【正文】 成型機(jī)商業(yè)化。這種機(jī)械是1872年Hyatt兄弟獲得專利權(quán)的融化賽璐珞的活塞型“填充機(jī)”的派生物。 往復(fù)螺旋注射成型機(jī)把壓出機(jī)和成型壓力機(jī)的功能結(jié)合起來(lái)。1988年，美國(guó)新的注塑成型機(jī)械銷售約占全部主要聚合物機(jī)械銷售量的65%，其中包括4,600臺(tái)注塑成型設(shè)備。 如果考慮到新近的改進(jìn)(例如反作用注塑成型)和采用塑料替代金屬的高增長(zhǎng)率，注塑成型在世界范圍的工業(yè)重要性很可能將繼續(xù)增加。 它是重量范圍為5g到85kg極大一類零件可選用的工藝。? 仍然可以進(jìn)行電鍍、熱處理和機(jī)加工作業(yè)。另一種方法是先抽真空然后再充滿。? 零件有許多可供填充的空間。? Features 特征? 對(duì)較大公差的零件，燒結(jié)后可放回模具重新擠壓。 燒結(jié)零件可以實(shí)現(xiàn)尺寸控制，因?yàn)樽⑺苊芏让黠@均勻，所以燒結(jié)收縮也是均勻的。 將細(xì)小(直徑一般小于20μm)球形金屬粉末與熱塑性粘合劑混合，能生產(chǎn)具有多數(shù)注塑成型塑料特征的金屬充滿塑料零件。Metal Injection Moulding (MIM)金屬注塑成型(MIM) 注塑成型被很廣泛地用于在復(fù)雜模具中生產(chǎn)形狀精確的塑料零件。這是由于為熱膨脹效應(yīng)而設(shè)置允差以及在鍛模上需要拔模斜角所致。這能生產(chǎn)具有鍛模形狀和合適機(jī)械性能的充分致密零件。當(dāng)為了提供足夠的機(jī)械性能而致密化是必須時(shí)，可以采用熱鍛或粉末鍛造技術(shù)。 此工藝與采用冷均衡擠壓一樣只能生產(chǎn)半成品，可以通過(guò)后續(xù)加工至較小尺寸，也能用機(jī)加工到最終尺寸。采用玻璃容器時(shí)可用大氣壓力(15psi)合成棒料和較大坯段。對(duì)鐵合金典型的數(shù)值為1120℃和100MPa。 粉末致密率取決于該粉末在選定溫度和壓力下的屈服強(qiáng)度。把容器抽真空，粉末抽氣是為了防止材料在合成階段和密封時(shí)被殘留氣體污染?？梢钥吹皆诤芏嗲闆r下所有使用的粉末都包含在制成品中，廢料損失僅產(chǎn)生于需要輔助機(jī)加工時(shí)。 根據(jù)材料和燒結(jié)溫度的不同，零件的密度在燒結(jié)過(guò)程中也會(huì)改變。根據(jù)不同材料的化學(xué)成分，燒結(jié)的環(huán)境包括真空狀態(tài)也各不相同。 零件壓實(shí)后通過(guò)燒結(jié)爐。微粒的“熔合”導(dǎo)致零件密度增加，因此該工藝有時(shí)被稱為致密化。此外使用經(jīng)濟(jì)工作壓力的產(chǎn)品不是充分致密的，一般需要增加諸如熱擠壓、熱軋或鍛之類的額外工序來(lái)使材料達(dá)到全密度。然后放入合適的環(huán)境中燒結(jié)成所需產(chǎn)品。由于壓力是均衡的，所以壓制零件密度是均勻的。如果需要較高的壓實(shí)密度則壓實(shí)壓力要顯著提高，因?yàn)榇笮蛪毫C(jī)成本較高并且在較高壓力下模具強(qiáng)度要更高這樣就不合算。 這種技術(shù)的缺點(diǎn)之一是由于微粒/微粒和模壁/微粒間的摩擦效應(yīng)，零件不同部位的壓實(shí)密度存在差異。