【正文】 氰化及滲碳都較多的氮和較少的碳。這種表面能有效地抵御水、鹽霧、堿、原油和天然氣的腐蝕反應(yīng)。將熔化的金屬倒入由型砂(天然的或人造的)做成鑄模腔。其目的是當(dāng)熔化金屬凝固和收縮時往型腔里補(bǔ)充熔化金屬，從而防止在主鑄件中產(chǎn)生孔隙。通過設(shè)計(jì)拔模斜度—型模垂直相交表面的微小角度偏移量—來使取出型模變得容易。為解決收縮效應(yīng)，一般而言型模做得比所需尺寸大，必須考慮線性因素并作用于各個方向。這些砂芯用粘結(jié)砂做成，等鑄件完成后將被打碎取出。6. 匹配上下鑄模，做好澆鑄金屬的準(zhǔn)備。10. 在零件開始凝固其內(nèi)部形成固態(tài)金屬的小型樹枝狀結(jié)晶期間金屬性能被確定，同時也產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。14. 通過機(jī)加工將零件切削到最終形狀。 制作鑄型的型模采用石蠟或其它一些能被融化掉的材料做成。對較高熔化溫度而言，則采用硅線石或氧化鋁硅酸鹽作耐溫材料、無水硅酸作粘合劑。雖然通常尺寸的鑄件重量范圍為200g到約8kg(7oz到15lb)，但實(shí)際可從幾克到35kg ( to 80lb)。內(nèi)徑處則有較多的雜質(zhì)和內(nèi)含物，但可用機(jī)加工去除。采用這種工藝制造的典型零件有：管子、鍋爐、壓力容器、飛輪、汽缸襯墊和其它軸對稱零件。 實(shí)型鑄造是與熔模鑄造類似的技術(shù)，但它用做型模的消耗材料是聚苯乙烯泡沫而不是石蠟。 重量限制從400g(1lb)到數(shù)噸。在鍛造中用于支撐工件的基礎(chǔ)是鐵砧。錘鍛的基本操作之一就是通過錘擊使金屬伸長，促成其變細(xì)變長。兩者合在一起形成閉式鍛模。由于較高的壓力和擠壓作用，它比落錘鍛造噪聲及振動都小得多。另外由于鍛件良好的表面，像電鍍或油漆之類的涂裝工序就很簡單，幾乎不需要做準(zhǔn)備工作。完成的產(chǎn)品是鍛模的粗糙近似物。 頂鍛：頂鍛通過壓縮長度增加橫截面，用于在螺栓等緊固件、柱塞及類似零件上制造頭部。)的零件能使材料損耗最小化。? 如同大多數(shù)成型工藝，如果不是非用不可，盡量避免采用凹槽，因?yàn)榘疾蹠沽慵y以取出。 制造良好的鍛件必須有合適的滑潤劑。? Material 材料 大多數(shù)用固定模壓制的結(jié)構(gòu)件都是鐵基的。單一元素粉末，例如鐵與2%的銅(重量百分比) 混合均勻，經(jīng)部分燒結(jié)后銅微粒粘附到鐵微粒上而沒有產(chǎn)生充分?jǐn)U散的粉末卻保留了粉末的形態(tài)。作為普遍規(guī)律，隨著密度的增加機(jī)械和物理性能均改善。即大約是理論密度的90%。Sintering燒結(jié) 燒結(jié)就是通過把粉末壓制物加熱使鄰近的微粒熔合在一起的工藝，它能生成比粉末壓制物機(jī)械強(qiáng)度更好的固體物。因?yàn)槌叽绲淖兓梢酝ㄟ^了解并調(diào)節(jié)擠壓及燒結(jié)參數(shù)進(jìn)行控制，所以零件尺寸幾乎無需校正就能滿足尺寸公差。由于很高溫度下材料的屈服強(qiáng)度較低，因此只需較低壓力就能擠壓。 粉末鍛造零件通常不像冷擠壓和燒結(jié)零件那樣接近最終尺寸或形狀。 