焊接接头的组织

焊接接头的组织
焊接接头的组织
一、实验目的
1.掌握焊接接头各区域典型的金相组织。

2.熟悉焊接接头各区域的性能变化。

二、实验设备及材料1.金相显微镜。

2.焊接试样。

3.预磨机
4.抛光机三、实验原理
熔化焊是局部加热的过程，焊缝及其附近的母材都经历一个加热和冷却的过程。

焊接热过程将引起焊接接头组织和性能的变化，从而影响焊接质量。

焊接接头组织由焊缝金属和热影响区两部分组成。

现以低碳钢为
例，根据焊缝横截面的温度分布曲线，结合铁碳合金相图，对焊接接头各部分的组织和性能变化加以说明，见图13-1。

1．焊缝金属
焊缝区的金属在焊接时处于完全熔化状态，它的结晶是从熔池底壁上许多未熔化的晶粒开始的。

因结晶时各个方向冷却速度不同，垂直于熔合线方向冷却速度最大，所以晶粒由垂直于熔合线向焙池中心生长，最终呈柱状晶，如图13-2所示。

熔池中心最后结晶，聚集了等轴状低熔点合金和夹杂物，并可能在此处形成裂纹。

焊缝金属结晶后，其成分是填充材料与熔化母材混合后的
平均成分。

在随后的冷却过程
中，若发生相变，则上述组织均
要发生不同程度的转变。

对低碳
钢来说，焊缝组织大部分是柱状的铁素体加少量的珠光体。

2．热影响区
热影响区是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。

按受热影响的大小，热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。

1）熔合区
熔合区是焊缝和基体金属的交界区，相当于加热到固相线和液相线之间的区域。

由于该区域温度高，基体金属部分熔化，所以也称为“半熔化区”。

熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化金属因温度过高而长大成粗晶粒。

此区域在显微镜下一般为2~3
个晶粒
图13-1 低碳钢焊接接头组织变化示意图1-熔合区；2-过热区；3-正火区；4-部分相变区
的宽度，有时难以辩认。

该区城虽然很窄，但强度、塑性和韧性都下降；同时此处接头断面变化．将引起应力集中，很大程度上决定着焊接接头的性能。

2）过热区
过热区是热影响区中最高加热温度在1100℃以上至固相线温度区
间的区域．该区域在焊接时．由于加热温度高，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，所以也称为“粗晶区”。

冷却以后形成粗大的铁素体和珠光体组织，在有些情况下还形成魏氏组织（如图13-3所示），使该区域的塑性和韧性大大降低。

所以过热区是热影响区中力学性能最差的部位。

3）正火区
正火区是指热影响区中加热温度在Ac3到1100℃之间的区间。

该区温度虽较高，但加热时间较短，晶粒不容易长大。

焊后空冷，金属将发生重结晶，得到晶粒较细小的正火组织，即均匀细小的铁素体和珠光体组织，如图13-4所示。

所以该区称为正火区．也称为细晶区或相变重结晶区。

该区的组织比退火(或轧制)状态的母材组织细小，其力学性能优于母材。

4）部分相变区
部分相变区是指热影内区中加热温度在Ac1至Ac3之间的区域。

焊接加热时，由于时间较短，该区只有部分铁素体溶人奥氏体。

而未溶的铁素体则晶粒长大，变成粗大的铁素体组织。

焊后空冷，该区域得到由经过重结晶的细小铁索体和珠光体与未经重结晶的粗大铁素体组成的不均匀组织，如图13-5所示。

所以该区也称为不完全重结晶区。

该区域由于组织不均匀．力学性能稍差。

图13-2 柱状晶组织图13-3 过热区粗大魏氏组织
图13-4 正火区组织图13-5 部分相变区组织
四、实验内容及步骤
1.制备焊接接头的金相试样(展开实验过程）
2.用金相显微镜低倍观察焊接接头区全貌，注意区分焊缝区及热影响区。

