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8.2.5 機(jī)械加工工藝,1.金屬切削加工,金屬切削（metal cutting）加工是指用刀具（cutter）將金屬毛坯逐層切削而使工件得到所需要的形狀尺寸和表面粗糙度的加工方法。,金屬切削加工包括鉗工和機(jī)械加工兩種方法。鉗工是工人用手工工具進(jìn)行切削的加工方法，操作靈活方便，在裝配和修理中廣泛應(yīng)用。機(jī)械加工是借助于機(jī)床來完成切削的，包括車、刨、銑、鉆、磨等方法。,機(jī)械加工方法不同，其切削運(yùn)動(dòng)方式就不同，采用的機(jī)床和刀具亦不同。切削所選擇的刀具材料應(yīng)比工件材料的硬度更高，主要選擇碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金等材料。,圖8-15 車床,（2）銑床,銑床（milling machine）系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件（和）銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。,銑床是用銑刀對工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。,圖8-16 HKX57型萬能升降臺(tái)銑床,（3）刨床,刨床（planing and shaping machine）是一種用刨刀對工件的平面、溝槽或成形表面進(jìn)行刨削的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床。,圖8-17 重型龍門刨床,使用刨床加工，刀具較簡單，但生產(chǎn)率較低（加工長而窄的平面除外），因而主要用于單件，小批量生產(chǎn)及機(jī)修車間，在大批量生產(chǎn)中往往被銑床所代替。,根據(jù)結(jié)構(gòu)和性能，刨床主要分為牛頭刨床、龍門刨床、單臂刨床及專門化刨床（如刨削大鋼板邊緣部分的刨邊機(jī)、刨削沖頭和復(fù)雜形狀工件的刨模機(jī)）等。,（4）鉆床,鉆床（drilling machine）系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。,圖8-18 搖臂鉆床,（5）鏜床,鏜床（boring machine，boring lathe）系指主要用鏜刀在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,鏜床主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工。,圖8-19 鏜床,鏜床在加工過程中工件不動(dòng)，讓刀具移動(dòng)，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）。,（6）磨床,磨床（grinder,grinding machine）是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。,大多數(shù)磨床使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)磨床使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。,磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗巖石等。,磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。,圖8-20 磨床,（7）齒輪加工機(jī)床,圓柱齒輪加工機(jī)床,圓柱齒輪加工機(jī)床主要用于加工各種圓柱齒輪、齒條、蝸輪。常用的有滾齒機(jī)、插齒機(jī)、銑齒機(jī)、剃齒機(jī)等。,滾齒機(jī)用滾刀按展成法粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪和蝸輪等，加工范圍廣，可達(dá)到高精度或高生產(chǎn)率。,圖8-21 滾齒機(jī),展成法亦稱范成法、共扼法或包絡(luò)法，是目前齒輪加工中最常用的一種方法。,它是根據(jù)一對齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，兩齒輪的齒廓互為共軛曲線的原理來加工的。,其刀具分齒輪型刀具（如齒輪插刀）和齒條型刀具（如齒條插刀和齒輪滾刀等）兩大類。,插齒機(jī)用插齒刀按展成法加工直齒、斜齒齒輪和其他齒形件，主要用于加工多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪。