機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)探討

黃少聰

摘 要：機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理各不相同，相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)有較大差異，同時(shí)工藝技術(shù)應(yīng)用模式種類繁多，需要在實(shí)際的加工作業(yè)方面擇優(yōu)選擇適宜的技術(shù)方案，從而提高機(jī)械加工強(qiáng)化及工藝水平。文章將根據(jù)機(jī)械加工強(qiáng)化技術(shù)及工藝技術(shù)特點(diǎn)對(duì)其相關(guān)技術(shù)原理及機(jī)理進(jìn)行分析，并制定有效的技術(shù)應(yīng)用方案，進(jìn)而為機(jī)械加工強(qiáng)化技術(shù)與工藝技術(shù)的科學(xué)化應(yīng)用提供部分理論參考建議。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；強(qiáng)化；機(jī)理；工藝；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）26-0093-02

Abstract： The strengthening mechanism of machining is different， and the application characteristics of related technologies are quite different. At the same time， there are many kinds of application modes of technology and technology， so it is necessary to choose the appropriate technical scheme in the actual machining operation. In order to improve the mechanical processing strengthening and technological level， according to the characteristics of machining strengthening technology and process technology， this paper analyzes the related technical principle and mechanism， and works out an effective technical application scheme. Thus， some theoretical reference suggestions are provided for the scientific application of machining strengthening technology and process technology.

Keywords： machining； strengthening； mechanism； technology； technology

引言

現(xiàn)今，我國(guó)工業(yè)技術(shù)發(fā)展速度在經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)影響下逐步加快，相關(guān)的技術(shù)也趨于成熟，使現(xiàn)代社會(huì)基礎(chǔ)性工業(yè)建設(shè)進(jìn)一步完善。為更好的發(fā)揮出機(jī)械加工生產(chǎn)效益，做好機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理分析并制定對(duì)現(xiàn)有加工工藝進(jìn)行綜合性優(yōu)化不容忽視，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)體系建設(shè)的重要內(nèi)涵，也是提高機(jī)械加工強(qiáng)化生產(chǎn)水平的有效途徑，為諸多工業(yè)技術(shù)生產(chǎn)及材料應(yīng)用難題的解決提供了有力的技術(shù)支持。

1 機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理內(nèi)容分析

1.1 機(jī)械加工結(jié)構(gòu)錯(cuò)位強(qiáng)化

錯(cuò)位強(qiáng)化是金屬材料機(jī)械加工的主要方法之一，主要在塑性變形階段對(duì)結(jié)構(gòu)錯(cuò)位技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行控制，使錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)難度增加，從而提高材料錯(cuò)位密度，達(dá)到提高金屬材料強(qiáng)度的目的。機(jī)械加工的錯(cuò)位強(qiáng)化基礎(chǔ)原理為運(yùn)用晶體相互纏繞特點(diǎn)，使其在力的作用下相互作用，以此提高結(jié)構(gòu)硬度，使其不易在后期的材料應(yīng)用方面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形及結(jié)構(gòu)壞損問題。現(xiàn)階段的錯(cuò)位強(qiáng)化主要借助仿真模型完成，通過技術(shù)分析對(duì)加工溫度進(jìn)行控制，在結(jié)構(gòu)形變的影響下形成錯(cuò)位交截，進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)錯(cuò)位進(jìn)行自然化技術(shù)處理。

1.2 機(jī)械加工基礎(chǔ)品界強(qiáng)化

相比于錯(cuò)位強(qiáng)化，品界強(qiáng)化的優(yōu)勢(shì)在于更容易進(jìn)行加工操作，且技術(shù)應(yīng)用方向和較多，無需進(jìn)行過度的人工干預(yù)。錯(cuò)位強(qiáng)化對(duì)于技術(shù)人員的技術(shù)操作能力要求較高，任何細(xì)節(jié)上的誤差均可導(dǎo)致錯(cuò)位強(qiáng)化結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題。由于錯(cuò)位強(qiáng)化主要利用晶體元素介質(zhì)作為傳導(dǎo)對(duì)象，結(jié)構(gòu)硬度的提升對(duì)于晶體形變的控制要求較為嚴(yán)格，所以錯(cuò)位強(qiáng)化材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)并不統(tǒng)一，即便是同一批次材料加工相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)也有一定差異。而品界強(qiáng)化則可有效的解決這一問題，運(yùn)用添加活性元素的方法，提高鋼質(zhì)材料的蠕變極限，使其能夠長(zhǎng)時(shí)間的保持較高的結(jié)構(gòu)密度，降低結(jié)構(gòu)疲勞對(duì)于金屬材料強(qiáng)度的影響，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)硬度的目的。

