BW微型油霧渦流管槍STC-BW1 www.tool-tool.com

BW微型油霧渦流管槍性能研究
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碧威公司再一次改良BW微型油霧渦流管槍STC-BW1、針對客戶移動方式以直接將強力磁座吸附於CNC銑床與雕刻機主軸壁上、固定可攜式改善其方便夾持方式、也在改善空氣管線接管問題、原先壓縮空氣管線從8mm提高到12mm、使用上更能提高切削能力與改善RA粗糙度。
在改善舊型油箱方式、以可攜式油杯改進、建議用切削油量約3~4秒為1滴、油杯容量為80ml可持續供油4~5hr、這樣方式增加客戶移動方便。

建議空氣壓縮機5hp以上、若經過乾燥機、則效果更佳、尤其在加工表面會有相當引響。
BW公司針對CNC切削加工微型油霧渦流管槍設計、微型渦流管原理應用在高速加工與傳統加工、無污染切削加工改善切削排屑能力、降低刀具升溫與刀具壽命問題、改善加工表面粗糙度、遇到特殊材質可應用低溫與油霧混合、造成加工速度與加工表面細緻、改善工廠環境、符合環保綠化、降低加工人員無油霧污染、提高生產與環境保護兼顧、是碧威股份有限公司目標與科技結合、歡迎詢問！！！！

以汽車微型渦流管空調器研制為背景，設計出小流量渦流管及其試驗台。

對渦流熱端排氣進行利用，提高渦流館的絕熱效率。

參與汽車微型渦流管空調器研制開發。
渦流管研究的歷史背景
1930~1931：法國的冶金工程師G.J.Ranque 發現了旋風分離器中的渦流冷卻效應。
1931~1934:他陸陸續續發表了論文與申請專利。
1934往後的10多年：處於停滯狀態。
1945年7月：一組美國科學家到德國Erlangen大學訪問並重新發現了渦流管，該大學的物理學家R.hilsch對渦流管做了大量的研究。
1946：R.hisch發表了論文，隔年這篇文張被翻成英文在美國發表。
1946~1952：美國也發表了大量有關渦流管的文章。
中國在50年~60年也對渦流管進行研究，但後來停擺，直到近期才公開研究成果。



渦流管的理論研究
再同一流道截面上璧面上是靜壓最大而在軸線上靜壓最小 。
兩者之比在最接近噴嘴處為最大(1.5~2)
靜溫以璧面外最高而在軸線上最低 。
再任一點切線速度都占主導地位。
在噴嘴附近，徑向、軸向速度都達最大值，且沿各自的方向逐漸減弱。
渦流效應
主要研究的方向:對渦流管內的氣流流動進行理論分析
從最初的Fulton經過數十位學者到黃钟岳教授所提出的從湍流流動計算倭流管內熱量的傳輸。
由此可見，渦流管能量分離機理是非常複雜的，到了目前也還沒有形成統一的理論。
渦流管的應用
主要用途：制冷
舉例說明：
1.渦流管冷卻方面
2.渦流管傳熱方面
3.天氣氣淨化方面
4.航空和地面交通運輸工具方面
5.切割工具方面
6.手提式和移動式渦流空調器方面
7.其他領域的應用方面

空氣制冷循環及混合工質制冷循環
濕空氣概述:是乾空氣與水蒸氣的混合物
濕空氣特點:其中的水蒸氣質量經常變化
濕空氣應用:空調、制冷、動力機械和各種工藝過成
濕空氣分析可做三個假設：
氣相混合物是理想氣體混合物
當水蒸氣凝結成液相或固相時，液相或固相中不包含溶解的空氣
空氣的存在不影響水蒸氣與其凝聚相之間的相平衡，其平衡溫度可按水蒸氣分壓力所對應的飽和溫度來計算
空氣制冷循環歷史及特性
1844年美國人戈里介紹他的空氣制冷機
1862年英國人基尼克發明封閉循環的空氣制冷機
進入90年代以來空氣制冷機又再一次成為世界科學家的關注
1993年美國設計了用於住宅和商業建築空調的空氣制冷機
1994~1995年日本的Kajima公司設計和試驗了用於冷凍水或制冰的研究空氣制冷裝置，並配備了熱回收裝置

空氣制冷循環特性
可以用來節能直接冷卻方式
空氣制冷循環可以採用多種流程形式
制冷溫度範圍寬
非設計工況下較好的運行特性
設備可靠性高，維修容易

混合工質循環流程原理圖


使用混合工質的情況與優點
氣體成份在整個循環中只發生狀態變化，不發生相變
在循環的某一過程中，相變成份應發生所要求的相變
氣體成份和相變成份之間及相變成份之間不應發生化學反應
使用溫度應高於冰點；黏度小、價格便宜、對機器不腐蝕、無污染和安全性好等
優點:成本低、壽命長、維護容易、轉速低、功率輸入容易等優點

實驗方法
本實驗在不同壓力下進行，選定了4種膨脹比即4、5、5.5、6。
為提高測量的準確性，壓力溫度流量的測量都進行必要的校準。
實驗測得的數據是工作狀態時的數據，分析時應換算成標準參數。
渦流管性能結果與實驗分析
性能測驗主要是測量在不同進氣壓力下，渦流管冷端和進氣的溫度差與冷氣流率的關係，以及由此計算出的溫度效率、絕熱效率和冷氣流率的關係。
通過渦流管性能實驗結果可以看出，得到了很好的性能，達到了當前渦流管的絕熱效率和較好的水平。
渦流管溫降性能曲線


渦流管溫度效率曲線




渦流管絕熱效率性能曲線




微型渦流管熱端加濕系統及其應用




實驗裝置及流程




實驗方法與結果
實驗選定進口絕對壓力分別為0.4Mpa、0.5Mpa、0.55Mpa、0.6Mpa，通過渦流管針閥改變渦流管的冷氣流率，分別就引入加濕和不加濕兩種情況下進行了多個方案的試驗



微型渦流管加濕制冷器流程圖
總結
1.渦流管的制冷效率應和制冷效率存在著最佳值，與冷氣流率有關
2.通過對熱端排氣引入加濕系統，使得渦流管的絕熱效率得到很大的提高，在小冷氣流率的情況下，效果更加明顯
3.微型渦流管應用於未裝空調系統載重氣車剎車風系統



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新玉”，“老玉”和“新种”， “老种”是怎么回事？www.tool-tool.com

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在国内珠宝市场中，尤其是一些不正规经营的翡翠店里，“新玉”占了不小的比例。诚实的商家会如实告诉消费者：这件翡翠是“新玉”，那件翡翠是“老玉”。在市场中，同样大小、款式和外观的“新玉”的价格，远远低于“老玉”的价格，但有少数不法商人将“新玉”冒充“老玉”出售，使消费者上当受骗，而这种以“新”充“老”的现象，还在不断地发生。

“新玉”是翡翠(处理)的商业俗名，是用酸“洗了澡”并做了注胶处理的“八三玉”b货翡翠。“新玉”虽然购买时外观漂亮，光泽、颜色看起来不错，但其结构已遭破坏，耐久性差，只有一时的观察和佩戴价值，而无保值和收藏价值。若商家明码实价，对于收入有限的工薪阶层来说，也不失为一种较好的，时尚的消费选择。

翡翠商品交易中的所谓“老玉”，即我们前面所说的“a货”。“老玉”是指从结构到颜色都是自然形成，由纯天然的原料直接加工而成，其颜色、光泽、透明度是持久不变的。“老玉”虽然是真货， 但也有种、水、色、底、质量档次、价值高低之分，而并非只要属于“老玉”，就一定很好。

另外，传统的翡翠商品交易中对翡翠玉件的质量还有“老种”、“新种”的评价，这与“新玉”、“老玉”是完全不同的概念。通常，商业上“老种”指的是质地发育良好，结构致密，组织细腻，种水色俱佳的高档或中高档天然翡翠；“新种”多指质地发育一般，结构较为疏松，组织粗糙，种水一般的中低档天然翡翠。我们在选购翡翠时，应注意区别“新玉”、“老玉”和“新种”、“老种”这4个不同的商业俗名。
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人造钻石：当心以假乱真www.tool-tool.com

