李志碩

摘 要：機(jī)械加工的工藝逐漸提高，零件的加工強(qiáng)化機(jī)理和加工技術(shù)也不斷變化，不斷改進(jìn)。本文在分析機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理的基礎(chǔ)上，論述各類機(jī)械加工藝技術(shù)研究進(jìn)展和加工強(qiáng)化的高科技技術(shù)。本研究對(duì)于機(jī)械加工強(qiáng)化工藝有重要意義。

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

一、機(jī)械加工強(qiáng)化機(jī)理

1.晶界強(qiáng)化。晶界強(qiáng)化就是在晶體表面加入微量其他元素，晶界阻礙滑移，使得晶界出現(xiàn)堆積現(xiàn)象，這種堆積能夠集中應(yīng)力抵抗變形。另外，晶界處兩種形變的不相容，能夠促進(jìn)滑移，集中應(yīng)力，使得鋼的蠕變極限改變，達(dá)到強(qiáng)化的目的。但是因?yàn)樵诟邷貤l件下，原子獲得能量后變得活躍，而晶體的構(gòu)造原本就不規(guī)律。另外，還有金屬內(nèi)還有很多晶體缺陷，所以當(dāng)在較高的溫度下改變形狀的時(shí)候很容易出現(xiàn)問(wèn)題。而且在對(duì)多晶材料進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)，晶界會(huì)在一定程度上阻礙位錯(cuò)作用，改變材料的整體強(qiáng)度。總的來(lái)說(shuō)，晶界強(qiáng)化能夠改善晶體的性質(zhì)，但是容易引起問(wèn)題的方面也需要注意。

2.位錯(cuò)強(qiáng)化。位錯(cuò)強(qiáng)化是現(xiàn)在對(duì)金屬材料進(jìn)行加工方法中最有效的加工方法，材料加工塑性過(guò)程中，元素位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)改變了材料的密度，繼而使得位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)收到阻礙，金屬堆積又改變了金屬的硬度。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)也受到溫度的影響，不同性質(zhì)的金屬材料所受溫度的影響不同，當(dāng)溫度低于材料的臨界溫度時(shí)，錯(cuò)位作用和對(duì)錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)的阻礙會(huì)隨著溫度升高而降低和減弱，而實(shí)際溫度高于臨界溫度時(shí)，溫度升高使得阻礙作用非常低，但流變應(yīng)力不變。所以進(jìn)行材料加工之前要對(duì)材料進(jìn)行臨界溫度進(jìn)行測(cè)量，防止高溫破壞材料的強(qiáng)度。

3.取向強(qiáng)化。在常見的多晶體材料中，晶粒的取向是無(wú)規(guī)律的，是任意排布的，當(dāng)加工時(shí)對(duì)這些不規(guī)則的晶粒進(jìn)行選擇，使得一般晶粒圍繞著特殊的晶粒按照一定規(guī)則進(jìn)行取向的排布，從而達(dá)到對(duì)材料的強(qiáng)化目的。加工后的材料一般會(huì)有序的進(jìn)行滑移，使得材料表面金屬密集，提高金屬的強(qiáng)度和硬度。

4.應(yīng)變強(qiáng)化。應(yīng)變硬化就是在低于金屬結(jié)晶的溫度環(huán)境下，當(dāng)金屬的形狀改變的時(shí)候，利用錯(cuò)位，以降低材料的韌性和塑性為代價(jià)，來(lái)提升材料的強(qiáng)度和硬度。在經(jīng)過(guò)了屈服階段后，材料的硬度會(huì)大大增加。硬化機(jī)制隨著應(yīng)變程度不同而變化，抵抗應(yīng)力持續(xù)增加，使得其自身硬度上升。單晶體的硬化在初始階段很低，其硬化的速度和晶體的構(gòu)造緊密相關(guān)。隨著加工硬化的持續(xù)，硬化速度持續(xù)增高，應(yīng)變量與硬化的速度呈線性相關(guān)，但是跟晶體的結(jié)構(gòu)關(guān)系不大，在最后階段，其硬化速度降低，受溫度和形變的影響也較小。這樣的材料在加工變性的時(shí)候，硬度會(huì)減弱，而韌性會(huì)提高。故而這種零件工作時(shí)實(shí)際溫度不能高于結(jié)晶溫度。

