金属加工及连接的具体方法讲解

1金属加工及连接的具体方法讲解浇铸部分浇铸指金属被加热熔化，然后浇注到模型里。适合加工造型复杂的零件。浇注分类砂模铸造成本低，批量小，可以加工复杂的造型，但可能会需要大量的后期处理工序。熔模铸造/失蜡法铸造这种加工方法具有很高的连续性和精确度，也可以用于加工复杂造型。它是在相对低廉的加工成本前提下，能够实现非常完美的表面效果，适合大批量生产。注铸法用于加工高误差的复杂造型。由于工艺本身的特点，产品成型后不需要后处理，然而，只有在大批量生产的情况下才能显示出成本低的优点。压铸法加工成本高，只有在大批量生产的情况下成本才合理。但最终产品的成本相对较低而且误差比较高。可以用于生产壁厚较薄的零件。旋铸法是加工小型零件的理想方法，通常用于首饰制造。可以使用橡皮模型以降低加工的成本。定向固化可以生产具有优良抗疲劳性能的非常坚固的超耐热合金浇注到模型里，然后经过严格控制的加温及冷却工序，以消除任何细小的瑕疵。塑性成型加工部分塑性成型加工是指将成型金属高温加热以进行重新造型，属劳动密集型生产。塑性成型加工分类锻造在冷加工或者高温作业的条件下用捶打和挤压的方式给金属造型，是最简单最古老的金属造型工艺之一。扎制高温金属坯段经过了若干连续的圆柱型辊子，辊子将金属扎入型模中以获得预设的造型。拉制钢丝利用一系列规格逐渐变小的拉丝模将金属条拉制成细丝状的工艺。挤压一种成本低廉的用于连续加工的，具有相同横截面形状的，实心或者空心金属造型的工艺，既可以高温作业又可以进行冷加工。冲击挤压用于加工没有烟囱锥度要求的小型到中型规格的零件的工艺。生产快捷，可以加工各种壁厚的零件。加工的成本低。粉末冶金一种可以加工黑色金属元件也可以加工有色金属元件的工艺。包括将合金粉末混合以及将混合物，压入模具两项基本工序。金属颗粒经过高温加热烧结成型。这种工艺不需要机器加工，原材料利用率可以达到97%。不同的金属粉末可以用于填充模具的不同部分。2固体成型加工部分固体成型加工是指所使用的原料是一些在常温条件下可以进行造型的金属条，片以及其他固体形态。属于劳动密集型生产。加工成本投入可以相对低廉一些。固体成型加工分类旋压一种非常常见的用于生产圆形对称部件的加工方法，如碟子，杯子以及圆锥体等。加工时，将高速旋转的金属板推近同样告诉旋转的，固定的车床上的模型，以获得预先设定好的造型。该工艺适合各种批量形式的生产。弯曲一种用于加工任何形式的片状，杆状以及管状材料的经济型生产工艺。连续扎制成型将金属片喂入压辊之间，以获得长度连续，横截面一致的金属造型。与挤压工艺类似，但是对加工元件的壁厚有限制，只能得到单一的壁厚。只有在大量生产的前提下，加工成本才最合理。冲压成型金属片置于阳模与阴模之间经过压制成型，用于加工中空造型，深度可深可浅。冲孔利用特殊工具在金属片上冲剪出一定造型的工艺，大，小批量生产都可以适用。冲切与冲孔工艺基本类似，不同之处在于前者利用冲下部分，而后者利用冲切之后金属片剩余部分。剪切用剪切的方式切割金属片，与用一把剪刀从最佳位置剪裁纸张是一个道理。切屑成型当对金属进行切割的时候有切屑生产的切割方式统称为切屑成型，包括铣磨，钻孔，车床加工以及磨，锯等工艺。无切屑成型利用现有的金属条或者金属片等进行造型。没有切屑产生。这类工艺包括化学加工，腐蚀，放电加工，喷砂加工，激光切割，喷水切割以及热切割等。2.6.1焊接概述焊接是通过加热或加压，或两者同时并用，使两个分离的物体产生原子间结合力而连接成一体的成形方法。一、焊接的分类根据焊接过程中加热程度和工艺特点的不同，焊接方法可以分为三大类。(1)熔焊将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池(通常还加入填充金属)，冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。3(2)压焊在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。常见的压焊有电阻焊、摩擦焊、冷压焊、扩散焊、爆炸焊等。(3)钎焊采用熔点低于被焊金属的钎料(填充金属)熔化之后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。二、焊接的特点：焊接主要用于制造金属结构，其结构强度高，产品质量好。能化大为小，以小拼大。但缺点焊接后易产生焊接应力与变形，导致出现裂纹，另外可制造双金属结构，能连接同类和不同类型的金属材料。焊接主要应用机械、造船、冶金、化工、国防等各个行业，在宇宙航行、海洋开发中发挥着极其重要的作用。三、金属的焊接性能1.焊接性能概念焊接性能是材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定工作要求的能力。包括两方面内容：工艺焊接性：在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质，无缺陷的焊接接头的能力;使用焊接性：即焊接接头或整体结构满足技术要求所规定的各种使用性能的程度。包括力学性能及耐热、耐蚀等特殊性能。金属焊接性与金属本身的材质和焊接工艺条件有关。例如铝在气焊和焊条电弧焊条件下，难以获得优质焊接接头，用氩弧焊却能达到较高的技术要求。因此，又可以说铝的焊接性能良好。有色金属及其合金通常采用氩弧焊进行焊接。2.钢焊接性的评定钢的焊接性很大一部分取决于碳的含量。把钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换算成碳的相当含量称碳当量，碳当量常用来评定碳钢和低合金结构钢的焊接性。低碳钢、低合金钢的焊接性优良，一般采用焊条电弧焊或埋弧自动焊进行焊接。中、高碳钢、铸铁的焊接性差，一般不作为焊接结构用材料，只限于修补工作。奥氏体不锈钢焊接性良好，适用于焊条电弧焊、氩弧焊和埋弧自动焊。2.6.2熔焊将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池(通常还加入填充金属)，冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。