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钻石从来就是钻石，它是埋藏地下，经千万年孕育才发掘出来的矿石真品；因为罕有所以价值不菲。七十年代出现了「苏联石」，大家都知道它是人造石，硬度、光芒与通透度根本不能与钻石相比，真假易分。

最近居然出现了真假难分的钻石——明明是人造石，纯色硬度及光芒与天然钻石几乎等同，甚至比一些不那么完美的真钻石来得更真。

模特儿所佩戴的耳环、戒指与链坠均是由人工培植，售价只是五十万元，而同类天然钻饰的价值则高达三百万港元。

白钻或彩钻一向都是女士们梦寐以求的至爱，但要拥有一颗价值逾百万的彩钻，似乎是天方夜谭的事。最近，有美国公司为女士们圆梦，以超科技培植出人造钻石，无论是硬度、通透度以至成色，都与天然钻石无异，价钱更较后者便宜很多。

美国公司gemesis cultured diamond co.主席david hellier表示，人造钻石与真钻石的品质无异，人造黄钻石的价钱是天然的百分之廿五，人造粉红及蓝钻石更只是天然钻石的百分之五。

他表示，推出人造钻石并非企图取代天然钻石，只是天然钻石是产自地下的矿石，需要经过逾百万年时间的孕育，再经琢磨才能成为价值连城的矿石钻；而人工培植的钻石，则只花八十至一百小时，便能制造出瑰丽动人的钻石。加上天然钻石是以白色为主，但人造彩钻可满足顾客对花巧颜色的要求，如英美等地人士喜欢黄及粉红钻石，德国人较喜欢蓝及粉红钻石，故人造钻石有很大的市场潜力。

他又说，人造钻石让女性可用较便宜价钱购得心头好，而其目标消费群为三十五至五十五岁女性，她们消费力较高，亦喜欢以钻饰配衬时装。

他续称，公司斥巨资开发这项与制造人造珍珠类似的技术，整个过程由一粒天然或人造的钻石「种子」经接近一百小时「培植」为一颗大钻石晶体，再经加工而成，过程需要在摄氏一千五百度高温、八十五万磅的高压下，再花三至五天时间，才能制造一颗约五卡的人造钻石。一般蓝钻的「成长期」为一百小时，黄钻与粉钻则为八十七小时。
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钻石戒指 www.tool-tool.com

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钻石戒指

钻戒都用作订婚或者结婚的戒指，将伴随你得下半生，因此在选择时要避免可爱幼稚的款式，应选择高贵简洁的款式。在购买钻戒时，单粒的钻石戒指是最好的选择。1克拉以上的钻戒最保值，但价格也昂贵。经济条件不够的不妨考虑挑选稍稍低于1克拉的钻石戒指，价钱则便宜很多。这里还有一个小常识，同样的分量，圆形钻石视觉上比其它形状要显得大，也是最大众化的形状，价钱也最合宜。其他形状，如方形，钻石光芒较含蓄低调。钻石戒指中另一个组成部分指环的选择通常以白色金属指环为主，衬托出钻石的光芒。
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拉皮列格里娜之珠 www.tool-tool.com

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英文名称la pellegrina pearl 世界上已知最好的东珠之一，圆形，重111．5珠喱，此珠与重量与其相当的查理二世之珠(112珠喱)，传说早年曾同时为西班牙女王所有，并将其制成一对耳饰。后转辗为俄国所得，现存于俄罗斯莫斯科索兹玛(zozima)博物馆。
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在什么情况下，人眼对翡翠颜色的感觉会不问？www.tool-tool.com

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创建者：“猪”宝宝厚积而薄发

很多人都有这样的经历和感受：在购物的环境中，自己所选的翡翠饰品颜色是多么美观，多么润泽，但怎么购买后自己使用饰品时，当时的感觉就减少了许多了呢?

这实际上并不奇怪，翡翠，尤其是高档翡翠，是半透明或透明度较好的物品，它与其他宝石、其他物品一样，其本来的颜色在不同的光源、不同的光源强度、不同的照明条件和环境下，给人眼的感觉是有差异的，况且因两件翡翠的内部结构不同(疏密程度及不同的内含物等)，即便是相同的颜色，在光的某种照射方式下，人眼看起来所得到的感觉也是会不同的。

对于翡翠饰品颜色的变幻，传统的翡翠界有“通液”和“察液”之说。所谓“通液”，就是翡翠的颜色平放着观看，不美丽不醒目，但拿起来对着灯光(或自然光)照射，则翠绿醒目，相当美观。翡翠界对这种翡翠的评价不高，其价值也较低；相反，另有一种翡翠的颜色，拿起来时用光照射，翠绿色被光冲散，不很美观，若将其平放着观看，则绿得可爱，很美丽，这就叫“察液”。翡翠商界对这样的翡翠评价很高，其价格也很贵。

“通液”和“察液”的说法，主要是对翡翠绿色的中高档翡翠而言。对于其他颜色的翡翠，虽然也有“通液”、“察液”的现象，但不太明显，因此也就不被人们所注意。另外，在选购—件翡翠饰品时，对其颜色、透明度的观察、感觉，不但要在购物环境中进行，更应在自然光下观察和感觉，以避免因光照条件、环境的不同产生较大的视觉误差而后晦莫及。
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铁龙生”是不是翡翠？www.tool-tool.com

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“铁龙生”，取自缅甸语语音。缅语“铁龙生”之意为满绿色，在肉眼观察下，其特征为较鲜艳的绿色，色调深浅不一。透明度差(俗称“水干”)，结构疏松，柱状晶体呈一定方向排列。“铁龙生”到底是什么矿物?它是不是翡翠当初，许多常年经营翡翠的商家，以及许多翡翠爱好者曾不断地提出疑问。

据有关资料记载，1994年人们在缅甸北部帕岗矿区北部的，发现了一具满眼绿色的翡翠新坑，当时不知道怎样称呼这一新的玉种。由于这种满绿色的玉石，基本上分不出底与色，缅甸的矿工便称之为"htelongsein”，意为“满绿色”，中国人即按中文音译为“铁龙生”。经珠宝科技工作者用电子探针、红外光谱仪等高科技手段分析，从对其化学成分、矿物成分、物理性质(比重3．30～3．33左右，折射率点测1．66)的测定来看，可以做出肯定性的回答：“铁龙生”是翡翠，是一种含铬量较高(0．32％—2．25％)的硬玉质翡翠。

因为质地粗糙，透明度差，“铁龙生”的价格较为便宜，又因为颜色好、绿得可爱，它又深受消费者欢迎。“铁龙生”用来做薄叶片、薄水蝴蝶等挂件，效果较好，也用来做雕花珠子、雕花手镯等满绿色的玉件。由于“铁龙生”绿得浓郁，切出薄片做成装饰品后，仍然有很高的观赏和使用价值。如用铂金镶嵌的薄形胸花、吊坠，用黄金镶嵌的铁龙生饰品，金玉相映，富丽大方，很受人喜爱。优质的“铁龙生”翡翠，绿色纯正明快，价格却较为适宜，消费者不需花费昂贵的钱，就可获得自己喜爱的饰品。据报道，1999年的夏天，在香港珠宝市场上开始刮起了“铁龙生”翡翠的旋风，这股旋风从香港吹到了台湾市场，再吹到了广州市场、昆明市场等地，给疲软的翡翠市场带来了一些生气，使工薪阶层的消费者可买到物美价廉的翡翠。所以，“铁龙生”不失为翡翠大家族中一个值得向大家推荐的品种。
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什么是翡翠 www.tool-tool.com

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翡翠一词的由来，源自于中国古代的翡翠鸟。关于翡翠，民间有许多美好的传说。翡翠名称来源于翡翠鸟，雄鸟羽毛红艳，称为翡鸟；雌鸟羽毛碧绿，称为翠鸟。对翡翠鸟最早的解释：“翡，赤羽雀，翠，青羽雀也。”后来，人们发现玉石，尤其是产自缅甸的硬玉，其颜色美丽无比，上等硬玉的颜色与翡翠鸟羽毛很相似，于是缅甸玉便被称之为翡翠而流传于世。

