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第一篇 焊接成形原理2

第1章 熔化焊2

1.1熔化焊热源及温度场2

1.1.1焊接热源2

1.1.2焊接温度场5

1.2焊接热循环10

1.2.1焊接热循环的意义10

1.2.2焊接热循环的基本参数和主要特征10

1.2.3焊接热循环参数的计算12

1.2.4多层焊接热循环14

1.2.5焊接热循环的影响因素15

1.3熔化焊接头的形成16

1.3.1焊接材料熔化与熔池形成16

1.3.2焊接接头的形成18

1.3.3熔化焊接冶金与焊接性问题20

1.4焊接气氛及其与金属的相互作用20

1.4.1焊接区的气体21

1.4.2氢与金属的作用24

1.4.3氮与金属的作用28

1.4.4氧与金属的作用30

1.5焊接材料与焊接熔渣33

1.5.1焊接材料33

1.5.2焊接熔渣36

1.6焊接化学冶金反应42

1.6.1焊接化学冶金反应区的特点43

1.6.2焊接冶金反应过程44

1.6.3焊缝金属化学成分的控制49

1.7熔化焊接头的组织与性能49

1.7.1焊缝金属的组织与性能50

1.7.2焊接热影响区的组织与性能61

1.8焊接冶金缺陷69

1.8.1气孔69

1.8.2焊接热裂纹73

1.8.3冷裂纹78

1.8.4其它焊接裂纹简介84

第2章 压力焊86

2.1电阻焊86

2.1.1点焊87

2.1.2凸焊99

2.1.3缝焊100

2.1.4对焊102

2.2摩擦焊109

2.2.1摩擦焊接过程分析111

2.2.2摩擦焊规范参数112

2.2.3摩擦焊接头中的缺陷114

2.3扩散焊114

2.3.1概述115

2.3.2固相扩散连接117

2.3.3超塑性成形扩散连接118

2.3.4瞬间液相扩散连接119

第3章 钎焊121

3.1钎焊连接的基本特征121

3.2液态钎料与固态母材的润湿、铺展及填缝122

3.2.1液体钎料与固体母材的润湿、铺展及填缝122

3.2.2影响钎料润湿性和填缝性的因素124

3.2.3钎料润湿性、填缝性的评定126

3.3金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用127

3.3.1金属母材表面的氧化膜及其去除机制127

3.3.2钎剂的作用129

3.4液态钎料与固态母材的相互作用129

3.4.1固态母材向液态钎料的溶解129

3.4.2钎料组分向母材的扩散131

3.5钎焊接头缺陷成因及质量控制131

3.5.1接头不致密性缺陷131

3.5.2熔析和溶蚀133

3.5.3母材的自裂134

第4章 焊接技术的一些新进展135

4.1电子束焊接135

4.1.1电子束焊接的基本原理136

4.1.2电子束焊接的焊接参数及其对焊缝成形的影响137

4.2激光焊接138

4.2.1激光及激光发生器138

4.2.2激光焊接机理138

4.2.3激光焊接工艺及参数140

4.3等离子弧焊接143

4.3.1等离子弧的形成及特征143

4.3.2双弧现象及其防止144

4.3.3等离子弧焊接种类146

4.4计算机在焊接技术中的应用147

4.4.1焊接过程模拟技术147

4.4.2焊接参数的模糊控制技术147

4.4.3柔性焊接机器人工作站集成控制系统148

第二篇 液态成形原理149

第5章 概述149

5.1液态成形与凝固学149

5.2凝固过程的研究对象150

5.3凝固理论的研究进展150

第6章 液态金属的结构与性质152

6.1液态金属的结构152

6.1.1液态金属的实验结果及其分析152

6.1.2实际金属的液态结构154

6.1.3液态金属结构理论156

6.2液态金属的物理性质157

6.2.1熔点和熔化潜热157

6.2.2沸点和蒸发热157

6.2.3比热容157

6.2.4导热性157

6.2.5液态金属的热膨胀与凝固体收缩率157

6.2.6扩散系数158

6.2.7黏度158

6.2.8表面张力160

6.3液态金属的充型能力166

6.3.1金属液流动性与充型能力166

6.3.2充型能力的影响因素及提高措施166

6.4半固态合金的流变性及半固态成形168

6.4.1半固态合金的流变性168

6.4.2半固态成形简介172

第7章 液态成形过程的传热173

7.1液态成形过程的传热特点与方式173

7.1.1铸型的热阻起决定作用173

7.1.2金属—铸型界面热阻起决定作用173

7.1.3金属凝固层热阻起决定作用174

7.2铸件凝固温度场176

7.2.1铸件温度场的研究方法176

7.2.2影响铸件温度场的因素178

7.3铸件凝固时间的确定179

7.3.1理论计算法180

7.3.2经验计算法180

7.4铸件的凝固方式及其对铸件质量的影响181

7.4.1凝固动态曲线181

7.4.2凝固区域及其结构181

7.4.3铸件的凝固方式及其影响因素182

7.4.4凝固方式对铸件质量的影响184

7.4.5铸铁和球墨铸铁的凝固方式185

第8章 液态金属的结晶187

8.1结晶的热力学条件187

8.2晶核的形成189

8.2.1均质形核189