,圖8-22 Y5132A插齒機(jī),銑齒機(jī)用成形銑刀按分度法加工，主要用于加工特殊齒形的儀表齒輪。,剃齒機(jī)是用齒輪式剃齒刀精加工齒輪的一種高效機(jī)床。,磨齒機(jī)是用砂輪精加工淬硬圓柱齒輪或齒輪刀具齒面的高精度機(jī)床。,珩齒機(jī)是利用珩輪與被加工齒輪的自由嚙合，消除淬硬齒輪毛刺和其他齒面缺陷的機(jī)床。,擠齒機(jī)是利用高硬度無切削刃的擠輪與工件的自由嚙合，將齒面上的微小不平碾光，以提高精度和光潔程度的機(jī)床。,圖8-23 剃齒機(jī),齒輪倒角機(jī)是對內(nèi)外嚙合的滑移齒輪的齒端部倒圓的機(jī)床，是生產(chǎn)齒輪變速器和其他齒輪移換機(jī)構(gòu)不可缺少的加工設(shè)備。,圓柱齒輪加工機(jī)床還包括齒輪熱軋機(jī)和齒輪冷軋機(jī)等。,錐齒輪加工機(jī)床,錐齒輪加工機(jī)床主要用于加工直齒、斜齒、弧齒和延長外擺線齒等錐齒輪的齒部。,錐齒輪加工機(jī)床主要有直齒錐齒輪刨齒機(jī) 、雙刀盤直齒錐齒輪銑齒機(jī) 、直齒錐齒輪拉銑機(jī) 、弧齒錐齒輪銑齒機(jī)、弧齒錐齒輪磨齒機(jī) 、延長外擺線齒錐齒輪銑齒機(jī) 、準(zhǔn)漸開線齒錐齒輪銑齒機(jī) 等。,圖8-24 弧齒傘齒輪銑齒機(jī),錐齒輪加工機(jī)床的配套設(shè)備有磨削銑刀盤和拉刀盤刀刃的磨刀機(jī)，配研成對錐齒輪的研齒機(jī)，檢驗(yàn)成對錐齒輪嚙合接觸情況的錐齒輪滾動(dòng)檢查機(jī)和防止齒部熱處理變形的淬火壓床等。,2）機(jī)床在汽車工業(yè)中的應(yīng)用,金屬切削機(jī)床在汽車工業(yè)中主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、底盤、零部件及模具制造。,由于近年金切機(jī)床高速化、柔性化、精益化發(fā)展趨勢明顯，國內(nèi)汽車行業(yè)對金切機(jī)床的需求有了新的變化。,對于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋及變速器殼體等箱體類零件制造，現(xiàn)在除關(guān)鍵工序外基本上由高速加工中心替代原專用機(jī)床，其他設(shè)備還有一些專用機(jī)床，如珩磨機(jī)（圖8-25）、精鏜機(jī)床、精銑機(jī)床等。,立式珩磨機(jī),圖8-25 珩磨機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線需要的主要生產(chǎn)設(shè)備有數(shù)控車床、內(nèi)銑床、高速外銑床、車-車?yán)瓩C(jī)床、高效柔性兩端孔鉆床、高效柔性油孔鉆床（或高速加工中心）、主軸徑磨床、連桿徑磨床、隨動(dòng)磨床、端面外圓磨床、拋光機(jī)床、圓角滾壓機(jī)床、動(dòng)平衡機(jī)等。,發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸生產(chǎn)線需要的主要生產(chǎn)設(shè)備有數(shù)控車床、高效柔性兩端孔鉆床、凸輪軸無心磨床、凸輪磨床、端面外圓磨床、拋光機(jī)床、重熔硬化設(shè)備等。,發(fā)動(dòng)機(jī)連桿生產(chǎn)線需要的主要生產(chǎn)設(shè)備有雙端面磨床、脹斷設(shè)備、立式拉床、鉆鏜專機(jī)或加工中心、精鏜機(jī)床、珩磨機(jī)等。,加工齒輪需要的設(shè)備有數(shù)控滾齒機(jī)（圖8-26）、數(shù)控插齒機(jī)（圖8-27）、數(shù)控珩齒機(jī)、數(shù)控磨齒機(jī)、立式拉床、內(nèi)孔端面磨床、綜合檢查機(jī)等。,圖8-26 YHK3180數(shù)控滾齒機(jī),圖8-27 數(shù)控插齒機(jī),YK5132數(shù)控插齒機(jī),3.典型機(jī)械加工工藝,1）車削,車削（turning）是在車床上用車刀加工工件的工藝過程，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是工件作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)而刀具作直行的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,車床適于切削各種旋轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)、外圓柱和圓錐面，還可以車削端面。在車削時(shí)若進(jìn)給速度較大，就可以加工螺紋。