有人说翡翠就是缅甸玉；还有人说，红色的缅甸玉称为翡、绿色的缅甸玉称为翠。翡翠，就是红色和绿色的缅玉，这两种说法都有失偏颇，不够全面。

翡翠的矿物学名称叫“硬玉”，但并不能说硬玉就是翡翠，翡翠是硬玉岩中的精品。翡翠，专指美丽的、可以做成首饰及玉雕原料的、商品级的硬玉。翡翠具有美观性、稀少性、适用性和耐用性的特点。是翡翠必然是硬玉或含有硬玉，而硬玉并不一定就是翡翠。

翡翠的化学成分和物理性质如下：
化学成分：钠铝硅酸盐
颜 色：白色、绿色、紫色、红色、黄色等
结晶晶系：单斜晶系
结 构：多为粒状或纤维状集合体
硬 度：6．5～7
比 重：3．25—3．40(e／cm3)
折射率：1．65—1．67(点测)

另外，翡翠具有半玻璃至玻璃光泽，具有解理，质地坚韧。其光泽、硬度、比重(相对密度)、折射率高于软玉，其光泽、透明度和色彩优于软玉。

总的来说，翡翠是钠铝硅酸盐类矿物，以钠和铝、硅、氧为主要化学成分，由多种矿物集合形成致密块体。翡翠的透光性好，导热性强，坚硬且有一定的韧性。经久耐磨，是很理想的装饰用品；翡翠是一种不需提炼就能直接利用的珍贵资源，普通档次的翡翠工薪阶层完全有能力消费，优质高档的翡翠因其资源越来越少，其价值将越来越高，其珍贵性和稀有性的特点是持久不变的。
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钯与铂的比较 wwww.tool-tool.com

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硬度高12.6%，这就意味着钯极为耐磨 -- 关键是钯的耐磨性优于铂。

事实：钯具有低变应原性 此种金属中只包含两种成分即钯和钌，其中任何一种合金都不会导致皮肤过敏，而通常白金中的镍成分则易引起皮肤过敏。

事实：钯比铂更白 钯不会失去光泽、破碎或褪色，而且绝非镀金。它的白色光泽不仅平滑、明亮，而且天然。
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挑选翡翠六字诀www.tool-tool.com

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记选翡翠的六大字诀　：色、透、匀、形、质、照。

　　一、色：指的是翡翠的颜色。
　　在所有的翡翠的颜色中，以绿色的价值最高。而颜色的变化，我们将它称之为“三彩”红色是代表福气；绿色是代表钱财为禄；白色是代表高寿。因为三彩又称为“福禄寿”，若再加上代表喜气的紫色，就成了四全的“福禄寿喜”

　　二、透：是指翡翠的透明度，我们称之为质地。
　　翡翠的原结晶体，最高的透明度只有半透明，称之为“玻璃种”或“冰种。”是质地较佳的，挑选翡翠以纯度高且温润透明为重要原则。

　　三、匀：是指翡翠的颜色要无匀。
翡翠的颜色要达到均匀十分地不容易。翠之贵，贵在“匀”字。

　　四、形：是指它的造型。
　　如何雕刻，手工好与不好，这会直接影响翡翠价值的绝对因素。

　　五、质：是指翡翠本身结晶的缜密状及内部的纯净度和高度的玻璃光泽。
　　若选购翡翠手镯的时候可用绳子将镯子吊起来敲敲看是否会发出清脆的音来做为判别翡翠质地是否缜密的依据。

　　六、照：是指用灯从下往上直观察翡翠是否有裂纹。
瑕疵和人工处理的手续过程。一般在市面上所称的石头纹，实际上为玉石天然的解理纹，这仅是天然玉石的一种表征。
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镁合金的新进展www.tool-tool.com

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1.镁合金的发展

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1％。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件，其中90％以上是压铸件。

　　限制镁合金广泛应用的主要问题是：由于镁元素极为活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，因此，镁合金的生产难度很大；镁合金的生产技术还不成熟和完善，特别是镁合金成形技术有待进一步发展；镁合金的耐蚀性较差；现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低，限制了镁合金在高温（150～350℃）场合的应用；镁合金的常温力学性能，特别是强度和塑韧性有待进一步提高；镁合金的合金系列相对很少，变形镁合金的研究开发严重滞后，不能适应不同应用场合的要求。　　

镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（Az）、Mg-Al -Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（As）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zr n（ZK）、Mg-Zn-RE系（ｚＥ）等合金。

　　我国具有丰富的镁资源，原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域，我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面，我国的原镁质量差，镁合金锭的质量也不尽如人意，出口缺乏竞争力，作为结构材料应用的镁在国内的消耗量又很少，只能作为初级原料低价出口，属典型的资源出口型工业，目前，国内的镁冶金企业大都处于亏损或面临倒闭；另一方面，我国对镁合金的研究和应用更显薄弱。因此，如何利用我国的镁资源优势，将镁的资源优势转变为技术、经济优势，促进国民经济发展、增强我国镁衍业的国际竞争力，是摆在我们面前的迫切任务。

2.镁合金的新进展

　　（1）耐热镁合金。
　　耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一，当温度升高时，它的强度和抗蠕变性能大幅度下降，使它难以作为关键零件（如发动机零件）材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。
己开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有稀土元素（RE）和硅（Si）。稀土是用来提高镁合金耐热性能的重要元素。含稀土的镁合金QE22和WE54 具有与铝合金相当的高温强度，但是稀土合金的高成本是其被广泛应用的一大阻碍。
　　Mg-Al-Si（AS）系合金是德国大众汽车公司开发的压铸镁合金。175℃时，AS41合金的蠕变强度明显高于AZ91和AM60合金。但是， AS系镁合金由于在凝固过程中会形成粗大的汉字状Mg2Si相，损害了铸造性能和机械性能。研究发现，微量Ca的添加能够改善汉字状Mg2si相的形态，细化Mg2si颗粒，握高AS系列镁合金的组织和性能。
　　从20世纪80年代以来，国外致力于利用Ｃ·来提高镁合金的高温抗拉强度和蠕变性能。最近美国开发的ZAC8506（Mg-8Zn-5Al- 0.6Ca），以及加拿大研究的Mg-5Al-0.8Ca等镁合金，其抗拉强度和蠕变性能都较好。
2001年，日本东北大学井上明久等采用快速凝固法制成的具有100~200nm晶粒尺寸的高强镁合金Mg-2at% Y-1at% Zn，其强度为超级铝合金的3倍，还具有超塑性、高耐热性和高耐蚀性。

　　（2）耐蚀镁合金。
　　镁合金的耐蚀性问题可通过两个方面来解决：①严格限制镁合金中的Fe、Cu、Ｎi等杂质元素的含量。例如，高纯AZ91HP镁合金在盐雾试验中的耐蚀性大约是AZ91C的100倍，超过了压铸铝合金A380，比低碳钢还好得多。②对镁合金进行表面处理。根据不同的耐蚀性要求，可选择化学表面处理、阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学镀、热喷涂等方法处理。例如，经化学镀的镁合金，其耐蚀性超过了不锈钢。

　　（3）阻燃镁合金。
　　镁合金在熔炼浇铸过程中容易发生剧烈的氧化燃烷。实践证明，熔剂保护法和SF6、SO2、CO2、Ar等气体保护法是行之有效的阻燃方法，但它们在应用中会产生严重的环境污染，并使得合金性能降低，设备投资增大。
纯镁中加钙能够大大提高镁液的抗氧化燃烧能力，但是由于添加大量钙会严重恶化镁合金的机械性能，使这一方法无法应用于生产实践。铰可以阻止镁合金进一步氧化，但是铰含量过高时，会引起晶粒粗化和增大热裂倾向。
最近，上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心通过同时加人几种元素，开发了一种阻燃性能和力学性能均良好的轿车用阻燃镁合金，成功地进行了轿车变速箱壳盖的工业试验，并生产出了手机壳体、ＭＰ3壳体等电子产品外壳。

　　（4）高强高韧镁合金。
　　现有镁合金的常温强度和塑韧性均有待进一步提高。在Ｍg-Ｚn和Ｍg-Ｙ合金中加人Ca、Zr可显著细化晶粒，提高其抗拉强度和屈服强度；加人Ag和 Th能够提高Mg-RE-Zr合金的力学性能，如含Ag的QE22A合金具有高室温拉伸性能和抗蠕变性能，已广泛用作飞机、导弹的优质铸件；通过快速凝固粉末冶金、高挤压比及等通道角挤（ECAE）等方法，可使镁合金的晶粒处理得很细，从而获得高强度、高塑性甚至超塑性。