由于所用粉末細(xì)小微粒的尺寸和聚合物粘合劑的真實(shí)比例，收縮可以比較大。? Advantages 優(yōu)點(diǎn)? 良好的公差和表面光潔度? 高度復(fù)雜的形狀能快速制作? 能制作多孔零件和難以加工材料(如粘結(jié)氧化物)? 金屬中的氣孔可用其它材料/金屬填充? 表面能具有較高的耐磨性? 孔隙率可以控制? 較低損耗? 容易自動化? 物理性能可以控制? 零件之間的變化較小? 難以機(jī)加工的金屬能被容易使用? 無需熔化金屬? 不需要很多/任何修整作業(yè)? 允許加工復(fù)雜形狀的大體積產(chǎn)品? 允許非傳統(tǒng)合金結(jié)合? 對最終密度能很好地控制? Disadvantages 缺點(diǎn)? 如果存放不當(dāng)金屬粉末質(zhì)量很快降低? 安裝和調(diào)整的成本較高? 零件尺寸受壓力機(jī)和所用粉末壓縮的限制? 銳角和變厚度較難加工? 不適合模壓的東西不可能生產(chǎn)UNIT 6 注塑成型()是將熱塑性塑料制成最終形狀的主要工藝，并且越來越多地用于熱硬化性塑料、纖維填充合成物和人造橡膠。把熱塑性塑料樹脂的固體顆粒在壓出部分融化并增壓，迫使其高速融化并通過仔細(xì)設(shè)計(jì)的流動通道進(jìn)入冷卻模具，噴射成最終零件，然后自動再循環(huán)。注塑成型工程師的目標(biāo)很簡單：在最少廢料的情況下取得最小循環(huán)時間，在有保證的情況下獲得指定產(chǎn)品性能，將由停工或其它原因產(chǎn)生的生產(chǎn)成本最小化，還有穩(wěn)定地增加專門知識和競爭力。這類材料由具有加熱軟化、冷卻硬化甚至可重復(fù)循環(huán)能力的聚合物組成。結(jié)晶質(zhì)聚合物具有規(guī)則的分子排列及明顯的熔點(diǎn)。 纖維可占材料體積的三分之一以極大改善材料的強(qiáng)度和硬度。? Cycle of Operation作業(yè)循環(huán) 往復(fù)螺旋注塑成型機(jī)被認(rèn)為由兩部分組成：一個固定注塑端和一個活動夾具端。? 較快注塑(到點(diǎn))：在填料過程中冷卻較少，因此初始固化層較薄，由于剪應(yīng)變稀少而粘性較低；能較好地流到角落；結(jié)晶度較小；所有這些促成表面下的方向性也較低。另一方面，大多數(shù)注塑件的融化前部橫向運(yùn)動部分能導(dǎo)致在主要方向性上有層理的表面下橫向方向性，產(chǎn)生需要的雙軸方向性效應(yīng)。因此，對各種形狀、材料和工藝組合能通過經(jīng)驗(yàn)來確定最小壁厚。 4. 非常復(fù)雜的形狀也能成型：模具的進(jìn)步很大程度上是可靠的。? Disadvantages and Problems缺點(diǎn)和問題 1. 較高的設(shè)備和模具投資需要較高生產(chǎn)量才合算。 (1)在美國，每年花在機(jī)加工及其相關(guān)作業(yè)上的費(fèi)用都多于千億美元。 ：它是被稱為前傾面的刀具面與垂直機(jī)加工方向的夾角。的后角?？紤]到最終形狀中的材料是通過剪切從母體金屬去除的，此區(qū)域傳統(tǒng)上稱為剪切區(qū)。