热加工

改善组织机械性能的加工方法

热加工是在高于再结晶温度的条件下，使金属材料同时产生塑性变形和再结晶的加工方法。热加工通常包括铸造、锻造、焊接、热处理等工艺。热加工能使金属零件在成形的同时改它的组织或者使已成形的零件改变既定状态以改善零件的机械性能。

方法介绍

热加工是在高于再结晶温度的条件下，使金属材料同时产生塑性变形和再结晶的加工方法。热加工通常括铸造、锻造、焊接、热处理等工艺。热加工能使金属零件在成形的同时改它的组织或者使已成形的零件改变既定状态以改善零件的机械性能。

铸造

熔炼金属，制造铸型，井将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法，称为铸造，铸造是一门应用科学，广泛用于生产机器零件或毛坯，其实质是液态金属逐步冷加凝固面成形，具有以下优点：

（1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。

（2）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5毫米到1米。

（3）储造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件，故铸件成本较低。

但是，液态成形也给件带来某些缺点，如铸造组织硫松、晶粒粗大、内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。加之铸造工序多，且难于精确控制，使得铸件质量不够稳定，同时铸造的劳动条件差。

随着铸造技术的发展，除了机器制造业外，在公共设施，生活用品，工艺美术和建筑等国民经济各个领域，也广泛采用各种铸件。铸件的生产工艺方法大体分为砂型造和特种铸造两大类。

砂型铸造

在砂型铸造中，造型和造芯是最基本的工序。它们对铸件的质量、生产率和成本的影响很大。造型通常可分为手工造型和机器造型，手工造型是用手工或手动工具完成紫砂，起模，修型工序。手工造型主要适应于单件、小批量铸件或难以用造型机械生产的形状复杂的大型铸件。

随着现代化大生产的发展，机器造型已代替了大部分的手工造型，机器造型不但生产率高，而且质量稳定，劳动强度低，是成批大量生产铸件的主要方法，机器造型的实质是采用机器完成全部操作，至少完成紧砂操作的造型方法，效率高，铸型和储件质量高，但投资较大。适用于大量或成批生产的中小铸件。

特种铸造

随着科学技术的发展和生产水平的提高，对铸件质量、劳动生产率、劳动条件和生产成本有了进一步的要求，因而铸造方法有了长足的发展。所谓特种铸造，是指有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。特种铸造方法已发展到几十种。常用的有熔模铸造，金属型铸造，离心铸造、压力铸造、低压铸造、陶瓷型铸造、实型铸造、磁型铸造、石墨型铸造、差压铸造、连续铸造、挤压铸造等。

焊接

焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。接成形技术的本质在于：利用加热成者同时加热加压的方法，使分离的金属零件形成原子间的结合，从而形成新的金属结构。

焊接的实质是使两个分离的物体通过加热或加压，或两者并用，在用或不用填充材料的条件下借助于原子间或分子间的联系与质点的扩散作用形成一个整体的过程，要使两个分离的物体形成永久性结合，首先必须使两个物体相互接近到0.3~0.5纳米的距离，使之达到原子间的力能够互相作用的程度，这对液体来说是很容易的。但对固体则需外部给予很大的能量才会使其接触表面之间达到原子间结合的距离。而实际金属由于固体硬度较高，无论其表面精度多高，实际上也只能是部分点接触，加之其表面还会有各种杂质，如氧化物、油脂、尘土及气体分子的吸附所形成的薄膜等，这些都是妨碍两个物体原子结合的因素，焊接技术就是采用加热、加压或两者并用的方法，来克服阻碍原子结合的因素，以达到二者水久半固连接的目的。