1.3 機(jī)械加工綜合應(yīng)變強(qiáng)化

機(jī)械加工應(yīng)變強(qiáng)化主要指通過應(yīng)力強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度應(yīng)用，在金屬加工的拉伸處理階段對(duì)結(jié)構(gòu)抗形變性能進(jìn)行提升，從而產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)硬化機(jī)制，運(yùn)用該機(jī)制提升金屬結(jié)構(gòu)硬化水平。該技術(shù)應(yīng)用主要將金屬單晶體作為主要的傳播介質(zhì)，首先是易滑移階段的質(zhì)量控制，該階段是金屬結(jié)構(gòu)硬化的初期階段，因此硬化速度相對(duì)較慢，對(duì)晶體結(jié)構(gòu)影響較大，如若該階段未能有效的控制結(jié)構(gòu)質(zhì)量，則可導(dǎo)致后續(xù)階段金屬結(jié)構(gòu)硬化強(qiáng)度發(fā)生偏移，使其出現(xiàn)綜合強(qiáng)度參數(shù)不均衡問題。其次是線性硬化階段，該階段主要運(yùn)用線性與盈利變量關(guān)系對(duì)金屬質(zhì)地材料進(jìn)行強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)抗形變能力提升，由于階段結(jié)構(gòu)晶體質(zhì)變并不明顯，因此金屬結(jié)構(gòu)硬化在結(jié)構(gòu)外表并無較大改變。第三是動(dòng)態(tài)恢復(fù)階段，需要運(yùn)用金屬形變特點(diǎn)，對(duì)加工硬化速度進(jìn)行控制，同時(shí)要及時(shí)的對(duì)形變及溫度參數(shù)進(jìn)行掌握，該階段金屬硬化強(qiáng)度較高，因此應(yīng)變動(dòng)態(tài)恢復(fù)性相對(duì)較低。

2 工藝技術(shù)應(yīng)用強(qiáng)化

2.1 噴丸工藝技術(shù)強(qiáng)化

噴丸工藝在材料機(jī)械加工方面較為常見，需要進(jìn)行人工操作及人工干預(yù)，加工工藝應(yīng)用效果直接與技術(shù)人員技術(shù)水平相關(guān)。該工藝主要采用向材料表面噴射彈丸的方式，使材料表面晶粒出現(xiàn)塑性變形，從而根據(jù)噴丸強(qiáng)度、密度及數(shù)量控制組織結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。該工藝隨著噴丸周期及噴丸密度的增加，相關(guān)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也將隨之增加，其基礎(chǔ)使用壽命同時(shí)得到有效延長(zhǎng)，使材料使用效益得以保障。在現(xiàn)有機(jī)械加工工藝應(yīng)用方面，噴丸工藝應(yīng)用廣泛，且成本相對(duì)較低，工藝處理效果良好，適用于材料的大批量及大規(guī)模生產(chǎn)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)提高材料綜合抗腐蝕性，同時(shí)低密集度部件的生產(chǎn)加工也較為適用，使低密集度部件使用穩(wěn)定性及使用周期進(jìn)一步提高，解決結(jié)構(gòu)部件應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益問題。

