機械加工過程中的材料損傷研究

李旭

摘 要：隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國各行各業(yè)的發(fā)展都得到了快速的提升。機械加工業(yè)得到了長足發(fā)展，然而當(dāng)前制造業(yè)當(dāng)中對材料進行機械加工時或多或少的會出現(xiàn)一些損傷，如材料表現(xiàn)出現(xiàn)裂痕、材料的光潔度下降、材料變形等現(xiàn)象，這不僅產(chǎn)生了材料的浪費，還會使得一些工件內(nèi)部產(chǎn)生一些殘留材料，對產(chǎn)品的進一步加工生產(chǎn)產(chǎn)生了重要的影響，產(chǎn)品質(zhì)量也得不到保障，企業(yè)的經(jīng)濟效益進一步的受影響。因此有必要對當(dāng)前機械加工過程中的材料損傷進行分析，探討材料在加工過程中變形的原因，從而提出相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：機械加工過程;材料損傷

引言

材料在進行機械加工時或多或少會出現(xiàn)一些裂痕、材料的光潔度下降、材料變形等材料損傷，這導(dǎo)致工件內(nèi)部產(chǎn)生一些殘留材料，直接影響產(chǎn)品的進一步加工生產(chǎn)和使用。基于此，本文首先分析了機械加工過程中常見的材料損傷，接下來詳細闡述了新型纖維增強復(fù)合材料的機械加工技術(shù)，希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

1機械加工過程中常見的材料損傷

1.1韌性損傷

機械加工過程中常見的材料損傷之一是韌性損傷。材料在機械加工過程中還容易產(chǎn)生韌性損傷，如材料內(nèi)部存在微裂痕或者材料上存在的微孔洞在加工過程中就容易產(chǎn)生韌性損傷。這種損傷表現(xiàn)為球形孔洞損傷、橢圓形孔洞損傷。球形孔洞損傷是材料機械加工中常見的一種韌性損傷。由于材料本身會存在一些細微的孔洞，這些孔洞的大小、形狀分布往往沒有規(guī)律，因此，難以快速高效的對孔洞進行快速分析，這就導(dǎo)致要測量這些孔洞需要耗費大量的時間和金錢，對此，許多企業(yè)采用局部平均化對孔洞進行測量。除了球形孔洞損傷外，還存在橢圓形孔洞損傷，隨著機械加工技術(shù)的發(fā)展，材料的損傷正逐步減少，但是橢圓形孔洞損傷仍然存在，主要由于在材料加工過程中，生產(chǎn)和制作零部件時需要利用機器壓實材料內(nèi)部中存在的各種類型的孔洞，通過在處理橢圓形孔洞時，需要從整體上來分析孔洞的形態(tài)，確保空白的有效閉合，避免將來發(fā)展成裂痕等問題。

1.2腐蝕

機械加工過程中常見的材料損傷之二是腐蝕。所有的材料都謀求固定或恢復(fù)到一個穩(wěn)定和低能量狀態(tài)。大部分金屬以金屬氧化物的形成處于低能量狀態(tài)。金屬直至貴重金屬如，金、銀和鉑，在自然界均已氧化物或其他化合物形成出現(xiàn)。通過復(fù)雜的方法才能獲取金屬。而當(dāng)金屬違背意愿回到“不潔凈”狀態(tài)時，稱之為腐蝕[。根據(jù)腐蝕的原因和過程，可以把腐蝕劃分為兩種重要形式：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。根據(jù)腐蝕的現(xiàn)象圖，又可將腐蝕細分為多種類型，例如均勻的腐蝕和局部腐蝕，均為機械切削產(chǎn)生的腐蝕和抗腐蝕。腐蝕類型現(xiàn)象圖常須結(jié)合多種零件才能準確識別（例如接觸腐蝕）。對切削技工而言，典型的腐蝕現(xiàn)象是生銹引起的均勻的面腐蝕。機器上最常見的腐蝕損害是以電化學(xué)腐蝕為基礎(chǔ)的損害。