　　（5）变形镁合金。
　　虽然目前铸造镁合金产品用量大于变形镁合金，但经变形的镁合金材料可获得更高的强度，更好的延展性及更多样化的力学性能，可以满足不同场合结构件的使用要求。因此，开发变形合金，是其未来更长远的发展趋势。
　　新型变形镁合金及其成型工艺的开发，已受到国内外材料工作者的高度重视。美国成功研制了各种系列的变形镁合金产品，如通过挤压＋热处理后的ZK60高强变形镁合金，其强度及断裂韧性可相当于时效状态的Al7075或Al7475合金，而采用快速凝固（RS）＋粉末冶金（PM）＋热挤压工艺开发的Mg- Al-Zn系EA55RS变形镁合金，成为迄今报道的性能最佳的镁合金，其性能不但大大超过常规镁合金，比强度甚至超过7075铝合金，且具有超塑性（300℃，436％），腐蚀速率与2024-T6铝合金相当，还可同时加人SiCp等增强相，成为先进镁合金材料的典范。日本1999年开发出超高强度的IM Mg-Y系变形镁合金材料，以及可以冷压加工的镁合金板材。英国开发出Mg-Al-B挤压镁合金，用于Magnox核反应堆燃料罐。以色列最近也研制出用于航天飞行器上的兼具优良力学性能和耐蚀性能的变形镁合金，法国和俄罗斯开发了鱼雷动力源变形镁合金阳极薄板材料。

　　（6）镁合金成形技术。
　　镁合金成形分为变形和铸造两种方法，当前主要使用铸造成形工艺。压铸是应用最广的镁合金成形方法。近年来发展起来的镁合金压铸新技术有真空压铸和充氧压铸，前者已成功生产出AM60B镁合金汽车轮毅和方向盘，后者也己开始用于生产汽车上的镁合金零件。
　　镁合金半固态触变铸造（Thixo-Molding）成形新技术，近年来受到美国、日本和加拿大等国家的重视。与传统的压铸相比，触变铸造法无需熔炼、浇注及气体保护，生产过程更加清洁、安全和节能。目前已研制出镁合金半固态触变铸造用压铸机，到1998年底，全世界已有超过100台机器投人运行，约有 40种标准镁合金半固态产品用于汽车、电子和其他消费品。但相对来说，半固态铸造镁合金材料的选择性小，目前应用的只有AZ91D合金，需要进一步发展适用于半固态铸造的镁合金系。
　　其他正在发展的镁合金铸造成形新技术有镁合金消失模铸造、挤压铸造－低压铸造结合法、挤压铸造-流变铸造结合法和真空倾转法差压铸造等。
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热处理工艺－淬火工艺、淬火介质及冷却方法？www.tool-tool.com

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淬火工艺是将钢加热到AC3或AC1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和（或）贝氏体组织的热处理工艺。
淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。淬火工艺应用最为广泛，如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、钻探机械、农机具、石油机械、化工机械、纺织机械、飞机等零件都在使用淬火工艺。

（1） 淬火加热温度
淬火加热温度根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定。亚共析钢是AC3+（30～50℃）；共析钢和过共析钢是AC1+（30～50℃）。
亚共析钢淬火加热温度若选用低于AC3的温度，则此时钢尚未完全奥氏体化，存在有部分未转变的铁素体，淬火后铁素体仍保留在淬火组织中。铁素体的硬度较低，从而使淬火后的硬度达不到要求，同时也会影响其他力学性能。若将亚共析钢加热到远高于AC3温度淬火，则奥氏体晶粒回显著粗大，而破坏淬火后的性能。所以亚共析钢淬火加热温度选用AC3+（30～50℃），这样既保证充分奥氏体化，又保持奥氏体晶粒的细小。
过共析钢的淬火加热温度一般推荐为AC1+（30～50℃）。在实际生产中还根据情况适当提高20℃左右。在此温度范围内加热，其组织为细小晶粒的奥氏体和部分细小均匀分布的未溶碳化物。淬火后除极少数残余奥氏体外，其组织为片状马氏体基体上均匀分布的细小的碳化物质点。这样的组织硬度高、耐磨性号，并且脆性相对较少。
过共析钢的淬火加热温度不能低于AC1，因为此时钢材尚未奥氏体化。若加热到略高于AC1温度时，珠光体完全转变承奥氏体，并又少量的渗碳体溶入奥氏体。此时奥氏体晶粒细小，且其碳的质量分数已稍高与共析成分。如果继续升高温度，则二次渗碳体不断溶入奥氏体，致使奥氏体晶粒不断长大，其碳浓度不断升高，会导致淬火变形倾向增大、淬火组织显微裂纹增多及脆性增大。同时由于奥氏体含碳量过高，使淬火后残余奥氏体数量增多，降低工件的硬度和耐磨性。因此过共析钢的淬火加热温度高于AC1太多是不合适的，加热到完全奥氏体化的ACm或以上温度就更不合适。
在生产实践中选择工件的淬火加热温度时，除了遵守上述一般原则外，还要考虑工件的化学成分、技术要求、尺寸形状、原始组织以及加热设备、冷却介质等诸多因素的影响，对加热温度予以适当调整。如合金钢零件，通常取上限，对于形状复杂零件取下限。
强韧化新工艺选用的淬火加热温度与常用淬火温度有所区别。如亚温淬火是亚共析钢在略低于AC3的温度奥氏体化后淬火，这样可提高韧性，降低脆性转折温度，并可消除回火脆性。如45、40Cr、60Si2等材料制成的工件亚温淬火加热温度为AC3－（5～10℃）。
采用高温淬火可获得较多的板条状马氏体或使全部板条马氏体提高强度和韧性。如16Mn钢在940℃淬火，5CrMnMo钢在890℃淬火，20CrMnMo钢在920℃淬火，效果较好。
高碳钢低温、快速、短时加热淬火，适当降低高碳钢的淬火加热温度，或采用快速加热及缩短保温时间的办法，可减少奥氏体的碳含量，提高钢的韧性。

（2） 保温时间
为了使工件内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体的成分均匀化，就必须在淬火加热温度保温一定时间，既保温时间。

（3） 淬火介质
工件进行淬火冷却所使用的介质称为淬火冷却介质（或淬火介质）。理想的淬火介质应具备的条件是使工件既能淬成马氏体，又不致引起太大的淬火应力。这就要求在C曲线的“鼻子”以上温度缓冷，以减小急冷所产生的热应力；在“鼻子”处冷却速度要大于临界冷却速度，以保证过冷奥氏体不发生非马氏体转变；在“鼻子” 下方，特别使Ms点一下温度时，冷却速度应尽量小，以减小组织转变的应力。

常用的淬火介质有水、水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。
● 水
水是冷却能力较强的淬火介质。来源广、价格低、成分稳定不易变质。缺点是在C曲线的“鼻子”区（500～600℃左右），水处于蒸汽膜阶段，冷却不够快，会形成“软点”；而在马氏体转变温度区（300～100℃），水处于沸腾阶段，冷却太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，致使工件变形甚至开裂。当水温升高，水中含有较多气体或水中混入不溶杂质（如油、肥皂、泥浆等），均会显著降低其冷却能力。因此水适用于截面尺寸不大、形状简单的碳素钢工件的淬火冷却。

● 盐水和碱水
在水中加入适量的食盐和碱，使高温工件浸入该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐和碱的晶体并立即爆裂，将蒸汽膜破坏，工件表面的氧化皮也被炸碎，这样可以提高介质在高温区的冷却能力。其缺点是介质的腐蚀性大。一般情况下，盐水的浓度为10％，苛性钠水溶液的浓度为10％～15％。可用作碳钢及低合金结构钢工件的淬火介质，使用温度不应超过60℃，淬火后应及时清洗并进行防锈处理。

