機械零件的制造

典型零件的毛坯生產(chǎn)

鑄造是熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆人鑄型，凝固后獲得鑄件的成形方法。

鑄造的優(yōu)點：

1）利用液態(tài)金屬的流動能力來成形，因而成形方便，適于制造形狀復(fù)雜，特別是有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯；

2）鑄造的適應(yīng)性很強，鑄件的質(zhì)量可由幾克到數(shù)百噸，壁厚可由0.3mm到1m以上．各種金屬材料幾乎都能用鑄造成形；

3）鑄造材料來源廣泛，價格低廉；

4）鑄造設(shè)備比較簡單，投資少；

5）鑄件形狀與零件比較接近，可減少切削加工工作量，節(jié)省金屬材料，所以鑄造成本較低。

鑄造的缺點：

1）鑄件組織疏松，晶粒粗大．力學(xué)性能較差；

2）鑄造工序較多，使鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。第一模塊鑄造一、砂型鑄造砂型鑄造生產(chǎn)過程

1、造型用造型材料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過程稱為造型，模樣的作用是形成鑄件外形。木材模樣：單件或小批量生產(chǎn)；金屬、塑料模樣：成批大量生產(chǎn)。

1）造型材料砂型鑄造用的造型材料主要指型砂和芯砂。型砂和芯砂用原砂、粘結(jié)劑、附加物(煤粉、木屑等)、水等按一定比例配制而成，粘結(jié)劑通常為粘土。

型（芯）砂應(yīng)具備主要性能：①可塑性：指型（芯）砂在外力作用下能夠形成清晰的模型輪廓，去除外力后能完整保持已有形狀的能力?？伤苄院茫瑒t砂型和芯的形狀準確。②強度：指型（芯）砂抵抗外力破壞的能力。強度差，易造成塌箱、沖砂、砂眼等缺陷。③透氣性：指緊實砂樣的孔隙度。透氣性不好，鑄件易產(chǎn)生氣孔缺陷。④耐火性：指型（芯）砂抵抗高溫高熱作用的能力。耐火性差，鑄件易產(chǎn)生粘砂缺陷，影響鑄件的清理和切削加工。⑤退讓性：指在鑄件凝固冷卻時，型（芯）砂能被壓縮的能力。退讓性差，鑄件的內(nèi)應(yīng)力將加大甚至產(chǎn)生裂紋。注：芯處于金屬液的包圍之中，故芯砂能力應(yīng)高于型砂。

2）造型方法（1）手工造型手工造型是指全部用手工或手動工具完成的造型。手工造型有較大的靈活性和適應(yīng)性，但生產(chǎn)率低，勞動強度大，鑄件質(zhì)量不高。用于單件小批生產(chǎn)。（2）機器造型是指用機器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機器造型可顯著提高鑄件的質(zhì)量和生產(chǎn)率，改善勞動條件，但需要專用的設(shè)備、砂箱和模板。主要用于大批量生產(chǎn)。整體造型分模造型挖砂造型

模樣是整體的，分型面為平面，型腔在一個砂箱內(nèi)。適于最大截面靠一端且為平面的鑄件。

模樣沿截面最大處分為兩半，型腔位于上下兩個砂箱內(nèi)。適于最大截面在中部或圓形鑄件。

用整模，分型面是曲面；將阻礙起模的型砂挖去，而后再合箱。適于單件小批量生產(chǎn)，分型面不是平面的鑄件。常用的手工造型方法活塊造型刮板造型三箱造型

將阻礙起模部分做成活塊，造型時應(yīng)防止活塊位置的偏移。適于單件小批量生產(chǎn)，且?guī)в型古_的鑄件。

用特制的刮板代替模樣進行造型，省去模樣，但造型困難。適于單件小批量的回轉(zhuǎn)體鑄件。

造型采用三個砂箱(上、中、下)，中砂箱的高度有一定的要求。適于單件小批量生產(chǎn)，具有兩個最大截面且中間還有一個小截面的鑄件。

2、造芯芯主要用來形成鑄件的內(nèi)腔和尺寸較大的孔，有時為簡化造型工藝，也可用來形成鑄件的外形。單件、成批生產(chǎn)時，常采用手工造芯；大批大量生產(chǎn)時，采用機器造芯。造芯時，應(yīng)在芯內(nèi)放置芯骨，以提高強度；開設(shè)通氣孔，以增加排氣能力；芯大多要烘干，以進一步提高強度和透氣性。

