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上篇　模具表面处理3

第1章　模具的服役条件、失效形式及失效分析3

1.1　模具的服役条件及失效形式3

1.1.1　冷作模具的服役条件及失效形式3

1.1.2　热作模具的服役条件及失效形式6

1.1.3　塑料模具的服役条件及失效形式9

1.2　模具失效分析9

1.2.1　模具失效9

1.2.2　影响模具失效的主要因素10

1.2.3　模具失效分析方法14

1.2.4　模具失效分析实例15

参考文献21

第2章　模具的表面处理方法22

2.1　模具的服役条件对表面处理的要求22

2.1.1　冷作模具的服役条件对表面处理的要求22

2.1.2　热作模具的服役条件对表面处理的要求23

2.1.3　塑料模具的服役条件对表面处理的要求24

2.2　模具表面处理方式概述25

2.2.1　模具表面处理的分类与特点25

2.2.2　表面强化处理在模具中的应用27

2.2.3　模具表面强化处理时应注意的问题29

2.2.4　模具常用表面处理方法简介31

参考文献33

第3章　表面化学热处理34

3.1　概述34

3.2　渗碳35

3.2.1　渗碳的基本原理35

3.2.2　影响渗碳质量的主要因素36

3.2.3　渗碳工艺37

3.2.4　渗碳层的检验及组织缺陷分析45

3.2.5　渗碳实例46

3.3　渗氮47

3.3.1　渗氮的基本原理48

3.3.2　渗氮工艺50

3.3.3　渗氮层的检验及组织缺陷分析55

3.3.4　渗氮实例57

3.4　渗硼59

3.4.1　渗硼层组织与性能59

3.4.2　影响渗硼层质量的主要因素61

3.4.3　渗硼工艺62

3.4.4　渗硼层的检验及组织缺陷66

3.4.5　渗硼实例67

3.5　渗金属68

3.5.1　渗金属的基本原理69

3.5.2　固体粉末渗铬72

3.5.3　硼砂盐浴渗钛75

3.5.4　硼砂盐浴渗铌76

3.5.5　渗钒77

3.5.6　真空渗金属79

3.5.7　离子渗金属79

3.5.8　渗金属实例81

3.6　多元共渗82

3.6.1　硼砂盐浴铬钒共渗工艺82

3.6.2　铬铝共渗工艺83

3.6.3　硼钒共渗工艺84

3.6.4　多元共渗应用实例86

参考文献88

第4章　气相沉积技术89

4.1　概述89

4.1.1　气相沉积技术及其分类89

4.1.2　气相沉积技术的应用89

4.2　物理气相沉积90

4.2.1　物理气相沉积概述90

4.2.2　真空蒸镀92

4.2.3　溅射镀膜97

4.2.4　离子镀膜102

4.2.5　物理气相沉积实例110

4.3.1　化学气相沉积的原理111

4.3　化学气相沉积111

4.3.2　化学气相沉积的设备及工艺过程113

4.3.3　化学气相沉积层的组织结构及影响镀层质量的因素114

4.3.4　化学气相沉积的特点及分类116

4.3.5　等离子体化学气相沉积117

4.3.6　激光化学气相沉积119

4.3.7　金属有机化合物化学气相沉积和低压化学气相沉积121

4.3.8　化学气相沉积实例121

参考文献124

5.1.2　电镀的基本原理126

5.1.1　概述126

5.1　电镀126

第5章　电镀与化学镀126

5.1.3 电镀铬127

5.1.4　电镀镍135

5.1.5　模具表面电镀实例138

5.2 电刷镀140

5.2.1　电刷镀的基本原理140

5.2.2　电刷镀的设备141

5.2.3　镀液的配制143

5.2.4　电刷镀的表面准备及温度控制147

5.2.5　电刷镀工艺及特点148

5.2.6　镀镍层缺陷的形成原因及预防151

5.2.7　电刷镀应用实例152

5.3　复合电刷镀153

5.3.1　复合电刷镀的基本原理154

5.3.2　复合镀液的制备155

5.3.3　复合电刷镀的工艺特点159

