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出版者:

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

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:101

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isbn号码:9780340691595

丛书系列:

图书标签:

• 金属加工
• 机械制造
• 切削原理
• 金属材料
• 机床
• 加工工艺
• 数控加工
• 金属切削
• 制造技术
• 工业工程

《现代焊接工艺与结构设计》 内容概要： 本书深入探讨了现代焊接技术在工业制造中的应用，聚焦于先进的焊接方法、材料选择、以及与之相匹配的结构设计理论。内容涵盖了从基础的冶金原理到复杂结构件的实际操作，旨在为工程师、设计师及技术人员提供一套系统化、实用的知识体系。 第一部分：焊接基础与材料科学 第一章 焊接冶金基础与热影响区行为 本章首先回顾了金属的凝固过程、晶体结构变化以及焊接过程中的热循环对材料性能的影响。重点分析了碳钢、不锈钢以及铝合金在焊接过程中的微观组织演变，包括奥氏体转变、析出相的形成以及残余应力的产生机理。详细介绍了如何通过控制热输入（焊接电流、电压、速度）来管理热影响区（HAZ）的硬化倾向和韧性下降问题。此外，还探讨了惰性气体保护对熔池化学成分稳定性的作用。 第二章 焊接材料的选用与匹配 焊接过程的成功与否，很大程度上取决于母材与填充金属的匹配性。本章系统地介绍了各种常用结构钢、高强钢、镍基合金及钛合金的焊接性能特点。针对不同服役环境（如低温、高温、腐蚀性介质），提供了详细的填充金属选择指南，强调了等同强度、等同韧性以及等同耐腐蚀性的设计原则。本章还专门设立一节，讲解了异种金属焊接的兼容性问题及预热、层间温度控制的重要性。 第三部分：先进焊接工艺的原理与应用 第三章 高能束焊接技术：激光与电子束 激光焊接（LBW）和电子束焊接（EBW）因其高能量密度、窄焊缝和低热输入特性，在精密制造中占据重要地位。本章详细阐述了这两种技术的作用原理，包括关键参数（如聚焦位置、扫描模式）对熔池形态的影响。重点分析了深熔焊（Keyhole Welding）的动力学特性，以及如何通过同步添加合金元素或采用摆动焊技术来抑制气孔和裂纹。此外，还涵盖了激光复合焊在厚板连接中的应用案例。 第四章 反应性与固态连接工艺 本章转向探讨那些不依赖于完全熔化的连接技术。摩擦搅拌焊（FSW）作为一种重要的固态连接技术，其工作原理、工具设计（如搅拌头形状）及其对铝、镁等轻质合金微观结构的影响被深入剖析。针对反应性金属（如钛、锆），本章详细介绍了真空惰性气体保护焊（TIG/MIG）的操作规范，以及如何有效防止空气污染物（氧、氮）的侵入，保证焊缝的纯净度和机械性能。 第四部分：焊接结构设计与质量控制 第五章 焊接结构优化设计原则 焊接结构的可靠性始于设计阶段。本章侧重于从受力分析角度优化焊缝布局。引入了疲劳载荷下的焊缝分类（如角焊缝、坡口焊缝）及其许用应力范围。详细讨论了应力集中区域的补强设计、焊根坡口的优化以及避免产生自相交焊缝的原则。针对薄壁结构，介绍了加强筋的布置方式，以有效抵抗焊接变形和残余应力。 第六章 焊接缺陷的无损检测（NDT）与评估 本章全面梳理了现代无损检测技术在焊接质量保证中的应用。超声波检测（UT）的相控阵技术（PAUT）在复杂几何形状焊缝中的应用被重点介绍，包括其波束控制和缺陷定位能力。此外，还深入探讨了射线检测（RT）的局限性以及磁粉检测（MT）和液体渗透检测（PT）在表面缺陷识别中的适用性。针对检测到的缺陷，本章提供了根据API、AWS等国际标准进行缺陷分类和可接受性判定的实用标准。 第七章 焊接残余应力管理与变形控制 焊接过程中产生的不均匀冷却和相变是残余应力和结构变形的主要来源。本章分析了线性热源模型在预测变形中的应用，并介绍了针对厚板和箱型结构的预期性预变形补偿方法。在残余应力消除方面，本章详细对比了局部热处理（LHT）、机械应力消除（MSE）和振动应力消除（VSE）的优缺点及适用场景。最后，提供了一套基于有限元分析（FEA）的残余应力预测与优化流程。 结论与展望 全书总结了结构设计与先进焊接工艺的协同发展趋势，特别强调了数字化制造（如焊接模拟、自动化检测）在提升焊接结构可靠性中的关键作用，为读者提供了一个面向未来的技术视野。本书内容严谨、图文并茂，兼具理论深度与工程实践指导价值。