● 油
冷却介质一般采用矿物质油（矿物油）。如机油、变压器油和柴油等。机油一般采用10号、20号、30号机油，油的号越大，黏度越大，闪点越高，冷却能力越低，使用温度相应提高。
目前使用的新型淬火油主要有高速淬火油、光亮淬火油和真空淬火油三种。
高速淬火油是在高温区冷却速度得到提高的淬火油。获得高速淬火油的基本途径有两种，一种是选取不同类型和不同黏度的矿物油，以适当的配比相互混合，通过提高特性温度来提高高温区冷却能力；另一种是在普通淬火油中加入添加剂，在油中形成粉灰状浮游物。添加剂游磺酸的钡盐、钠盐、钙盐以及磷酸盐、硬脂酸盐等。生产实践表明，高速淬火油在过冷奥氏体不稳定区冷却速度明显高于普通淬火油，而在低温马氏体转变区冷速与普通淬火油相接近。这样既可得到较高的淬透性和淬硬性，又大大减少了变形，适用于形状复杂的合金钢工件的淬火。
光亮淬火油能使工件在淬火后保持光亮表面。在矿物油中加入不同性质的高分子添加物，可获得不同冷却速度的光亮淬火油。这些添加物的主要成分是光亮剂，其作用是将不溶解于油的老化产物悬浮起来，防止在工件上积聚和沉淀。另外，光亮淬火油添加剂中还含有抗氧化剂、表面活性剂和催冷剂等。
真空淬火油是用于真空热处理淬火的冷却介质。真空淬火油必须具备低的饱和蒸汽压，较高而稳定的冷却能力以及良好的光亮性和热稳定性，否则会影响真空热处理的效果。
盐浴和碱浴淬火介质一般用在分级淬火和等温淬火中。

● 新型淬火剂
有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。
聚乙烯醇常用质量分数为0.1％～0.3％之间的水溶液，共冷却能力介于水和油之间。当工件淬入该溶液时，工件表面形成一层蒸汽膜和一层凝胶薄膜，两层膜使加热工件冷却。进入沸腾阶段后，薄膜破裂，工件冷却加快，当达到低温时，聚乙烯醇凝胶膜复又形成，工件冷却速度又下降，所以这种溶液在高、低温区冷却能力低，在中温区冷却能力高，有良好的冷却特性。
三硝水溶液由25％硝酸钠+20％亚硝酸钠+20％硝酸钾+35％水组成。在高温（650～500℃）时由于盐晶体析出，破还蒸汽膜形成，冷却能力接近于水。在低温（300～200℃）时由于浓度极高，流动性差，冷却能力接近于油，故其可代替水－油双介质淬火。

（4） 冷却方法
生产实践中应用最广泛的淬火分类是以冷却方式的不同划分的。主要有单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。

● 单液淬火
是将奥氏体化工件浸入某一种淬火介质种，一直冷却到室温的淬火操作方法。单液淬火介质有水、盐水、碱水、油及专门配制的淬火剂等。一般情况下碳素钢淬火，合金钢淬油。
单液淬火操作简单，有利于实现机械化和自动化。其缺点是冷速受介质冷却特性的限制而影响淬火质量。单液淬火对碳素钢而言只适用于形状较简单的工件。

● 双液淬火
是将奥氏体化工件先浸入一种冷却能力强的介质，在钢件还未达到该淬火介质温度之间即取出，马上浸入另一种冷却能力弱的介质中冷却，如先水后油、先水后空气等。双液淬火减少变形和开裂倾向，操作不好掌握，在应用方面有一定的局限性。

● 马氏体分级淬火
是将奥氏体化工件先浸入温度稍高或稍低于钢的马氏体点的液态介质（盐浴或碱浴）中，保持适当的时间，待钢件的内、外层都达到介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺，也称分级淬火。
分级淬火由于在分级温度停留到工件内外温度一致后空冷，所以能有效地减少相变应力和热应力，减少淬火变形和开裂倾向。分级淬火适用于对于变形要求高的合金钢和高合金钢工件，也可用于截面尺寸不大、形状复杂地碳素钢工件。

● 贝氏体等温淬火
是将钢件奥氏体化，使之快冷到贝氏体转变温度区间（260～400℃）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺，有时也叫等温淬火。一般保温时间为30～60min。

● 复合淬火
将工件急冷至Ms以下获得10％～20％马氏体，然后在下贝氏体温度区等温。这种冷却方法可使较大截面地工件获得组织M+B组织。预淬时形成的马氏体可促进贝氏体转变，在等温时又使马氏体回火。复合淬火用于合金工具钢工件，可避免第一类回火脆性，减少残余奥氏体量即变形开裂倾向。
特殊工件也采用压缩空气淬火、喷雾淬火、喷流淬火。
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◆ 表面淬火
• 钢的表面淬火
有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。

• 感应加热表面淬火
感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：
1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高
2.工件因不是整体加热，变形小
3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少
4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命
5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好
6.便于机械化和自动化
7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。

• 感应加热的基本原理
将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。

• 感应表面淬火后的性能
1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 个单位（HRC）。
2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。
3. 疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。

◆ 退火工艺
退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。
• 退火的目的
①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。
③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。

• 退火工艺的种类
①均匀化退火（扩散退火)
均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保持，然后进行缓慢冷却，以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。
均匀化退火的加热温度一般为Ac3+（150～200℃），即1050～1150℃，保温时间一般为10～15h，以保证扩散充分进行，大道消除或减少成分或组织不均匀的目的。由于扩散退火的加热温度高，时间长，晶粒粗大，为此，扩散退火后再进行完全退火或正火，使组织重新细化。

②完全退火
完全退火又称为重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。
完全退火主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材，有时也用于它们的焊接构件。完全退火不适用于过共析钢，因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上，在缓慢冷却时，渗碳体会沿奥氏体晶界析出，呈网状分布，导致材料脆性增大，给最终热处理留下隐患。
完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+（30～50℃）；合金钢为Ac3+（500～70℃）；保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、所选用的设备型号等多种因素确定。为了保证过冷奥氏体完全进行珠光体转变，完全退火的冷却必须是缓慢的，随炉冷却到500℃左右出炉空冷。

③不完全退火
不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1～Ac3之间温度，达到不完全奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺。
不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是细化组织和降低硬度，加热温度为Ac1+(40～60)℃，保温后缓慢冷却。

④等温退火
等温退火是将钢件或毛坯件加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体温度区间地某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。
等温退火工艺应用于中碳合金钢和低合金钢，其目的是细化组织和降低硬度。亚共析钢加热温度为Ac3+(30～50)℃，过共析钢加热温度为Ac3+ (20～40)℃，保持一定时间，随炉冷至稍低于Ar3温度进行等温转变，然后出炉空冷。等温退火组织与硬度比完全退火更为均匀。

⑤球化退火
球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。

⑥再结晶退火（中间退火）
再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。

⑦去应力退火
去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。
锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。
去应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中消除的。为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出炉空冷。

◆ 正火工艺
正火工艺是将钢件加热到Ac3（或Acm）以上30～50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。把钢件加热到Ac3以上100～150℃的正火则称为高温正火。
对于中、低碳钢的铸、锻件正火的主要目的是细化组织。与退火相比，正火后珠光体片层较细、铁素体晶粒也比较细小，因而强度和硬度较高。
低碳钢由于退火后硬度太低，切削加工时产生粘刀的现象，切削性能差，通过正火提高硬度，可改善切削性能，某些中碳结构钢零件可用正火代替调质，简化热处理工艺。
过共析钢正火加热刀Acm以上，使原先呈网状的渗碳体全部溶入到奥氏体，然后用较快的速度冷却，抑制渗碳体在奥氏体晶界的析出，从而能消除网状碳化物，改善过共析钢的组织。
焊接件要求焊缝强度的零件用正火来改善焊缝组织，保证焊缝强度。
在热处理过程中返修零件必须正火处理，要求力学性能指标的结构零件必须正火后进行调质才能满足力学性能要求。中、高合金钢和大型锻件正火后必须加高温回火来消除正火时产生的内应力。
有些合金钢在锻造时产生部分马氏体转变，形成硬组织。为了消除这种不良组织采取正火时，比正常正火温度高20℃左右加热保温进行正火。
正火工艺比较简便，有利于采用锻造余热正火，可节省能源和缩短生产周期。
正火工艺与操作不当也产生组织缺陷，与退火相似，补救方法基本相同。
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蓝宝石www.tool-tool.com

