第四单元 数控机床.docVIP

第四单元 在马氏体转变区，零件的快速冷却可能导致零件产生变形与淬火裂纹。这是不言自明的，加速冷却归因于高热力和结构应力。许多年来，热处理工作者在马氏体相变区努力的研发淬火方法和淬火剂来减缓冷却速度。例如，聚合物，油，热油，等温淬火的盐，甚至是间歇淬火。 这些反直觉的安全淬火实践是强化的或表面的淬火技术。强化淬火可以定义为在高速搅拌的水浴或聚合物浴中快速均匀的冷却。在非常高的蒸发冷却速度下，高压喷射或水雾淬火也可以称为强化淬火，并且水雾均匀的覆盖在零件的表面。 强化淬火工艺减少裂纹和变形的原因可以用下面的简化模型来解释。假设一个厚度变化的钢零件，在传统的淬火过程中，马氏体首先在零件比较薄的截面形成，因为与比较厚的截面相比，比较薄的断面冷却速度比较快，并且达到马氏体相变区比较早。因为马氏体比容比剩余的奥氏体比容大，导致产生残余应力。这些应力可能导致零件的变形和断裂。 现在假设同样的钢铁零件，非常迅速的冷却。在这种情况下，马氏体将会在零件的整个表面同时产生一个坚硬的外壳。这个均匀的坚硬的外壳有着非常高的耐压性，在转化过程中包含在奥氏体的核心，在零件表面结成很硬的网，比较深的硬度层，不容易产生变形和裂纹。当零件在最大压应力状态下，强化淬火工艺一个重要的过程是快速和均匀冷却。下面是强化淬火表现的一些优点： 1）消除裂纹 2）减小变形 3）高的表面压缩应力（类似于残生的锤击硬化） 4）提高机械性能（如屈服，极限强度，耐磨损，深度硬化等） 5）更长的零件寿命 6）减少合金的使用量（提高工程价值） 7）用环保的水或聚合物/水溶液消除有害的油或盐淬火剂 强化淬火工序的计算机模型已经被开发并应用，这种模型和它的应用已经在强化方面证实了强化淬火的成功性。例如钢零件： 1）汽车零件（半轴，球铰，弹簧） 2）轴承圈 3）紧固件（螺栓，螺母，垫片等） 4）采矿工具（磨具，冲头等） 5) 矿山设备零件 6) 建筑和电力工业中大的钢铁零件 强化淬火工艺两种常见的钢铁硬化方法，将会被商业化：单件和批量或复合淬火，这种技术的商业化包含以下步骤 对于一些特定的钢件，必须通过计算机模拟确定最佳的淬火时间/温度条件 在实验淬火系统或工业规模的淬火系统中，通过实验来证实这些情况 强化淬火工艺随着时间的推移更多的统计的证明和在不同载荷与配置下各种淬火的证明 同时在材料工业中，一个共同的目标就是降低成本，实现产品性能优化，减小钢件的变形量。强化淬火技术的证明为部分设计师带来了许多机遇。该技术为补充广泛的合金钢和微合金钢提供了低成本的选择 强化淬火较小的变形有可能不必进行后硬化，矫直和压淬操作。用更多环保的水或聚合物淬火剂，来代替有害的淬火剂，将促进强化淬火技术更广泛的应用 第六单元：制造工艺 计算机辅助制造 金属加工和自动化技术的研究是20世纪的成果。这些技术的两个开拓者是泰勒和福特。在20世纪早期，美国生活水平的提高，带来了个人财富的一个新高度。主要的结果是增加了耐用商品的需求。这种增长需求意味着，制造不能再认为是铁匠的行业，同时科学研究的应用被用于制造分析。泰勒开创了科学管理方面的研究，同时使用人和机床来制造的方法被研究出来。他同时也在Midvale钢铁公司进行了长达26年的金属加工实验，产生了400吨的金属屑。泰勒金属加工的实验促成了工具寿命方程公式的发展，这个公式一直沿用到当今的工业中。工具寿命方程一直是确定金属加工经济性的基本原则，同时也被应用在适用可控的制造中。 福特的贡献不同于泰勒。福特为他的汽车的主要零件制造提炼并研发了装配线的应用。他认为每个美国家庭都应该拥有一辆汽车，如果汽车能够被相当廉价的制造出来，那么每个家庭都将会买一辆。在福特，一些机构被开发来提供装配线。福特研发的自动化技术已经被生产为硬件，同时他认为对于补偿这些系统的原始开发和制造成本，大量的需求是必须的。 尽管制造工业在不断发展，但直到20世纪50年代才出现又一个重大进展。有一段时期，在制造方面大步伐的减少人类的干预被考虑在内。专用机床应用凸轮和其他机械的逻辑控制器已经被研发。美国空军认为生产专用机床所用的时间要比只对一些小的工序进行改变所需要的时间多的多。为此，他们任命麻省理工学院演示可编程或数控机床（也就是“软件机床”）。1952年的第一次演示开始了制造的新纪元。从那以后，数字计算机以直接的方式对许多数控机床发出指令，称为直接数控，或者对计算机数控发出专门的指令。今天机床控制语言，例如自动编程工具已经成为数控机床控制刀具的基准。 在不同时代，许多制造业的发展都来自于数控机床的特别的改变，说到这些是很有趣的。例如，19世纪科技的发展带来了对高精密加工的需求（这归因于许多新机床工具的制造，一个更细致的机械设计和新的生产工艺）。20世纪早期成为一个繁