3、合箱、熔煉和澆注合箱是將鑄型的各個部分組合成一個完整鑄型的操作過程成為合箱。合箱前檢查鑄型→安裝芯→蓋上型→壓緊上下型。金屬熔煉的目的是為了獲得一定的化學(xué)成分和溫度的合格金屬液。澆注澆注是指將熔融金屬從澆包注入鑄型的過程。澆注時要控制好澆注溫度和澆注速度，一次澆注完成。

4、落砂和清理落砂是指用手工或機械使鑄件和型砂、砂箱分開的過程。鑄件在砂型中要冷卻到一定溫度才能落砂，落砂過早，鑄件表層會產(chǎn)生白口組織，給切削加工造成困難，落砂過晚，收縮應(yīng)力增大，鑄件開裂的傾向也增大。清理是落砂后從鑄件上消除澆冒口、芯、毛刺、表面粘砂等過程。清理后的鑄件應(yīng)進行質(zhì)量檢驗。整模造型刮板造型假箱造型挖砂造型三箱造型活塊造型砂型鑄造金屬型鑄造熔模鑄造壓力鑄造離心鑄造分模造型

二、鑄造工藝設(shè)計鑄造工藝設(shè)計的依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點：如有無凸臺、加強筋等；技術(shù)要求：如表面粗糙度、尺寸或位置精度等；生產(chǎn)批量：如單件小批量或大批大量；生產(chǎn)條件：如鑄造設(shè)備、技術(shù)水平等。鑄造工藝設(shè)計的主要內(nèi)容選擇澆注位置和分型面；確定鑄造工藝參數(shù)；設(shè)計澆注系統(tǒng)。

1、澆注位置和分型面的選擇

1）澆注位置的選擇澆注位置是指澆注時鑄型分型面所處的位置，分型面是指上、下鑄型之間的接合面，它可為水平、垂直或傾斜的。選擇澆注位置的基本原則是：①鑄件的重要表面應(yīng)朝下或位于側(cè)面。金屬液中的渣、氣體等易上浮，使鑄件上部缺陷比下部多，組織也不如下部致密。②鑄件的寬大平面應(yīng)朝下。如寬大平面朝上，型腔上表面被高溫烘烤的面積大、型砂容易因急劇熱膨脹而向外拱起并開裂，形成夾砂缺陷。③鑄件的薄壁部分應(yīng)放在型腔的下部或垂直、傾斜位置，以利于金屬液的充填，防止產(chǎn)生冷隔及澆不足等缺陷。④鑄件較厚的部分，澆注時應(yīng)處于型腔上部，以便安放冒口，實現(xiàn)自下而上的定向凝固，防止縮孔。2）分型面的選擇分型面是指上、下鑄型之間的接合面，它可為水平、垂直或傾斜的。選擇分型面的基本原則是：①分型面應(yīng)選擇在鑄件的最大截面處，以便于起模。②盡量使分型面為平直面，且數(shù)量只有一個。這樣能使造型簡便，并能減少錯箱等缺。上下上中下上下③盡量使鑄件的全部或大部分處于同一砂箱中，以保證鑄件的精度。④應(yīng)考慮下芯、檢驗和合箱的方便。上下上下

2、主要鑄造工藝參數(shù)