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英文名称sapphire

在矿物学上与红宝石同属刚玉，化学式为a12o3，但所含的微量元素不同。广义的蓝宝石是指除红宝石外所有可用作宝石的刚玉类矿物，因此它可有各种不同的颜色，相应地所含微量元素也有所不同。如蓝色者含铁和钛(fe2+，ti4+)，黄色者含镍(ni3+)，绿色者含铁和铬(fe3+，cr3+)，翠绿色者含钒，紫色者含钒和铬，褐色者含锰和铁等等。蓝宝石和红宝石一样具有相似的结晶习性，均属三方晶系，但它更常见的晶形为短粗的复三方双锥体和桶状晶体。也可见有相似的晶面条纹。玻璃光泽。亚透明至不透明。一轴负晶。折射率n。＝1．768～1。78，n。＝1．757～1．770。重折率0．008～0．009，色散0．018。有显著的二色性，蓝色者为紫蓝一蓝绿，或暗紫一蓝；绿色者为绿一黄绿；橙色者为黄褐(橙)一淡黄；黄色者为中黄一淡黄；紫色者为紫罗蓝一橙等等。蓝宝石也常见有星光效应。一般无荧光显示，但也有少数浅蓝色蓝宝石在长波紫外线下具红色或橙色荧光；还有少数黄色蓝宝石在紫外线和x射线下呈现橙一黄色荧光。硬度9。相对密度3．99～4．10。无解理，但有平行(10（l）o)或(o001)的裂开。蓝宝石的产量比红宝石的产量要大得多，而且也可见有较大的晶体。迄今发现的最大一颗蓝宝石重达19千克，产自斯里兰卡的砂矿。其次一颗是1935年在澳大利亚昆士兰发现的，重2302克拉。尽管如此，大于100克拉的优质蓝宝石毕竟是非常少见的。蓝宝石主要是岩浆成因矿物。世界上已发现的蓝宝石大多来自碱性玄武岩及其风化后所形成的砂矿中。如澳洲、柬埔寨、泰国以及我国的蓝宝石矿。此外，也有少量蓝宝石来自类似红宝石那样的接触变质的矽卡岩以及碱性伟晶岩脉中。蓝宝石也和红宝石一样并列为世界四大名贵宝石之一，在工业上则用作精密仪器的轴承和研磨材料。
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数控加工后置处理技术www.tool-tool.com

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摘要 : 本文分析了数控加工后置处理技术的特征、面临的问题和当前的发展趋势，介绍了应通用后置处理器开发定制专用后置处理器的实践。
关键词 :自动编程工具 刀具路径文件 数控代码 后置处理器 数控加工程序


数控编程是CAM的重要组成部分。它包括加工刀具路径文件的生成和机床数控代码指令集的生成。加工刀具路径文件可利用CAD/CAM软件，根据加工对象的结构特征、加工环境特征其中包括机床-夹具-刀具-工件所组成的具体工序加工系统的特征）以及加工工艺设计的具体特征来生成描述加工过程的刀具路径文件。通过后置处理器读取由CAM系统生成的刀具路径文件，从中提取相关的加工信息，并根据指定数控机床的特点及NC程序格式要求进行分析、判断和处理，最终生成数控机床所能直接识别的NC程序，就是数控加工的后置处理数控加工后置处理是CAD/CAM集成系统非常重要的组成部分，它直接影响CAD/CAM软件的使用效果及零件的加工质量。目前国内许多CAD/CAM软件用户对软件的应用只停留在CAD模块上，对CAM模块的应用效率不高，其中一个非常关键的原因就是没有配备专用的后置处理器，或只配备了通用后置处理器而没有根据数控机床特点进行必要的二次开发，由此生成的代码还需人工做大量的修改，严重影响了 CAM模块的应用效果。

目前，从技术上讲，由于CAD/CAM系统硬件和软件的发展，对加工对象、加工系统建立三维模型、运用图形交互的方法实现刀具路径的生成、加工过程仿真和干涉碰撞检查已经是可行的。北京市机电研究院在工程实践中已付诸实施，并取得了良好效果。而要使生成的刀具路径文件转换成数控NC程序，驱动和控制机床实施加工，还必须以相应的后置处理器开发为条件。

对于使用多种CAD/CAM系统，配备多种机床各种类型数控系统的情况就更为复杂，这是因为后置处理面临如下纷繁的情况：
1.刀具路径文件格式的多样性

刀具路径文件采用APT语言格式，这种语言接近于英语自然语言，它描述当前的机床状态及刀尖的运动轨迹。它的内容和格式不受机床结构、数控系统类型的影响。但不同的CAD/CAM软件生成的刀具路径文件的格式均有所不同,如："调用n号刀具，长度补偿选用a寄存器中的值"，表示这一功能的指令在不同的CAM 系统表述格式不同。例如几种CAD/CAM系统的表述格式如表1所示。
表1 CAD/CAM系统的表述格式
CAD/CAM系统
表 述 格 式
UG-II

LOAD/TOOL，n，ADJUST，a
SDRC Master

LOADTL/n，l，h
Pro/ENGINEER

LOADTL/n，OSETNO，a
CV CADDS

LOAD/TOOL，n，OSETNO，a


2.NC程序格式的多样性

NC程序由一系列程序段组成，通常每一程序段包含了加工操作的一个单步命令。程序段通常是由N、G、X、Y、Z、F、S、T、M．．．．．地址字和相应的数字值组成的。
(1) ISO-1056-1975标准对其中的部分准备代码功能、辅助功能代码的功能作了统一的规定，如：G00快速点位运动、G01直线插补、G02顺时针圆弧插补、G03逆时针圆弧插补、G04驻留。但还有大量的未作统一规定的‘不指定代码'，其中不指定的‘G'代码由数控系统厂家根据需要自行制定其代码功能，如表2所示。

表 2 根据需要自行制定的‘G'代码功能
G码 FANUC-15MA系统 TOSNUC 800-M
G10 数据设置 撤消坐标转换
G11 取消数据设置模式 坐标转换
G15 取消极坐标命令

G16 极坐标命令

未做统一规定的‘M'代码由数控机床制造厂根据其机床所具有的附属设备功能制定其代码功能。如日本日立精机公司制造的柔性加工单元HG500，带有16个托盘（PPL），托盘可自动交换，实现无人加工。为了控制托盘自动进入主机，它用M87～M89代码控制A.P.C门的开关：
M87 A.P.C door right open A.P.C右侧门打开
M88 A.P.C door left open A.P.C左侧门打开
M89 A.P.C door close A.P.C门关闭
(2)有些数控系统对部分G代码的功能并不严守ISO-1056标准的规定，而是自行定义，如表3所示。

表 3 东芝数控系统自行定义的G码功能
G码
TOSNUC 800-M

ISO
G20
参考点返回检查

英制
G21

第2、3、4参考点返回检查

公制
G44
取消长度补偿

刀具偏置-负
G93
局部坐标系设定

时间倒数进给率



(3)个别数控系统的NC程序采用了比较特殊的代码格式，如HEIDENHAIN
TNC 426系统，
右补偿直线插补语句格式： FL X+10 Y+10
RL，对应于标准代码 ：G01 G42 X10 Y10。