换用高倍进行分区观察。

3.绘出焊接接头各区域组织示意图。

冲压模具的结构分析和拆装
一、实验目的
1.了解常用冲压模具的结构及工作原理。

2.了解冲压模具上主要零件的用途及相互间的关系
3.掌握正确拆装冲压模具的方法。

二、实验设备及材料
1.冲压模具若干副。

2.拆装用工具（扳手、旋具等）。

三、实验原理
冲压模具是板料冲压生产中主要的工艺装备。

模具的结构与技术性能对冲压件的质量、生产效率和工人的操作安全等都有很大的影响。

冲压模具根据其工艺用途有冲裁模、弯曲模、拉深模、翻边模等，按工序组合的程度则可分为简单模、连续模和复合模。

1.冲压模具的基本型式
1）简单模
在压力机的—次行程中只完成一道工序的模具、称为简单模，也称单工序模。

2）连续模
在压力机的一次行程中，模具的不同部位同时完成数道冲压工序，这种模具称为连续模。

3）复合模
在压力机的一次行程中，在模具的同一位置完成二道以上工序的模具称复合模。

2．冲压模具的主要零件
通常分为如下五个部分：
1) 工作零件
冲模的工作零件是凸模和凹模。

在复合模中还有凸凹模。

它们成对互相配合．完成对坯料的成型。

它们的形状、尺寸精度、固定方法及材质处理等决定着冲模的性能、模具成本及使用寿命
2) 辅助装置
用于协助凸模、凹模完成工艺成型必不可少的装置。

如材料送进的定向定位装置、废料排除装置、卸料退件装置、压料抬料装置等。

它们的结构形式对工件质量、操作安全、生产效率等都至关重要。

3) 导向装置
用于保证上模、下模推确合模的装置。

要求工作可靠，导向精度好．有一定互换性。

导向装置目前已基本标准化．并有商品供应。

4) 支承零件
指上模架和下模架。

凸模、凹模和其它所有的零件安装在其上组成一个模具整体。

它们与压力机连接．传递并承受着工作压力。

5) 紧固零件
如螺钉、销钉等。

四、实验内容及步骤
1.打开上、下模，认真观察模具结构，并拟定拆装方案。

2.按所拟拆装方案拆卸模具。

3.对照实物面出模具装配草图，标出各零件的名称。

4.分析各零件的作用和结构特点、设计中应特别考虑的问题。

5.观察完毕将模具各零件擦拭干净、涂上机油，按正确装配顺序装配好。

6.检查装配正确与否，整理清点拆装用工具。

五、实验报告1.实验目的。

2.实验设备及材料。

3.简述实验原理。

4.绘制模具的装配简图并标注主要零件。

5.分析模具的结构特点，详细说明模具的工作过程，并可提出对
该模具的改进方案。

车刀几何角度测量
一、实验目的
1.学会用车刀测角仪测量车刀的主要几何角度。

2.加深对切削平面、基面、正交平面三个辅助平面概念和车刀的几何角度定义的理解。

二、实验设备及材料 1.车刀测角仪。

2.车刀若干把。

三、实验原理
刀具几何角度是刀具切削部分的重要几何参数，它的大小对切削的各个方面都有重要的影响。

车刀切削部分有如下主要角度：
1）前角o γ 前刀面与基面的夹角，通常o γ=-5o ~25o 。

2）后角o α 主后刀面与切削平面的夹角，通常为6o ~12o 。

3）主偏角r κ 主切削刃在基面上投影与进给方向的夹角，一般在30o ~90o 范围内选取。

4）副偏角r
κ' 副切削刃在基面上投影与进给方向的夹角，一般取5o ~10o 。

5）刃倾角s λ 主切削刃与基面的夹角。

粗加工时选取负值，精加工时选取正值。

车刀测角仪的结构如图5-1所示。

在车刀测角仪上可以测量出车刀的各主要几何角度值。

四、实验内容及步骤
1.测主偏角
r
κ将车刀平放在平台8上，使车刀侧面紧贴活动尺9侧面上，转动平台8，使主切削刃和D面贴合。

观察基线板所指的刻度，此度数即为该车刀的主偏角的度数值。

2.测刃倾角
s
λ将车刀平放在平台8上，使车刀侧面紧贴活动尺9侧面上，转动平台8，使主切削刃在A面的正下方（这时A面可以视为基面，它和主切削刃的夹角即为刃倾角）。

偏转大指针，使A面和主切削刃紧贴，这时大指针所指的刻度即为该车刀的刃倾角的度数。

3.测前角
o
γ将车刀平放在平台8上，使车刀侧面紧贴活动尺9侧面上，将主切削刃放在测量平面A的下方。

转动平台使主切削刃和D面垂直（这时A面可以视为基面），旋转螺母4使A面下降至主切削刃上。

这时大指针所指的度数即为前角的度数。

4.测后角
o
α将车刀平放在平台8上，使车刀侧面紧贴活动尺9侧面上，将主切削刃贴在C面上，（这时可以视C面为切削平面，它和车刀后面的夹角即为后角）。

偏转大指针，使C面和车刀后面紧贴，这时大指针所偏转的度数即为该车刀的后角的度数。

5.测副偏角
r
κ'将车刀平放在平台8上，使车刀侧面紧贴活动尺9侧面上，转动平台8，使副切削刃和D面贴合。

观察基线板所指的刻度，此度数即为该车刀的副偏角的度数值。

6.换一把车刀，重复上述步骤。

五、实验报告
1.实验目的。

2.实验设备及材料。

3.简述实验原理。

4.记录测量结果。

几何角度刀具名称
前角后角主偏角副偏角刃倾角图5-1 车刀测角仪的结构简图
1-小扇形刻度板；2-小指针；3-旋钮；4-螺母；5-立柱；6-底盘；7-基线板；8-平台；9-活动尺；10-大指针；11-大扇形刻度板。