4一、焊条电弧焊焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。是生产中应用最多、最普遍的焊接方法。它是利用焊条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与焊条而进行焊接的。1、焊接电弧的产生焊接电弧是由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。2、焊接设备焊条电弧焊的主要设备是弧焊机焊接电弧的过程：将夹在焊钳上的焊条，擦划或敲击焊件，由于焊条末端与焊件瞬时接触而造成短路，产生很大的短路电流，在短时间内产生大量的热，触点金属温度迅速升高，使焊条末端温度迅速提高并熔化。在很快提起焊条的瞬间，电流只能从已熔化金属的细颈处通过，使细颈部分的金属温度急剧升高、蒸发和汽化，焊条末端与工件间隙中的空气被电离，产生了正离子和自由电子，在电场力作用下，正离子奔向阴极，自由电子奔向阳极。在焊条端部与焊件之间形成了电弧，并产生大量的光和热。3、焊条焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯的作用是与焊件之间产生电弧并熔化作为焊缝的填充金属。药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层。4.焊条电弧焊工艺(1)焊接接头1)焊接接头形式常用接头形式有对接、搭接、角接和T形等。2)坡口根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽，称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。3)焊缝的空间位置焊接时，按焊缝在空间位置的不同可分为平焊、立焊、横焊和仰焊二、其他熔焊方法1.埋弧自动焊埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧自动焊是埋弧焊的一种自动化焊接方法。在焊接过程中电弧被焊剂覆盖。埋弧焊的特点：埋弧焊可以使用较大的电流，焊接速度可以很快，生产率较高;焊接时采用渣保护，没有飞溅，焊接质量好;劳动条件好。但缺点：埋弧焊在焊接过程中不易观察;适应性差，只能焊平焊位置，通常焊接直缝和环缝。2.气体保护焊5气体保护电弧焊是利用外加气体作为电弧介质并保护焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。常用的有氩弧焊、CO2气体保护焊两种。(1)氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。氩气是惰性气体，它可以保护电极和熔化金属不受空气的有害作用。氩弧焊常用于不锈钢、耐热钢和非铁金属的焊接(2)CO2气体保护焊是利用CO2作为保护气体的气体保护焊，CO2气体保护焊主要用于焊接低碳钢和强度等级不高的低合金结构钢。3.气焊与气割(动画)⑴气焊气焊是利用气体火焰作热源的焊接法，常用的是氧乙炔焊。乙炔与氧混合燃烧所形成的火焰为氧乙炔焰。气焊的特点是所使用的设备简单、搬运方便、通用性强;火焰温度低，加热缓慢，加热面积大，焊件变形大;接头晶粒较粗，焊缝易产生气孔、夹渣的缺陷，综合力学性能较差;难于实现机械化，生产率低。气焊通常只适用于焊接厚度小于5mm的薄板件、非铁金属及其合金和铸铁件的补焊。⑵气割气割是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使其燃烧并放出热量实现切割的方法。过程气割时，利用气体火焰(氧乙炔火焰、氧丙烷火焰)对准割件切口起始处进行预热，待加热到该种金属材料的燃点，然后放开高压氧气流使金属剧烈氧化并燃烧，并吹掉氧化燃烧产生的金属氧化物(熔渣)形成切口，随着割炬的移动，这种预热、燃烧、吹渣的过程重复进行，直至完成切割工作。气割只适用于纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金结构钢的切割。2.6.3压焊压焊是指在焊接过程中必须对工件施加压力(加热或不加热)，以完成焊接的方法。加压可使两个焊件之间接触紧密，并在焊接部位产生一定的塑性变形，促使原子扩散而使二者焊接在一起。加热则进一步提高原子扩散能力，也使连接处晶粒细化。最常用的是电阻焊。电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊通常分为电阻点焊、缝焊和对焊。1、电阻点焊电阻点焊是将工件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。2、滚焊(缝焊)缝焊是将工件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。63、对焊对焊是对接电阻焊。按焊接过程不同分为电阻对焊和闪光对焊。(1)电阻对焊工件装配成对接接头，使其端面紧密接触，通电后利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法称为电阻对焊。(2)闪光对焊工件装配成对接接头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点(产生闪光)，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法称为闪光对焊。2.6.4钎焊钎焊是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化温度，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工件的方法。优点：与熔焊相比钎焊焊接变形小，焊件尺寸精确，可以连接异种材料。2.6.5其他焊接方法其他焊接方法：超声波焊接、等离子弧焊、摩擦焊、扩散焊、激光焊)、磁力脉冲焊、电子束焊、爆炸焊等焊接时，应选择合适的焊接方法，以保证获得质量优良的焊接接头，并且具有比较高的劳动生产率。选择焊接方法应根据材料的焊接性、焊件厚度、产品的接头形式、结构形式、生产率和现场拥有的设备条件等进行综合考虑决定的