3.技术需求的多样性

随着技术的发展和应用的进展，现在的后置处理技术已不能停留在仅仅是对刀具路径文件

的代码转换，而是增加了从具体的加工需求特征、具体的数控机床和数控系统的特征出发，赋
予后置处理器以更多的功能要求。

高速数控加工的出现不仅对机床结构和数控系统提出了新的要求，对于加工工艺的策划、

工艺参数的设置和加工约束的设置也提出了新的要求。于是有的厂商开发了专门支持高速加工

的后置处理器。这种后置处理器对于配备有高速加工控制器的机床，可借助该后置处理器所配

置的专家系统工具，描述自己的高速加工需求特征，后置处理器可生成相应的代码，激活/撤

消相应的高速加工操作指令，可根据使用需求进行仿真。对于未配备高速加工控制器的机床，

该后置处理器还能设定进给速度变化的最大允许增量，根据允许惯性力设定允许的最大加/减

速，设定加速时间常数和回路增益时间常数，设定速度超调数据等。

又如各种数控系统在曲面加工时，所用的曲面拟合模型不尽相同，有的用Nurbs拟合模

型，有的用Bezier拟合模型，有的用Polymial拟合模型，还有的用Spline拟合模型，后置处理
器就面临支持相应的多种曲面拟合模型的问题。

在工程实践中，当遇到相似加工对象的相似加工需求时，常常可以用已有的行之有效的NC

加工程序进行修改后使用。然而如何确保修改结果的正确性则是个问题，不能都放到机床上去

调试，这在单件加工时尤为重要。此外，现有的许多CAD/CAM系统的加工仿真只是以所生成的

刀具路径文件为基础进行加工仿真和干涉检查，这显然是不够的。因此，以NC代码指令集及其

相应参数设置为信息源的仿真（包括逻辑仿真和过程仿真）就显得十分重要。
因此,一个完善的后置处理器应具备以下功能：

(1）接口功能：后置处理器能自动地识别、读取不同的CAD/CAM软件所生成的刀具路径文件。

(2）NC程序生成功能：数控机床具有直线插补、圆弧插补、自动换刀、夹具偏置、冷却等一系

列的功能，功能的实现是通过一系列的代码组合实现的。代码的结构、顺序由数控机床规定的

NC格式决定。当前世界上一些著名的后置处理器公司开发出通用后置处理器，它提供一种功能

数据库模型，用户根据数控机床的具体情况回答它所提出的问题，通过问题回答生成用户指定

的数控机床的专用后置处理器。用户只需要具有机床操作知识和NC编程知识，就能编出满意的

专用后置处理器。当所提供的数据库不能满足用户的要求时，它提供的开发器允许用户进行修

改和编译。因此可以按照数控机床的功能建立一个关系数据库，每个功能如何实现，由用户根

据机床的结构、使用的数控系统指定控制的代码及代码结构。

(3）专家系统功能：后置处理器不只是对刀具路径文件进行处理、转换，还要能加入一定的工

艺知识。如高速加工的处理、加工丝杠时切削参数的选择等。

(4）反向仿真功能：以NC代码指令集及其相应参数设置为信息源的仿真。它包括两部分：

NC程序的主体结构检查和NC程序语法结构检查；数控加工过程仿真。以NC程序为基础，模拟仿

真加工过程，判断运动轨迹的正确性及加工参数的合理性。

不同结构的机床、不同的数控系统、不同的编程习惯，其NC程序的结构和格式千差万别。

因此，反向仿真难度非常大。目前，尚未有较成熟的商品性软件。

综上所述，要使所生成的数控程序不经手工修改，直接应用于数控机床加工，则必须针对

每一台数控机床定制专用的后置处理器。这就要求开发人员熟悉所用的CAM系统及所生成的刀

具路径文件的格式、熟悉所用数控机床及其数控系统代码功能及其表述格式，而这一工作是智

力密集和劳动密集兼而有之的过程。当面临的CAM系统众多，机床及其数控系统众多的情况

下，从头开发专用后置处理器的工作就显得相当繁重。因此，近年来出现了以开发通用后置处

理器为基础，应用数控代码导向等相关技术定制数控机床专用后置处理器的做法，用通用后置

处理器解决共性问题，用定制后置处理器解决个性问题。实践表明，这是一种有效的方法。该

院应用这一方法从1996年起，陆续开发定制了包括龙门式五面加工中心、龙门式立式加工中

心、卧式柔性加工单元、立式加工中心、数控车床、车削中心等多种类型机床的十种专用后置

处理器，数控系统包括FANUC、TOSNUC、MITSUBISH、A2100、A850、MAZAK等，覆盖了该院的产

品和使用的数控设备，并在工程应用中取得了良好的效果。其中，对三轴带回转工作台的卧式

加工中心、五面加工中心的专用后置处理器的开发，建立了该类结构机床的后置处理结构模

型，积累了开发的经验。以下简要介绍该院应用通用后置处理器定制开发用于
HC800/FANUC-15MA的专用后处理器的方法：
* 使用的定制开发软件......Pro/E
的NCPOST模块。该模块为加拿大ICAM技术公司生产的ICAM通
用后置处理开发器。
*
使用的CAM软件......Pro/E的CAM模块。应用Pro/E的CAM模块，设计加工环境，进行模拟加工
仿真，生成刀具路径文件。
*
NC程序应用对象......卧式加工中心HC800。该机床为日本日立精机公司制造生产，配备‘X'

、‘Y'、‘Z'三条直线轴，一个回转工作台，一个容量为120把刀的链状刀库，六个交换托

盘；控制系统为FANUC-15MA主要用于箱体类零件的加工。

(1)首先了解机床的结构、机床配备的附属设备、机床具备的功能及功能实现的方式（手动还
是自动）。

(2)机床配备的数控系统，熟悉该系统的NC编程包括功能代码的组成、含义，是否有不同于
ISO-1056-1975标准的代码格式。

(3)应用通用后置处理器导向模板，根据以上掌握的知识，逐条回答模板提出的问题，定制专

用后置处理器。通用后置处理器根据外界输入的信息，调用其内部数据库模型，经判断、排
列、组合后，生成用户要求的专用后置处理器。

应用按此方法定制的HC800/FANUC-15MA专用后置处理器处理刀具路径文件，生成的NC程序
约80%可用，还有20%需作进一步开发。

(4)当通用后置处理器提供的数据模型不能全部满足用户的要求，或者用户需要优化处理NC程

序时，则应用开发软件修改数据库模型。这就需要开发人员掌握CAM模块的使用方法，掌握刀

具路径文件的格式，并具备软件开发和加工工艺方面的经验。

本专用后置处理器应用的机床为配备一个回转工作台的三轴卧式加工中心，工作台回转不

能参与切削运动。机床配备六个交换托盘，可实现托盘的自动交换。刀库为链状结构，容量为

120把刀的，在加工的同时可预选下一把刀具。在Pro/E的CAM模块和NCPOST模块中均无此类机

床的数据库模型。为完善该专用后置处理器，使其自动生成的NC程序不再需要人工做修改，可

对CAM模块的加工环境参数进行特定的设置，并用NCPOST模块的开发语言进行宏程序编制，建

立此类机床的数据模型。为优化生成的NC程序，用宏程序修改通用后置处理器内部数据输出结

构。如：NC程序中用到的所有工件坐标系与机床坐标系的数值关系，可在NC程序开头自动设

置，数控机床可直接辩识，不需手工输入；工作台回转前，主轴头退回最远；换刀前输出刀具
名称等。

经过上述工作所定制的专用后置处理器生成的NC程序已用于该院的主导产品VMC750B－

30101主轴箱体的加工，加工出的零件全部满足图纸要求。此外，他们在Pro/E的CAD/CAM集成
软件环境下，可以实现"反向仿真功能"。

目前商品化的通用后置处理器，加拿大ICAM公司的CAM-POST软件具有典型性。该软件可以

覆盖国内外流行的90%以上的CAD/CAM软件和90%以上的NC系统，功能较强。它可以读取所覆盖

的CAD/CAM软件所生成的刀具路径文件，定制所覆盖的NC系统的专用后置处理器，它主要分为
如下两部分：
（1）QUEST:数据库模板系统。

数据库模板中包含各种类型的机床及控制系统可能遇到的问题及解决的方法。用户根据需

要，回答问题，得到专用的数据库。当数据库模板不能满足用户的要求时，可用
Post-processor
Development编制宏程序，进行二次开发。

（2）GENER：应用QUEST产生数据库，把由CAM系统产生的刀具路径文件转换成数控机床所能直
接识别的NC程序。
ICAM公司新推出的CAM-POST
V-12具有高速加工所要求的处理功能，能支持Bezier、

NURBS、Polynomial和Spline四种曲面拟和模型，在QUEST中设置了专家系统工具等，使软件的
功能又大有扩展。

近年来，计算机硬件技术飞跃发展，使微机的性能价格比不断提高。目前世界上许多知名

的CAD/CAM软件公司已着手开发了基于微机的CAD/CAM软件，使原来只能在工作站上运行的软

件，在微机上同样可以运行。硬件成本的大幅度降低，使CAD/CAM能够得以广泛应用。

现代工业正在逐渐向多品种、小批量的方向发展，
需要高效、快速、高度柔性的制造系
统，
CAD/CAM的广泛应用为其提供了可能，并且促进了这种发展。后置处理器的定制是联结