,圖8-28 車刀,2）刨削,刨削（planing）是在刨床上用刨刀加工工件的工藝過程，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是刀具相對于工件作直線主運(yùn)動(dòng)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則是垂直于主運(yùn)動(dòng)的橫向直線運(yùn)動(dòng)。,汽車上的汽缸體和汽缸蓋的平面、變速器箱體和蓋的配合平面等都是用刨床加工的。,刨床適于加工水平面、垂直面、斜面、溝槽等。,圖8-29 四面刨刀,3）銑削,銑削（milling）是在銑床上用銑刀加工工件的工藝過程，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是銑刀作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)而工件作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,計(jì)算機(jī)操縱的數(shù)控銑床可以加工形狀很復(fù)雜的工件，是現(xiàn)代化加工的一種主要機(jī)床。,銑床可以加工平面、斜面、溝槽，甚至可加工齒輪和曲面等。與刨削相比，銑削生產(chǎn)率較高而且加工得精細(xì)，幾乎可全部代替刨削。,銑削廣泛地應(yīng)用于加工各種汽車零件。汽車車身沖壓模具都是銑削加工的。,圖8-30 盤狀銑刀,4）鉆削及鏜削,鉆削（drilling）及鏜削是加工孔的主要切削方法，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是刀具繞自身軸線做旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)并沿軸線做直行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,鉆頭呈麻花形（俗稱麻花鉆頭），有兩條螺旋槽，其主切削刃在鉆頭頂尖的兩側(cè)，副切削刃在螺旋槽的邊緣。,圖8-31 麻花鉆頭,鉸孔（reaming）是應(yīng)用較廣的孔的精加工方法，鉸刀比鉸孔用的鉆頭齒數(shù)更多而且導(dǎo)向好。,鉸孔時(shí)，切削速度低而且切削量小，因而可獲得精度高而且光整的孔。,鏜削（boring）用于加工直徑較大的孔，通常在鑄件的毛坯中已鑄出孔形，再將工件放在鏜床上用鏜刀切削成準(zhǔn)確的尺寸。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的孔和變速器箱體的軸承孔等都用鏜削加工。,圖8-32 鉸刀,圖8-33 鏜刀,5）磨削和拋光,磨削（grinding）是在磨床上用砂輪（grindstone）加工工件的工藝過程，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是砂輪做旋轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)而工件做直線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,磨削是一種精加工方法，可以獲得尺寸精確且光潔的工件，而且可以磨硬度很高的工件。一些經(jīng)過熱處理的汽車零件，往往用磨床進(jìn)行精加工，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等。,拋光（polishing）是利用涂上磨膏的軟輪對工件表面細(xì)磨的工藝過程。拋光可以獲得光澤的鏡面，但不能維持或提高原來的加工精度，所以主要用于裝飾性加工，如電鍍裝飾前的準(zhǔn)備工序等。,圖8-34 砂輪,6）齒輪加工,齒輪的種類很多，加工原理也較復(fù)雜。通俗地說，相配對的兩個(gè)齒輪，如果把一個(gè)齒輪制成具有切削能力的刀具，就可以將另一個(gè)齒輪制造出來。,圖8-35 汽車用高精度齒輪,汽車用高精度齒輪,汽車用高精度齒輪,汽車用高精度齒輪,齒輪加工主要有插齒、銑齒、滾齒、磨齒等方法。,圖8-36 插齒,圖8-37 錐齒輪銑齒,圖8-38 滾齒,圖8-39 磨齒,7）工裝與定位,工件在切削加工時(shí)必須在機(jī)床上安裝夾持牢固，避免串動(dòng)和振動(dòng)而影響精度。此外，在切削加工時(shí)還必須使工件和刀具保持正確的相對位置。,因此，除了機(jī)床、刀具和工件外，還需要有夾具。夾具不但可使工件夾持牢固，還可以正確定位。例如，車床床頭上的卡盤就是典型的夾具，不但可牢固地夾住工件旋轉(zhuǎn)，還能保證工件的軸線與車床的軸線對正。,以大批量生產(chǎn)為特征的汽車零件的機(jī)加工，走過了從普通機(jī)床到專用機(jī)床和組合機(jī)床，再到數(shù)控機(jī)床（圖8-40）、加工自動(dòng)線、加工中心這樣一條發(fā)展道路。