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出版者:

作者:Childs, Thomas/ Maekawa, Katsuhiro/ Obikawa, Toshiyuki/ Yamane, Yasuo

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頁數:0

译者:

出版時間:

價格:101

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isbn號碼:9780340691595

叢書系列:

圖書標籤:

• 金屬加工
• 機械製造
• 切削原理
• 金屬材料
• 機床
• 加工工藝
• 數控加工
• 金屬切削
• 製造技術
• 工業工程

《現代焊接工藝與結構設計》 內容概要： 本書深入探討瞭現代焊接技術在工業製造中的應用，聚焦於先進的焊接方法、材料選擇、以及與之相匹配的結構設計理論。內容涵蓋瞭從基礎的冶金原理到復雜結構件的實際操作，旨在為工程師、設計師及技術人員提供一套係統化、實用的知識體係。 第一部分：焊接基礎與材料科學 第一章 焊接冶金基礎與熱影響區行為 本章首先迴顧瞭金屬的凝固過程、晶體結構變化以及焊接過程中的熱循環對材料性能的影響。重點分析瞭碳鋼、不銹鋼以及鋁閤金在焊接過程中的微觀組織演變，包括奧氏體轉變、析齣相的形成以及殘餘應力的産生機理。詳細介紹瞭如何通過控製熱輸入（焊接電流、電壓、速度）來管理熱影響區（HAZ）的硬化傾嚮和韌性下降問題。此外，還探討瞭惰性氣體保護對熔池化學成分穩定性的作用。 第二章 焊接材料的選用與匹配 焊接過程的成功與否，很大程度上取決於母材與填充金屬的匹配性。本章係統地介紹瞭各種常用結構鋼、高強鋼、鎳基閤金及鈦閤金的焊接性能特點。針對不同服役環境（如低溫、高溫、腐蝕性介質），提供瞭詳細的填充金屬選擇指南，強調瞭等同強度、等同韌性以及等同耐腐蝕性的設計原則。本章還專門設立一節，講解瞭異種金屬焊接的兼容性問題及預熱、層間溫度控製的重要性。 第三部分：先進焊接工藝的原理與應用 第三章 高能束焊接技術：激光與電子束 激光焊接（LBW）和電子束焊接（EBW）因其高能量密度、窄焊縫和低熱輸入特性，在精密製造中占據重要地位。本章詳細闡述瞭這兩種技術的作用原理，包括關鍵參數（如聚焦位置、掃描模式）對熔池形態的影響。重點分析瞭深熔焊（Keyhole Welding）的動力學特性，以及如何通過同步添加閤金元素或采用擺動焊技術來抑製氣孔和裂紋。此外，還涵蓋瞭激光復閤焊在厚闆連接中的應用案例。 第四章 反應性與固態連接工藝 本章轉嚮探討那些不依賴於完全熔化的連接技術。摩擦攪拌焊（FSW）作為一種重要的固態連接技術，其工作原理、工具設計（如攪拌頭形狀）及其對鋁、鎂等輕質閤金微觀結構的影響被深入剖析。針對反應性金屬（如鈦、鋯），本章詳細介紹瞭真空惰性氣體保護焊（TIG/MIG）的操作規範，以及如何有效防止空氣汙染物（氧、氮）的侵入，保證焊縫的純淨度和機械性能。 第四部分：焊接結構設計與質量控製 第五章 焊接結構優化設計原則 焊接結構的可靠性始於設計階段。本章側重於從受力分析角度優化焊縫布局。引入瞭疲勞載荷下的焊縫分類（如角焊縫、坡口焊縫）及其許用應力範圍。詳細討論瞭應力集中區域的補強設計、焊根坡口的優化以及避免産生自相交焊縫的原則。針對薄壁結構，介紹瞭加強筋的布置方式，以有效抵抗焊接變形和殘餘應力。 第六章 焊接缺陷的無損檢測（NDT）與評估 本章全麵梳理瞭現代無損檢測技術在焊接質量保證中的應用。超聲波檢測（UT）的相控陣技術（PAUT）在復雜幾何形狀焊縫中的應用被重點介紹，包括其波束控製和缺陷定位能力。此外，還深入探討瞭射綫檢測（RT）的局限性以及磁粉檢測（MT）和液體滲透檢測（PT）在錶麵缺陷識彆中的適用性。針對檢測到的缺陷，本章提供瞭根據API、AWS等國際標準進行缺陷分類和可接受性判定的實用標準。 第七章 焊接殘餘應力管理與變形控製 焊接過程中産生的不均勻冷卻和相變是殘餘應力和結構變形的主要來源。本章分析瞭綫性熱源模型在預測變形中的應用，並介紹瞭針對厚闆和箱型結構的預期性預變形補償方法。在殘餘應力消除方麵，本章詳細對比瞭局部熱處理（LHT）、機械應力消除（MSE）和振動應力消除（VSE）的優缺點及適用場景。最後，提供瞭一套基於有限元分析（FEA）的殘餘應力預測與優化流程。 結論與展望 全書總結瞭結構設計與先進焊接工藝的協同發展趨勢，特彆強調瞭數字化製造（如焊接模擬、自動化檢測）在提升焊接結構可靠性中的關鍵作用，為讀者提供瞭一個麵嚮未來的技術視野。本書內容嚴謹、圖文並茂，兼具理論深度與工程實踐指導價值。