Cold Uniaxial Pressing冷單向擠壓 單一元素金屬，或極小顆粒的預(yù)先合金粉末與潤(rùn)滑劑(一般是鋰硬脂酸鹽，%)混合，然后在金屬模具中施加壓力[比如600MPa (87,000lb/)]擠壓。 有些零件，尤其是襯套式軸承常用銅及其合金制作，控制多孔性程度的意義重大，因?yàn)檫@些孔隨后要填充潤(rùn)滑劑。因此選擇何種粉末冶金方法來(lái)制作零件取決于其所需的性能級(jí)別。燒結(jié)可以被看作是把微粒焊接成初始的有用形狀。提升溫度擴(kuò)散工藝被稱為燒結(jié)，有時(shí)還輔之以外界的壓力來(lái)達(dá)到目的。這種“粘合”技術(shù)已成功用于將碳引入結(jié)合物，一種防止碳分離并起塵的技術(shù)，生產(chǎn)所謂的“清潔”粉末。用這種方法混合物中單獨(dú)粉末的可壓縮性得以維持，在運(yùn)送和使用期間結(jié)合將不會(huì)分離。 部分合金粉末是一種折衷的方法。如果用單一元素粉末生產(chǎn)均勻材料需要很高溫度和較長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，也可用預(yù)先合金。 預(yù)先合金粉末比較硬、不容易壓實(shí)，因此需要較高的擠壓力來(lái)產(chǎn)生高密度的壓制物。粉末可以是單一元素、預(yù)先合金或部分合金。通過(guò)混合元素或合金粉末并在模具中壓實(shí)混合物，再燒結(jié)或在環(huán)境可控爐內(nèi)加熱制成最終形狀。在燒結(jié)前可以進(jìn)行二次擠壓作業(yè)(再擠壓)以改善壓實(shí)狀態(tài)和材料性能。金屬粉末放在封閉的金屬腔(模具)中在壓力下被壓實(shí)?；瑵?rùn)劑對(duì)防止工件粘住鍛模很有用，還可以作為絕熱體幫助減少鍛模磨損。? 鍛模的配合公差是為了允許上模能根據(jù)下模替換。? 鍛模磨損公差為側(cè)向公差(平行于分模面)，對(duì)銅合金大約為+% ，對(duì)鋁和鋼大約為+%。? 加勁肋不要過(guò)高、過(guò)窄，因?yàn)檫@會(huì)造成材料流動(dòng)困難。? 應(yīng)提供盡可能大的倒角和半徑以幫助材料在鍛造過(guò)程中流動(dòng)。分模面上任意點(diǎn)與主分模面的夾角應(yīng)小于75176。分模面應(yīng)經(jīng)過(guò)零件中心，而不要靠近上下邊緣。因此這些工藝只有對(duì)目前很浪費(fèi)的生產(chǎn)過(guò)程，在材料節(jié)約足以補(bǔ)償模具成本的大量增加時(shí)才是合理的。此類工藝通?？梢允∪セ驕p少機(jī)加工。純型鍛和近似純型鍛工藝通過(guò)制作精密模具并生產(chǎn)鍛模斜角很小(小于1176。 純型/近似純型鍛 ：采用純型鍛或近似純型鍛，產(chǎn)生材料損耗的主要形式是飛邊以及隨后的機(jī)加工。 型鍛：型鍛—將圓管或圓棒強(qiáng)制壓入鍛模，隨著圓柱形物體的被壓入其直徑減小。 滾鍛：在滾鍛時(shí)，圓的或是扁平的棒料放在模輥之間縮小橫截面增加長(zhǎng)度制成諸如輪軸、板簧之類的零件。采用此工藝生產(chǎn)的零件重量可達(dá)125kg(260lb)而長(zhǎng)度可達(dá)3m(10 feet)。不像開(kāi)式模鍛那樣需要多次擊打把壓縮能量傳遞到零件外表面，壓鍛能將力均勻地傳遞給材料的主體。完成的零件與模膛更相似。這就是傳統(tǒng)鐵匠干的活，是較古老的制造工藝。 開(kāi)式模鍛/手工鍛：開(kāi)式模鍛或手工鍛就是操作者操縱工件在開(kāi)式鍛模中反復(fù)擊打。 這導(dǎo)致有利的晶粒流使零件堅(jiān)固?！