材料成型工艺基础-材料成形方法选择教案

铜钢熔化极氩弧焊常用焊丝牌号为HS201，焊接接头可获得满意的力学性能。

? 2）坡口形式的选择

铜钢焊接坡口形式采用板料搭接，最好有一个70°~80°的搭接坡口，如图（一）。

? 3）坡口清理

用机械法或化学法去除坡口表面及两侧（约30mm以内）的油污、水分、氧化物及其他夹杂物，使其露出金属光泽。尤其是钢侧锈蚀必须清理干净，以杜绝由于锈蚀造成的未熔合缺陷的产生。

? 4 ）工件预热

铜钢焊接前必须对紫铜件进行预热。由于紫铜工件越大,散热越快。因此，预热温度应遵循随工件越大，预热温度越高的原则，一般的预热温度以600~700℃为宜。

? 5） 焊接

由于铜导热性好，为防止焊缝出现缺陷，应采用大热输入焊接。紫铜与低碳钢熔化极氩弧焊的焊接参数见下表：

传统的铜钢焊接工艺要求焊丝必须偏向铜一侧，以保证铜母材有足够的热量输入，使之熔化。这种操作技术很难掌握，焊丝偏离焊缝中心线距离过大，不能保证钢母材金属充分熔化，极易产生未熔化缺陷，合适的距离与紫铜工件的大小和壁厚有关，不是固定的数值。根据多年的生产经验和熔化极氩弧焊热量集中的特点，在足够的预热温度下，焊丝对准坡口中心，即可保证铜侧和钢侧母材充分熔化，从而减少钢侧未熔合缺陷的产生，也有利于焊缝的成形。

另外，施焊位置也至关重要。一般打底焊施焊位置以时钟12点至12点30分为宜。

施焊位置靠前，熔池金属易流淌，且不利于焊缝成形，也不利于下层焊道；施焊位置靠后，熔化的填充金属流淌到未熔化的根部坡口上，电弧始终吹在熔化的填充金属上，在电弧温度不足以使根部母材熔化时，即形成根部为焊缝及根部

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未熔合。

盖面焊时，根据工件的回转半径，施焊位置可适当向后移。

再者，适当的焊接速度对保证铜钢焊缝质量也是至关重要的。过快，过慢均易产生未熔化缺陷，合适的焊接速度要根据送丝速度和工件预热温度来确定。

? 6） 焊后保温

工件焊后，应保温缓冷。这样，可扩大焊接区温度场，减弱焊接应力，防止裂纹产生。 焊接检验

? 1） 拉伸试验

严格执行上述工艺，即可得到满意的紫铜和碳钢焊接接头。按国家标准GB264——89截取试块制成力学性能试件，并进行拉伸试验，结果，每个试件的σb均大于230MPa。可见，铜钢焊接接头抗拉强度高于紫铜（σb=196~235.2MPa）。

? 2） 金相检验

经金相检验，焊缝内部组织均匀；紫铜和紫铜熔合区过度均匀，结合良好；紫铜与碳钢熔合线平直，无孔洞，且Cu和Fe相互之间有一定程度扩散，熔合区为冶金结合。 结论

? 通过焊接检验可知，焊缝具有良好的性能，证明焊接工艺及其参数是合理的； ? 紫铜与低碳钢的物理性能和化学成分差异很大，铜钢焊接易产生很多缺陷，如裂

纹、未熔合、气孔等，但只要执行合理和焊接工艺，熟练掌握焊接操作技术，仍能获得满意的铜钢焊接接头。 例4

割草机手柄的冲压工艺 零件结构图

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冲压简介 工艺难度分析

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弯曲裂纹消除方法 注意事项

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零件结构图 冲压简介

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冲压是金属塑性成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也称为板料成形。板料成形生产技术对航空、航天、国防、汽车、船舶以及其它日用品的生产和发展具有十分重要的意义。

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冲落材料:碳钢（镀锌10号钢），冷轧状态,0.10%C 冲入深度:38%

工艺难度分析

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弯曲裂纹多发生在弯曲半径和弯曲角度要求过于严格的情况下。发生位置如图1所示。弯曲宽度较小的产品，裂纹在宽度的两端；弯曲宽度较大时，裂纹沿着弯曲线，在弯曲宽度的中部附近发生。

另外，如图2所示，弯曲线在直角部分往往也会产生裂纹。

弯曲裂纹消除方法

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（1）沿弯曲线发生裂纹时应采取的措施。

①曲率半径一定时，板材越厚，或弯曲宽度越长，就越容易产生裂纹。使用SPCC*种类钢板，如R/t＜0.5，就会产生裂纹。因此，R/t设计成0.5以上，可以避免裂纹的产生。

②使弯曲线与纤维方向成直角。但压延材料，因弯曲极限在纤维方向和垂直方向有所不同，当接近极限弯曲加工时，必须考虑板材下料时的弯曲线和纤维方向的关系。

③有毛刺的一边放在弯曲的内侧。 ④去除毛刺。

⑤只对弯曲线的毛刺部分进行退火。

⑥把毛刺这一边的剪断面先压缩成45°，然后再弯曲。 ⑦超过厚板弯曲极限而又要弯曲成小R时，采用附加反压法。

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该方法是自由弯曲模中，下模使用强力顶料板，它能在弯曲过程中对板的变形部分增加压缩应力，从而可以使最小弯曲半径显著减小，防止裂纹的产生。 完成V形弯曲后，制品弯曲半径的外侧形成了一个平台，它是由顶料反压造成的。

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（2）与弯曲线成直角部分产生裂纹时采取的措施。 图2为与弯曲线成直角部分产生裂纹的情况。

①在图2a中，或者将曲线从毛坯端面后移（2t+R），或者将弯曲线对齐毛坯端面，则需

制出（1.5～2.0t+R）的空槽。

②象图 2b 那样进行中空弯曲加工时,首先应考虑冲出大于板厚 2 ～ 3 倍的槽，然后进行弯曲；或者在前道工序中开出圆形的工艺孔，而后进行冲裁（切口）——弯曲加工。 注意事项

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模架对称模具的模架要明显不对称，以防止上、下模装错位置；落料断面带毛刺的一侧，应位于弯曲内侧弯曲件；卸下U形弯曲件校正力大时，也会贴住凸模，需要卸料装置校正弯曲，校正力集中在弯曲件圆角处，效果更好，为此对于带顶板的U形弯曲模，其凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应；弹性材料的回弹只能通过试模得到准确数值，因而模具结构要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改。

例5

铜像的复合整体铸造工艺 简述

由于铜像高3.2m,重2500公斤.属大型铸件,所以采用熔模精密铸造和沙模铸造结合的大型铜像铸造工艺.这种工艺方法可以保证铜像的总体艺术效果,形象生动而逼真.

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