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机械工程手册：结构连接技术（不含铝及铝合金焊接） 本书旨在为机械工程师、结构设计师、制造工程师以及相关技术人员提供一本全面、深入且高度实用的结构连接技术参考指南。本书严格聚焦于除铝及铝合金以外的金属材料连接技术，涵盖了钢材、钛合金、镍基合金等关键工程材料的连接、紧固与设计规范。 第一部分：基础理论与材料科学（聚焦非铝材料） 第一章：连接工程学导论与材料选择 本章首先界定了现代结构连接在工程设计中的核心地位，并阐述了连接技术如何影响结构的整体性能、可靠性与寿命。重点讨论了不同金属材料（特别是碳钢、低合金钢、不锈钢、镍基高温合金等）的物理和化学特性，以及这些特性如何决定适用的连接方法。详细对比了各种连接形式在应对不同应力状态（拉伸、压缩、剪切、疲劳）时的表现。 连接失效模式分析： 深入剖析了钢结构连接中常见的疲劳断裂、脆性断裂、蠕变失效、以及应力腐蚀开裂的机理，提供基于材料科学的预防措施。 材料兼容性矩阵： 针对不同类型钢材与异种金属（如钢与铜、钢与镍基合金）的连接，建立详尽的材料兼容性与界面反应指南。 第二章：传统连接技术的机械原理与设计 本章详述了机械紧固件（螺栓、螺钉、铆钉）的设计、安装与性能评估，这些是结构连接中最为普遍且依赖性最高的非熔焊连接方式。 高强度螺栓连接设计： 遵循最新的结构设计规范（如AISC/Eurocode），详细阐述预拉力控制、摩擦系数确定、承载力计算（承压连接与剪切连接）。探讨了扭矩控制与伸长量控制两种关键安装方法的实际操作与精度要求。 铆接技术： 涵盖了冷铆接与热铆接工艺，重点讨论了在桥梁、船舶等大型钢结构中的应用，包括铆钉的成型质量检测与疲劳性能评估。 销与键连接： 分析了在轴与轮毂连接中，键、销、花键的应力分布、公差配合选择及防松设计。 第二部分：熔焊工艺与冶金学（聚焦钢铁与特种合金） 本书第三、四、五章构成了关于熔焊技术的核心内容，侧重于黑色金属和耐热合金的熔池行为与热影响区（HAZ）控制。 第三章：电弧焊工艺原理与操作规范（钢铁为主） 深入剖析了最广泛使用的电弧焊工艺，强调工艺参数对焊缝冶金性能的决定性影响。 GMAW/FCAW（气体保护与药芯焊丝焊）： 详细探讨了保护气体选择（Ar/CO2混合比）、送丝速度、电压对电弧稳定性、熔深和飞溅率的控制。特别关注于厚大截面钢结构中的多层焊和层间温度控制。 SMAW（手工电弧焊）： 讨论了不同类型焊条（如E7018, E308L）的选择依据，以及焊前/焊后热处理（PWHT）在消除残余应力和改善韧性中的作用。 SAW（埋弧焊）： 重点分析了高沉积率埋弧焊在制造压力容器和重型结构中的应用，包括焊剂的选择（酸性、碱性）及其对硫、磷等杂质的脱气影响。 第四章：特种钢材的焊接冶金控制 本章聚焦于焊接难度较大的合金系统，如高强度钢、不锈钢和镍基合金。 高强度钢（HSS）焊接： 详述了马氏体转变温度（Ms）的控制、氢致延迟裂纹（HIC）的预防，以及如何通过低热输入和添加合金元素来保持母材的高强度和韧性平衡。 不锈钢焊接： 深入探讨了奥氏体不锈钢（如304, 316L）焊接中的晶间腐蚀（敏化）、铁素体含量控制（DF值计算）以及热裂纹（凝固裂纹）的预防策略。 镍基与钴基合金焊接： 针对航空航天和化工领域，解析了这些合金对氧化气氛的敏感性、高熔点带来的操作挑战，以及如何通过惰性气体保护（TIG/PIG）实现高质量对接。 第五章：先进连接技术与残余应力管理 介绍现代化的、低热输入或高能束的连接方法，并提供结构应力控制的工程手段。 高能束焊（激光与电子束）： 比较了激光焊在薄板连接中的精度和电子束焊在深穿透和真空环境下的优势。 搅拌摩擦焊（FSW）的原理与应用（特指对钢材的限制性应用）： 阐述其固相连接特性，以及在特殊场合下对钢结构连接的潜在价值。 焊接残余应力与变形控制： 详尽分析了焊接过程中热循环导致的残余应力和翘曲，并提供了通过工装夹持、切割顺序优化、预变形、以及焊后应力消除（热松弛）等工程手段来管理这些影响的实用方法。 第三部分：连接的质量保证与结构完整性 第六章：无损检测（NDT）技术在结构连接评估中的应用 本章侧重于评估焊接接头和紧固件连接的内部质量和表面完整性。 超声波检测（UT）： 详细讲解了相控阵超声（PAUT）在复杂几何形状钢焊缝中的缺陷定位、成像及定量分析技术。 射线检测（RT）： 讨论了数字成像技术（CR/DR）在工业探伤中的应用，以及对焊缝内部气孔、未熔合、夹渣等缺陷的判读标准。 磁粉检测（MT）与渗透检测（PT）： 针对表面和近表面缺陷的快速检测方法，标准流程与灵敏度控制。 螺栓与铆钉的连接评估： 介绍利用超声波波速法、扭矩监测和声发射技术对预紧力是否达标进行事后验证的方法。 第七章：结构连接的疲劳、断裂与寿命预测 本章将结构连接的评估提升到基于可靠性工程的高度。 疲劳设计规范与S-N曲线： 详细解释了结构构件和焊缝节点（如T型接头、十字接头）的分类及其对应的应力范围限制，主要依据API、AWS D1.1等标准。 断裂韧性（KIC）与CTOD测试： 阐述了如何通过材料试验确定关键结构接头的抗脆性断裂能力，特别是对于低温服役或高冲击载荷结构的重要性。 结构健康监测（SHM）： 探讨了在役钢结构连接处安装传感器（如应变片、光纤光栅）以实时监测载荷历史和早期疲劳损伤的现代技术。 本书特色： 案例导向： 提供了大量来自重型机械、压力容器、大型桥梁和管道工程的实际连接设计与失效分析案例（均不涉及铝合金）。 规范对标： 内容紧密结合国际主流工程标准（ASME Boiler and Pressure Vessel Code, AWS D1.1, EN 1090等）的最新修订要求。 实用性强： 强调从设计输入到最终无损检测的全流程控制，是工程师案头的必备工具书。
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