如同后面將要看到的那樣，金屬切削力學(xué)極大地依賴于所產(chǎn)生切屑的形狀和尺寸。材料幾乎沒有粘附刀具的傾向。 在第二種模型()中讓剪力區(qū)分布于一個范圍，速度和剪應(yīng)力的轉(zhuǎn)變能說明得更符合實(shí)際。 1. 硬度要比被切削工件材料高，這樣它才能進(jìn)入工件材料。 6. 熱特性—因?yàn)榇罅康臒岙a(chǎn)生在切削區(qū)，刀具材料應(yīng)當(dāng)具有較高的熱傳導(dǎo)性以在最短的時間內(nèi)散發(fā)熱量，否則刀具溫度會升高，壽命會減少。 ，表面粗糙度值為 Ra=8f2/(18R√3)式中：Ra是表面粗糙度值 R是刀尖半徑 f是進(jìn)給率 上述基本為幾何要素，其值代表了理想情況。 冷卻作用：最初設(shè)想切削液僅僅是通過冷卻特性來改善切削作業(yè)。Merchant認(rèn)為：在切屑與刀具接觸界面上存在微小的粗粒，切削液通過這些表面的微小粗粒組成連鎖的網(wǎng)絡(luò)的毛細(xì)管被吸入到切屑與刀具的接觸界面上。：臥式磨床主軸或立式磨床主軸。切削深度通過改變砂輪對工件的橫向進(jìn)給來進(jìn)行調(diào)整。通過砂輪的橫向進(jìn)給能得到任意所需的切削深度。其值可由下列公式給出： V工件＝V調(diào)節(jié)輪cosα 軸向進(jìn)給＝V調(diào)節(jié)輪csinα 式中c是考慮工件和調(diào)節(jié)輪之間滑動的恒定系數(shù)(c=~)。在粘合劑中磨粒之間的孔隙使磨粒能象獨(dú)立的單刃切削刀具一樣工作。4)用于切斷和開槽作業(yè)的砂輪片(())。所以，粗粒砂輪用于粗加工，而細(xì)粒砂輪則用于最后精加工。其中包括粘合劑、硅酸鹽、橡膠、樹脂、蟲膠和氯氧化物。首先，它通過去除所有機(jī)加工痕跡能產(chǎn)生較好的表面光潔度。整個微觀山脈范圍都需要磨去以增加有效接觸面積。 在電解拋光中，金屬是逐個離子地從被拋光金屬物體表面去除的。電解拋光選擇性地去除微觀高點(diǎn)或“峰” 快于對相應(yīng)微觀凹陷處或“谷”的侵蝕速率。 化學(xué)機(jī)械拋光是一種復(fù)雜的多相工藝。 通常的表面處理可以分為兩個主要類型：覆蓋表面的處理和改變表面的處理。陽極通常為被鍍金屬(假定該金屬能在電解液中腐蝕)。 熱噴涂是用于很大一類相關(guān)工藝的一個通用術(shù)語，噴涂到表面產(chǎn)生涂層的熔化小滴可以是金屬、陶瓷、玻璃和/或聚合物，形成獨(dú)立的近似純形或產(chǎn)生具有獨(dú)特性能的設(shè)計(jì)材料。 一旦通上電流，來自溶液的正的金屬離子被吸引到帶負(fù)電的陰極并沉淀在其上。 通常有一個陽極(正電極)，是要沉淀材料的來源；電化學(xué)反應(yīng)是使金屬離子交換并遷移到要覆蓋基體上的中間過程；以及一個陰極(負(fù)電極)，即要覆蓋的基體。與之相反，即使化學(xué)反應(yīng)很快，但解吸附很慢，則總?cè)コ室膊粔蚝?。化學(xué)機(jī)械拋光是指大量拋光液與被拋光表面產(chǎn)生化學(xué)和機(jī)械作用的拋光。 金屬表面的平滑是電解拋光主要的和最有優(yōu)勢的效應(yīng)之一。拋光工藝涉及兩種基本機(jī)理： (a)精細(xì)等級磨粒去除，和(b)在拋光中通過摩擦生熱軟化并抹光表面層。