5.3.4　复合镀层的性能160

5.3.5　复合电刷镀的应用163

5.4　化学镀镍磷合金164

5.4.1　化学镀的基本原理164

5.4.2　化学镀镍磷溶液的配制及影响因素165

5.4.3　化学镀镍磷的组织结构167

5.4.4　化学镀应用实例168

参考文献171

第6章　热喷涂技术172

6.1　概述172

6.1.1　热喷涂的一般原理172

6.1.2　热喷涂发展历史概况173

6.1.3　热喷涂方法分类与技术特点174

6.1.4　热喷涂材料分类及生产方法174

6.1.5　热喷涂材料的选择176

6.2　火焰喷涂179

6.2.1　线材火焰喷涂179

6.2.3　高速火焰粉末喷涂181

6.2.2　火焰粉末喷涂181

6.2.4　火焰喷涂的应用184

6.3　电弧喷涂184

6.3.1 电弧喷涂的原理及特点184

6.3.2　电弧喷涂设备185

6.3.3　电弧喷涂材料及其选择185

6.4　等离子喷涂186

6.4.1　等离子喷涂的基本原理及特点186

6.4.2　等离子喷涂工艺187

6.4.3　低压等离子喷涂187

6.4.4　超音速等离子喷涂189

6.4.5　粉末等离子喷焊（堆焊）191

6.4.6　等离子喷涂应用实例192

6.5　火焰粉末喷熔及重熔193

6.5.1　火焰粉末喷熔及重熔的基本原理与特点193

6.5.2　火焰粉末喷熔及重熔工艺195

6.5.3　火焰粉末喷熔及重熔技术的应用197

参考文献197

第7章　激光表面处理198

7.1　概述198

7.1.1　激光和激光器198

7.1.2　激光加热的特点及用途201

7.2.1　激光相变硬化的原理204

7.2　激光表面相变硬化204

7.2.2　激光相变硬化工艺及特点205

7.2.3　激光相变硬化对模具表面特性的影响207

7.2.4　激光相变硬化应用实例208

7.3　激光熔凝、激光非晶化及激光冲击硬化209

7.3.1　激光熔凝209

7.3.2　激光非晶化210

7.4　激光表面熔覆212

7.4.1　激光表面熔覆的原理及特点212

7.3.3　激光冲击硬化212

7.4.2　激光表面熔覆工艺及特点213

7.4.3　激光表面熔覆材料214

7.4.4　激光表面熔覆应用实例215

7.5　激光表面合金化216

7.5.1　激光表面合金化的原理与特性216

7.5.2　激光表面合金化工艺与设备217

7.5.3　激光表面合金化的工业应用前景221

7.6　其他激光表面处理技术221

参考文献222

8.1.1　离子注入的发展过程224

8.1.2　离子注入表面改性的特点224

8.1　概述224

第8章　离子注入技术224

8.1.3　离子注入原理及方式225

8.1.4　离子注入对金属材料的改性作用226

8.2　离子注入设备228

8.2.1　离子注入设备的组成228

8.2.2　离子注入机的分类228

8.2.3　离子注入机各组成部分简介230

8.3　离子注入的表面强化机制238

8.3.1　离子注入物理过程238

8.3.2　强化作用机制及影响因素239

8.4.1　离子注入工艺241

8.4　离子注入工艺及注入层的特性241

8.4.2　注入层的成分、相结构和性能242

8.4.3　离子注入技术的发展244

8.5　离子注入应用实例245

参考文献247

第9章 电子束强化技术248

9.1　概述248

9.1.1　电子束强化技术248

9.1.2　电子束的性质248

9.1.3　电子束与固体的作用249

9.2　电子束表面相变硬化251

9.2.1 电子束加热相变原理及其工艺251

9.2.2　金属材料的电子束相变硬化256

9.2.3　电子束加热与激光束加热的比较259

9.3.1 电子束表面合金化原理及其工艺261

9.3　电子束表面合金化261

9.3.2　金属材料的电子束合金化处理263

9.4　电子束熔凝处理265