焊接的优点：①接头的力学性能与使用性能良好。②与铆接相比，采用焊接工艺制造的金属结构重量轻，节约原材料，制造周期短，成本低。

焊接存在的问题：焊接接头的组织和性能与母材相比会发生变化；容易产生焊接裂等缺陷；焊接后会产生残余应力与变形。这些都会影响焊接结构的质量。

焊接种类根据焊接过程的特点，主要有熔化焊、压力焊、钎焊。

手工电弧焊

手工电弧焊是利用手工操纵电焊条进行焊接的电弧焊方法。电弧导电时，产生大量的热量，同时发出强烈的弧光。手工电弧焊是利用电弧的热量熔化熔池和焊条的。

其他焊接方法

气焊与气割：气焊是利用气体火焰作为热源的焊接方法。常用氧-乙炔火焰作为热源。氧气和乙炔在焊炬中混合，点燃后加热焊丝和工件。气割又称氧气切割，是广泛应用的下料方法。气割的原理是利用预热火焰将被切割的金属预热到燃点，再向此处喷射氧气流。被预热到燃点的金属在氧气流中燃烧形成金属氧化物。同时，这一燃烧过程放出大量的热量。这些热量将金属氧化物熔化为熔渣。熔渣被氧气流吹掉，形成切口，接着，燃烧热与预热火焰又进一步加热并切割其他金属。因此，气割实质上是金属在氧气中燃烧的过程。金属燃烧放出的热量在气割中具有重要的作用。

电阻焊：在电阻焊时，电流在通过焊接接头时会产生接触电阻热。电阻焊是利用接触电阻热将接头加热到塑性或熔化状态，再通过电极施加压力，形成原子间结合的焊接方法。

钎焊：钎焊时母材不熔化。钎焊时使用钎剂、钎料，将钎料加热到熔化状态，液态的钎料润湿母材，井通过毛细管作用填充到接头的间隙，进而与母材相互扩教，冷却后形成接头。

锻造

在冲击力或静压力的作用下，使热锭或热坯产生局部或全部的塑性变形，获得所需形状、尺寸和性能的做件的加工方法称为锻造。

锻造一般是将轧制圆钢、方钢（中、小锻件）或钢锭（大锻件）加热到高温状态后进行加工。锻造能够改善铸态组织、铸造缺陷（缩孔、气孔等），使段件组织紧密、晶粒细化、成分均匀，从而都显著提高金属的力学性性能。因此，造主要用于那些承受重载，冲击载荷，交变载荷的重要机械零件或毛坯，如各种机床的主轴和齿轮，汽车发动机的曲轴和连杆，起重机吊钩及各种刀具、模具等。

锻造分为自由锻造，模型造及胎模。

自由锻造

只采用通用工具成直接在造设备的上、下砥铁间使坯料变形获得件的方法称为自由锻造。自由锻的原材料可以是轧材（中小型锻件）或钢锭（大型件）。自由锻工艺灵活、工具简单，主要适合于各种做件的单件小批生产，也是特大型锻件的唯一生产方法。

胎膜锻造

胎模锻是在自由锻设备上使用可移动的简单模具生产锻件的一种锻造方法。胎模锻造一般先采用自由制坯，然后在胎模中终锻成形，锻件的形状和尺存主要靠胎模的型槽来保证。胎模不固定在设备上，锻造时用工具夹持着进行锻打。

模型锻造

模型锻造简称为模锻，是将加热到锻造温度的金属坯料放到固定在模锻设备上的模膛内，使坯料受压变形，从而获得锻件的方法。

冲压

冲压是在冲床上用冲模使金属或非金属板料产生分离或变形而获得制件的加工方法。板料冲压通常在室温下进行，所以又称冷冲压，用于冲压的材料必须具有良好的塑性，常用的有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金、铜和铜合金等金属材料以及皮革、塑料、胶木等非金属材料。冲压的优点是生产率高，成本低；成品的形状复杂，尺寸精度高，表面质量好且刚度大，强度高、重量轻，无需切削加工即可使用。因此在汽车、拖拉机、电机、电器、日常生活用品及国防工业生产中得到广泛应用。

冲压的基本工序

冲压的基本工序主要有冲孔和落料、弯曲、拉深等。将板坯在冲模刃口作用下沿封闭轮廓分离的工序称为冲孔或落料。弯曲是利用弯曲模使工件轴线弯成一定角度和曲率的工序。拉深是利用模具将平板毛坯变成杯形、盒形等开口空心工件的工序。

冲模

冲模是实现坯料分离或变形必不可少的工艺装备。

①冲模的主要组成部分及作用：工作部分包括凸模、凹模等，实现板料分离或变形，完成冲压工序。定位部分包括导板、定位销等，用于控制坯料的送进方向和送进距离。卸料部分包括卸料板、顶板等，用于在冲压后卸取板坯或工件。导向部分包括导柱、导套等，用来保证上、下模合模准确。模体部分但括上、下模板、模柄等，用于与冲床连接、传递压力。

②冲模的种类：按照冲模完成的工序性质可分为冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等，按其工序的组合程度又可分为简单模、连续模和复合模。

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