駵p小長(zhǎng)度、增加橫截面，稱為鐓粗金屬。 鍛造生產(chǎn)的零件具有較高的強(qiáng)度重量比，所以常被用在飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)中。因此像機(jī)加工之類的精加工工序不會(huì)受空洞的影響，因?yàn)楦揪筒淮嬖凇ｅ懠奈锢硇阅?如強(qiáng)度、延展性和韌性)遠(yuǎn)好于基礎(chǔ)金屬，因?yàn)榛A(chǔ)金屬的晶粒是無(wú)序排列的。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可以使晶粒流動(dòng)方向與實(shí)際使用時(shí)的主應(yīng)力方向一致。由于這種情況下被鍛鋼坯重量大于30噸，人工操作是不可能的，鋼坯的所有操作都必須是機(jī)械化的。雖然這種液壓鍛機(jī)比落錘鍛造要昂貴得多，但它除了能給予大零件較高的強(qiáng)度和更均勻的組織外還有其它優(yōu)點(diǎn)。對(duì)后者而言，例如現(xiàn)代噴氣飛機(jī)零件，使用能產(chǎn)生50,000噸以上壓力的巨型液力鍛壓機(jī)。將一塊大小足以充填模腔并能稍有溢出的加熱金屬放入底模，并將頂模加壓合攏，這塊金屬便獲得該模腔的形狀。閉式模鍛能生產(chǎn)高度復(fù)雜和精確的零件，而且表面光潔度要比不用閉式鍛模的更傳統(tǒng)方法好。頂模通常放在鍛壓機(jī)的撞頭或鍛錘上，而底模則是固定的。 更重要的是閉式模鍛，在工業(yè)上廣泛用于規(guī)模生產(chǎn)。與伸長(zhǎng)相反的是鐓粗，即產(chǎn)生壓縮性縮短。手工鍛造時(shí)一般在每次錘擊后都轉(zhuǎn)過(guò)90176。其中包括開(kāi)式鍛模，就是不完全封閉被成型金屬的模具。 錘鍛中常用的開(kāi)式模鍛與閉式模鍛是有區(qū)別的。鍛造大零件則要用到蒸汽、壓縮空氣、液力或電力驅(qū)動(dòng)的鍛壓機(jī)。 對(duì)小到中等尺寸零件的半機(jī)械化鍛造而言，鍛錘可采用多種動(dòng)力。 手工鍛造工具包括各種不同形狀的錘子。它能用于生產(chǎn)各種形狀和尺寸、從很小到重量數(shù)噸的零件。可以采用這些工藝制造的零件類型有泵殼、復(fù)式接頭和自動(dòng)剎車部件。無(wú)需留拔模余量。表面粗糙度的有效值(均方根)(.)之間。然而由于型模的消耗特性，型模成本可能較高。當(dāng)金屬澆入時(shí)，泡沫材料蒸發(fā)，金屬取代其位置。泡沫型模用難熔材料覆蓋。這種方法常用于澆鑄熔模鑄型。 離心法鑄造：離心法鑄造用于迫使金屬?gòu)脑O(shè)備的中心軸進(jìn)入分布在圓周上的單獨(dú)型腔。零件的中心軸附近存在缺陷和孔隙，因此僅適用于能將這些機(jī)加工去除的零件。 半離心鑄造：型模可以是永久性的或是消耗性的，可根據(jù)需要疊加。通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中加入第二種材料能進(jìn)行兩種材料鑄造。表面粗糙度的有效值(均方根)(~.)。(~.)。 只有圓柱形才能用此工藝生產(chǎn)。這種鑄件通常為外徑處晶粒非常細(xì)小的細(xì)晶粒鑄件，能耐大氣腐蝕，典型的情況是管子。離心鑄造中，永久性的型模在熔化金屬澆鑄時(shí)以較高速度(300到3,000rpm)繞其軸線旋轉(zhuǎn)。采用熔模鑄造的零件常常不需要進(jìn)一步加工，因?yàn)槿勰ｈT造能達(dá)到精密的公差。