9.4.1　电子束熔凝处理原理及其工艺265

9.4.2　金属材料的电子束熔凝处理268

9.5　电子束强化应用实例270

参考文献271

10.1　镀渗工艺272

10.1.1　概述272

第10章　其他表面处理技术272

10.1.2　高速钢冷作模具镀渗Co-W-Ti三元合金镀渗层273

10.1.3　模具化学镀Ni-P合金和渗硼的镀渗处理274

10.2　TD处理工艺276

10.2.1　TD处理的工艺及特点276

10.2.2　涂层的质量控制278

10.2.3　涂层的各项性能279

10.2.4　TD处理应用实例280

10.3　电火花表面处理281

10.3.1 电火花表面处理的基本原理和特点281

10.3.2　强化层的特性284

10.3.3　模具电火花强化工艺286

10.3.4　电火花表面处理应用实例290

10.4　火焰表面淬火292

10.4.1　火焰表面淬火的特点292

10.4.2　火焰表面淬火的工艺及方法293

10.4.3　火焰表面淬火用模具材料294

10.4.4　火焰表面淬火应用实例294

参考文献296

下篇　模具表面加工299

第11章 电火花加工299

11.1　电火花加工的基本原理、特点与分类299

11.1.1　电火花加工的基本原理299

11.1.2　电火花加工的特点303

11.1.3　电火花加工的分类304

11.2　电火花穿孔成形加工305

11.2.1 电火花穿孔成形加工机床的结构与分类305

11.2.2 电火花穿孔成形加工中的基本规律317

11.2.3　电火花穿孔成形加工方法325

11.2.4　工具电极329

11.2.5　工件的准备336

11.2.6　工具电极和工件的装夹与校正定位336

11.2.7　电规准的选择和转换339

11.2.8　数控电火花穿孔成形加工的手工编程340

11.2.9 电火花穿孔成形加工在模具加工中的应用实例342

11.3.1 电火花线切割加工的原理345

11.3　数控电火花线切割加工345

11.3.2　电火花线切割加工的特点346

11.3.3　数控电火花线切割加工机床347

11.3.4 电火花线切割加工中的基本规律353

11.3.5　工件的装夹和找正358

11.3.6 电极丝位置的调整和垂直度的校正360

11.3.7　电规准的选择361

11.3.8　变频进给速度的调整362

11.3.9　数控电火花线切割加工编程363

参考文献370

12.1　电解加工372

第12章 电化学加工372

12.1.1　电解加工的原理373

12.1.2　电解加工的特点374

12.1.3 电解加工的设备375

12.1.4　电解液379

12.1.5　电解加工中的基本规律384

12.1.6 电解加工在模具加工中的应用实例395

12.2　电解磨削396

12.2.1　电解磨削的原理396

12.2.2　电解磨削的特点398

12.2.3　电解磨削设备398

12.2.4 电解液399

12.2.5　电解磨轮400

12.2.6　电解磨削中的基本规律402

12.2.7　电解磨削方式404

12.2.8　电解磨削工艺404

12.3　电铸408

12.3.1　电铸的原理409

12.3.2　电铸的特点409

12.3.3　电铸设备410

12.3.4　电铸的工艺流程410

12.3.5 电铸工艺在模具加工中的应用实例413

参考文献414

13.1.1　快速成形的原理415

第13章　快速成形与快速模具制造415

13.1　快速成形415

13.1.2　快速成形的特点416

13.1.3　快速成形的工艺流程416

13.1.4　快速成形的材料419

13.1.5　典型快速成形工艺419

13.2　快速模具制造432

13.2.1　直接快速模具制造433

13.2.2　间接快速模具制造434

参考文献442

14.1.1　仿形雕刻443