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坦白說，這本書的閱讀體驗更像是在跟隨一位經驗老到的工匠進行深度對話，而不是被動接受信息。它的敘事節奏張弛有度，絕不拖泥帶水。當涉及到復雜加工，例如深孔鑽削或高速銑削時，作者會非常耐心地拆解每一步的操作參數對最終錶麵質量的影響。我特彆關注瞭關於切削液選擇的那一章，裏麵詳盡對比瞭不同潤滑劑在不同材料去除率下的錶現，那種細緻程度令人嘆為觀止。舉個例子，書中提到瞭一種新型的生物基切削油，並用實驗數據佐證瞭它在降低切削溫度和減少揮發性有機物方麵的優勢，這對於注重環保和可持續發展的現代製造業來說，無疑是極具前瞻性的指導。更妙的是，它並不局限於理論，而是穿插瞭大量的“現場案例分析”。這些案例不僅僅是數據的堆砌，而是對實際生産中遇到的棘手問題的“復盤”，作者像偵探一樣，層層剝繭地找齣問題根源，並給齣切實可行的優化方案。對於我這種常年在一綫與機床打交道的人來說，這種“來自實戰的智慧”比純理論更有價值。

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這本書的價值遠超齣瞭它所涵蓋的具體技術範疇，它成功地構建瞭一種對“精度”的哲學思考。書中關於顫振（Chatter）抑製的章節，是我的重點攻讀對象。作者沒有簡單地給齣減振措施清單，而是深入剖析瞭加工係統的固有頻率與激發頻率之間的耦閤關係，將振動問題轉化為一個動態係統穩定性問題來處理。他引入瞭模態分析的概念，並通過仿真模擬展示瞭如何通過改變夾具剛度或調整進給策略來避開“危險區域”。這種跨學科的視角，讓我意識到，要真正做到高精度加工，必須將機械、材料和控製理論融為一體。此外，對於殘餘應力的討論也極其到位，它不僅僅是告訴我們殘餘應力有害，而是詳細闡述瞭應力是如何在多道次加工中纍積和釋放的，這對零件的長期可靠性分析至關重要。閱讀過程中，我常常停下來思考，這本書似乎在引導我們，不要滿足於“做得齣來”，而要去追求“做得最優化、最穩定”。

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這本書的排版和插圖設計，透露齣一種嚴謹的美學。圖文比例恰到好處，很少齣現大段的純文字堆砌，閱讀起來壓力不大，甚至可以說是享受。我喜歡它對“錶麵完整性”的探討，這一點在很多同類書籍中常被一帶而過。這裏，作者詳細區分瞭機械損傷層、熱影響區和化學改變區，並給齣瞭每種損傷對疲勞壽命的量化影響。特彆是針對鈦閤金和鎳基高溫閤金這些難加工材料的處理，書中提供瞭非常具體的、經過驗證的參數窗口和刀具幾何要求，避免瞭以往那種“大鍋燴”式的經驗總結。我印象最深的是關於“乾式切削”的章節，它不僅強調瞭環保優勢，更著重論證瞭在特定工藝窗口下，乾式切削如何通過優化熱梯度來改善錶麵性能，挑戰瞭傳統上“液體冷卻就是好”的固有觀念。這本書的廣度令人贊嘆，從最基礎的切削力計算到前沿的智能監測技術，都有所涉獵，但每一點都足夠深入，絕不浮於錶麵。

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這本書的邏輯主綫非常清晰，像一條不斷深化的河流，從宏觀到微觀，再到實際應用，層層遞進，令人信服。對於非專業人士來說，或許理解那些復雜的數學模型會有些挑戰，但作者在引入每一個公式或理論模型時，都會附帶一個直觀的物理意義解釋，這極大地降低瞭學習門檻。我特彆欣賞其中關於“刀具壽命預測模型”的部分，它不再是簡單的泰勒公式的延伸，而是融入瞭機器學習的思路，通過對曆史加工數據的反饋，動態修正磨損麯綫。這種對“自適應製造”的推崇，展現瞭作者緊跟時代發展的視野。讀完這本書，我感覺自己像經曆瞭一次高強度的理論強化訓練，不僅掌握瞭工具性的知識，更重要的是，建立瞭一套係統性的問題解決思維。它不是一本讓你“抄配方”的書，而是一本讓你學會“自己研發配方”的指導手冊，對於希望在金屬加工領域深耕下去的工程師來說，它幾乎是一部必不可少的案頭參考資料。

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這部厚重的書，拿到手裏就沉甸甸的，封麵設計簡潔有力，那種冷峻的金屬質感透過指尖都能感受到。我原本是抱著學習基礎知識的心態翻開的，結果發現它遠不止於此。作者在開篇就展現瞭對材料科學的深刻理解，不是那種教科書式的乾巴巴羅列，而是帶著一種對“物性”的敬畏和探究。比如，他對不同閤金在切削過程中的微觀形變分析，簡直像是在做一場精密的顯微鏡觀察，每一個細小的晶界變化都被捕捉得淋灕盡緻。我尤其欣賞其中關於刀具磨損機理的論述，它沒有停留在傳統的摩擦學理論上，而是引入瞭熱力學和斷裂力學的視角，讓人一下子明白為什麼有些刀具在特定轉速下會突然失效。書中的圖錶繪製得極為專業，那些應力分布雲圖和溫度梯度麯綫，即便是初學者也能從中窺見切削過程的復雜性與內在邏輯。讀完前幾章，我對傳統加工過程中的“經驗主義”産生瞭強烈的反思，這本書提供瞭一套嚴謹的、基於物理本質的分析框架，讓人感到自己對金屬加工的理解上升到瞭一個全新的維度。那種感覺就像是，之前你隻是在“做”加工，而現在你開始“理解”加工瞭。

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