基本介紹
- 中文名：熱加工
- 外文名：hot working
- 內容：鑄造、鍛造、焊接、熱處理等
- 形式：塑性形變和再結晶
- 目的：改善組織機械性能
- 類別：一種金屬處理的加工方法
基本概述,鑄造,砂型鑄造,特種鑄造,焊接,手工電弧焊,其他焊接方法,鍛造,自由鍛造,胎膜鍛造,模型鍛造,衝壓,衝壓的基本工序,沖模,
基本概述
熱加工是在高於再結晶溫度的條件下，使金屬材料同時產生塑性變形和再結晶的加工方法。熱加工通常括鑄造、鍛造、焊接、熱處理等工藝。熱加工能使金屬零件在成形的同時改它的組織或者使已成形的零件改變既定狀態以改善零件的機械性能。
鑄造
熔鍊金屬，製造鑄型，井將熔融金屬澆入鑄型，凝固後獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為鑄造，鑄造是一門套用科學，廣泛用於生產機器零件或毛坯，其實質是液態金屬逐步冷加凝固面成形，具有以下優點：
（1）可以生產出形狀複雜，特別是具有複雜內腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機架等。
（2）鑄造生產的適應性廣，工藝靈活性大。工業上常用的金屬材料均可用來進行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由0.5毫米到1米。
（3）儲造用原材料大都來源廣泛，價格低廉，並可直接利用廢機件，故鑄件成本較低。
但是，液態成形也給件帶來某些缺點，如鑄造組織硫松、晶粒粗大、內部易產生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。因此，鑄件的力學性能，特別是衝擊韌度低於同種材料的鍛件。加之鑄造工序多，且難於精確控制，使得鑄件質量不夠穩定，同時鑄造的勞動條件差。
隨著鑄造技術的發展，除了機器製造業外，在公共設施，生活用品，工藝美術和建築等國民經濟各個領域，也廣泛採用各種鑄件。鑄件的生產工藝方法大體分為砂型造和特種鑄造兩大類。
砂型鑄造
在砂型鑄造中，造型和造芯是最基本的工序。它們對鑄件的質量、生產率和成本的影響很大。造型通常可分為手工造型和機器造型，手工造型是用手工或手動工具完成紫砂，起模，修型工序。手工造型主要適應於單件、小批量鑄件或難以用造型機械生產的形狀複雜的大型鑄件。
隨著現代化大生產的發展，機器造型已代替了大部分的手工造型，機器造型不但生產率高，而且質量穩定，勞動強度低，是成批大量生產鑄件的主要方法，機器造型的實質是採用機器完成全部操作，至少完成緊砂操作的造型方法，效率高，鑄型和儲件質量高，但投資較大。適用於大量或成批生產的中小鑄件。
特種鑄造
隨著科學技術的發展和生產水平的提高，對鑄件質量、勞動生產率、勞動條件和生產成本有了進一步的要求，因而鑄造方法有了長足的發展。所謂特種鑄造，是指有別於砂型鑄造方法的其他鑄造工藝。目前特種鑄造方法已發展到幾十種。常用的有熔模鑄造，金屬型鑄造，離心鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、陶瓷型鑄造、實型鑄造、磁型鑄造、石墨型鑄造、差壓鑄造、連續鑄造、擠壓鑄造等。
焊接
焊接是現代製造技術中重要的金屬連線技術。接成形技術的本質在於：利用加熱成者同時加熱加壓的方法，使分離的金屬零件形成原子間的結合，從而形成新的金屬結構。
焊接的實質是使兩個分離的物體通過加熱或加壓，或兩者並用，在用或不用填充材料的條件下藉助於原子間或分子間的聯繫與質點的擴散作用形成一個整體的過程，要使兩個分離的物體形成永久性結合，首先必須使兩個物體相互接近到0.3~0.5納米的距離，使之達到原子間的力能夠互相作用的程度，這對液體來說是很容易的。但對固體則需外部給予很大的能量才會使其接觸表面之間達到原子間結合的距離。而實際金屬由於固體硬度較高，無論其表面精度多高，實際上也只能是部分點接觸，加之其表面還會有各種雜質，如氧化物、油脂、塵土及氣體分子的吸附所形成的薄膜等，這些都是妨礙兩個物體原子結合的因素，焊接技術就是採用加熱、加壓或兩者並用的方法，來克服阻礙原子結合的因素，以達到二者水久半固連線的目的。
