機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用分析

鄭昌鴻+李松峰+楊軍濤

摘 要：隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，我國機械熱加工強化技術(shù)也在不斷發(fā)展。機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，在建筑工程、化學(xué)工業(yè)等等各個領(lǐng)域都有所涉及，在航空領(lǐng)域中，對該技術(shù)的運用較為深入，它能夠提升航空構(gòu)件的機械強度。因此，機械熱加工技術(shù)對于航空機械領(lǐng)域的相當(dāng)重要。本文從實際出發(fā)，先對機械熱加工強化技術(shù)進行了較為詳細(xì)的介紹，并列舉了幾種常見的機械熱加工強化技術(shù)，最后對于機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用進行了分析，并簡單分析了航空飛機對該技術(shù)的運用，希望可以為其他人提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：機械熱加工強化技術(shù)；應(yīng)用；分析；航空飛機

Application analysis of mechanical hot working strengthening technology

AVIC plane Limited by Share Ltd Shanxi Xi'an 710089

Abstract： with the continuous development of China's economic and social， China's mechanical hot machining strengthening technology is also developing. Strengthen the application scope of mechanical thermal processing technology is very extensive， it has been involved in various fields of construction， chemical industry and so on， in the field of aviation， more in-depth application of the technology， it can improve the mechanical strength of the aviation component. Therefore， the mechanical hot machining technology is very important for the field of aviation machinery. In this paper， first on the mechanical thermal processing enhancement technology is introduced in detail， and lists the mechanical thermal processing of several common strengthening technology， finally the mechanical thermal processing strengthening technology application are analyzed， and a simple analysis of the use of aircraft to the technology， the hope can provide certain reference value for other people.

Keywords： mechanical thermal processing； strengthening technology； application； analysis； aviation aircraft.

引言：

隨著時代和社會的不斷發(fā)展，我國的科學(xué)技術(shù)也已經(jīng)有了長足的進步，這其中，機械熱加工強化技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著我國的科學(xué)技術(shù)又上升到了一個新的高度。對于機械熱加工強化技術(shù)來說，其實用性是非常強的，在建筑工程、化學(xué)工業(yè)等等非常多的領(lǐng)域都能得到應(yīng)用。航空飛機對于機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用，可以說是最深入的，也是技術(shù)含量最高的。換句話說，也正是由于機械熱加工強化技術(shù)的出現(xiàn)，航空領(lǐng)域中材料強度提升速度才更快。航空飛機領(lǐng)域?qū)C械熱加工強化技術(shù)應(yīng)用于處理飛行器表面和飛機零件上，不但大大提高了強化工作的效率和速度，對于處理效果也有了大大的加強。

一、機械熱加工強化技術(shù)的概念

所謂的機械熱加工強化技術(shù)，其實就是在機械加工處理金屬的步驟中，將金屬全部或者部分進行加熱后，再對其進行加工，由于常溫狀態(tài)下金屬的硬度較大，延展性和可塑性都不是很好，但在高溫的條件下，金屬就會在發(fā)生軟化的同時還具有延展性和可塑性，這樣就非常便于加工。機械熱加工強化技術(shù)大量應(yīng)用于有金屬加工需求的行業(yè)之中，實用性相當(dāng)強。

二、常見的幾種機械熱加工強化技術(shù)

機械熱加工強化技術(shù)有很多種，針對不同的情況可以采用不同的方法，以下是幾種常見的機械熱加工強化技術(shù)：

（一）化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)的概念和內(nèi)容

化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)是隨著時代和科技的飛速發(fā)展而產(chǎn)生的，是最為常見的機械熱加工強化技術(shù)之一[1]。化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)是機械制造技術(shù)上非常重要的創(chuàng)新，對于機械制造也的發(fā)展起到了非常大的幫助。化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)的理論依據(jù)非常簡單，就是通過加熱的方式，將多種金屬材料內(nèi)部的化學(xué)成分以及金屬特性進行改變，從而方便接下來的加工和制造?；瘜W(xué)熱處理表面強化技術(shù)還有一個非常重要的特性，那就是對于有一定程度上的損毀的金屬材料依舊可以進行適當(dāng)?shù)募庸ず吞幚?，甚至還能做到一定程度上的修復(fù)，這個特性正是化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)可以在航空飛機領(lǐng)域大放異彩的原因[2]。

化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)的技術(shù)手段有很多種，但大體上可以分為氮化法、碳氮法以及滲透法三種，其中滲透法又可以進一步細(xì)分為滲硼法和滲碳法兩種，這些技術(shù)手段都可以對金屬表面的化學(xué)成分進行一定程度上的改變，從而擴散成多成分或者單成分的保護層，之后再利用表面淬火強化技術(shù)對保護層進行加固，提高保護層的耐磨損性以及強度，其表面強化程度就會相當(dāng)高了。