,現(xiàn)在，汽車零件機(jī)加工的自動(dòng)化水平相當(dāng)高，絕大部分都采用計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)生產(chǎn)線，少量采用單機(jī)生產(chǎn)的設(shè)備也都是數(shù)控機(jī)床，只有少量輔助工序由人工操作。,圖8-40 數(shù)控機(jī)床,8.2.6 特種加工與熱處理工藝,1.特種加工,特種加工（special processing）亦稱非傳統(tǒng)加工（non-traditional machining，NTM）或現(xiàn)代加工方法，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形 、改變性能或被鍍覆等。,特種加工的方法有電火花加工、電子束加工、激光加工、等離子弧加工、電解加工等。特種加工的加工能量非常集中，可用于對材料進(jìn)行切削、打孔、切槽等加工。,圖8-41 電火花加工機(jī)床,2.熱處理,1）熱處理的目的與分類,熱處理（heat treatment）是將固態(tài)的鋼加熱、保溫、冷卻而改變其組織結(jié)構(gòu)，以滿足零件的使用要求或工藝要求的方法。,圖8-42 熱處理,根據(jù)加熱、保溫和冷卻工藝方法的不同，熱處理工藝大致分為整體熱處理、表面熱處理、化學(xué)熱處理三類。,表8-1 熱處理工藝的類別和特點(diǎn),歸納為由加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段組成的工藝過程。熱處理工藝可用溫度時(shí)間坐標(biāo)圖表示，即熱處理工藝曲線。,圖8-43 熱處理工藝曲線,加熱溫度的高低、保溫時(shí)間的長短、冷卻速度的快慢，可使鋼產(chǎn)生不同的組織變化。熱處理工藝包括退火、正火、淬火、回火等。,2）整體熱處理,對工件整體進(jìn)行穿透加熱的熱處理稱為鋼的整體熱處理工藝。根據(jù)在一般零件的加工工藝路線中所處的位置和作用，熱處理可分為預(yù)備熱處理（退火、正火）和最后熱處理（淬火、回火）。,一般零件的熱處理工藝路線為：毛坯（鑄造或鍛造）退火或正火機(jī)械（粗）加工淬火+回火（或表面熱處理）機(jī)械（精）加工。,退火與正火常作為預(yù)備熱處理，其目的是為消除毛坯的組織缺陷，或?yàn)橐院蟮募庸ぷ鳒?zhǔn)備；淬火和回火工藝配合可強(qiáng)化鋼材，提高零件或工具的使用性能，可作為最終熱處理。,（1）退火,退火（annealing）是將鋼件加熱，保溫一定時(shí)間，隨后連同爐子一起緩慢冷卻，以獲得較細(xì)而均勻的組織，降低硬度，以利于切削加工。,常用退火方法有完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火等。,根據(jù)不同情況，退火的作用可歸納為降低硬度，改善鋼的成形和切削加工性能；均勻鋼的化學(xué)成分和組織；消除內(nèi)應(yīng)力等。,（2）正火,正火（normalizing）是將鋼件加熱，保溫后從爐中取出，隨后在空氣中冷卻，適于對低碳鋼進(jìn)行細(xì)化處理。,正火冷卻方式最常用的是將鋼件從加熱爐中取出，然后在空氣中自然冷卻。對于大件也可采用吹風(fēng)、噴霧和調(diào)節(jié)鋼件堆放距離等方法控制鋼件的冷卻速度，達(dá)到要求的組織和性能。,正火可以作為預(yù)備熱處理，為機(jī)械加工提供適宜的硬度，又能細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力，并為最終熱處理提供合適的組織狀態(tài)；正火也可作為最終熱處理，為某些受力較小，性能要求不高的碳素鋼結(jié)構(gòu)零件提供合適的力學(xué)性能。,正火還能消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，為球化退火作好組織準(zhǔn)備。,常用退火與正火的加熱溫度和熱處理工藝曲線如圖8-44所示。,圖8-44 常用退火與正火的加熱溫度和熱處理工藝曲線,（3）淬火,淬火（quenching，hardening）是將鋼件加熱，保溫后在水中或油中快速冷卻，以提高硬度。,目前應(yīng)用最廣泛的淬火冷卻介質(zhì)是水和油。,常用淬火方法主要有單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體等溫淬火、貝氏體等溫淬火。選擇適當(dāng)?shù)拇慊鸱椒梢员ＷC在獲得所要求的淬火組織和性能條件下，盡量減小淬火應(yīng)力，減少工件變形和開裂傾向。,淬火,（4）回火,回火（tempering）通常是淬火的后續(xù)工序，將淬火后的鋼件重新加熱，保溫后冷卻，使組織穩(wěn)定，消除脆性?；鼗鹩职ㄕ{(diào)質(zhì)處理和時(shí)效處理。