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3）应力状态金属在挤压变形时，呈三向受压状态，表现出良好的锻造性能； 在拉拔时则呈二向受压一向受拉的状态，锻造性能下降。
5.3 锻压成形的方法 5.3.1 自由锻
1.自由锻工序：可分为基本工序、辅助工序和修整工序三大类。
1）基本工序：如拔长、镦粗、冲孔、切割和扭转等，实际生产中常用的是：拔长、镦粗、冲孔3个基本工序。
2）辅助工序：如压钳口、压肩、钢锭倒棱等。 3）修整工序：如校正、滚圆、平整等。 2.自由锻工艺规程的制订。
制定工艺规程、编写工艺卡是进行自由锻生产必不可少的技术准备工作，是组织生产过程、规定操作规范、控制和检查产品质量依据。自由锻工艺规程的主要内容：根据零件图绘制锻件图，计算坯料的质量和尺寸，确定锻造工序，选择锻造设备，确定坯料加热规范和填写工艺卡片等。
（1）绘制锻件图
1）某些零件上精细结构，键槽、齿槽、退刀槽以及小孔、不通孔、台阶等，难以用自由锻出，必须暂时添加一部分金属以简化锻件形状。
2）由于自由锻造的精度较低，表面质量较差，一般需要进一步切削加工，所以零件表面要留加工余量。
3）锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量。
3.零件结构的锻压工艺性
（1）锻压性能对结构的要求。
不同的金属材料的锻压性能不同，对结构的要求也不同。
5.3.2 模型锻造
1.模锻的特点
（1）模锻的优点。与自由相比
1）生产较率高，一般比自由锻高10倍以上。
2）锻件的尺寸和精度比较高，机械加工余量较小，节省加工工件时，材料利用率高。
3）可以锻造形状复杂的锻件。 4）锻件内部流线分布合理。 5）操作简便，劳动强度低。 （2）模锻的缺点。
1）模锻生产由于受到模锻设备吨位的限制，锻件质量不能太大，，一般在150Kg发下。
2）制造锻模比较困难，成本很高。
2.锤上模锻
锻模可分为模锻模膛和制坯模膛两类。模锻模膛可分为终锻模膛和预锻模膛两种。
1）终锻模膛的作用是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件形状相同。
2）预锻模膛的作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，这样再进
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行终锻时金属容易充满终锻模膛，同时减少终锻模膛的磨损，延长了锻模的使用寿命，预锻模膛的尺寸和形状与终锻模膛的相近似，只是模锻斜度和圆角半径稍大，没有飞边槽。
制坯模膛有以下几种：
1）拔长模膛，用它来减少坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。 2）滚压模膛，用它来减少坯料某部分的横载面积，以增加另一部分的横载面积，使其按模锻件形状来分布。
3）对于弯曲的杆状锻件需用弯曲模膛来弯曲坯料。
4）切断模膛，它由上模与下模间设在锻模角上的一刃口组成，用它从坯料上切下锻好的锻件，或从锻件上切下钳口。
3.胎模锻
常用的胎模结构主要有以下三种类型。 （1）扣模，（2）套筒模、（3）合模
4.压力机上模锻
用于模锻生产的压力机有摩擦压力机、平锻机等。 （1）摩擦压力机上模锻
摩擦压力机是靠飞轮、螺杆和滑块向下运动所积蓄的能量使坯料变形，有以下特点。
1）适应性好，行程和锻压力可自由调节，因而可实现轻打、重打，可在一个模膛内进行多次锻打。
2）滑块运行速度低，锻件频率低，金属变形过程中的再结晶可以充分进行。
3）摩擦压力机承受偏心载荷能力低，通常只适用于单模膛模锻。 4）生产率低，主要用于中小锻件的批量生产。
5）摩擦压力机结构简单、造价低、使用维修方便，适用于中小型工厂的模锻生产。
（2）曲柄压力机上模锻。
1）曲柄压力作用于金属上的变形力的静压力，且变形抗力由机架本身承受，不传给地基。
2）曲柄压力机的机身刚度大，滑块导向精确，行程一定，装配精度高，因此能保证上下模膛准确对合在一起，不产生错模。
3）锻件精度高，加工余量和公差小，节约金属。
4）因为滑块行程速度低，作用力是静压力，有利于低塑性金属材料的加工。