（二）表面淬火強化技術(shù)的概念和內(nèi)容

表面淬火強化技術(shù)是通過在金屬表面進行淬火處理，對金屬表面的硬度和耐磨性進行加強的技術(shù)。表面淬火強化技術(shù)并不能改變金屬表面的化學(xué)成分，而是通過改變金屬表面的結(jié)構(gòu)從而對金屬的表面進行強化，使金屬表面的強度和耐磨程度得到加強[3]。

表面淬火強化技術(shù)的出現(xiàn)的時間非常早，是過去對于金屬處理時最為常用的手段，但是自從化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)出現(xiàn)之后，表面淬火技術(shù)往往搭配著化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)共同使用，先用化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)對金屬表層進行處理，改變金屬表層的化學(xué)成分，使其擴散處保護層，再對形成的保護層使用表面淬火強化技術(shù)，由于表面淬火強化技術(shù)不會對化學(xué)成分造成改變，因此不會對保護層造成破壞，這樣就可以在很大程度上對金屬的表面進行強化。

表面淬火強化技術(shù)分為很多種，常見的有火焰淬火表面強化技術(shù)和高溫快速淬火表面強化技術(shù)兩種。

1.火焰淬火表面強化技術(shù)

所謂火焰淬火表面強化技術(shù)，就是將最高可以達(dá)到3200℃的高溫火焰作為淬火的熱源，可以快速的將金屬表面進行加熱使其達(dá)到淬火要求的溫度，之后用冷水沖淋使得金屬迅速降溫，就可以加強金屬表面的強度和耐磨性[4]。

2.高溫快速淬火表面強化技術(shù)

高溫快速淬火表面強化技術(shù)的熱源是滾燙的鉛溶液，需要利用鉛溶液爐先將鉛溶液的溫度提升到1000℃并保持不變，之后將金屬直接放入鉛溶液中，這時金屬的溫度就會迅速上升，當(dāng)其達(dá)到淬火要求的溫度時就可以將之取出并用冷水將其冷卻，但同火焰淬火表面強化技術(shù)不同的是，高溫快速淬火表面強化技術(shù)冷卻之后的金屬必須要經(jīng)過回火的步驟，才可以達(dá)到表面強化的目的。在使用高溫快速淬火表面強化技術(shù)的時候一定要注意，鉛溶液在加熱到900℃的時候會產(chǎn)生一定的有毒氣體，因此一定要做好通風(fēng)措施，這樣才能避免中毒。

（三） 堆焊表面強化技術(shù)

堆焊表面強化技術(shù)其實就是利用電焊、氣焊等對金屬表面進行強化的技術(shù)，常見的堆焊表面強化技術(shù)分為三種，分別是自動堆焊表面強化技術(shù)、手工電弧堆焊表面強化技術(shù)以及震動堆焊表面強化技術(shù)三種。

1.自動堆焊表面強化技術(shù)

自動堆焊表面強化技術(shù)其實就是利用機械的自動化來進行堆焊的操作，其應(yīng)用范圍很廣，對于各種情況也都能較好的適應(yīng)[5]。自動堆焊表面強化技術(shù)分為有保護的自動堆焊表面強化技術(shù)和無保護的自動堆焊表面強化技術(shù)兩種，所謂的保護就是是否在堆焊的過程中使用溶劑、蒸汽或者二氧化碳，而無保護的自動堆焊表面強化技術(shù)大多在震動堆焊表面強化技術(shù)中使用。自動堆焊表面強化技術(shù)不但適應(yīng)性強，應(yīng)用范圍廣，而且還可以提高工作效率，解放人力，因此是大多數(shù)人的首選。

2.手工電弧堆焊表面強化技術(shù)

手工電弧堆焊表面強化技術(shù)的操作相對來說更為簡單，機動性較強，不受場地和環(huán)境的限制，也不需要精密的設(shè)備，普通的電弧電焊機就可以了，因此應(yīng)用也較為廣泛，尤其是航空飛機表面的零件處理或者進排氣管細(xì)微零部件的表面處理，一般都會選擇手工電弧堆焊表面強化技術(shù)。但手工電弧堆焊表面強化技術(shù)的缺點是對于技術(shù)的要求較高，若是技術(shù)不足就會影響最后的效果。

3.震動堆焊表面強化技術(shù)

通常情況下，震動堆焊表面強化技術(shù)都用來加工一些較為細(xì)小和瑣碎的零部件，在機器震動的空檔，對細(xì)小零部件進行熱處理。當(dāng)細(xì)小零部件融化到符合要求的地步時，就在其表面焊接耐磨的、強度高、耐磨性好的金屬，從而對其表面進行強化。

