【正文】 熱噴涂是用于很大一類相關工藝的一個通用術語，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，形成獨立的近似純形或產(chǎn)生具有獨特性能的設計材料。 一旦通上電流，來自溶液的正的金屬離子被吸引到帶負電的陰極并沉淀在其上。陽極通常為被鍍金屬(假定該金屬能在電解液中腐蝕)。 通常有一個陽極(正電極)，是要沉淀材料的來源；電化學反應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(負電極)，即要覆蓋的基體。 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。與之相反，即使化學反應很快，但解吸附很慢，則總?cè)コ室膊粔蚝谩? 化學機械拋光是一種復雜的多相工藝?；瘜W機械拋光是指大量拋光液與被拋光表面產(chǎn)生化學和機械作用的拋光。電解拋光選擇性地去除微觀高點或“峰” 快于對相應微觀凹陷處或“谷”的侵蝕速率。 金屬表面的平滑是電解拋光主要的和最有優(yōu)勢的效應之一。 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。拋光工藝涉及兩種基本機理： (a)精細等級磨粒去除，和(b)在拋光中通過摩擦生熱軟化并抹光表面層。整個微觀山脈范圍都需要磨去以增加有效接觸面積。研磨使表面不規(guī)則最小化，因而增加了有效接觸面積。首先，它通過去除所有機加工痕跡能產(chǎn)生較好的表面光潔度。研具，通常用鑄鐵、銅、皮革或布制成。其中包括粘合劑、硅酸鹽、橡膠、樹脂、蟲膠和氯氧化物。實際上，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，以求很準確地把砂輪加工成要求的形狀，并去除已磨鈍的磨粒。所以，粗粒砂輪用于粗加工，而細粒砂輪則用于最后精加工。 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)制備的化學化合物制成。4)用于切斷和開槽作業(yè)的砂輪片(())。 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。在粘合劑中磨粒之間的孔隙使磨粒能象獨立的單刃切削刀具一樣工作。當α取0176。其值可由下列公式給出： V工件＝V調(diào)節(jié)輪cosα 軸向進給＝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=~)。砂輪完成實際磨削，而調(diào)節(jié)輪負責旋轉(zhuǎn)工件和產(chǎn)生縱向進給。通過砂輪的橫向進給能得到任意所需的切削深度。這種方法通常在磨削較短剛性軸時推薦使用。切削深度通過改變砂輪對工件的橫向進給來進行調(diào)整。：臥式磨床主軸或立式磨床主軸。磨削通過采用被稱為磨床的特殊機床能在平面、圓柱面甚至內(nèi)表面上進行。Merchant認為：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)絡的毛細管被吸入到切屑與刀具的接觸界面上。通過一些研究已經(jīng)表明實際上冷卻只是改善切削作業(yè)的主要因素之一。 冷卻作用：最初設想切削液僅僅是通過冷卻特性來改善切削作業(yè)。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給率是適當?shù)摹? ，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是進給率 上述基本為幾何要素，其值代表了理想情況。因而了解能在機加工作業(yè)中獲得怎樣的實際表面光潔度是重要的。 6. 熱特性—因為大量的熱產(chǎn)生在切削區(qū)，刀具材料應當具有較高的熱傳導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。 4. 韌性—雖然刀具是堅硬的，但也應有足夠的韌性以經(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。 1. 硬度要比被切削工件材料高，這樣它才能進入工件材料。? Cutting Tool Materials切削刀具材料 在工業(yè)中為了不同的應用可以使用各種各樣的切削刀具材料。 在第二種模型()中讓剪力區(qū)分布于一個范圍，速度和剪應力的轉(zhuǎn)變能說明得更符合實際。? 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派。材料幾乎沒有粘附刀具的傾向。生成這類切屑時，切屑沿刀具面幾乎沒有相對運動。如同后面將要看到的那樣，金屬切削力學極大地依賴于所產(chǎn)生切屑的形狀和尺寸?；^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?？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)。 進給率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動。的后角。前角取零度或負值也是可能的。 ：它是被稱為前傾面的刀具面與垂直機加工方向的夾角。因此了解金屬切削過程以充分利用它是重要的。 (1)在美國，每年花在機加工及其相關作業(yè)上的費用都多于千億美元。 4. 對許多需要廣泛多樣性技能和交叉學科知識的細節(jié)必須加以注意。? Disadvantages and Problems缺點和問題 1. 較高的設備和模具投資需要較高生產(chǎn)量才合算。 6. 廢料損失最小化：澆道、閘道和廢料通?？梢灾匦卵心?。 4. 非常復雜的形狀也能成型：模具的進步很大程度上是可靠的。因而顯微鏡檢查提供了有效研究該工藝的另一方法。因此，對各種形狀、材料和工藝組合能通過經(jīng)驗來確定最小壁厚。 注塑工必須認識過快填充速度、不足注塑壓力、過高融化溫度和不充分擠壓的危害性。另一方面，大多數(shù)注塑件的融化前部橫向運動部分能導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。? 減少擠壓時間和壓力：過度擠壓會抑制松弛過程。? 較快注塑(到點)：在填料過程中冷卻較少，因此初始固化層較薄，由于剪應變稀少而粘性較低；能較好地流到角落；結(jié)晶度較?。凰羞@些促成表面下的方向性也較低。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節(jié)。? Cycle of Operation作業(yè)循環(huán) 往復螺旋注塑成型機被認為由兩部分組成：一個固定注塑端和一個活動夾具端。熱塑性塑料零件只有很少能連續(xù)運行在250℃以上，其絕對最高工作溫度約為400℃。 纖維可占材料體積的三分之一以極大改善材料的強度和硬度。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械性能。結(jié)晶質(zhì)聚合物具有規(guī)則的分子排列及明顯的熔點。后者在加工過程中分離的分子鏈之間形成化學連結(jié)。這類材料由具有加熱軟化、冷卻硬化甚至可重復循環(huán)能力的聚合物組成。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。