焊接的優點：①接頭的力學性能與使用性能良好。②與鉚接相比，採用焊接工藝製造的金屬結構重量輕，節約原材料，製造周期短，成本低。
焊接存在的問題：焊接接頭的組織和性能與母材相比會發生變化；容易產生焊接裂等缺陷；焊接後會產生殘餘應力與變形。這些都會影響焊接結構的質量。
焊接種類根據焊接過程的特點，主要有熔化焊、壓力焊、釺焊。
手工電弧焊
手工電弧焊是利用手工操縱電焊條進行焊接的電弧焊方法。電弧導電時，產生大量的熱量，同時發出強烈的弧光。手工電弧焊是利用電弧的熱量熔化熔池和焊條的。
其他焊接方法
氣焊與氣割：氣焊是利用氣體火焰作為熱源的焊接方法。常用氧-乙炔火焰作為熱源。氧氣和乙炔在焊炬中混合，點燃後加熱焊絲和工件。氣割又稱氧氣切割，是廣泛套用的下料方法。氣割的原理是利用預熱火焰將被切割的金屬預熱到燃點，再向此處噴射氧氣流。被預熱到燃點的金屬在氧氣流中燃燒形成金屬氧化物。同時，這一燃燒過程放出大量的熱量。這些熱量將金屬氧化物熔化為熔渣。熔渣被氧氣流吹掉，形成切口，接著，燃燒熱與預熱火焰又進一步加熱並切割其他金屬。因此，氣割實質上是金屬在氧氣中燃燒的過程。金屬燃燒放出的熱量在氣割中具有重要的作用。
電阻焊：在電阻焊時，電流在通過焊接接頭時會產生接觸電阻熱。電阻焊是利用接觸電阻熱將接頭加熱到塑性或熔化狀態，再通過電極施加壓力，形成原子間結合的焊接方法。
釺焊：釺焊時母材不熔化。釺焊時使用釺劑、釺料，將釺料加熱到熔化狀態，液態的釺料潤濕母材，井通過毛細管作用填充到接頭的間隙，進而與母材相互擴教，冷卻後形成接頭。
鍛造
在衝擊力或靜壓力的作用下，使熱錠或熱坯產生局部或全部的塑性變形，獲得所需形狀、尺寸和性能的做件的加工方法稱為鍛造。
鍛造一般是將軋制圓鋼、方鋼（中、小鍛件）或鋼錠（大鍛件）加熱到高溫狀態後進行加工。鍛造能夠改善鑄態組織、鑄造缺陷（縮孔、氣孔等），使段件組織緊密、晶粒細化、成分均勻，從而都顯著提高金屬的力學性性能。因此，造主要用於那些承受重載，衝擊載荷，交變載荷的重要機械零件或毛坯，如各種工具機的主軸和齒輪，汽車發動機的曲軸和連桿，起重機吊鉤及各種刀具、模具等。
鍛造分為自由鍛造，模型造及胎模。
自由鍛造
只採用通用工具成直接在造設備的上、下砥鐵間使坯料變形獲得件的方法稱為自由鍛造。自由鍛的原材料可以是軋材（中小型鍛件）或鋼錠（大型件）。自由鍛工藝靈活、工具簡單，主要適合於各種做件的單件小批生產，也是特大型鍛件的唯一生產方法。
胎膜鍛造
胎模鍛是在自由鍛設備上使用可移動的簡單模具生產鍛件的一種鍛造方法。胎模鍛造一般先採用自由制坯，然後在胎模中終鍛成形，鍛件的形狀和尺存主要靠胎模的型槽來保證。胎模不固定在設備上，鍛造時用工具夾持著進行鍛打。
模型鍛造
模型鍛造簡稱為模鍛，是將加熱到鍛造溫度的金屬坯料放到固定在模鍛設備上的模膛內，使坯料受壓變形，從而獲得鍛件的方法。
衝壓
衝壓是在沖床上用沖模使金屬或非金屬板料產生分離或變形而獲得製件的加工方法。板料衝壓通常在室溫下進行，所以又稱冷衝壓，用於衝壓的材料必須具有良好的塑性，常用的有低碳鋼、高塑性合金鋼、鋁和鋁合金、銅和銅合金等金屬材料以及皮革、塑膠、膠木等非金屬材料。衝壓的優點是生產率高，成本低；成品的形狀複雜，尺寸精度高，表面質量好且剛度大，強度高、重量輕，無需切削加工即可使用。因此在汽車、拖拉機、電機、電器、日常生活用品及國防工業生產中得到廣泛套用。
衝壓的基本工序
衝壓的基本工序主要有沖孔和落料、彎曲、拉深等。將板坯在沖模刃口作用下沿封閉輪廓分離的工序稱為沖孔或落料。彎曲是利用彎曲模使工件軸線彎成一定角度和曲率的工序。拉深是利用模具將平板毛坯變成杯形、盒形等開口空心工件的工序。
沖模
沖模是實現坯料分離或變形必不可少的工藝裝備。
①沖模的主要組成部分及作用：工作部分包括凸模、凹模等，實現板料分離或變形，完成衝壓工序。定位部分包括導板、定位銷等，用於控制坯料的送進方向和送進距離。卸料部分包括卸料板、頂板等，用於在衝壓後卸取板坯或工件。導向部分包括導柱、導套等，用來保證上、下模合模準確。模體部分但括上、下模板、模柄等，用於與沖床連線、傳遞壓力。
②沖模的種類：按照沖模完成的工序性質可分為沖孔模、落料模、彎曲模、拉深模等，按其工序的組合程度又可分為簡單模、連續模和複合模。