CAD/CAM软件与加工设备的关键技术，它直接影响到CAD/CAM的集成。

能够处理不同类型格式的刀具路径文件，并做优化处理，以适应不同类型的机床、不同类

型的系统、不同类型的零件的加工需求，生成的NC程序不需人工做二次修改，而直接应用于机
床是后置处理器技术的发展方向。

【作者: furseal
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机械类常用英语：钢材类
alloy tool steel 合金工具钢 aluminium alloy 铝合金钢
bearing alloy 轴承合金 blister steel 浸碳钢
bonderized steel sheet 邦德防蚀钢板 carbon tool steel 碳素工具钢
clad sheet 被覆板 clod work die steel 冷锻模用钢
emery 金钢砂 ferrostatic pressure 钢铁水静压力
forging die steel 锻造模用钢 galvanized steel sheet 镀锌铁板
hard alloy steel 超硬合金钢 high speed tool steel 高速度工具钢
hot work die steel 热锻模用钢 low alloy tool steel 特殊工具钢
low manganese casting steel 低锰铸钢 marging steel 马式体高强度热处理钢
martrix alloy 马特里斯合金 meehanite cast iron 米汉纳铸钢
meehanite metal 米汉纳铁 merchant iron 市售钢材
molybdenum high speed steel钼系高速钢 molybdenum steel 钼钢
nickel chromium steel 镍铬钢 prehardened steel 顶硬钢
silicon steel sheet 矽钢板 stainless steel 不锈钢
tin plated steel sheet 镀锡铁板 tough pitch copper 韧铜
troostite 吐粒散铁 tungsten steel 钨钢
vinyl tapped steel sheet 塑胶覆面钢板 常用加工机械
3D coordinate measurement 三次元量床 boring machine 搪孔机
CNC milling machine CNC铣床 contouring machine 轮廓锯床
copy grinding machine 仿形磨床 copy lathe 仿形车床
copy milling machine 仿形铣床 copy shaping machine 仿形刨床
cylindrical grinding machine 外圆磨床 die spotting machine 合模机
drilling machine ?孔机 engraving machine 雕刻机
engraving E.D.M. 雕模放置加工机 form grinding machine 成形磨床
graphite machine 石墨加工机 horizontal boring machine 卧式搪孔机
horizontal machine center 卧式加工制造中心 internal cylindrical machine 内圆磨床
jig boring machine 冶具搪孔机 jig grinding machine 冶具磨床
lap machine 研磨机 machine center 加工制造中心
multi model miller 靠磨铣床 NC drilling machine NC钻床
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铝合金车架 -tianzhu www.tool-tool.com

骑行天下网 作者:tianzhu 2006-12-29 11:23:53
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上学期查阅了不少关于铝合金车架的文献，刚才有新人问铝合金车架和其他材料的车架有什么区别，那我就把其中比较直观的简单的知识整理一下贴出来，大家看着玩玩吧。

1 铝合金是纯铝中加入Mg，Zn，Si，Cu等金属的合金。铝本身具有轻量、可塑性好、耐腐蚀等优点，加入其他金属后显著提高了机械性能。

自行车所使用的铝合金多数为
6000系（Al-Mg-Si）和
7000系（Al-Zn-Mg-Cu)两种，
经过热处理(铝耐高温，在高温下能改变性质)可以制成名种各样的材料。

6000系被认为是耐腐蚀、强度好、焊接性也好的材料。
7000系是铝合金中最强的材料。尤其是7075是特超硬铝(制造飞机的材料)，但是它的焊接难度大，耐腐蚀性差(会发白)等。


2 铝合金车架的优点
　
(1).可以制作重量轻的车架
铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。热处理采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程序的车架，也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。
有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等)，严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。
另外，7005合金也常用来制造车架，它的强度比不上7075，但是它在常温下也能够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低，因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。

(2)长时间使用外观不怎么变化
铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)。
另一方面，骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢！Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工(KET处理)的管道，这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的数据，能提高140%。，KET处理是：疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。


3 铝合金车架的缺点

1).铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道，或者改变形状如cross-over管、padded管等。
(2).需要进行热处理
必需进行热处理，否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管，多数情况是管道厂家指定热处理条件。





4 几种车架材料的机械性能的数值比较：


（1） 密度：

用在自行车上的材料 密度（g/cm＾3）
铬钼钢(低合金钢) 7.9
铝合金 2.6-2.9
钛 4.5
钛合金 4.3-5.1
碳纤 (CFRP) 1.5-1.6
镁合金 1.7


（2） 拉伸强度：（材料抵抗破坏的能力）
指的是增加应力到一定程度时不单是成为塑性变形，还被拉断。
自行车材料的拉伸强度

用在自行车上的材料 拉伸强度 （MPa，N/mm＾２）

SCM415 (铬钼钢) 834以上
6061 (6000系铝合金) 无热处理的场合 100以上
有热处理的场合(T6) 246以上

7005 (7000系铝合金) 有热处理的场合(T6) 345以上

7075 (特超硬铝，飞机合金) 无热处理的场合 230以上
有热处理的场合(T6) 597以上

CPTi (纯钛) 有热处理的场合(T6) 597以上
用的较多的纯钛为如下：
PTT800 800
Grade4 588～753
UTT75 753

3-2.5Ti （３％Al－2.5V Ti合金） 685以上

6-4Ti （６％Al－４V Ti合金） 有热处理的场合 (时效)1160
无热处理的场合 980
注：
表中的有关热处理以如下数字来表示：
-0：完全退火
-T5：人工时效(无溶体化处理)
-T6：溶体化处理后人工时效
-T7：溶体化处理后稳定化处理
-T8：溶体化、硬化加工、人工时效


（3）刚度：（材料抵抗变形的能力）。

刚度高的材料硬，承受负荷后变形也少；刚度低的材料较软，承受负荷后变形较多。作为自行车的材料，有些部位需要变形多些，有些部位需要变形少些。
刚度以杨氏弹性模量来表示。数据越大刚度越高。下表为自行车的各种材料的杨氏弹性模量


杨氏弹性模量

用在自行车上的材料 杨氏弹性模量(GNm^-2)

铬钼钢 (低合金钢) 200-207
铝合金 69-79
钛 116
钛合金 80-130
碳纤 70-200
镁合金 41-45

上面三个表格从数据上说明了铝合金车架的机械性能
a 重量轻，大约是钢架车的1/3
b 强度不是很高，但是热处理之后的强度足够应付普通乡间骑行
c 刚度偏软，踩踏时会产生车架轻微可恢复形变，高端铝合金车架可以通过制造工艺
改善这方面的问题。

与其他几种材料相比
价钱经济实惠、重量轻、强度适中。大概就是铝合金车架最好的描述了。

5 车架的寿命
车架的寿命就是多长时间之内不发生严重变形乃至管壁断裂
也就是车架的强度问题
如果能排除对车架施加大的冲击载荷（骑着车子从楼顶冲下）

那么对车架强度最至关重要的就是金属疲劳问题。
自行车的金属疲劳是不可避免的现象。具体地说：影响最大的是，加在管上的应力、管的材料、疲劳极限。
设计自行车管道时，增加应力的话，不得不增加管壁的厚度。疲劳极限高而薄管壁的加工方法，目前主要采用Padded加工方法，这种方法是：发生集中应力的部位如接合部位，按理应增加该部位的厚度，但是不增加厚度，代替它的方法是，减少应力小的管道的中心部位的管壁的厚度。在此举几个薄壁管道的例子。

铝制车架：Dedacciai公司的最高级铝管SC61-10A的管壁中央的厚度为0.8mm。最便宜的铝制车架的管道的厚度为1.8～1.3mm

作为自行车运动爱好者来说，能够骑上把管壁加工至极限的薄而轻的车子是可以接受的，但是乘骑的次数越多，强度越下降，年年要换新的车子的话，薄料的车子有什么用呢，当然专业选手就不同了，他们有练习用车及比赛用车。
至于大家这样普通玩乐用的车架，总会在轻量化和强度之间找到最优化的选择。

最后引用一下faster同学的名言：
目前车架追求轻量化还不如自己减肥来的实惠：）
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