機械加工過程材料損傷及熱力學(xué)行為的研究

欒 陽

（沈陽鼓風機集團石化泵有限公司，遼寧 沈陽 110869）

我國現(xiàn)如今的制造業(yè)在進行機械加工工作開展過程當中經(jīng)常會出現(xiàn)加工材料表面出現(xiàn)裂縫或者是光潔度下降等現(xiàn)象，在機械加工材料應(yīng)用過程當中工件內(nèi)部經(jīng)常殘留材料殘骸，嚴重影響了企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量以及企業(yè)的后續(xù)加工。而本文在進行內(nèi)容闡述過程中，主要針對的就是在機械加工過程當中材料損傷應(yīng)力應(yīng)變，以及材料組織變化這一系列的問題進行仔細分析，結(jié)合當今的材料熱力學(xué)行為和相應(yīng)的損傷行為，樹立模擬實驗保證材料質(zhì)量。

1 被加工材料的韌性損傷

（1）研究現(xiàn)狀。在對被加工材料的韌性損傷問題進行仔細研究過程當中，首先一定要明確當今材料內(nèi)部損傷演化直至破壞一般會分為兩類機制，第一種是由于微裂紋而產(chǎn)生的破損，第二種則是由于材料上面的微孔洞不斷擴展以及和相應(yīng)的其他問題相結(jié)合而產(chǎn)生的韌性損傷，對當今被加工材料的韌性損傷進行現(xiàn)狀研究過程當中還要對現(xiàn)如今材料產(chǎn)生韌性損傷的原因進行仔細分析，而且在材料正常應(yīng)用過程中，金屬材料還會有明顯的變形現(xiàn)象。

（2）球型孔洞損傷。在材料進行加工過程當中，材料的表面還會有相應(yīng)的球形孔洞損傷，而且在一般的工程材料正常使用過程當中，材料本身也會擁有大量的細觀孔洞，對材料表面的孔洞損傷進行分析過程當中孔洞的大小不同，而且孔洞的形狀也會根據(jù)自身的大小進行無規(guī)律分布，因此，在對這里材料的表面孔洞進行分析過程當中會耗費大量的時間和相應(yīng)的費用，為了節(jié)約時間與費用，我國的機械制造企業(yè)在對材料的球形孔洞損傷進行仔細分析，過程當中一般都會采用局部平均化的方法對每一個孔洞進行測量。

（3）橢圓形孔洞損傷。在當今機械加工過程當中，很多零部件的生產(chǎn)與制造過程都需要利用相應(yīng)的機器保證材料內(nèi)部的各種孔洞被壓實，尤其是當今的橢球形孔洞損傷，工作人員在進行整體分析過程當中一定要保證孔洞的閉合機理具有較強的工程應(yīng)用前景，而且，當今的人們在關(guān)注機械加工過程當中，材料所產(chǎn)生損傷原因情況時，更為注重的還是孔洞的形核，長大以及在后期發(fā)展過程當中形成的裂紋等問題。

（4）韌性損傷演化規(guī)律。對當今的韌性損傷進行仔細分析過程當中一般都會采用相應(yīng)的公式對材料內(nèi)部的孔洞體積百分比進行仔細計算，通過對材料內(nèi)部孔洞體積百分數(shù)的計算總結(jié)出整體孔洞數(shù)據(jù)，然后再利用孔洞體積分數(shù)的演化方程就可以直接分析出材料在加工成型中的韌性損傷演化律，實際上當今的韌性損傷，演化律在進行仔細分析過程當中，不僅要貼合當今的材料自身成型狀況，更為重要的是也要仔細分析目前加工材料當中出現(xiàn)的損傷原因，根據(jù)損傷原因才能夠更好的去分析韌性損傷演化規(guī)律。

2 被加工材料的彈塑性大變形及損傷

（1）造成彈塑性大變形的因素。實際上，被加工材料的彈塑性大變形以及損傷產(chǎn)生的主要原因還是要根據(jù)在材料進行將過程當中內(nèi)部應(yīng)力與變形的關(guān)系，特別是金屬材料在進行加工過程當中最容易產(chǎn)生現(xiàn)象，而且被加工材料彈塑性大變形以及損傷，目前一直都受到當今工程界的特別廣泛的關(guān)注，而且，當今的泵類產(chǎn)品加工發(fā)展過程中也涉及到一部分有關(guān)于這方面的技術(shù)，因此，一定要對彈塑性大變形的因素進行仔細分析，造成彈塑性大變形的因素是由于材料內(nèi)部自身結(jié)構(gòu)再進行加工過程當中被破壞。