,淬火后的零件必須進(jìn)行回火才能使用?；鼗鸬哪康氖牵簻p少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力；穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸；降低脆性、獲得所需要的力學(xué)性能。,常用回火方法有低溫回火、中溫回火和高溫回火等幾種。, 低溫回火,低溫回火（250）后得到回火馬氏體組織。其目的是降低鋼的淬火應(yīng)力和脆性，回火馬氏體具有高的硬度（一般為5864HRC）、強(qiáng)度和良好的耐磨性。,因此，低溫回火特別適用于刀具、量具、滾動(dòng)軸承、滲碳件及高頻表面淬火等要求高硬度和耐磨性的工件。,中溫回火,中溫回火（250500）后得到回火托氏體組織。使鋼具有高的彈性極限，較高的強(qiáng)度和硬度（一般為3550HRC），良好的塑性和韌性。,高溫回火,高溫回火（500）后得到回火索氏體組織。工件淬火并高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)（hardening and tempering）。調(diào)質(zhì)處理后，鋼具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能（一般硬度為220230HBS）。,高溫回火主要適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼制作的曲軸、連桿、螺栓、汽車半軸、機(jī)床主軸及齒輪等重要的機(jī)器零件。,中溫回火主要用于各種彈性元件及熱作模具。,表8-2 常用的回火方法、特點(diǎn)和適用范圍,時(shí)效處理（aging）,為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150250）精加工前，把工件重新加熱到100150，保持520h，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時(shí)效處理。,對在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。,需要指出的是，在機(jī)械生產(chǎn)中，為了穩(wěn)定鑄件尺寸，常將鑄件在室溫下長期放置，然后才進(jìn)行切削加工。這種措施也被稱為時(shí)效。但這種時(shí)效不屬于金屬熱處理工藝。,3）表面熱處理,表面熱處理（surface heat treatment）是指通過快速加熱，僅對鋼件表面進(jìn)行熱處理，以改變表面層組織和性能的熱處理工藝。,常用的表面熱處理工藝為表面淬火，是強(qiáng)化材料表面的重要手段，特別適合于要求表面具有較高硬度和耐磨性、芯部具有一定強(qiáng)度的零件（如齒輪、活塞銷、曲軸、凸輪等）。,（1）感應(yīng)加熱表面淬火,感應(yīng)加熱多用于工業(yè)金屬零件表面淬火，是一種使工件表面產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流，迅速加熱零件表面，然后迅速淬火的金屬熱處理方法。,圖8-46 感應(yīng)加熱的效果,圖8-47 感應(yīng)加熱表面淬火基本原理,感應(yīng)加熱表面淬火最適宜的鋼種是中碳鋼（如40、45鋼）和中碳合金鋼（如40Cr、40MnB鋼等），常用零件有齒輪、軸、銷類等，也可用于高碳工具鋼、含合金元素較少的合金工具鋼及鑄鐵等。,感應(yīng)淬火后一般應(yīng)采用180200低溫回火。,一般中碳鋼感應(yīng)淬火件的典型加工工序?yàn)椋哄懠饳C(jī)械加工（粗加工）調(diào)質(zhì)處理機(jī)械加工（半精加工）感應(yīng)淬火精加工。,調(diào)質(zhì)處理能獲得良好的芯部強(qiáng)韌性，以承受復(fù)雜的交變應(yīng)力。感應(yīng)淬火能獲得表面高硬度，一般為5055HRC，具有良好的耐磨性。,感應(yīng)淬火方法有高頻淬火、中頻淬火、工頻淬火三種，其具體應(yīng)用見表8-3。電流頻率越高，淬硬層越薄，一般中小型零件采用高頻淬火，大中型件采用中頻或工頻淬火。,圖8-48 中頻感應(yīng)淬火,表8-3 感應(yīng)淬火方法與應(yīng)用,（2）火焰加熱表面淬火 （3）電接觸加熱表面淬火 （4）激光表面加熱淬火,圖8-49 激光表面淬火,4）化學(xué)熱處理,化學(xué)熱處理是指金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入工件表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。