對(duì)容易鑄造的合金而言，(~ in.)。 %，%。 澆鑄可采用重力、壓力或真空條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在正要澆鑄之前，將型模預(yù)熱到約1,000℃(1,832℉)以去除剩余石蠟、硬化粘合劑。根據(jù)最后所需光潔度也可采用硅線石和乙烷基硅酸鹽。 對(duì)較低熔化溫度而言，用于耐熱漿的材料是石膏作粘合劑和用粉末狀硅石作耐溫材料的混合物。由于這種鑄型是環(huán)繞整塊型模形成的(無(wú)需像傳統(tǒng)的砂型鑄造工藝那樣拔模)，能制作十分復(fù)雜的零件和浮雕。完成后把整個(gè)型模放在烤箱里融化石蠟。石蠟型模浸泡在耐熱漿里，讓它覆蓋型模并形成外殼，然后使其變干。它還能用于生產(chǎn)一般制造技術(shù)無(wú)法生產(chǎn)的零件，例如有復(fù)雜形狀的渦輪葉片或必須耐得住高溫的飛機(jī)零件。復(fù)雜的形狀能被高精度地制造。這是最古老的制造工藝之一。可能還要用清洗作業(yè)去除氧化物等。再用磨削作業(yè)去除多余的部分。其它的選擇還有采用振動(dòng)臺(tái)、噴砂/噴丸機(jī)、手工作業(yè)等等。這時(shí)可以簡(jiǎn)單地打碎砂型并取出零件，但零件表面會(huì)有大量型砂粘附著，內(nèi)部還有實(shí)心的砂芯。如果零件以恒定速率冷卻得足夠緩慢，最終零件將相對(duì)均質(zhì)并釋放內(nèi)應(yīng)力。在此期間熔化金屬可能從冒口回流供給零件以保持其形狀不變。8. 將金屬緩慢而連續(xù)地注滿型模。在此期間還要進(jìn)行排氣和其它處理步驟，例如去除雜質(zhì)(即熔渣)。7. 金屬在熔爐或坩堝中預(yù)熱到高于液化溫度的一個(gè)合適范圍內(nèi)(不希望金屬在澆鑄完成前凝固)。5. 取走型模，將鑄模烘焙以增加強(qiáng)度。為了以后鑄模匹配還要用到定位銷。通常要采取壓緊步驟來(lái)保證良好的覆蓋和堅(jiān)固的鑄型。3. 型砂與膨潤(rùn)土之類的添加劑充分地混合以增強(qiáng)連接及整體強(qiáng)度。2. 同時(shí)還要制作砂芯。 一般而言，砂型鑄造作業(yè)的典型階段包括()：1. 制作型模。砂型鑄件一般表面粗糙，有時(shí)還帶有表面雜質(zhì)和表面變異。收縮余量?jī)H僅是近似的，因?yàn)闇?zhǔn)確的余量是由鑄件的形狀和尺寸決定的。這通過(guò)把型模做得大于所需尺寸來(lái)達(dá)到。除此之外，還有稱為排放口的澆注系統(tǒng)延長(zhǎng)段，它為合成氣體和置換空氣排放到大氣提供通道。 熔化的金屬?gòu)臐沧⒈⑷胄颓唬瑵沧⒈菨沧⑾到y(tǒng)向型腔提供熔化金屬的部分。(.)，只能比此大。其目的是取出型模而不破壞型腔。型砂通過(guò)振動(dòng)和機(jī)械方法壓實(shí)。首先往下型箱里部分地填入型砂和砂芯座、砂芯，并在靠近分型線處放置澆注系統(tǒng)。 在典型砂型鑄造的兩箱鑄模中，上半部分(包括型模頂半部、砂箱和砂芯)稱為上型箱，下半部分稱為下型箱。冒口是在鑄模內(nèi)部增加的額外空間，用于容納過(guò)多的熔化金屬。砂芯安放在型腔里形成所需形狀的孔洞。型腔整個(gè)包含在一個(gè)被放入稱為砂箱的箱子里的組合體內(nèi)。本節(jié)討論砂型鑄造工藝，包括型模、澆注口、澆道、設(shè)計(jì)考慮因素及鑄造余量。 砂型鑄造 砂型鑄造用于制造大型零件(具有代表性是鐵，除此之外還有青銅、黃銅和鋁)。 通過(guò)鑄造加工，鑄件可以做成很接近它們的最終尺寸。 