8.2.2非均质形核192

8.3晶体生长195

8.3.1固—液界面结构196

8.3.2固—液界面类型的决定因素196

8.3.3晶体的生长方式与生长速度198

8.4纯金属的结晶200

8.4.1在正温度梯度下生长的晶体形态200

8.4.2在负温度梯度下生长的晶体形态201

8.5单相合金的结晶202

8.5.1结晶过程的溶质再分配202

8.5.2结晶过程中的成分过冷206

8.6共晶合金的结晶212

8.6.1共晶合金的分类及组织212

8.6.2共晶合金的平衡凝固213

8.6.3共晶合金的非平衡凝固219

8.6.4共晶组织与力学性能的关系221

8.7液态金属的流动及其对结晶过程的影响221

8.7.1液态金属流动的分类221

8.7.2液态流动对结晶过程的影响223

第9章 铸件凝固组织的形成及控制225

9.1铸件宏观凝固组织的特征及形成机理225

9.1.1铸件宏观凝固组织的特征225

9.1.2铸件宏观凝固组织的形成机理226

9.2铸件宏观凝固组织的控制229

9.2.1宏观凝固组织对铸件性能的影响229

9.2.2获得等轴晶与晶粒细化的途径229

第10章 铸件中的缺陷及其控制244

10.1化学成分的不均匀性244

10.1.1微观偏析244

10.1.2宏观偏析246

10.2铸件中的气孔和非金属夹杂物251

10.2.1气孔的种类251

10.2.2气孔的形成机理252

10.2.3影响气孔形成的因素及防止措施254

10.2.4非金属夹杂物256

10.3缩孔与缩松260

10.3.1收缩的基本概念261

10.3.2缩孔与缩松的形成机理262

10.3.3影响缩孔与缩松的因素及防止措施265

10.4热裂、应力、变形和冷裂268

10.4.1铸件的热裂268

10.4.2铸造应力272

10.4.3铸件的变形和冷裂278

第三篇 塑性成形原理281

第11章 金属塑性成形的物理基础281

11.1弹性变形和塑性变形的概念281

11.2金属的塑性变形282

11.2.1单晶体的塑性变形282

11.2.2多晶体的塑性变形282

11.2.3位错运动282

11.3金属的加工硬化、回复和再结晶283

11.3.1加工硬化283

11.3.2回复283

11.3.3再结晶283

11.3.4二次再结晶284

11.4金属加工时变形的分类284

11.5金属加工时的附加应力和残余应力285

第12章 应力与应变286

12.1应力286

12.1.1应力状态的基本概念286

12.1.2点应力状态288

12.2主应力290

12.2.1主应力、应力张量不变量290

12.2.2应力椭球面292

12.3主剪应力292

12.4应力张量的分解294

12.4.1八面体面和八面体应力294

12.4.2应力张量的分解295

12.4.3主应力图与主偏差应力图297

12.5应变298

12.5.1应变状态的基本概念298

12.5.2几何方程299

12.5.3一点附近的应变分析302

12.6主应变、应变张量不变量304

12.7应变张量分解305

12.8主应变图306

12.9应变速率307

12.10应变表示法308

12.10.1工程相对变形表示法308

12.10.2对数变形表示法308

第13章 变形力学方程311

13.1力平衡方程311

13.1.1直角坐标系的力平衡方程311

13.1.2用极坐标表示的力平衡方程314

13.1.3圆柱面坐标系的平衡方程315

13.2屈服准则316

13.2.1屈服准则的含义316

13.2.2屈雷斯卡（Tresca）屈服准则（最大剪应力理论）317

13.2.3密赛斯（Mises）屈服准则（变形能定值理论）318

13.2.4屈服准则的几何解释319

13.2.5屈服准则的实验验证321

13.3应力与应变的关系方程322

13.3.1弹性变形时的应力和应变关系322

13.3.2塑性应变时的应力和应变的关系323

13.4等效应力和等效应变327

13.4.1等效应力327

13.4.2等效应变328

13.4.3等效应力与等效应变的关系330

13.4.4 σe—εe曲线——变形抗力曲线330

13.5平面变形和轴对称问题的变形力学方程332

13.5.1平面变形问题333

13.5.2轴对称问题335

第14章 塑性成形问题的解法337

14.1工程法337

14.1.1工程法简化条件337

14.1.2圆柱体镦粗338

14.1.3平砧压缩矩形件341

14.2滑移线理论及其应用346

14.2.1滑移线场的基本概念346

14.2.2汉基（Hencky）应力方程349

14.2.3滑移线场的几何性质350

14.2.4 H·盖林格尔（Geiringer）速度方程与速端图353

14.2.5滑移线场求解的一般步骤及应力边界条件357

14.2.6滑移线理论的应用实例——平冲头压入半无限体361

14.3极限分析原理及应用364

14.3.1极限分析的基本概念364

14.3.2虚功原理365

14.3.3最大塑性功原理366

14.3.4上界定理367

14.3.5上界法在成形中的应用368

参考文献373