,常見的化學(xué)熱處理工藝有滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲鋁、滲硼等。,化學(xué)熱處理的目的主要是提高鋼件表面的硬度、耐磨性、抗蝕性、抗疲勞強(qiáng)度和抗氧化性等。,圖8-50 井式氣體滲碳爐,8.2.7 焊接工藝,焊接（welding）是通過加熱或加壓或兩者并用，并且用（或不用）填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種工藝方法。,焊接和其他連接方法最基本的區(qū)別在于：被焊的兩部分金屬產(chǎn)生了原子之間的互相溶解與擴(kuò)散，并形成了共同晶體，在宏觀上建立了永久性的連接。,按焊接過程的特點(diǎn)不同，焊接可分熔焊、壓焊、釬焊三大類。,1.熔焊,熔焊（fusion welding）又稱熔化焊，是將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法。,熔焊在多數(shù)情況下同時(shí)還要向焊接部位加入熔化狀態(tài)的填充金屬，待冷卻凝固后，兩部分被焊金屬即結(jié)合成不可分離的整體。,（1）焊接電弧,焊接電弧是由焊接電源供給的，具有一定電壓的兩電極間或電極與母材間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。,焊接電弧的產(chǎn)生,焊接電弧的極性及應(yīng)用,用直流弧焊電源焊接時(shí)，工件接正極，焊條接負(fù)極，稱為正接，適于焊接厚件；工件接負(fù)極，焊條接正極，稱為反接。反接適于焊接薄件。,用交流弧焊電源焊接時(shí)，因陽極與陰極不斷交替變化，故不存在正、反接問題。,圖8-51所 焊條電弧焊焊接過程,（2）焊接設(shè)備,焊條電弧焊的主要設(shè)備是弧焊機(jī)。,圖8-52 直流弧焊機(jī),圖8-53 交流直流兩用弧焊機(jī),（3）焊條,焊條（electrode）由焊芯和藥皮兩部分組成。,焊芯的作用是與焊件之間產(chǎn)生電弧并熔化作為焊縫的填充金屬。焊芯的化學(xué)成分將直接影響焊縫質(zhì)量，且對其各合金元素含量有一定的限制，保證焊縫的性能不低于母材。,圖8-54 焊條,2）埋弧自動(dòng)焊,埋弧焊（submerged-arc welding，SAW）是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。,埋弧自動(dòng)焊（automatic submerged-arc welding）是埋弧焊的一種自動(dòng)化焊接方法。在焊接過程中電弧被焊劑覆蓋，用機(jī)械裝置自動(dòng)控制送絲和電弧移動(dòng)，如圖8-55所示。,圖8-55 埋弧自動(dòng)焊原理,3）氣體保護(hù)焊,氣體保護(hù)電弧焊（gas shielded arc welding）是利用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)焊接區(qū)的電弧焊，簡稱氣體保護(hù)焊。常用的有氬弧焊、CO氣體保護(hù)焊兩種。,（1）氬弧焊,氬弧焊（argon arc welding）是使用氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。,（2）CO氣體保護(hù)焊,CO氣體保護(hù)焊（CO arc welding）是利用CO作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。,CO氣體保護(hù)焊主要用于焊接低碳鋼和強(qiáng)度等級不高的低合金結(jié)構(gòu)鋼。,氬弧焊常用于不銹鋼、耐熱鋼和非鐵金屬的焊接。,4）氣焊與氣割,（1）氣焊,氣焊（gas welding）是利用氣體火焰作熱源的焊接方法，常用的是氧-乙炔焊（oxy-acetylen welding）。,（2）氣割,氣割（gas cutting）是利用氣體火焰的熱能將工件切割處預(yù)熱到一定溫度后，噴出高速切割氧流，使其燃燒并放出熱量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)切割的方法。,氣焊通常只適用于焊接厚度小于5mm 的薄板件、非鐵金屬及其合金和鑄鐵件的補(bǔ)焊，還可作為釬焊及鋼件表面淬火的熱源。,氣割只適用于純鐵、低碳鋼、中碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的切割。,2.壓焊,壓焊（pressure welding）又稱壓力焊，是指在焊接過程中必須對工件施加壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法。,電阻焊（resistance welding）是工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。