注塑成型工程師的目標很簡單：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。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噸的機械。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設計的流動通道進入冷卻模具，噴射成最終零件，然后自動再循環(huán)。當前，大概所有主要處理設備的近一半是注塑成型機。? Advantages 優(yōu)點? 良好的公差和表面光潔度? 高度復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? 如果存放不當金屬粉末質(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。一種方法是采用油浴。 由于所用粉末細小微粒的尺寸和聚合物粘合劑的真實比例，收縮可以比較大。注塑壓力較低使得制作復雜零件成為可能，通過采用側(cè)面型芯和分離工具甚至可以帶有內(nèi)螺紋。 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。Hot Forging (Powder Forging)熱鍛(粉末鍛造) 冷擠壓和燒結(jié)零件主要優(yōu)點是接近最終形狀(近似純形)，但不是充分致密的。由于很高溫度下材料的屈服強度較低，因此只需較低壓力就能擠壓。再加熱并施加均衡壓力足以使容器和粉末都塑性變形。因為尺寸的變化可以通過了解并調(diào)節(jié)擠壓及燒結(jié)參數(shù)進行控制，所以零件尺寸幾乎無需校正就能滿足尺寸公差。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散并結(jié)合。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械強度更好的固體物。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度。即大約是理論密度的90%。 還好有多種合成技術可供選擇。作為普遍規(guī)律，隨著密度的增加機械和物理性能均改善。? 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。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)生充分擴散的粉末卻保留了粉末的形態(tài)。然而它們能生成高強度燒結(jié)材料。? Material 材料 大多數(shù)用固定模壓制的結(jié)構(gòu)件都是鐵基的。被壓實的材料置于爐內(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。 制造良好的鍛件必須有合適的滑潤劑。? 公差? 尺寸公差通常為正，%，(.)。? 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，因為凹槽會使零件難以取出。? 鍛模設計的考慮因素? 如果可能分模面應沿著單一平面，否則就順著零件輪廓方向。)的零件能使材料損耗最小化。鍛模錘擊橫斷面使金屬向內(nèi)流動導致圓管或圓棒的外徑變?yōu)殄懩５男螤睢? 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。 壓鍛：壓鍛通過壓力機緩慢的擠壓動作將巨大的壓力傳遞給工件。完成的產(chǎn)品是鍛模的粗糙近似物?！裢ㄟ^用封閉鍛模擠壓，改變長度和橫截面。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，幾乎不需要做準備工作。，晶粒流動的方向就是在塑性變形期間結(jié)晶排列的方向。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。閉式模鍛用于相當小的零件大批量快速生產(chǎn)，也可用于很大的零件。兩者合在一起形成閉式鍛模。例如，棒料的直徑可以通過加熱和軸向錘擊而增大。錘鍛的基本操作之一就是通過錘擊使金屬伸長，促成其變細變長。大型的自動化鍛機用于工程零件的批量生產(chǎn)。在鍛造中用于支撐工件的基礎是鐵砧。UNIT 4 引言 鍛造是一種重要的熱成型工藝。 重量限制從400g(1lb)到數(shù)噸。它能制造沒有拔模斜度和縫脊的復雜形狀鑄件。 實型鑄造是與熔模鑄造類似的技術，但它用做型模的消耗材料是聚苯乙烯泡沫而不是石蠟。這種工藝被用于制造車輪、管嘴及類似的隨后可用機加工去除中心軸部分的零件。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。(.)以內(nèi)，(.)以內(nèi)。內(nèi)徑處則有較多的雜質(zhì)和內(nèi)含物，但可用機加工去除。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。雖然通常尺寸的鑄件重量范圍為200g到約8kg(7oz到15lb)，但實際可從幾克到35kg ( to 80lb)。在預熱的型模中澆鑄也能保證型模完全充滿。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。這樣就做成了能填充熔化金屬的鑄型。 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。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)。14. 通過機加工將零件切削到最終形狀。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)應力?？梢约尤胍欢吭仁沁@種金屬鑄件的廢料再融化—10%是適當?shù)摹?. 匹配上下鑄模，做好澆鑄金屬的準備。安放砂芯來制成鑄件的凹形結(jié)構(gòu)或內(nèi)部特征。這些砂芯用粘結(jié)砂做成，等鑄件完成后將被打碎取出。對這類缺陷采用機加工(最后一道工序)的余量。為解決收縮效應，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。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，最后到多點把熔化金屬導入型腔的稱為閘道。通過設計拔模斜度—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。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)。其目的是當熔化金屬凝固和收縮時往型腔里補充熔化金屬，從而防止在主鑄件中產(chǎn)生孔隙。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。將熔化的金屬倒入由型砂(天然的或人造的)做成鑄模腔。材料和工藝的選擇取決于零件的復雜性和功能、產(chǎn)品的質(zhì)量要求以及成本預算水平。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。其硬度范圍為900到1,100布氏硬度，這遠高于普通表面硬化所獲得的硬度。液體滲氮時在氰化