（2）圓柱試件拉伸頸縮問題。圓柱試件拉伸頸縮問題是目前具有彈塑性的韌性金屬材料在進行將過程當中最常見的一種力學(xué)問題和力學(xué)現(xiàn)象，在進行整體分析過程當中一定要注重材料自身的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)用和結(jié)構(gòu)自身的使用效果將會大大影響材料的整體被加工效果，同樣，在結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用過程當中尤其是金屬材料本身的結(jié)構(gòu)比較特殊，再進行加工過程當中更會產(chǎn)生上述問題。目前在我國的機械加工工作開展過程當中，真正能夠解決該問題的技術(shù)僅僅只是初期應(yīng)用。

（3）含切口圓柱拉伸試件切口前沿的損傷。在對材料進行拉伸負載狀態(tài)下，試件的開口處的附近會產(chǎn)生非常強烈的力量集中反應(yīng)。實際上材料再進行整體加工過程中，一般都會有三種應(yīng)力狀態(tài)，當三種應(yīng)力狀態(tài)，其中一種出現(xiàn)在材料的加工過程當中就會對材料產(chǎn)生相應(yīng)的損傷，而且，為了能夠更好的仔細分析含切口圓柱拉伸試件切口前沿的損傷問題，就一定要對材料內(nèi)部的受力分布和應(yīng)力分布情況進行調(diào)查，其實在進行分布情況調(diào)查過程當中，還要對各種各樣的材料進行相應(yīng)的試驗，收集實驗數(shù)據(jù)可以更好地保證實驗的準確性。

3 相變及損傷材料熱力學(xué)行為

（1）熱力學(xué)基礎(chǔ)。單位材料損傷以及熱力學(xué)行為進行仔細分析過程當中一定要對連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)進行了解與分析，在當今的工程行業(yè)，對熱力學(xué)系統(tǒng)進行學(xué)習過程當中必須了解熱力學(xué)基礎(chǔ)和熱力學(xué)的整體發(fā)展概念，熱力學(xué)的基礎(chǔ)，實際上所表現(xiàn)的就是系統(tǒng)不可逆熱力學(xué)狀態(tài)的基本狀態(tài)變量，通過變量的計算來分析出材料內(nèi)部的熱力動作是否符合正?，F(xiàn)象，同樣，通過對熱力學(xué)行為進行仔細分析，也能夠真正尋找到材料當今的損傷原因。

（2）相變的熱傳導(dǎo)。相變的熱傳導(dǎo)實際上就是對材料內(nèi)部在進行高溫加工過程當中的結(jié)構(gòu)變化進行計算，在進行相變熱傳導(dǎo)計算過程當中，首先一定要考慮到在高溫作用后工件的連續(xù)冷卻過程，而且還要真正了解材料內(nèi)部進行高溫加熱過程當中之后有沒有熱生成。材料在進行高溫加工過程當中肯定會由于變形產(chǎn)生相應(yīng)的熱，因此，在整體計算過程當中一定要考慮材料內(nèi)部的熱量與當今的材料形變之間的關(guān)系。只有真正明確材料在進行將過程當中本身結(jié)構(gòu)是否會產(chǎn)生熱，才能夠研究材料在形變過程當中產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。

（3）彈塑性熱傳導(dǎo)。材料在進行加工過程當中，首先會進行變形尤其是材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)在高溫加工過程之后更會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化，而在結(jié)構(gòu)變化過程當中就會延伸出彈塑性熱傳導(dǎo)，彈塑性熱傳導(dǎo)實際上指的就是材料在加工過程當中產(chǎn)生形變而材料本身所具有的彈塑性在進行應(yīng)力過程當中產(chǎn)生熱量，在進行材料加工過程當中彈塑性熱傳導(dǎo)也很容易導(dǎo)致當今的材料產(chǎn)生損傷，材料的整體應(yīng)用加工過程中，由于在高溫條件下肯定會對材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)造成破壞，因此，通過對彈塑性熱傳導(dǎo)進行仔細分析可以準確把握到材料產(chǎn)生形變的主要原因。

4 結(jié)語

本文就機械加工過程中材料損傷及熱力學(xué)行為進行仔細研究。在研究過程當中，仔細分析和介紹了材料損傷原因，再對熱力學(xué)行為進行研究。過程當中提出了二點觀念，第一相變的熱傳導(dǎo)能夠改變材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，第二塑造性熱傳導(dǎo)能夠改掉材料本質(zhì)，希望通過本文的仔細分析，能夠推動當今我國機械制造行業(yè)的快速發(fā)展。