機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)研究進(jìn)展

李澤平

（四川輕化工大學(xué)，四川 宜賓 644000）

材料失效形式主要包括：腐蝕、磨損、斷裂等，其中腐蝕作為材料失效主要形式，約占據(jù)世界生產(chǎn)鋼鐵總產(chǎn)量10%作用，同時(shí)腐蝕也是導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)損壞主要因素，約占據(jù)30%。一般在針對(duì)金屬材料展開(kāi)強(qiáng)化處理過(guò)程中，可以運(yùn)用合金化、塑性變形、熱處理等方式，將金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)與應(yīng)力情況進(jìn)行更改，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)增加金屬材料抗變形能力與疲勞失效能力。但不同強(qiáng)化方式其效果之間也會(huì)存在差異，因此，就應(yīng)針對(duì)機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理與工藝技術(shù)展開(kāi)研究。

1 機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理

1.1 晶界強(qiáng)化

在金屬材料中一旦出現(xiàn)不同晶粒之間晶界對(duì)位錯(cuò)情況時(shí)，這時(shí)就會(huì)對(duì)金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生阻礙作用，同時(shí)也會(huì)不斷增加金屬材料變形時(shí)錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)阻力，最終增加錯(cuò)密度，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化金屬材料強(qiáng)度。在金屬材料中，材料在正常情況下的變形主要通過(guò)位錯(cuò)的滑移和攀移實(shí)現(xiàn)。由于晶粒內(nèi)部缺陷相對(duì)較少，位錯(cuò)可以相對(duì)自由地滑動(dòng)。當(dāng)位錯(cuò)在外力作用下碰到晶界后，由于材料中的大部分晶界都可以看成原子混亂區(qū)，在晶界處晶體的平移對(duì)稱性和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性被打破，位錯(cuò)滑動(dòng)被阻礙，在晶界處形成應(yīng)力集中。通過(guò)晶界阻礙位錯(cuò)抑制形變，材料的強(qiáng)度得到了提高。另一方面，由于晶界對(duì)稱性的缺乏，其本身就是天然的位錯(cuò)源。因此在外力的進(jìn)一步作用下，晶界處的位錯(cuò)塞積會(huì)誘發(fā)晶界在另一側(cè)晶粒誘發(fā)位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)新的位錯(cuò)，從而使得材料繼續(xù)發(fā)生形變。因此，晶界作為位錯(cuò)源在一定程度上又可以開(kāi)動(dòng)新位錯(cuò)釋放應(yīng)力，防止材料由于過(guò)高的應(yīng)力集中形核裂紋，從而提高材料的韌性。

1.2 錯(cuò)位強(qiáng)化

在金屬晶體中出現(xiàn)位錯(cuò)情況時(shí)，就會(huì)促使臨界切應(yīng)力與理論值之間存在差異，同時(shí)也會(huì)促使臨界切應(yīng)力小于理論值。因位錯(cuò)交互作用與相互纏繞作用可以有效實(shí)現(xiàn)增加金屬材料位錯(cuò)密度，并且也會(huì)增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)難度，最終實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化金屬材料，使金屬材料力學(xué)特點(diǎn)，例如：強(qiáng)度與硬度等不斷增加。因?yàn)榻饘俨牧现形诲e(cuò)狀態(tài)較為復(fù)雜，促使現(xiàn)代構(gòu)建的位錯(cuò)模型僅僅能夠顯示出金屬?gòu)?qiáng)化中位錯(cuò)狀態(tài)[1]。

1.3 擇優(yōu)取向強(qiáng)化

因機(jī)械在加工時(shí)對(duì)精度有著較高要求，而數(shù)控車床可以充分實(shí)現(xiàn)控制機(jī)械精度。數(shù)控車床整體剛性較高，在制造時(shí)可以充分確保產(chǎn)品精度，同時(shí)也可以控制精度，確保實(shí)際制造精度可以符合機(jī)械要求。

當(dāng)零部件尺寸精度要求在7級(jí)時(shí)，可以充分運(yùn)用數(shù)控車床完成生產(chǎn)，同時(shí)部分機(jī)械在生產(chǎn)時(shí)可以充分實(shí)現(xiàn)以車代磨。并且在數(shù)控加工技術(shù)作用下車削，其所使用刀具主要是通過(guò)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)刀具完成規(guī)定運(yùn)動(dòng)，而后結(jié)合剛性較高機(jī)床實(shí)現(xiàn)配合。在此基礎(chǔ)上，各類機(jī)械均可以通過(guò)車加工來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如：直線度、圓度、圓柱度等要求較高機(jī)械。一旦在運(yùn)用數(shù)控車加工技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工時(shí)，出現(xiàn)機(jī)床車加工位置精確度未達(dá)到相關(guān)機(jī)械加工標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以通過(guò)相關(guān)程序完成修正工作，這時(shí)就可以充分實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品加工精度，最終提高加工質(zhì)量。