1）加工余量為了保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄造工藝設(shè)計時應(yīng)增加在機械加工時切除的金屬層厚度，它等于后續(xù)所有加工工序的加工余量之和。加工余量過大，將增加金屬的消耗和切削加工工時；加工余量過小，可能造成零件報廢。對于某個具體零件，凡圖紙上標注有表面粗糙度符號、尺寸公差、螺紋符號或表面形位公差代號的部位，都應(yīng)給出加工余量。零件上的孔、槽是否要鑄出，應(yīng)考慮工藝上的可行性和使用上的必要性。通常較大的孔和槽應(yīng)鑄出，以節(jié)省金屬材料和切削加工工時；較小的孔、槽不必鑄出，留待機械加工反而更為經(jīng)濟。無拔模斜度有拔模斜度2）拔模斜度為了便于模樣從鑄型中取出，模樣上凡與拔模方向平行的表面都應(yīng)有一定的斜度，稱為拔模斜度。拔模斜度的大小取決于高度、造型方法、模樣材料等因素。壁越高，斜度越大；機器造型的斜度應(yīng)比手工造型?。唤饘倌５男倍缺饶灸Ｐ?；外模斜度應(yīng)比內(nèi)壁小。3）鑄造圓角在設(shè)計鑄件和制造模樣時，相交壁的連接處要做圓弧過渡，稱為鑄造圓角。鑄造圓角可使砂型不易損壞，并使鑄件避免在尖角處產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷和形成應(yīng)力集中。鑄造圓角半徑一般取壁厚的0.2~0.4倍，尺寸在技術(shù)要求中統(tǒng)一注明，在圖上一般不標注鑄造圓角。

4）鑄造收縮率鑄件在冷卻時尺寸縮小的百分率稱為收縮率。由于鑄造合金冷卻時收縮，因而為了保證鑄件應(yīng)有的尺寸，制造模樣時，必須使模樣尺寸大于鑄件尺寸。收縮率的大小與金屬的線收縮率有關(guān)?；诣T鐵為0.7~1.0%；鑄鋼為1.5~2.0%。3、澆注系統(tǒng)為了使金屬液順利填充型腔而在砂型中開設(shè)的通道稱為澆注系統(tǒng)。澆口杯：澆口杯承接來至澆包的金屬液，以便于澆注，并緩和金屬液對砂型的沖擊，阻擋熔渣流入型腔。直澆道：直澆道以其高度產(chǎn)生的靜壓力使金屬液充滿型腔的各個部分。橫澆道：橫澆道將金屬液分配給各個內(nèi)澆道，并起阻渣作用。內(nèi)澆道：控制金屬液流入型腔的方向和速度。冒口：對鑄件的最后凝固部位供給金屬液，起補縮作用。熔模鑄造的工藝過程

三、其他鑄造方法簡介

1、熔模鑄造

熔模鑄造是利用易熔材料（如蠟料）制成模樣，在模樣上包覆若干層耐火涂料，然后制成硬殼，熔去模樣后，經(jīng)高溫焙燒即可澆注的鑄造方法。

熔模鑄造的特點：無分型面，且型腔內(nèi)表面光潔，故熔模鑄造可生產(chǎn)出精度高、表面質(zhì)量好、形狀很復(fù)雜的鑄件；熔模鑄造能適用于各種鑄造合金，各種生產(chǎn)批量；缺點是生產(chǎn)工序多，生產(chǎn)周期長，鑄件不能太大。熔模鑄造的應(yīng)用范圍：用于形狀復(fù)雜，精度要求較高或難以切削加工的小型零件的成批生產(chǎn)。目前在航空航天、船舶、汽車等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。垂直分型式金屬型鑄造2、金屬型鑄造

將液態(tài)金屬澆入金屬鑄型以獲得鑄件的方法。金屬型常用鑄鐵和鑄鋼制成。按照分型面的方位，金屬型可分為整體式、垂直分型式、水平分型式和符合分型式。金屬型鑄造的特點：金屬型鑄造可一型多鑄、生產(chǎn)率高、成本低，便于實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化；金屬型鑄件精度高，表面質(zhì)量較好，表面粗糙度值小，減少了切削加工余量；金屬型導(dǎo)熱快，鑄件冷卻快，鑄件晶粒細小，力學(xué)性能得到提高；但是由于金屬液的流動性降低，容易產(chǎn)生澆不足，冷隔等缺陷，因而鑄件的形狀不宜過于復(fù)雜，壁不宜過薄；金屬型制造成本高，周期長，故金屬鑄造不適合單件小批量生產(chǎn)。金屬型鑄造的應(yīng)用范圍：用于有色金屬鑄件的大批量生產(chǎn)，如鋁合金活塞，汽缸等。