,電阻焊通常分為電阻點(diǎn)焊、縫焊和對焊。,3.釬焊,釬焊（soldering and brazing）是指采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材、填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接工件的方法。,壓焊最常用的是電阻焊。,4.汽車車身焊裝,汽車車身焊接通常稱焊裝，是將車身沖壓零件組裝和焊接成符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的白車身（即未經(jīng)油漆的車身）的工藝過程。,在轎車車身焊裝過程中，一般是先將整個(gè)車身分成幾個(gè)大的總成進(jìn)行焊裝，如地板總成、發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成、左側(cè)圍總成、右側(cè)圍總成、后圍總成、頂蓋總成、左車門總成、右車門總成、發(fā)動(dòng)機(jī)罩總成、行李箱蓋總成、左、右翼子板總成等；然后再將這幾個(gè)大的總成焊裝成白車身。,車身上的小分總成一般在單機(jī)上進(jìn)行焊裝，各大總成的焊裝和車身焊裝則在流水生產(chǎn)線上完成。,因此，通常車身焊裝需建立十幾條生產(chǎn)線。生產(chǎn)線上配備各種焊接設(shè)備和工具、定位和夾緊工裝、機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)、生產(chǎn)過程控制和質(zhì)量檢測與控制系統(tǒng)、安全防護(hù)設(shè)施等。生產(chǎn)線之間的運(yùn)輸通常用懸掛式輸送機(jī)和搬運(yùn)機(jī)械手等完成。,圖8-61 車身底板焊裝,圖8-62 焊裝完畢的白車身,車身焊裝所用的焊接方法以電阻焊居多，一般占焊接總量的90以上，主要是點(diǎn)焊和凸焊，其生產(chǎn)率高、成本低。,車身焊裝所用的設(shè)備有懸掛式點(diǎn)焊機(jī)、固定點(diǎn)焊機(jī)、多點(diǎn)焊機(jī)、螺柱焊機(jī)、焊接機(jī)器人等。,圖8-63 懸掛式點(diǎn)焊機(jī),焊接機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，并出現(xiàn)了機(jī)器人焊裝線和無人操作機(jī)器人焊裝車間。采用焊接機(jī)器人可使焊接質(zhì)量穩(wěn)定，但投資較大。發(fā)展中的點(diǎn)焊逆變電源變壓器將使焊接變壓器的體積大大縮小，會(huì)進(jìn)一步推進(jìn)自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展。,圖8-64 汽車車身焊接機(jī)器人,8.2.8 涂裝工藝,汽車涂裝工藝一般可分為涂裝前金屬的表面處理（亦稱前處理，pretreatment）和涂裝施工工藝兩大部分。,1.表面處理,表面處理（surface treatment）是防銹涂裝的重要工序之一。,表面處理工藝流程為：預(yù)脫脂脫脂熱水洗冷水洗酸洗冷水洗中和冷水洗表面調(diào)整磷化冷水洗熱水洗純水洗干燥。,涂漆有好幾道工序，先經(jīng)電泳底漆，后噴中間涂料，最后作面漆施工，面漆施工是決定車身美觀的最后一關(guān)。,通常用高速旋轉(zhuǎn)靜電噴槍噴涂，其厚度單色面漆為3035m，金屬閃光漆為15m，要求得到較高的光澤和鮮艷度。,2.涂裝,汽車涂裝工藝（automobile coating）根據(jù)汽車類型的不同而各有特點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)。,載貨汽車的主要涂裝件是前部駕駛室，涂裝要求最高；客車車身外表面要求最高；轎車和小型旅行車，不論在表面裝飾性或底層保護(hù)性都比大型客車和載貨汽車的要求高。,轎車和小型旅行車表面涂層屬于一級裝飾精度，具有美麗的外觀，光亮如鏡或光滑的表面，無細(xì)微的雜質(zhì)、擦傷、裂紋、起皺、起泡及肉眼可見的缺陷，并應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。,為了確保高質(zhì)量、快節(jié)奏，涂漆生產(chǎn)較多地采用往復(fù)式噴涂機(jī)、噴漆機(jī)器人等裝備，構(gòu)成自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)線。,考慮到轎車面漆的返修率較高，一般在車間設(shè)計(jì)中安排一條較大的返修生產(chǎn)線，供正常返修使用。,圖8-65 噴漆機(jī)器人,返修噴涂時(shí)，多采用人工噴涂（圖8-66）方法