2機械加工過程中材料損傷的形成分析

材料的韌性斷裂是指材料在經(jīng)過大量彈塑性變形后而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象。其主要特征表現(xiàn)為發(fā)生了明顯的宏觀性變形，如彎曲、過量伸長、過量鼓脹等。斷口的尺寸也發(fā)生了明顯的改變。材料在機械加工過程中容易產(chǎn)生損傷和宏觀裂痕，在此基礎(chǔ)上不斷拓展，最后就會形成韌性損傷，甚至韌性斷裂，也稱之為塑形斷裂。這種斷裂通常是對材料進行拉伸而產(chǎn)生的。通過對韌性斷裂進行詳細的分析和研究，發(fā)現(xiàn)材料在破壞過程中，往往由于內(nèi)部損傷而產(chǎn)生了孔及氣體形狀，再不斷擴展而最終形成了斷裂。

3新型纖維增強復(fù)合材料的機械加工技術(shù)

新型纖維增強復(fù)合材料的機械加工技術(shù)主要涉及到以下幾個方面：1）金屬基的復(fù)合材料加工。對金屬基的復(fù)合材料加工而言，其基體為合金或者是純金屬，其增強體通常為顆粒或者是纖維的復(fù)合材料。對金屬基這類復(fù)合材料而言，剪切與橫向強度高等將是其獨有的優(yōu)勢。另外，因金屬基復(fù)合材料本身還具有一定的無污染、不老懷等特點，在一些傳統(tǒng)的工藝中，一般情況下會把金屬基的復(fù)合材料應(yīng)用到加工中，例如：切割加工等。但使用這種傳統(tǒng)的工藝對其進行加工很容易讓機械出現(xiàn)磨損等不良現(xiàn)象。基于此，在該過程中，為避免這類不良現(xiàn)象的發(fā)生，有關(guān)人員需要在其中鑲嵌金剛石等工具，并掌握好切削速度等提高機械加工技術(shù)。總之，該過程的實施不但能在極大程度上實現(xiàn)加工效果的提升，而且可保障加工質(zhì)量。2）熱塑性樹脂基的復(fù)合材料加工。通常情況下，熱塑性樹脂基復(fù)合材料主要指的是以熱塑性樹脂作為基體的復(fù)合材料。在這種材料的加工上，若加工溫度太高，其勢必會使基體出現(xiàn)軟化甚至燒焦等現(xiàn)象。在這種材料的加工上，為避免因加工過熱造成的諸多不良現(xiàn)象出現(xiàn)，加工人員就需要在加工的過程中，為其適當(dāng)添加一些冷卻劑。另外，在切削過程中，加工人員不但需要保證刀具排切槽擁有理想的容量，而且需要保證切削速度。車刀應(yīng)削成一定角度，以減小切削力，方便切削。

4機械加工中合理化機械設(shè)計

在機械加工過程中，充分利用信息技術(shù)，將計算機與產(chǎn)生過程建立聯(lián)系關(guān)系，工作人員只需操作計算機，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，生產(chǎn)設(shè)備按照指令完成機械產(chǎn)品的生產(chǎn)。將信息技術(shù)與機械制造設(shè)計相互融合，打造智能化、信息化的機械制造設(shè)計模式，有助于提高機械產(chǎn)品的制造和設(shè)計精度，還能促進機械設(shè)備朝著智能化方向不斷發(fā)展。

結(jié)語

總而言之，在對材料進行機械加工過程中，材料損傷是不可避免的，這不僅浪費材料，更重要的是產(chǎn)生的殘留材料會對后續(xù)材料的使用和加工產(chǎn)生不良影響，因此，應(yīng)該盡量減少材料損傷。從熱力學(xué)角度來看，材料損傷受到材料本身的相變熱傳導(dǎo)、彈塑性熱傳導(dǎo)、加工工藝等因素的影響，要想減少材料損傷，就必須對材料進行構(gòu)形和變形分析，弄清楚材料變形對其質(zhì)點變量的影響，明確在特定的高溫環(huán)境下其相變和彈塑性與材料內(nèi)熱之間的關(guān)系，通過實驗找到最佳的加工環(huán)境，包括控制機械加工的溫度、工藝等，從而降低機械加工中的材料損傷。

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