第二模塊鍛壓成型

鍛壓是利用金屬的塑性變形，改變坯料的尺寸和形狀，并改善其內(nèi)部組織和力學(xué)性能，獲得所需毛坯或零件的成形加工方法。鍛壓主要有鍛造和沖壓。

一、鍛造鍛造：在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。自由鍛模鍛胎模鍛1、自由鍛只用簡單的通用性鍛造工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧之間直接使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。它可分為手工自由鍛和機器自由鍛。自由鍛的特點：①自由鍛可加工各種大小的鍛件，對于大型鍛件，自由鍛是惟一的生產(chǎn)方法；②自由鍛所用的生產(chǎn)準備時間較短；③自由鍛生產(chǎn)率低，勞動強度大，且鍛件形狀簡單，精度低，加工余量大，故適用于單件小批量生產(chǎn)?？諝忮N的工作原理1）自由鍛設(shè)備（1）空氣錘空氣錘是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，驅(qū)動錘頭上下運動而進行工作的，其噸位一般在50~750kg之間，主要用于小型鍛件的生產(chǎn)。蒸汽—空氣自由鍛錘水壓機（2）蒸汽—空氣自由鍛錘蒸汽—空氣自由鍛錘是以蒸汽或壓縮空氣為工作介質(zhì)．驅(qū)動錘頭上下運動而進行工作的，其常用噸位為1~5t，適用于鍛造中型或較大型的鍛件。（3）水壓機水壓機是利用高壓水形成的巨大靜壓力使金屬變形，主要用于大型鍛件的生產(chǎn)。2）自由鍛的基本工序（1）鐓粗鐓粗是使坯料高度減小、橫斷面積增大的鍛造工序，有完全鐓粗和局部鐓粗兩種。（2）拔長拔長是使坯料橫截面積減小，長度增加的鍛造工序，可分為平砧拔長和芯棒拔長兩種。芯棒拔長是減小空心坯料的壁厚．增加其長度的鍛造工序。拔長用來生產(chǎn)軸桿類鍛件或長筒類鍛件。（3）沖孔沖孔是在坯料上沖出透孔或不透孔的鍛造工序。沖孔前一般需將坯料鐓粗，以減小沖孔高度。較薄的坯料可單面沖孔，較厚的壞料需雙面沖孔。2、模鍛模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。模鍛的特點：

①模鍛與自由鍛相比，具有生產(chǎn)率高、鍛件外形復(fù)雜、尺寸精度高、面粗糙度值小，加工余量小等優(yōu)點；②模鍛件質(zhì)量受設(shè)備能力的限制一般不超過150kg，鍛模制造成本高，模鍛適合中小鍛件的大批量生產(chǎn)。

1）錘上模鍛設(shè)備錘上模鍛常用的設(shè)備為蒸汽—空氣模鍛錘，其工作原理與蒸汽—空氣自由鍛錘基本相同，常用噸位為1~15t、模鍛件質(zhì)量為0.5~150kg。

2）鍛模結(jié)構(gòu)上模緊固在錘頭上．下模緊固在模墊上。上、下模的分界面稱為分模面，上、下模之間的空腔稱為模膛。模鍛時，將加熱好的坯料放在下模膛中，上模隨錘頭向下運動，當上、下模合攏時，坯料充滿整個模膛，多余的坯料流入飛邊槽，取出后得到帶飛邊的鍛件。在切邊模上切去飛邊，便得到所需鍛件。3）鍛模模膛模膛通?？煞譃橹婆髂Ｌ拧㈩A(yù)鍛模膛和終鍛模膛。形狀復(fù)雜的鍛件需先經(jīng)制坯模膛鍛打后才能放入預(yù)鍛模膛預(yù)鍛。坯料經(jīng)預(yù)鍛后，形狀、尺寸進一步接近鍛件．最后經(jīng)終鍛模膛終鍛成形，成為帶飛邊的鍛件。

4）連皮帶通孔的鍛件在鍛打過程中不能直接形成通孔，總是留下一層金屬，稱為連皮。連皮需在模鍛后立即沖去。切邊和沖去連皮后的鍛件應(yīng)進行校正。3、胎模鍛胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用可移動的簡單模具生產(chǎn)鍛件的一種鍛造方法。胎模不固定在錘頭或砧座上，使用時才放到自由鍛錘的下砧上，用完后再搬下。胎膜鍛的特點：與自由鍛相比：由于坯料在模膛內(nèi)成形，鍛件尺寸比較精確，表面比較光潔，流線組織的分布比較合理，質(zhì)量較高；由于鍛件形狀由模膛控制，所以坯料成形較快，生產(chǎn)率比自由鍛高1~5倍；胎模鍛能鍛出形狀比較復(fù)雜的鍛件；加工余量較小，既可節(jié)省金屬材料，又能減少機加工工時。與模鍛相比，設(shè)備簡便和工藝靈活等優(yōu)點。胎模鍛主要用于小型鍛件的中小批量生產(chǎn)。胎模鍛工藝流程