鑄造工藝和鑄造材料技術(shù)從簡(jiǎn)單到高度復(fù)雜變化很大。UNIT 3 鑄造是一種將熔化的金屬倒入或注入合適的鑄模腔并且在其中固化的制造工藝。值得慶幸的是由于滲氮處理一點(diǎn)都不影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能，也無(wú)需淬火，所以幾乎沒(méi)有任何產(chǎn)生翹曲、裂縫及變化條件的趨勢(shì)。由于滲氮鋼的合金比例，它們比普通鋼更強(qiáng)，也容易熱處理。 滲氮在鋼表面獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常標(biāo)準(zhǔn)的硬度。 (~)的硬化層，()的硬化層。 液體滲氮利用熔化的氰化物鹽，就像氣體滲氮，溫度保持在低于轉(zhuǎn)化范圍內(nèi)。在鋼中含鋁1%%被證明特別合適，它能與氨氣結(jié)合形成很穩(wěn)定堅(jiān)固的成分。氨氣中的氮進(jìn)入鋼內(nèi)，形成細(xì)微分布于金屬表面又十分堅(jiān)固的氮化物。滲氮 滲氮有些類似普通表面硬化，但它采用不同的材料和處理方法來(lái)產(chǎn)生堅(jiān)硬表面成分。(~)的硬化深度。需表面硬化的零件浸沒(méi)在略高于Ac1溫度熔化的氰化鈉鹽溶液中，浸泡的持續(xù)時(shí)間取決于硬化層的深度。碳氮共滲的優(yōu)點(diǎn)之一是加入氮后外層的淬透性極大增加，為使用低價(jià)鋼提供條件。通過(guò)把鋼放在高于臨界溫度的氣體中，讓它吸收碳和氮。第三次回火處理可用于減少應(yīng)變。然后重新加熱到高于外層轉(zhuǎn)變溫度再淬火以生成堅(jiān)硬、細(xì)致的組織結(jié)構(gòu)。 含碳量變化的鋼具有不同的臨界溫度，因此需要特殊的熱處理。 %、本身不太適合熱處理的低碳鋼。固體滲碳的方法是將要處理的零件與木炭或焦炭這些含碳的材料一起放入密閉容器。碳逐漸擴(kuò)散到零件內(nèi)部。鐵在靠近并高于其臨界溫度時(shí)對(duì)碳具有親合力。此處理方法對(duì)必須機(jī)加工的過(guò)共析鋼特別有用。如果把鋼緩慢加熱到恰好低于臨界溫度并且保持較長(zhǎng)一段時(shí)間，就能得到這種組織結(jié)構(gòu)。大多數(shù)商業(yè)鋼材在軋制或鑄造后都要退火。正火和球化正火處理包括先將鋼加熱到高于上臨界區(qū)50℉到100℉(10℃~40℃)然后在靜止的空氣中冷卻到室溫。含碳量越高，冷卻的速率必須越慢。加熱時(shí)間一般以工件的最大截面厚度計(jì)每英寸(25mm )大約需45min。 給定的鋼其退火溫度取決于它的成分；對(duì)碳鋼而言可容易地從局部的鐵碳合金平衡圖得到。這過(guò)程被稱為完全退火，因?yàn)樗コ艘郧敖M織結(jié)構(gòu)的所有痕跡、細(xì)化晶粒并軟化金屬。 退火 退火的主要目的是使堅(jiān)硬的鋼軟化以便機(jī)加工或冷作。這兩種工藝中，淬硬鋼在其被允許冷卻前先在一選定的較低溫度鹽浴淬火。通常的做法是將鋼加熱到所需溫度并且僅保溫到正好使其均勻受熱。 在回火過(guò)程中，不但要考慮溫度而且要考慮時(shí)間。 滲碳體的大量析出開(kāi)始于600℉(315℃)，這使硬度下降。 隨著回火溫度的提高，馬氏體以較快的速率分解，并在大約600℉(315℃)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楸环Q為回火馬氏體的結(jié)構(gòu)。