2.2 激光沖擊工藝技術(shù)強(qiáng)化

激光沖擊工藝基于噴丸工藝研發(fā)，主要工作原理相對(duì)接近，但不同是噴丸工藝所采用的的丸體結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行外部沖擊，而激光工藝則是運(yùn)用強(qiáng)激光脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)整體的穿透性形變控制，以此達(dá)到強(qiáng)化材料強(qiáng)度的目的。激光沖擊工藝工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單，且易操作，無需復(fù)雜的工程加工流程，運(yùn)用大功率的激光脈沖對(duì)材料進(jìn)行整體性穿透，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度參數(shù)均可保持在相對(duì)平衡的范疇之內(nèi)。由于金屬材料對(duì)于激光光波吸收能力較強(qiáng)，因此可使其表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的汽化現(xiàn)象，最終通過內(nèi)部能量吸收形成離子爆炸，將基礎(chǔ)爆炸物束縛在材料表面，使材料塑性形變?cè)黾印＜す鉀_擊工藝由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度穩(wěn)定性較高，因此經(jīng)過激光沖擊工藝加工的結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度通常高于噴丸工藝加工材料，但由于該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用成本較高，因此無法用于大批量的材料加工生產(chǎn)，僅可用于小規(guī)模的材料精加工，在核心金屬材料構(gòu)建的設(shè)計(jì)制造方面運(yùn)用效果良好。

2.3 滾壓工藝技術(shù)強(qiáng)化

滾壓工藝主要通過外力影響對(duì)材料結(jié)構(gòu)表面硬度進(jìn)行改變，運(yùn)用外部沖壓提高對(duì)材料表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行改變，從而使其形成塑性形變。該工藝主要針對(duì)材料外部結(jié)構(gòu)及表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于材料整體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變較小。滾壓工藝屬于物理工藝加工范疇，主要特點(diǎn)為對(duì)物理性質(zhì)及物理組織結(jié)構(gòu)的改變，以此避免結(jié)構(gòu)表層出現(xiàn)塑性形變恢復(fù)，提高材料結(jié)構(gòu)使用強(qiáng)度。早期階段的滾壓工藝應(yīng)用具有一定的技術(shù)局限性，一旦在滾壓技術(shù)應(yīng)用方面出現(xiàn)操作失誤，即可導(dǎo)致滾壓密度發(fā)生更變，繼而使?jié)L壓工藝強(qiáng)化效果下降，因此要注重對(duì)滾壓尺度的控制，根據(jù)加工工序要求對(duì)滾壓強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整。該工藝生產(chǎn)成本相對(duì)較低，可用于高強(qiáng)度金屬材料加工生產(chǎn)，在現(xiàn)代化生產(chǎn)模式應(yīng)用方面相關(guān)的操作內(nèi)容已由人工操作向自動(dòng)化操作轉(zhuǎn)變，滾壓工藝加工強(qiáng)化質(zhì)量也進(jìn)一步提升，相關(guān)工藝生產(chǎn)可根據(jù)材料長(zhǎng)度比例進(jìn)行設(shè)計(jì)，工藝應(yīng)用靈活性較高，適用于多種環(huán)境下的金屬材料強(qiáng)化加工。

3 結(jié)束語

綜上所述，機(jī)械加工強(qiáng)化技術(shù)及工藝優(yōu)化對(duì)提高材料加工水平具有重要意義，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要核心，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用要注重材料強(qiáng)度、抗腐蝕性、耐高溫及抗變形的基本特點(diǎn)，通過對(duì)不同材料種類構(gòu)成與技術(shù)應(yīng)用方向分析，制定合理的技術(shù)加工強(qiáng)化方案，并在實(shí)際實(shí)踐方面積極做好技術(shù)探索，改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)種類，提高技術(shù)應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性，確保各項(xiàng)技術(shù)可在不同的材料加工強(qiáng)化方面發(fā)揮出自身優(yōu)勢(shì)，以此為工業(yè)機(jī)械加工技術(shù)水平的提高創(chuàng)設(shè)有利的技術(shù)條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊豪虎.機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)分析[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2016，43（7）.

[2]趙松，牛文磊.探討機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)研究進(jìn)展[J].工程技術(shù)：全文版，2017（2）.

[3]劉洪文，袁豪.機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)發(fā)展分析[J].工程技術(shù)：全文版，2017（1）.