍线切割、电火花加工的原理和特点、并阐述各自的应用范围和工艺能力。

线切割

原理:利用连续移动的细金属丝(称为电极丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。绕在运丝筒4上的电极丝1沿运丝筒的回转方向以一定的速度移动,装在机床工作台上的工件3由工作台按预定控制轨迹相对于电极丝做成型运动。脉冲电源的一极接工件,另一极接电极丝。在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液,电极之间的火花放电蚀出一定的缝隙,连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。

重力浇注机

线切割加工的特点:

(1)它以0.03~0.35mm的金属线为电极工具,不需要制造特定形状的电极。

(2)虽然加工的对象主要是平面形状,但是除了有金属丝直径决定的内侧脚的最小直径R(金属线半径+放电间隙)这样的限制外,任何的限制外,任何复杂的开头都可以加工。

(3)轮廓加工所需加工的余量少,能有效地节约贵重的材料。

(4)可无视电极丝损耗(高速走丝切割采用低损耗脉冲电源;慢速走丝线切割采用单向连续供丝,在加工区总是保持新电极丝加工),加工精度高

(5)依靠微型计算机控制电极丝轨迹和间隙补偿功能,同时加工凹凸两种模具时,间隙可任意调节。

(6)采用乳化液或去离水的工作液,不必担心发生火灾,可以昼夜无人连续加工。

(7)无论被加工工件的硬度如何,只要是导体或半导体的材料都能实现加工。

(8)任何复杂开头的零件,只要能编制加工程序就可以进行加工,因而很适合小批零件和试制品的生产加工,加工周期短,应用灵活。

(9)采用四轴联动,可加工上,下面异形体,形状扭曲曲面体,变锥度和球形等零件。

应用范围:试制新产品,加工模具,加工特殊材料。

工艺能力:精度可达0.001mm级,表面质量也接近磨削水平。 全自动造型机

电火花加工

原理:电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料;特点:①能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件;②加工时无切削力;③不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷;④工具电极材料无须比工件材料硬;⑤直接使用电能加工,便于实现自动化;⑥加工后表面产生变质层,在某些应用中须进一步去除;⑦工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。应用范围:①加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件;②加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等;③加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;④加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。

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