二、沖壓

利用沖模使板料分離或成形而得到制件的加工方法稱為沖壓。沖壓的特點：①沖壓操作簡便，易于實現(xiàn)機械化和自動化，因而生產(chǎn)率高，制件成本低；②沖壓件精度高，表面質(zhì)量好，互換性好，一般不需切削加工即可投入使用；③沖壓件質(zhì)量輕、強度、剛度高，有利于減輕結(jié)構(gòu)重量；④模具制造復(fù)雜，周期長、成本高。沖壓分冷沖壓與熱沖壓

在常溫下進行的沖壓加工稱為冷沖壓。冷沖壓所用板材應(yīng)具有良好的塑性，且厚度應(yīng)在8mm以下；當板料厚度超過8mm時，宜采用熱沖壓。開式?jīng)_床1、沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備主要有沖床、壓力機、剪板機和折彎機等。開式?jīng)_床裝卸和操作方便，公稱壓力通常為60~2000kN。閉式?jīng)_床操作不夠方便，公稱壓力大，通常為1000~3000kN。壓力機剪板機折彎機落料沖孔2、沖壓的基本工序

1）沖裁

沖裁是利用沖模將板料以封閉的輪廓與坯料分離的沖壓方法。落料：沖裁時，如果落下的部分是零件，周邊是廢料；沖孔：沖裁時，如果周邊是零件，落下的部分是廢料。2）彎曲彎曲是將板料、型材或管材在彎矩作用下，彎曲成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。彎曲過程板料放在凹模上，當凸模把板料向凹模壓下時，板料彎曲半徑逐漸減小，直到凸、凹模與板料完全吻合為止。為了防止彎曲開裂，彎曲模的彎曲半徑要大于限定的最小半徑rmin，通常rmin=(0.25~1)δ，δ為金屬板料的厚度。3）拉深拉深是利用模具使板料成形為空心件的沖壓方法。拉深過程板料在凸模作用下，逐漸被壓入凹模內(nèi)，形成產(chǎn)品。拉深時為防止工件起皺，必須使用壓邊圈以適當?shù)膲毫⑴髁蠅涸诎寄Ｉ?。為防止工件被拉裂，要求拉深模的頂角以圓弧過渡；凹、凸模之間留有大于板厚的間隙；確定合理的拉深系數(shù)m。m是空心件直徑d與坯料直徑D之比，即m=d/D。m越小，坯料變形越嚴重。對于一次拉深成形的空心件，一般取m=0.5~0.8。對于深度較大的拉伸件，可采用多次拉深，并在其間穿插再結(jié)晶退火，以恢復(fù)材料的塑性。3、沖模

1）簡單模在壓力機的一次行程中只能完成一個沖壓工序的沖模。簡單模結(jié)構(gòu)簡單，制造容易、但精度不高、生產(chǎn)效率較低，適宜小批量生產(chǎn)。2）連續(xù)模在壓力機的一次行程中，在模具的不同部位上同時完成數(shù)次沖壓工序的沖模。連續(xù)模生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)自動化，但制造比較麻煩，成本也較高，適宜一般精度的大批量生產(chǎn)。3）復(fù)合膜在壓力機的一次行程中，在模具的同一位置完成兩個以上沖壓工序的沖模。復(fù)合模能保證較高的零件精度，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，故適宜高精度的大批量生產(chǎn)。

三、擠、軋、拉工藝

1、擠壓擠壓是使金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥尚蔚募庸し椒āＵ龜D壓：沖頭運動方向與金屬坯料流動方向一致；反擠壓：沖頭運動方向與金屬坯料流動方向相反；復(fù)合擠壓：擠壓中一部分金屬坯料的流動方向與沖頭運動方向一致，另一部分金屬坯料流動方向與沖頭運動方向相反。按金屬坯料受擠壓時溫度的高低，擠壓可分為：冷擠壓：在室溫下進行的擠壓。