1.4 應(yīng)變強(qiáng)化

當(dāng)針對(duì)進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，多數(shù)工件均需要通過(guò)多道工序完成加工，同時(shí)也需要借用部分機(jī)械加工設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)加工，最終使金屬材料成為一個(gè)可以使用產(chǎn)品。

應(yīng)變強(qiáng)化可以使金屬變形過(guò)程中通過(guò)原有位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生許多附加位錯(cuò)，位錯(cuò)之間發(fā)生相互作用，造成任一給定位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)都受到其他位錯(cuò)的阻礙，因此提高了強(qiáng)度[2]。

2 機(jī)械加工強(qiáng)化工藝技術(shù)研究

2.1 噴丸強(qiáng)化工藝技術(shù)

所謂分選主要是將標(biāo)準(zhǔn)件與被檢件相互對(duì)比，所以，當(dāng)試件需要展開(kāi)分選時(shí)，就可以提前準(zhǔn)備樣品以免出現(xiàn)相混情況各不相同。

在分選過(guò)程中方法較多，如：渦流、溫差電等多種強(qiáng)化方法，其中渦流強(qiáng)化法無(wú)法輕易對(duì)材料展開(kāi)準(zhǔn)確鑒別，例如：在退火鋼這種材料中含有一定量份的碳與硅。但準(zhǔn)確量份一定會(huì)有所不同，通過(guò)渦流強(qiáng)化法能夠輕易強(qiáng)化出碳實(shí)際量份，但卻無(wú)法強(qiáng)化出硅實(shí)際量份，但通過(guò)噴丸強(qiáng)化工藝技術(shù)就可以輕易強(qiáng)化出來(lái)。又如：在針對(duì)鋼材料中碳量份完全相同，與非合金碳鋼展開(kāi)分選過(guò)程中，或是針對(duì)不脫氧鋼材料與鎮(zhèn)靜鋼展開(kāi)合金強(qiáng)化過(guò)程中，都是噴丸強(qiáng)化工藝技術(shù)更加適合，強(qiáng)化效果更加準(zhǔn)確。

2.2 滾壓強(qiáng)化工藝技術(shù)

在開(kāi)展機(jī)械加工時(shí)，需要在機(jī)床位置進(jìn)行定位裝夾，并在這一工作完成后，需要確定機(jī)械在機(jī)床內(nèi)的安裝位置，從而確保機(jī)床坐標(biāo)之間可以保持聯(lián)系。在針對(duì)機(jī)械在機(jī)床位置進(jìn)行確定時(shí)，需要通過(guò)機(jī)床上到位置完成確定，并對(duì)加工機(jī)械變成坐標(biāo)系位置進(jìn)行確定時(shí)，應(yīng)充分參考該坐標(biāo)以便完成確定變成加工位置。在針對(duì)加工零件圖紙完成機(jī)械坐標(biāo)系構(gòu)建工作時(shí)，需要充分明確零件各類幾何元素位置，并且在確定機(jī)械坐標(biāo)系遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)，需要將零件加工圖內(nèi)某一具備特征點(diǎn)作為原點(diǎn)，全面確保機(jī)械坐標(biāo)系原點(diǎn)位置，在確定位置時(shí)，可以通過(guò)根據(jù)零件加工圖中機(jī)械坐標(biāo)原點(diǎn)為基礎(chǔ)，在其基礎(chǔ)上建立坐標(biāo)系，這樣一來(lái)就可以充分確保編程坐標(biāo)系與機(jī)械坐標(biāo)系之間完成重合。在運(yùn)用制造執(zhí)行系統(tǒng)時(shí)，可以通過(guò)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)編程，具體編程可以通過(guò)手動(dòng)編程與自動(dòng)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，而為了可以提高程序運(yùn)行效率，就可以充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而提高機(jī)械加工的質(zhì)量與效率[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在針對(duì)機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理展開(kāi)研究時(shí)，不僅需要研究其實(shí)際強(qiáng)化機(jī)理，同時(shí)也應(yīng)針對(duì)加工過(guò)程展開(kāi)全面控制，從而確保機(jī)械加工質(zhì)量。結(jié)合本文研究，筆者在此給出以下幾點(diǎn)建議：①先進(jìn)行加工后開(kāi)展鉆孔。在開(kāi)展機(jī)械加工時(shí)，因部分金屬材料必須進(jìn)行平面加工而后才可以開(kāi)展鉆孔加工，因此，為了確保機(jī)械加工精度，就應(yīng)先進(jìn)行加工而后再開(kāi)展鉆孔加工；②科學(xué)分布加工環(huán)節(jié)。因不同工件對(duì)于加工環(huán)節(jié)、加工程度等要求之間也會(huì)存在差異，當(dāng)工件對(duì)于機(jī)械加工精度要求并不嚴(yán)格時(shí)，僅通過(guò)簡(jiǎn)單粗加工就可以實(shí)現(xiàn)材料加工，而當(dāng)工件對(duì)于機(jī)械加工精度要求極為嚴(yán)格時(shí)，就應(yīng)開(kāi)展半精加工與精加工。