研磨使表面不規(guī)則最小化，因而增加了有效接觸面積。研具，通常用鑄鐵、銅、皮革或布制成。實(shí)際上，所有砂輪的磨削性能都必須定期地通過使用硬質(zhì)合金滾輪或金剛石修整器修整而被恢復(fù)，以求很準(zhǔn)確地把砂輪加工成要求的形狀，并去除已磨鈍的磨粒。 磨料的類型：砂輪可以由象石英、金剛砂、剛玉之類的自然磨料制成，或者由象氧化鋁或碳化硅(也稱人造金剛砂)之類的工業(yè)制備的化學(xué)化合物制成。 砂輪的形狀和尺寸：根據(jù)砂輪的用途，它們的形狀和尺寸是不同的。當(dāng)α取0176。砂輪完成實(shí)際磨削，而調(diào)節(jié)輪負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)工件和產(chǎn)生縱向進(jìn)給。這種方法通常在磨削較短剛性軸時推薦使用。磨削通過采用被稱為磨床的特殊機(jī)床能在平面、圓柱面甚至內(nèi)表面上進(jìn)行。通過一些研究已經(jīng)表明實(shí)際上冷卻只是改善切削作業(yè)的主要因素之一。因此在為光潔度而選擇切削工藝參數(shù)時，采用較高的切削速度和較小的進(jìn)給率是適當(dāng)?shù)?。因而了解能在機(jī)加工作業(yè)中獲得怎樣的實(shí)際表面光潔度是重要的。 4. 韌性—雖然刀具是堅(jiān)硬的，但也應(yīng)有足夠的韌性以經(jīng)受住沖擊載荷，這些載荷來自于切削的開始或由于工件材料的缺陷而產(chǎn)生的作用力波動。? Cutting Tool Materials切削刀具材料 在工業(yè)中為了不同的應(yīng)用可以使用各種各樣的切削刀具材料。? Shear Zone 剪切區(qū) 在對金屬去除過程的分析中主要存在兩種思想學(xué)派。生成這類切屑時，切屑沿刀具面幾乎沒有相對運(yùn)動?；^刀具前傾面的切屑被提升離開刀具，切屑彎曲的結(jié)果被稱為切屑卷。 進(jìn)給率f可定義為每循環(huán)(每轉(zhuǎn)或每行程)切削刀具在通常為垂直于切削速度方向的次要相對運(yùn)動。前角取零度或負(fù)值也是可能的。因此了解金屬切削過程以充分利用它是重要的。 4. 對許多需要廣泛多樣性技能和交叉學(xué)科知識的細(xì)節(jié)必須加以注意。 6. 廢料損失最小化：澆道、閘道和廢料通?？梢灾匦卵心ァＲ蚨@微鏡檢查提供了有效研究該工藝的另一方法。 注塑工必須認(rèn)識過快填充速度、不足注塑壓力、過高融化溫度和不充分?jǐn)D壓的危害性。? 減少擠壓時間和壓力：過度擠壓會抑制松弛過程。這概述了整個循環(huán)，但省略了許多對理解此工藝所必需的很重要細(xì)節(jié)。熱塑性塑料零件只有很少能連續(xù)運(yùn)行在250℃以上，其絕對最高工作溫度約為400℃。結(jié)晶質(zhì)聚合物通常也比非結(jié)晶質(zhì)聚合物更致密并且具有更好的機(jī)械性能。后者在加工過程中分離的分子鏈之間形成化學(xué)連結(jié)。像聚四氟乙烯之類的聚合物就不能自由流動得足以適合注塑成型。今天，已有超過50家制造商列入現(xiàn)代塑料制品百科全書，能為美國市場提供壓制能力從2到6,000噸的機(jī)械。