5）曲柄压力机上适宜进行拔长和滚压工作，这是由于滑块行程一定，不论用什么模膛都是一次成形，金属变形量过大，不易使金属填满终锻模膛所致。
6）曲柄压力机设备复杂，造价高，但生产率高，锻件精度高，适合于大批量生产。
（3）平锻机上模锻
1）锻件尺寸精确，表面粗造糙度值小，生产率高。 2）节省金属，材料利用率高。
3）扩大了模锻的范围，可以锻出锤上模锻和曲柄压力机上模锻无法锻出的锻件，还可以进行切飞边、切断和弯曲等工步。
4）对非回转体及中心不对称的锻件较难锻造。
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5.模锻工艺规程
1）选择模锻件的分模面，确定分模面原则如下。
①保证锻件易于从模膛中取出，因此分模面应设在锻件最大截面处，并使模膛深度较浅。
②要使锻模制造方便，分模面应尽量选择平面而不是曲面、折面。 ③为便于发现上、下模在模锻过程中产生错移，分模面应设在锻件侧面中部，尽量避免选在锻件形状过渡面上。
3）模锻工步主要是根据模锻件的形状和尺寸来确定的。 ①长轴类模锻件，常采用拔长、滚压、弯曲、预锻工步。
②盘类模锻件，模锻时，坯料轴线方向与锤击方向相同，金属沿高度、宽度、长度方向同时流动。常采用镦粗、终锻工步。
4）常用的修整工序有切边、冲孔、精压等。 6.模锻件的结构设计
1）模锻件要有合理的分模画、模锻斜度和圆角半径。
2）由于模锻件精度较高、表面粗糙度较低，因此零件的配合表面可留有加工余量；非配合表面一般不需要进行加工，不留加工余量。
3)为了使金属容易充满模膛、减少加工工序，零件外形应力求简单、平直和对称，尽量避免零件截面间相差过大或具有薄壁、高筋、凸起等结构。
4）应避免有深孔或多孔结构。
5）减少余块，简化模锻工艺，应尽量采用锻一焊组合工艺。 7.锻压新工艺 （1）精密模锻
1）精确计算原始坯料的尺寸，严格按照坯料质量下料。 2）精细清理坯料表面。
3）选用刚度大、精度高的锻造设备，如曲柄压力机，摩擦压力机或精锻机等。
4）采用高精度的模具。
5）采用无氧化或少氧化的保护气体加热。 6）模锻时要很好地进行润滑和冷却模具。 （2）挤压：可分为热挤压、温挤压、冷挤压。
（3）轧锻：常采用的轧锻工艺有辊轧、横轧、旋轧、斜轧等。
5.3 板料冲压、
1.板料冲压的特点及应用
1）冲压件尺寸精度高，表面粗糙度值小，互换性好。 2）可冲出形状复杂的零件，废料较少，材料利用率高。
3）冲压操作简单，工艺过程便于实现自动化、机械化、生产率高。 4）冲模制造复杂，要求高。
2.冲成形的基本工序：分为分离工序和变形工序。 （1）分离工序
分离工序是将坯料的一部分和另一部分分开的工序。如落料、冲孔、修整、剪切等。
1）落料和冲孔都是将板料沿封闭轮廓分离的工序，一般统称为冲裁。 2）修整是使落料或冲孔后的成品获得精确的轮廓的工序。
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3）剪切是用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。 （2）变形工序
变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生塑性变形而不破坏的工序，如拉伸、弯曲、翻边和成型等。
1）拉伸是使坯料变形成开口空心零件的工序。
2）弯曲是使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序。
第
6章. 焊接与胶接成形
6.1 概 述
1.焊接成形的类型：可为三大类：熔焊、压焊、钎焊。
（1）熔焊：焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。
（2）压焊：焊接过程中必须对焊件施加压力，以完成焊接方法。
（3）钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散，实现连接焊件的方法。 2.焊接成形的主要特点 1）成形方便、适应性强。
2）焊接连接性能好、省工省料、成本低 3）焊接接头组织性能不均匀。
6.2金属的焊接性能 1.金属焊接性的概念