材料利用率高，材料的組織和機械性能得到改善，操作簡單，生產(chǎn)率高，可制作長桿、深孔、薄壁、異型斷面零件。熱擠壓：在金屬再結(jié)晶溫度以上進行的擠壓。

廣泛用于生產(chǎn)鋁、銅等有色金的管材和型材等，屬于冶金工業(yè)范圍。鋼的熱擠壓既用以生產(chǎn)特殊的管材和型材，也用以生產(chǎn)難以用冷擠壓或溫擠壓成形的實心和空心（通孔或不通孔）的碳鋼和合金鋼零件。溫擠壓：在室溫以上和再結(jié)晶溫度之間進行的擠壓。它介于冷擠壓和熱擠壓之間，兼顧兩者的優(yōu)點。但是溫擠壓需要加熱坯料和預(yù)熱模具，高溫潤滑尚不夠理想，模具壽命較短，所以應(yīng)用不甚廣泛。2、軋制

軋制是使金屬坯料通過一對回轉(zhuǎn)軋輥的空隙，使之受壓產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需產(chǎn)品的加工方法。軋制主要用于生產(chǎn)各種金屬型材、板材和管材以及其他各種（如連桿、鉆頭、齒輪、輪箍、軸類等）零件。

3、拉拔拉撥是利用金屬坯料通過拉拔模的?？桩a(chǎn)生塑性變形而獲得產(chǎn)品的加工方法。

拉拔主要用于生產(chǎn)各種細線材、薄壁管及各種特殊幾何形狀的型材。

焊接是通過加熱或加壓或二者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達到原子間結(jié)合的一種加工方法。（1）熔焊熔焊是在焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。常用的熔焊方法有手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊和氣焊等。（2）壓焊壓焊是在焊接過程中，對焊件通過施加壓力（加熱或不加熱）完成焊接的方法。常用的壓焊方法有電阻焊、摩擦焊等。（3）釬焊釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱至高于釬料熔點、低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料“潤濕”母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的方法。第三模塊焊接

手工電弧焊的焊條

一、手工電弧焊

電弧焊是以電弧作為焊接熱源的熔焊方法。用于手工操作焊條進行焊接的電弧焊稱為手工電弧焊。

1、焊接過程

將焊條和焊件與電焊機的兩極相連，然后引弧，電弧熱使焊件接頭處的金屬和焊條端部熔化，形成熔池。藥皮燃燒形成氣體及熔渣，保護溶池金屬不被氧化。隨著焊條的移動，新的熔池不斷形成，舊的熔池不斷凝固，形成焊縫。2、焊接電弧指在焊件和焊條間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強烈而持久的放電現(xiàn)象。

1）焊接電弧的產(chǎn)生將焊條與焊件接觸，由于電阻熱，接觸處溫度急劇升高。

將焊條微微提起，使焊條與焊件之間形成電場。電場力作用下，陰極發(fā)射出大量電子，與兩極之間的氣體分子相撞擊，使之電離。帶電粒子向兩極高速運動，形成電弧。2）電弧的熱量分布焊接電弧可分為陽極區(qū)、陰極區(qū)和弧柱區(qū)三部分。

通常陽極區(qū)產(chǎn)生的熱量占總熱量的43%，陰極區(qū)占36%，弧柱區(qū)的熱量占21%。直流電源接線方法的不同對焊接產(chǎn)生影響。正接：焊件接電源正極，焊條接電源負極；正接時，焊件獲得的熱量多，有利于焊透，故適于焊接厚板；負接：焊件接電源負極，焊條接電源正極；負接時，焊件獲得熱量少，故適于焊接薄板，以免焊件燒穿。3、焊接設(shè)備

1）交流弧焊機

交流弧焊機所提供的電源是交流電，其結(jié)構(gòu)主要是一個特殊的降壓變壓器。

交流弧焊機結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，使用可靠，維修方便，故應(yīng)用最廣。交流弧焊機的缺點是焊接電弧不夠穩(wěn)定。2）直流弧焊機直流弧焊機所提供的電源是直流電。直流電焊機的特點：①引弧容易，電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好，能適應(yīng)各類焊條；②能根據(jù)焊件特點選正接或反接，常用于重要結(jié)構(gòu)件的焊接；③直流弧焊機的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，噪聲大。4、焊條

