機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)探討

袁園

摘要：機(jī)械加工過(guò)程的強(qiáng)化機(jī)理不盡相同，各技術(shù)的應(yīng)用也存在很大的差異。同時(shí)，工藝相關(guān)技術(shù)應(yīng)用模式多樣化，因此在實(shí)際加工操作中需要選擇合適的工藝方案，從而使機(jī)械加工的性能強(qiáng)化和技術(shù)水平提高。本文將從加工強(qiáng)化技術(shù)出發(fā)，并考慮其工藝技術(shù)特點(diǎn)，分析相關(guān)的技術(shù)原理和機(jī)理，制定出行之有效的應(yīng)用方案，為機(jī)械加工強(qiáng)化技術(shù)提供一些理論參考和建議，并促進(jìn)工藝技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用。

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

引言

目前在經(jīng)濟(jì)體系的影響下，我國(guó)工業(yè)技術(shù)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，建設(shè)速度不斷加快，相關(guān)技術(shù)日趨成熟，進(jìn)而使得基本工業(yè)建設(shè)不斷進(jìn)步和完善。以充分發(fā)揮現(xiàn)代機(jī)械加工制造的效益，需要深入分析機(jī)械加工的強(qiáng)化機(jī)理，重視對(duì)既有加工技術(shù)的綜合優(yōu)化，它是現(xiàn)代工業(yè)向前發(fā)展的基礎(chǔ)，是經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)的基本內(nèi)涵，對(duì)于機(jī)械制造水平的提高和強(qiáng)化生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，這也是最有效的途徑，為解決工業(yè)生產(chǎn)和材料應(yīng)用中的諸多問(wèn)題提供了可靠的技術(shù)支撐。

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

位錯(cuò)強(qiáng)化是指在塑性形變過(guò)程中來(lái)控制結(jié)構(gòu)位錯(cuò)技術(shù)。在金屬材料的機(jī)械加工中，位錯(cuò)強(qiáng)化是主要方法之一，其目的是增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的難度，增加材料位錯(cuò)的密度，以實(shí)現(xiàn)金屬材料強(qiáng)度得到提高。位錯(cuò)強(qiáng)化的基本原理是利用晶體的纏繞特性，使它們?cè)谕庾饔昧ο掳l(fā)生相互作用，從而使結(jié)構(gòu)的硬度得以提高，使其在以后的應(yīng)用中不易發(fā)生結(jié)構(gòu)形變和結(jié)構(gòu)損傷。目前位錯(cuò)強(qiáng)化主要通過(guò)模擬模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)工藝分析來(lái)控制加工溫度，受到結(jié)構(gòu)變形的影響下產(chǎn)生位錯(cuò)交界面，然后采用自然化工藝對(duì)結(jié)構(gòu)位錯(cuò)進(jìn)行加工。

1.2 機(jī)械加工基礎(chǔ)品界強(qiáng)化

與位錯(cuò)強(qiáng)化相比，品界強(qiáng)化更容易進(jìn)行加工操作，其優(yōu)點(diǎn)在于有更多的技術(shù)應(yīng)用方向，不用人工進(jìn)行過(guò)多的干預(yù)。位錯(cuò)強(qiáng)化要求技術(shù)人員具有較高的技術(shù)能力和操作能力，在細(xì)節(jié)上產(chǎn)生偏差都會(huì)造成位錯(cuò)強(qiáng)化結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性。因?yàn)槲诲e(cuò)強(qiáng)化主要使用晶體元素的媒介作為傳導(dǎo)體，結(jié)構(gòu)硬度的提高需要嚴(yán)格控制晶體形變，這也造成位錯(cuò)強(qiáng)化材料的基本參數(shù)不完全相一致，甚至同批次的材料加工的數(shù)據(jù)參數(shù)也存在不同。這一問(wèn)題采用品界強(qiáng)化就可以有效地解決。通過(guò)添加活性元素，可以提高鋼材的蠕變極限，使其結(jié)構(gòu)密度能長(zhǎng)期保持較高的水平，減少結(jié)構(gòu)疲勞對(duì)金屬材料強(qiáng)度的影響，因此實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)硬度提高的目標(biāo)。