第14章 图形刻蚀加工443

14.1　机械雕刻443

14.1.2　数控雕刻445

14.2　化学刻蚀446

14.2.1　化学刻蚀的原理446

14.2.2　化学刻蚀的特点447

14.2.3　化学刻蚀的工艺流程447

14.3　照相腐蚀449

14.3.1　照相腐蚀的原理449

14.3.2　照相腐蚀的特点449

14.3.3　照相腐蚀的工艺流程449

14.4.1　电火花成形电极雕刻455

14.4 电火花雕刻455

14.4.2　计算机辅助电火花雕刻（电火花展成法雕刻）456

14.4.3　电火花刻字457

14.5　激光雕刻458

14.5.1　激光雕刻的原理458

14.5.2　激光雕刻的特点458

14.5.3　激光雕刻机459

参考文献459

第15章　光整加工460

15.1　研磨460

15.1.2　研磨的特点461

15.1.1　研磨的原理461

15.1.3　研磨的方法462

15.1.4　研磨剂462

15.1.5　研具465

15.1.6　自动研抛装置468

15.1.7　研磨效率和研磨质量的影响因素471

15.1.8　手工研磨工艺474

15.1.9　超精密研磨475

15.1.10　浮动研磨475

15.1.11　弹性发射加工476

15.2.2　抛光工具478

15.2.3　抛光质量的影响因素478

15.2.1　抛光的原理478

15.2　抛光478

15.2.4　抛光工艺479

15.2.5　弹性体蠕动抛光480

15.2.6　可挠曲片状油石抛光481

15.2.7　液体磨料与铁粉刷抛光481

15.3　超精研抛481

15.3.1　超精研抛的原理481

15.3.2　超精研抛的特点484

15.3.3　超精研抛具484

15.3.5　超精研抛的工艺参数486

15.3.4　超精研抛液486

15.4　电解抛光487

15.4.1　电解抛光的原理488

15.4.2　电解抛光的特点489

15.4.3　电解抛光质量的影响因素489

15.4.4　电解抛光的工艺流程491

15.5　化学抛光492

15.5.1　化学抛光的原理492

15.5.2　化学抛光的特点493

15.5.3　化学抛光质量和效率的影响因素493

15.6.2　电解修磨抛光的特点494

15.6　电解修磨抛光494

15.6.1　电解修磨抛光的原理494

15.6.3　电解修磨抛光装置495

15.6.4　电解修磨抛光质量和效率的影响因素497

15.6.5　电解修磨抛光工艺497

15.7　磁力研抛498

15.7.1　磁力研抛的原理498

15.7.2　磁力研抛的特点499

15.7.3　磁力研抛装置和磁性磨料499

15.7.4　磁力研抛质量和效率的影响因素500

15.8　超声波抛光502

15.7.5　磁力研抛在模具加工中的应用实例502

15.8.1　超声波的特性503

15.8.2　超声波抛光的原理503

15.8.3　超声波抛光的特点504

15.8.4　超声波抛光设备504

15.8.5　超声波抛光中的基本规律509

15.8.6　超声波抛光在模具加工中的应用实例512

15.8.7　超声波电解复合抛光512

15.8.8　超声波电火花复合抛光514

15.9.1　挤压珩磨的原理516

15.9.2　挤压珩磨的特点516

15.9　挤压珩磨516

15.9.3　挤压珩磨装置517

15.9.4　挤压珩磨工艺参数的选择519

15.9.5　挤压珩磨在模具加工中的应用实例519

15.10　玻璃珠喷射加工520

15.10.1　玻璃珠喷射加工的原理520

15.10.2　玻璃珠喷射加工的特点521

15.10.3　玻璃珠喷射加工装置521

15.10.4　玻璃珠喷射加工质量和效率的影响因素521

参考文献522

附录一 准备功能G代码（JB 3082—83）525

附录二 辅助功能M代码（JB 3082—83）526