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機械加工小知識

來源:   發表時間:2019/4/17 10:46:35  點擊次數:【1280】

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  機加工是指通過加工機械精確去除材料的加工工藝。


  機械加工主要有手動加工和數控加工兩大類。手動加工是指通過機械工人手工操作銑床、車床、鉆床和鋸床等機械設備來實現對各種材料進行加工的方法。手動加工適合進行小批量、簡單的零件生產。
數控加工(CNC)是指機械工人運用數控設備來進行加工,這些數控設備包括加工中心、車嫌工中心、電火花線切割設備、螺紋切削機等。目前,絕大多數的機加
工車間都采用數控加工技術。通過編程,把工件在笛卡爾坐標系中的位置坐標(X,Y,Z)轉換成程序語言,數控機床的CNC控制器通過識別和解釋程序語言來
控制數控機床的軸,自動按要求去除材料,從而得到精加工工件。數控加工以連續的方式來加工工件,適合于大批量、形狀復雜的零件。


  機加工車間可采用CAD/CAM(計算機輔助設計計算機輔助制造)系統對數控機床自動編程。零件的幾何形狀從CAD系統自動轉換到CAM系統,機械工人在虛擬的顯
示屏上選擇各種加工方法。當機械工人選定某種加工方法后, CAD/CAM系統可以自動輸出CNC代碼,通常是指G代碼,并把代碼輸入到數控機床的控制器中
以進行實際的加工操作。


  機加工工藝包括:五軸加工、陶瓷加工、化學數控加工、放電加工、放電鉆孔加工、數控鈦、緊急施工/現場加工、鑄件加工、磨削加工、細微加工(微小件加工)、塑料加工、車削加工、螺紋加工、瑞士車加工等。


  熱處理


  熱處理是將材料放在一定的介質內加熱、保溫、冷卻,通過改變材料表面或內部的組織結構,來控制其性能的一種綜合工藝過程。 熱處理名詞:


  金屬:具有不透明、金屬光澤良好的導熱和導電性并且其導電能力隨溫度的增高而減小,富有延性和展性等特性的物質。金屬內部原子具有規律性排列的固體(即晶體)。


  合金:由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成,具有金屬特性的物質。


  相:合金中成份、結構、性能相同的組成部分。


  固溶體:是一個(或幾個)組元的原子(化合物)溶入另一個組元的晶格中,而仍保持另一組元的晶格類型的固態金屬晶體,固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。


  固溶強化:由于溶質原子進入溶劑晶格的間隙或結點,使晶格發生畸變,使固溶體硬度和強度升高,這種現象叫固溶強化現象。
化合物:合金組元間發生化合作用,生成一種具有金屬性能的新的晶體固態結構。


  機械混合物:由兩種晶體結構而組成的合金組成物,雖然是兩面種晶體,卻是一種組成成分,具有獨立的機械性能。


  鐵素體:碳在α-Fe(體心立方結構的鐵)中的間隙固溶體。


  奧氏體:碳在β-Fe(面心立方結構的鐵)中的間隙固溶體。


  滲碳體:碳和鐵形成的穩定化合物(Fe3c)。


  珠光體:鐵素體和滲碳體組成的機械混合物(F+Fe3c 含碳0.8%)


  萊氏體:滲碳體和奧氏體組成的機械混合物(含碳4.3%)


  金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一,與其他加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分,而是通過改變工件內部的顯微組織,或改變工件表面的化學成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量,而這一般不是肉眼所能看到的。


  為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能,除合理選用材料和各種成形工藝外,熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料,鋼鐵顯微組織復雜,可以通過熱處理予以控制,所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。另外,鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能,以獲得不同的使用性能。


  在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中,熱處理的作用逐漸為人們所認識。早在公元前770~前222年,中國人在生產實踐中就已發現,銅鐵的性能會因溫度和加壓變形的影響而
變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農具的重要工藝。


  公元前六世紀,鋼鐵兵器逐漸被采用,為了提高鋼的硬度,淬火工藝遂得到迅速發展。中國河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟,其顯微組織中都有馬氏體存在,說明是經過淬火的。


  隨著淬火技術的發展,人們逐漸發現淬冷劑對淬火質量的影響。三國蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀,相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國在古代就注意到不同水質的冷卻能力了,同時也注意了油和尿的冷卻能力。中國出土的西漢(公元前206~公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15~0.4%,而表面含碳量卻達0.6%以上,說明已應用了滲碳工藝。但當時作為個人“手藝”的秘密,不肯外傳,因而發展很慢。


  1863年,英國金相學家和地質學家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織,證明了鋼在加熱和冷卻時,內部會發生組織改變,鋼中高溫時的相在急冷時轉變為一種較硬的相。法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構理論,以及英國人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖,為現代熱處理工藝初步奠定了理論基礎。與此同時,人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護方法,以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。


  1850~1880年,對于應用各種氣體(諸如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進行保護加熱曾有一系列專利。1889~1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。


  二十世紀以來,金屬物理的發展和其他新技術的移植應用,使金屬熱處理工藝得到更大發展。一個顯著的進展是1901~1925年,在工業生產中應用轉筒爐進行氣體滲碳
;30年代出現露點電位差計,使爐內氣氛的碳勢達到可控,以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進一步控制爐內氣氛碳勢的方法;60年代,熱處理技術運用了等離子場的作用,發展了離子滲氮、滲碳工藝
;激光、電子束技術的應用,又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學熱處理方法。


  金屬熱處理的工藝


  熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程,有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接,不可間斷。


  加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多,最早是采用木炭和煤作為熱源,進而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易于控制,且無環境污染。利用這些熱源可以直接加熱,也可以通過熔融的鹽或金屬,以至浮動粒子進行間接加熱。

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