1.3 機(jī)械加工綜合應(yīng)變強(qiáng)化

應(yīng)變強(qiáng)化指的是采用應(yīng)力強(qiáng)化的方式，提高金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，使其滿足高強(qiáng)度應(yīng)用要求，并在金屬材料的拉伸加工階段提高結(jié)構(gòu)的抗變形性能，因此產(chǎn)生不一樣的結(jié)構(gòu)硬化機(jī)理，并利用此機(jī)理提高金屬組織硬化程度。該工藝主要是以金屬單晶為主要傳輸介質(zhì)，首先是易滑動(dòng)移位階段的質(zhì)量管控，這一階段是金屬結(jié)構(gòu)硬化的早期階段，所以具有相對(duì)較慢的硬化速率，該階段對(duì)晶體結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大影響，如果該時(shí)期對(duì)組織質(zhì)量不能進(jìn)行有效控制，會(huì)引起后期金屬組織結(jié)構(gòu)硬化強(qiáng)度的發(fā)生偏離，導(dǎo)致綜合強(qiáng)度參數(shù)失衡問(wèn)題的發(fā)生。第二階段是線性硬化階段，主要通過(guò)線性變量和盈利變量之間的關(guān)系來(lái)強(qiáng)化金屬材料，提升金屬質(zhì)材料的抗變形能力。因?yàn)樵撾A段內(nèi)結(jié)構(gòu)晶體的質(zhì)變不是很顯著，金屬結(jié)構(gòu)硬化的組織形貌改變也不明顯。第三階段是動(dòng)態(tài)恢復(fù)階段，要求利用金屬的變形特性來(lái)控制加工的硬化速度，并及時(shí)掌握變形和溫度參數(shù)。這一階段的金屬硬化強(qiáng)度非常高，所以應(yīng)變動(dòng)態(tài)回復(fù)率較低。

2 工藝技術(shù)應(yīng)用強(qiáng)化

2.1 噴丸工藝技術(shù)強(qiáng)化

噴丸加工是材料機(jī)械加工中最常見(jiàn)的工藝，需要人工干預(yù)和人工操作。技術(shù)人員的加工水平直接關(guān)系到加工技術(shù)的應(yīng)用效果。該技術(shù)主要用噴射彈丸的工藝對(duì)材料表面進(jìn)行噴丸處理，使材料表面的顆粒發(fā)生塑性形變，組織結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是通過(guò)噴丸強(qiáng)度、數(shù)量和密度來(lái)控制。隨著噴丸密度增大和噴丸周期增長(zhǎng)，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會(huì)增大，同時(shí)其基本使用壽命也會(huì)得到延長(zhǎng)，從而保證了材料的使用效率。對(duì)目前機(jī)械加工的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，噴丸工藝優(yōu)勢(shì)是應(yīng)用廣泛，成本較低，工藝加工效果好，非常適合于大批量和規(guī)?；牧仙a(chǎn)，可以在短時(shí)間內(nèi)使材料的綜合耐腐蝕性得到提高。同時(shí)，也適用于低密度件的加工生產(chǎn)，能夠提高低密度件的使用穩(wěn)定性和使用壽命，使結(jié)構(gòu)件應(yīng)用具有突出的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2激光沖擊工藝技術(shù)強(qiáng)化

激光沖擊處理在研究噴丸工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的，其工作主要原理與噴丸工藝比較接近，不同之處在于，噴丸工藝的過(guò)程是通過(guò)丸體材料對(duì)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖擊，而激光技術(shù)是利用強(qiáng)激光脈沖對(duì)材料整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行穿透性變形控制，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化材料強(qiáng)度的提升。激光沖擊加工的優(yōu)點(diǎn)是工作原理簡(jiǎn)單，且操作方便，工程上不需要復(fù)雜的加工過(guò)程，使用激光脈沖整體性穿透材料的內(nèi)部，由于激光的大功率使材料內(nèi)外部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度參數(shù)能夠相對(duì)保持在平衡的狀態(tài)下。因?yàn)榻饘俨牧暇哂休^強(qiáng)的吸收激光能力所以可在材料內(nèi)部和表面結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的汽化現(xiàn)象，最后通過(guò)充分吸收內(nèi)部能量結(jié)構(gòu)產(chǎn)生離子爆炸，在材料表面束縛有基礎(chǔ)爆炸物，增加了材料的塑性變形。由于具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度穩(wěn)定性，所以采用激光沖擊加工過(guò)程的材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一般要高于噴丸加工的材料。但激光沖擊工藝的應(yīng)用成本會(huì)比較高，不能用于材料的大規(guī)模生產(chǎn)加工，只適用于小批量材料的精加工，其在金屬芯材的設(shè)計(jì)和制造中具有良好的應(yīng)用效果。

3結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上面的論述，對(duì)材料加工水平的提高來(lái)說(shuō)，機(jī)械加工的強(qiáng)化工藝和技術(shù)優(yōu)化具有關(guān)鍵作用，它是現(xiàn)代機(jī)械加工制造發(fā)展的核心和重要環(huán)節(jié)，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)著重考慮材料強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕性和抗變形等特性，對(duì)不同類(lèi)型材料的基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)應(yīng)用方向進(jìn)行深入分析，制定合理有效的加工工藝強(qiáng)化方案，并在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)技術(shù)進(jìn)行積極探索，改進(jìn)和提升現(xiàn)有技術(shù)，提高應(yīng)用技術(shù)環(huán)境的適應(yīng)性，保證加工工藝在不同材料加工強(qiáng)化中展現(xiàn)各自的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這樣就為提高工業(yè)加工技術(shù)水平提供有利的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯賢州，陳亮.機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)研究進(jìn)展[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（20）：102.

[2]曾家謙.機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)研究進(jìn)展[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（30）：75-76.

[3]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（07）：6-7.