金属焊接性是金属材料对焊接加工的适应性。它包括两个方面内容：一是工艺性能，二是使用性能。 2.金属焊接性的评定
（1）用碳当量法评估钢材焊接性
钢中的碳和合金元素对钢的焊接性的影响程度是不同的。碳的影响最大，其他合金元素可以折合成碳的影响来估算被焊材料的焊接性。换算后的总和称为碳当量作为评定钢材焊接性的参数指标。这种方法称为碳当量法。 （2）焊接性能试验
焊接性能试验是评价金属焊接性能最为准确的方法，例如焊接裂纹试验、接头力学性能试验、接头腐蚀性试验等。 3.铸铁的焊接性能 铸铁的焊接性很差，它不能以较大的塑性变形减缓焊接应力，容易产生焊接残裂纹。焊补过程中温度不低于400℃，焊后要缓冷，以防止白口组织和裂纹产生，这种方法称为热焊法。 4.铝及铝合金的焊接性。
采用一般的焊接方法时，铝及铝合金的焊接性不好。 5.铜及铜合金的焊接性
采用一般的焊接方法时，铜及铜合金的焊接性不好。 6.3 焊接成形方法
目前在生产上常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊、电渣焊、电阻焊、钎焊等。
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6.3.1 手工电弧焊
利用电弧作为热源的熔焊方法称为电弧焊。手工电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。
1.焊接电弧
焊件接电源正极，焊条接电源负极时称为正接。正接时焊件获得的热量多，熔池深，易焊透，适用于焊接厚件，若焊件接电源负极，焊条接电源正极时称为反接。反接时不易烧穿，适于焊接薄件。
2.手工电弧焊电源
（1）手工电弧焊对电源的要求
手工电弧焊应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不同的焊件及焊条的要求。
（2）手工电弧焊电源的种类
常用手工电弧焊电源有交流焊机、直流弧焊机和逆变焊机。 3.焊条
（1）焊条的组成和作用
焊条是涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极，由焊芯和药皮两部分组成。
1）焊芯。焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又熔化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。
2）药皮。药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过程中造气造渣，起保护作用，防止空气进入焊缝，避免焊缝高温金属被空气氧化；脱氧、脱硫、脱磷和渗合金等；并具有稳弧、脱渣等作用，以保证焊条具有良好的工艺性能，形成美观的焊缝。
（2）焊条的分类
根据药皮种类的不同，焊条可分为酸性焊条和碱性焊条。
1）酸性焊条的优点是熔渣呈玻璃状，容易脱查；对焊件上的油、锈、污不敏感。表现工艺性能较好，电弧稳定，交、直流弧焊机均可使用。
缺点：焊缝的力学性能，尤其是塑性韧差，抗裂性低；另外，由于药皮的强氧化性，C、Si、Mn等元素的烧损较大。故酸性焊条常应用于一般的焊接结构，典型的酸性焊条型号如E4303。
2）碱性焊条。优点是除硫作用强于酸性烛条，又称低氢型焊条。由于这种焊条少硫低氢，所以焊缝金属的塑性、韧性好，抗裂性强；又由于这种焊条药皮中含强氧化物少，故合金元素烧损少。
其缺点是药皮中的CaF2化学性质极活泼，对油、锈、污敏感；电弧不稳定；熔渣为结晶状，不脱易；HF是一种有毒气体，对人体危害较酸性焊条大，
（3）焊条的选用 在选择焊条时，应根据其性能特点，并考虑焊件的结构特点、工作条件、生产批量、施工条件及经济性等因素合理选用。
焊接低碳钢或低合金钢时，一般应使焊缝金属与母材等强度，焊接耐热钢、不锈钢时，应使焊缝金属的化学成分，与焊件的化学成分相近；焊接形状复杂和刚度大的结构及焊接承受冲击载荷，交变载荷的结构时，应选用抗裂性能好的碱性焊条；焊接难以在焊前清理的焊接结构时，应选用抗气孔性能好的酸性焊
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