三、機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用

（一）機械熱加工強化技術(shù)在航空飛機零件表面強化的應(yīng)用

由于機械熱加工強化技術(shù)可以對損壞的金屬材料進行處理和一定程度上的維修，同時也可以對金屬表面的耐磨性、強度和硬度進行一定程度上的加強，因而被大量應(yīng)用于飛行器表面強化之中。首先將飛行器表面金屬進行化學(xué)熱處理，利用氮化法或是碳氮法改變其表層的化學(xué)成分，使之得到一定程度上的修復(fù)并形成保護層，然后再用表面淬火強化技術(shù)對形成的保護層進行進一步的加固，使其耐磨性和強度得到加強。除了對于飛行器表面的處理和強化之外，作為飛行器之中要求最高負(fù)荷最大的活塞銷也經(jīng)常會利用到化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)以及表面淬火強化技術(shù)，活塞銷是飛行器發(fā)動機之中最為重要的零部件之一，在飛行器開動的時候，活塞銷要承受大非常大的壓力以及摩擦，這對于活塞銷表面的強度以及耐磨性的要求就非常大了，因此，對于活塞銷的表面強化也需要用到化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)以及表面淬火強化技術(shù)。另外，在飛行器的起落架等承力需求較高的構(gòu)建中，也需要使用該技術(shù)。最后，在飛行裝置中，如輪盤、葉片等構(gòu)件的磨損較多，機械熱加工強化技術(shù)能夠減少這些磨損，提升飛行器的使用壽命[6]。

（二）機械熱加工強化技術(shù)在高耐磨材料方面的應(yīng)用

在建筑行業(yè)、機械制造行業(yè)等非常多的行業(yè)里面，對于高耐磨性的材料的需求程度都是相當(dāng)大的，而現(xiàn)如今，最常見的高耐磨材料莫過于高硅鑄鋼了[7]。高硅鑄鋼的主要化學(xué)成分是硅和碳，硅的成分決定了高硅鑄鋼的耐磨性，而碳的含量決定的高硅鑄鋼的硬度，但是硅和碳的含量并不是越多越好，而是有一個極值的（硅為0.5%，碳為0.3%），超過這個極值，就會使得高硅鑄鋼的韌性和可塑性下降，影響其整體性能。對于高硅鑄鋼的表面處理主要利用了表面淬火強化技術(shù)，由于材料屬性的要求，不能使得高硅鑄鋼表面的化學(xué)成分發(fā)生變化，因此不能使用化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)。表面淬火強化技術(shù)不但可以加強高硅鑄鋼的表面的硬度和耐磨性，同時還可以增加高硅鑄鋼之中硅和碳的含量，從而從整體上加強高硅鑄鋼的硬度和耐磨性。但是使用表面淬火強化技術(shù)對高硅鑄鋼進行表面強化的時候，一定要將淬火的溫度控制在300℃左右，否則就會使得高硅鑄鋼中的碳和硅的含量過高，影響高硅鑄鋼的整體性能。

四、結(jié)束語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進步，我國的機械熱加工強化技術(shù)也得到了很大的發(fā)展。機械熱加工強化技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展是我國機械制造行業(yè)的一個里程碑，標(biāo)志著我國的機械制造技術(shù)邁入了一個新的階段。機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，從建筑行業(yè)到機械制造行業(yè)都會用到，實用性相當(dāng)強，因此對于機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用分析是非常有必要的。本文從實際出發(fā)，介紹了機械熱加工強化技術(shù)的含義，并著重介紹了化學(xué)熱處理表面強化技術(shù)、表面淬火強化技術(shù)以及堆焊表面強化技術(shù)三種常見的機械熱加工強化技術(shù)，最后對于機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用進行了分析，希望可以為其他人提供一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張廣城.機械熱加工強化技術(shù)的應(yīng)用研究[J].新商務(wù)周刊，2016（6）.

[2]邱育德.熱加工工藝的綜合技術(shù)分析[J].中國科技博覽，2015（32）：60-60.

[3]周桂芳.機械零件表面處理技術(shù)應(yīng)用研究[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015（4）.

[4]答建成，周細(xì)應(yīng)，周濤，張有為，楊濤.機械零件表面強化技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].表面技術(shù)，2015（07）：68-75.

[5]王樂安.新世紀(jì)的中國航空熱加工技術(shù)展望[J].材料工程，1999（6）：43-45.

[6]宋洪才.我與《機械工人》熱加工[J].金屬加工（熱加工），2005（4）：86.

[7]張善慶，王慶生.真空熱處理技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展[J].金屬加工（熱加工），2003（11）：24-26.