焊條是涂有藥皮的供手工電弧焊用的熔化電極。

1）焊條的組成①焊芯：焊芯是焊條中被藥皮包覆的金屬絲。其作用是導(dǎo)電、引弧、熔化后填充焊縫。焊芯是用專門冶煉的金屬制成，以保證焊縫金屬的組織和性能；焊條的直徑和長度是是用焊芯的直徑和長度表示的，常用的直徑為2.0~6.0mm，長度為300~400mm。

②藥皮：藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層，其組成很復(fù)雜。藥皮的主要作用是使電弧引燃容易，燃燒穩(wěn)定；造氣造渣，保護熔池；除去熔池中的氧、氫、硫、磷等有害元素．并添加合金元素。2）焊條的型號碳鋼焊條的型號由字母E加四位數(shù)字組成。如E5015

前兩位數(shù)字表示熔敷金屬的最低抗拉強度；第三位數(shù)字表示適用的焊接位置，0和1表示適用于各種焊接位位置；2表示適用于平焊；

第三位和第四位數(shù)字組合，表示焊接電流的種類及藥皮類型。

3）焊條的分類①酸性焊條：酸性焊條是指藥皮中含有多量酸性氧化物的焊條。酸性焊條在焊接時生成酸性熔渣，氧化性較強，合金元素?zé)龘p較多，焊縫抗裂性差，故用于一般結(jié)構(gòu)件的焊接。優(yōu)點是焊縫中不易形成氣孔，能使用交、直流電源，價格較低。②堿性焊條：堿性焊條是指藥皮中含有多量堿性氧化物的焊條。堿性焊條能使焊縫金屬中的有害元素含量低，合金元素?zé)龘p少，焊縫金屬的力學(xué)性能高，抗裂性好．故堿性焊條用于重要結(jié)構(gòu)件的焊接。缺點是堿性焊條對油污、鐵銹、水分較敏感，易產(chǎn)生氣孔，所以焊接前要清理干凈焊件接頭部位．并烘干焊條。堿性焊條應(yīng)采用直流反接。4）焊條選用原則①在焊接結(jié)構(gòu)鋼焊件時，首先應(yīng)根據(jù)等強度原則確定焊條的強度等級，即焊條的強度應(yīng)與母材強度大致相等；②全面分析焊件的工作要求、焊接條件、經(jīng)濟性等具體情況，選定焊條藥皮類型及電源種類。對于性能要求不高的焊件以及難以清理干凈的焊件，宜選用酸性焊條；對形狀復(fù)雜和剛度大的焊件，工作中受沖擊和變應(yīng)力的焊件，焊接時易產(chǎn)生裂紋的焊件，宜選用堿性焊條；焊接不銹鋼、耐熱鋼等金屬材料時，應(yīng)根據(jù)母材的化學(xué)成分選用相應(yīng)成分的焊條。

5、焊接工藝

1）接頭形式由于焊件的形狀、工作條件和厚度的不同，焊接時需要采用不同的焊接接頭形式。對接接頭受力均勾，焊接時容易保證質(zhì)量，因此常用于重要的構(gòu)件中。搭接接頭焊前準備和裝配比較簡單，在橋粱、屋架等結(jié)構(gòu)中常采用。2）坡口形式為了保證焊件能被焊透，需根據(jù)設(shè)計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口。坡口采用氣割或切削加工等方法制成。3）焊接位置焊接位置是指施焊時焊件接縫所處的空間位置。平焊操作方便，焊縫成形良好，應(yīng)盡量采用。在可能的情況下．應(yīng)設(shè)法使其他焊接位置轉(zhuǎn)變成平焊位置，然后進行焊接。6、焊接應(yīng)力與變形