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这部厚重的书，拿到手里就沉甸甸的，封面设计简洁有力，那种冷峻的金属质感透过指尖都能感受到。我原本是抱着学习基础知识的心态翻开的，结果发现它远不止于此。作者在开篇就展现了对材料科学的深刻理解，不是那种教科书式的干巴巴罗列，而是带着一种对“物性”的敬畏和探究。比如，他对不同合金在切削过程中的微观形变分析，简直像是在做一场精密的显微镜观察，每一个细小的晶界变化都被捕捉得淋漓尽致。我尤其欣赏其中关于刀具磨损机理的论述，它没有停留在传统的摩擦学理论上，而是引入了热力学和断裂力学的视角，让人一下子明白为什么有些刀具在特定转速下会突然失效。书中的图表绘制得极为专业，那些应力分布云图和温度梯度曲线，即便是初学者也能从中窥见切削过程的复杂性与内在逻辑。读完前几章，我对传统加工过程中的“经验主义”产生了强烈的反思，这本书提供了一套严谨的、基于物理本质的分析框架，让人感到自己对金属加工的理解上升到了一个全新的维度。那种感觉就像是，之前你只是在“做”加工，而现在你开始“理解”加工了。

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这本书的逻辑主线非常清晰，像一条不断深化的河流，从宏观到微观，再到实际应用，层层递进，令人信服。对于非专业人士来说，或许理解那些复杂的数学模型会有些挑战，但作者在引入每一个公式或理论模型时，都会附带一个直观的物理意义解释，这极大地降低了学习门槛。我特别欣赏其中关于“刀具寿命预测模型”的部分，它不再是简单的泰勒公式的延伸，而是融入了机器学习的思路，通过对历史加工数据的反馈，动态修正磨损曲线。这种对“自适应制造”的推崇，展现了作者紧跟时代发展的视野。读完这本书，我感觉自己像经历了一次高强度的理论强化训练，不仅掌握了工具性的知识，更重要的是，建立了一套系统性的问题解决思维。它不是一本让你“抄配方”的书，而是一本让你学会“自己研发配方”的指导手册，对于希望在金属加工领域深耕下去的工程师来说，它几乎是一部必不可少的案头参考资料。

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这本书的排版和插图设计，透露出一种严谨的美学。图文比例恰到好处，很少出现大段的纯文字堆砌，阅读起来压力不大，甚至可以说是享受。我喜欢它对“表面完整性”的探讨，这一点在很多同类书籍中常被一带而过。这里，作者详细区分了机械损伤层、热影响区和化学改变区，并给出了每种损伤对疲劳寿命的量化影响。特别是针对钛合金和镍基高温合金这些难加工材料的处理，书中提供了非常具体的、经过验证的参数窗口和刀具几何要求，避免了以往那种“大锅烩”式的经验总结。我印象最深的是关于“干式切削”的章节，它不仅强调了环保优势，更着重论证了在特定工艺窗口下，干式切削如何通过优化热梯度来改善表面性能，挑战了传统上“液体冷却就是好”的固有观念。这本书的广度令人赞叹，从最基础的切削力计算到前沿的智能监测技术，都有所涉猎，但每一点都足够深入，绝不浮于表面。

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坦白说，这本书的阅读体验更像是在跟随一位经验老到的工匠进行深度对话，而不是被动接受信息。它的叙事节奏张弛有度，绝不拖泥带水。当涉及到复杂加工，例如深孔钻削或高速铣削时，作者会非常耐心地拆解每一步的操作参数对最终表面质量的影响。我特别关注了关于切削液选择的那一章，里面详尽对比了不同润滑剂在不同材料去除率下的表现，那种细致程度令人叹为观止。举个例子，书中提到了一种新型的生物基切削油，并用实验数据佐证了它在降低切削温度和减少挥发性有机物方面的优势，这对于注重环保和可持续发展的现代制造业来说，无疑是极具前瞻性的指导。更妙的是，它并不局限于理论，而是穿插了大量的“现场案例分析”。这些案例不仅仅是数据的堆砌，而是对实际生产中遇到的棘手问题的“复盘”，作者像侦探一样，层层剥茧地找出问题根源，并给出切实可行的优化方案。对于我这种常年在一线与机床打交道的人来说，这种“来自实战的智慧”比纯理论更有价值。

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这本书的价值远超出了它所涵盖的具体技术范畴，它成功地构建了一种对“精度”的哲学思考。书中关于颤振（Chatter）抑制的章节，是我的重点攻读对象。作者没有简单地给出减振措施清单，而是深入剖析了加工系统的固有频率与激发频率之间的耦合关系，将振动问题转化为一个动态系统稳定性问题来处理。他引入了模态分析的概念，并通过仿真模拟展示了如何通过改变夹具刚度或调整进给策略来避开“危险区域”。这种跨学科的视角，让我意识到，要真正做到高精度加工，必须将机械、材料和控制理论融为一体。此外，对于残余应力的讨论也极其到位，它不仅仅是告诉我们残余应力有害，而是详细阐述了应力是如何在多道次加工中累积和释放的，这对零件的长期可靠性分析至关重要。阅读过程中，我常常停下来思考，这本书似乎在引导我们，不要满足于“做得出来”，而要去追求“做得最优化、最稳定”。

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