二、工藝技術(shù)研究進(jìn)展

1.降低初始誤差。降低原始誤差對(duì)于加工所用的機(jī)床的要求越來(lái)越高，只有更精確的機(jī)床才能精確地打造出需要的零件，降低最初始的誤差，提高機(jī)床的幾何精度才能降低原始誤差。除此之外，加工時(shí)零件所受的外力和熱力變化也是影響誤差的因素，控制好這些影響誤差的因素，使之減少對(duì)零件加工過(guò)程中的影響。對(duì)于精密儀器的零件的加工，要確保數(shù)據(jù)的精確，最大程度提高機(jī)床的幾何精度，保證零件誤差達(dá)到最低。

2.降低誤差的總和。想要降低加工零件的誤差，就要減少加工步驟中各個(gè)地方的誤差。加工步驟和方法不同，造成的誤差不同，要想減少這些誤差，除了補(bǔ)償和減少原始誤差，還可以細(xì)化誤差。對(duì)不同的零件分門別類，調(diào)整機(jī)床，確定不同的加工精度，使用不同的加工方法，爭(zhēng)取降低各種零件的誤差總和。通過(guò)對(duì)不同零件之間的差異和共同點(diǎn)進(jìn)行分析和研究，找出減小誤差的方法，降低誤差總和。

3.人為補(bǔ)償誤差。該工藝是通過(guò)人工產(chǎn)生一種新的誤差，然后對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償和改進(jìn)，從而抵消原有的誤差。有時(shí)候機(jī)器的精度不夠，需要增加誤差然后出去多余的誤差，達(dá)到降低誤差的目的。

三、機(jī)械加工強(qiáng)化的高科技技術(shù)

1.噴丸強(qiáng)化。噴丸強(qiáng)化能夠有效提高零件的抗疲勞程度，增加零件的使用壽命。噴丸強(qiáng)化是在完全控制材料的條件下，對(duì)材料噴射高速?gòu)椡瑁共牧辖Y(jié)構(gòu)發(fā)生塑性變形，直至達(dá)到理想狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，提高硬度和使用壽命。噴丸技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，尤其適合加工那些腐蝕較為嚴(yán)重的零件。目前噴丸強(qiáng)化的種類有很多，主要區(qū)別是噴出的彈丸的不同和噴出彈丸的角度不同。早期的噴丸強(qiáng)化技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)淘汰了，現(xiàn)在常用的噴丸強(qiáng)化技術(shù)有超聲波噴丸和高壓水噴丸。針對(duì)超聲波噴丸技術(shù)，需要注意噴丸的環(huán)境需要保證是真空環(huán)境，這樣能夠讓彈丸在超聲波的促進(jìn)下快速進(jìn)行融合強(qiáng)化。正因?yàn)槠鋸?qiáng)化速度快，噴丸要均勻，不均勻的噴丸會(huì)使零件強(qiáng)化不均勻，破壞零件的強(qiáng)度。

2.激光沖擊強(qiáng)化。利用激光沖擊進(jìn)行強(qiáng)化的技術(shù)可以看成噴丸強(qiáng)化技術(shù)的一種新的工藝形式，但是其強(qiáng)化設(shè)備和各種參數(shù)與噴丸強(qiáng)化技術(shù)有著本質(zhì)的區(qū)別。激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)是將激光定位發(fā)射，經(jīng)過(guò)透明約束層后，最終照射到金屬材料表面，使得激光中的能量被金屬表面的吸收層吸收，吸收層獲得能量后化為蒸汽，蒸汽在吸收能量變?yōu)殡x子等物質(zhì)的作用下產(chǎn)生爆炸，爆炸使得壓力瞬間增大，刺激零件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力的壓力使得材料變形，零件表面的位錯(cuò)密度驟增，同時(shí)生成高額的殘余壓應(yīng)力。經(jīng)過(guò)這一系列過(guò)程變化，零件的硬度和使用壽命都會(huì)大大提高。但是由于設(shè)備比較昂貴，現(xiàn)在還沒(méi)法像噴丸強(qiáng)化技術(shù)那樣普遍。

四、結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械加工的過(guò)程中，要不斷進(jìn)步，爭(zhēng)取各方面都降低無(wú)法去除的誤差，還要不斷鉆研新的技術(shù)和機(jī)器，爭(zhēng)取制造出精度更高的車床。

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