當(dāng)前，大概所有主要處理設(shè)備的近一半是注塑成型機(jī)。一種方法是采用油浴。注塑壓力較低使得制作復(fù)雜零件成為可能，通過采用側(cè)面型芯和分離工具甚至可以帶有內(nèi)螺紋。Hot Forging (Powder Forging)熱鍛(粉末鍛造) 冷擠壓和燒結(jié)零件主要優(yōu)點(diǎn)是接近最終形狀(近似純形)，但不是充分致密的。再加熱并施加均衡壓力足以使容器和粉末都塑性變形。一般有兩個加熱區(qū)，第一個去除潤滑劑，第二個溫度更高的區(qū)域讓粉末微粒之間擴(kuò)散并結(jié)合。必須采用不規(guī)則形狀粉末微粒為壓制零件提供足夠的未加工強(qiáng)度。 還好有多種合成技術(shù)可供選擇。? Powder Consolidation粉末合成 通過將大量的粉末放入模具成型為零件或物品，然后合成為內(nèi)有微粒的冶金結(jié)合物。然而它們能生成高強(qiáng)度燒結(jié)材料。被壓實(shí)的材料置于爐內(nèi)燒結(jié)，在高溫下爐內(nèi)環(huán)境可控，金屬粉末熔合形成固體。? 公差? 尺寸公差通常為正，%，(.)。? 鍛模設(shè)計(jì)的考慮因素? 如果可能分模面應(yīng)沿著單一平面，否則就順著零件輪廓方向。鍛模錘擊橫斷面使金屬向內(nèi)流動導(dǎo)致圓管或圓棒的外徑變?yōu)殄懩５男螤睢? 壓鍛：壓鍛通過壓力機(jī)緩慢的擠壓動作將巨大的壓力傳遞給工件?！裢ㄟ^用封閉鍛模擠壓，改變長度和橫截面。，晶粒流動的方向就是在塑性變形期間結(jié)晶排列的方向。閉式模鍛用于相當(dāng)小的零件大批量快速生產(chǎn)，也可用于很大的零件。例如，棒料的直徑可以通過加熱和軸向錘擊而增大。大型的自動化鍛機(jī)用于工程零件的批量生產(chǎn)。UNIT 4 引言 鍛造是一種重要的熱成型工藝。它能制造沒有拔模斜度和縫脊的復(fù)雜形狀鑄件。這種工藝被用于制造車輪、管嘴及類似的隨后可用機(jī)加工去除中心軸部分的零件。(.)以內(nèi)，(.)以內(nèi)。離心鑄造 離心鑄造()作為一個種類包括了離心鑄造、半離心鑄造和離心法鑄造。在預(yù)熱的型模中澆鑄也能保證型模完全充滿。這樣就做成了能填充熔化金屬的鑄型。大約在5,000年前的法老王時代，埃及人就用它制造黃金飾品(因此而得名投資)?？梢约尤胍欢吭仁沁@種金屬鑄件的廢料再融化—10%是適當(dāng)?shù)摹０卜派靶緛碇瞥设T件的凹形結(jié)構(gòu)或內(nèi)部特征。對這類缺陷采用機(jī)加工(最后一道工序)的余量。將澆注系統(tǒng)的垂直部分與澆注杯連接的是澆注口，澆注系統(tǒng)的水平部分稱為澆道，最后到多點(diǎn)把熔化金屬導(dǎo)入型腔的稱為閘道。然后將上型箱與下型箱裝配在一起，再把型砂倒入上型箱蓋住型模、砂芯和澆注系統(tǒng)。砂芯是插入鑄模的砂型，用于生成諸如孔或內(nèi)通道之類的內(nèi)部特征。材料和工藝的選擇取決于零件的復(fù)雜性和功能、產(chǎn)品的質(zhì)量要求以及成本預(yù)算水平。其硬度范圍為900到1,100布氏硬度，這遠(yuǎn)高于普通表面硬