1）焊接變形的基本形式焊接變形的基本形式有收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪形變形。2）減小焊接應(yīng)力和變形的措施①設(shè)計焊件結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量減少焊縫數(shù)量，盡可能使焊縫對稱分布，盡量避免焊縫的密集和交叉；②焊前預(yù)熱，焊后緩冷；③剛性固定法：焊前將焊件加以固定，使焊件避免變形，但會增加內(nèi)應(yīng)力；④反變形法：焊前朝可能變形的相反方向裝配焊件，以抵消焊接變形；⑤選擇合理的焊接順序；⑥每焊好一條焊縫，趁熱用小錘輕輕加以敲擊，以降低內(nèi)應(yīng)力；⑦重要的焊件在焊后進行去應(yīng)力退火。采用固定剛接法采用反變形3）焊接變形的矯正對已變形的焊件進行矯正，以便使焊件產(chǎn)生新的變形來抵消先前的焊接變形。變形較小的小型焊件常采用機械加壓或錘擊的方法進行矯正；較大的焊件或變形較大的焊件常采用氧—乙炔火焰對焊件的某些部位進行加熱，然后冷卻的方法進行矯正。塑性較好的金屬材料才能進行矯正。手工電弧焊設(shè)備簡單、操作靈活、能適應(yīng)各種焊縫位置和接頭形式，并且焊縫的形狀和長度不受限制，因而應(yīng)用廣泛。生產(chǎn)率低，手工電弧焊主要用于單件小批生產(chǎn)。適于板厚應(yīng)不小于1mm（常用3~20mm）。

二、其他焊接方法

1、埋弧焊埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。將焊絲插入焊劑中，引燃電弧，使焊絲和焊件局部熔化形成焊池。焊劑形成的氣體和熔渣可使電弧和熔池與外界空氣隔絕。焊絲逐漸前移，即可完成焊接。

埋弧焊的特點：生產(chǎn)率高（比手弧焊高5~10倍），焊接質(zhì)量好，焊縫外形美觀，勞動條件好，金屬燒損和飛濺少，電弧熱利用充分，節(jié)省金屬和電能。主要用于板厚3mm以上的碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接，宜于平焊位置的長直焊縫和直徑較大（大于250mm）的環(huán)焊縫。

2、氣體保護焊氣體保護焊是用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊。焊接時，氣體由噴嘴噴出，在電弧和熔池周圍形成保護區(qū)，不斷送進的焊絲被逐漸熔化，并進入熔池，冷凝后就形成優(yōu)質(zhì)焊縫。

1）氬弧焊是以氬氣作為保護氣體的氣體保護焊。按電極的不同，氬弧焊可分為鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊。

鎢極氬弧焊以鎢絲作電極，焊接速度不高，一般適宜于厚度4mm以下的薄板焊接。熔化極氬弧焊以連續(xù)送進的焊絲作電極，生產(chǎn)率高，適宜焊接3~25mm的板材。氬弧焊的特點：焊接質(zhì)量好，焊件變形小，便于觀察和操作，可全位置焊接。成本高，設(shè)備復(fù)雜。主要用于鋁、鎂、鈦及其合金以及不銹鋼、耐熱鋼的焊接。

2）二氧化碳氣體保護焊以二氧化碳作為保護氣體的氣體保護焊。特點：生產(chǎn)率高（比手工電弧焊高1~3倍），成本低，熱影響區(qū)和變形小，并可全位置焊接；金屬飛濺較大，焊縫表面不美觀，操作不當時，易產(chǎn)生氣孔。主要用于低碳鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的薄板焊接。氧—乙炔焊示意圖

3、氣焊和氣割

1）氣焊是利用氣體火焰作熱源的熔焊方法，最常用的是氧—乙炔火焰作熱源的氧—乙炔焊。

氣焊的特點：氣焊焊接溫度低，加熱時間長，因而生產(chǎn)率低，熱影響區(qū)和變形大，焊縫質(zhì)量不高。操作簡便、靈活性強、不需用電源、且焊接薄板時不易燒穿焊件。主要用于焊接厚度在3mm以下的薄鋼板，銅、鋁及其合金，以及鑄鐵補焊。2）氣割氣割時，先用氧—乙炔火焰將切割處金屬預(yù)熱到燃點，然后讓割嘴噴出高速切割氧流，使預(yù)熱處金屬燃燒，放出大量的熱量，形成熔渣。放出的熱量使下層金屬預(yù)熱到燃點，高速氧流將熔渣從切口處吹走，并使下層金屬繼續(xù)燃燒。如此不斷進行，達到使金屬分