機械加工強化機理與工藝技術研究進展

李澤平

（四川輕化工大學，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，約占據世界生產鋼鐵總產量10%作用，同時腐蝕也是導致機電設備出現損壞主要因素，約占據30%。一般在針對金屬材料展開強化處理過程中，可以運用合金化、塑性變形、熱處理等方式，將金屬材料內部結構與應力情況進行更改，以此來實現增加金屬材料抗變形能力與疲勞失效能力。但不同強化方式其效果之間也會存在差異，因此，就應針對機械加工強化機理與工藝技術展開研究。

1 機械加工強化機理

1.1 晶界強化

在金屬材料中一旦出現不同晶粒之間晶界對位錯情況時，這時就會對金屬材料內部結構產生阻礙作用，同時也會不斷增加金屬材料變形時錯位運動阻力，最終增加錯密度，以此來實現強化金屬材料強度。在金屬材料中，材料在正常情況下的變形主要通過位錯的滑移和攀移實現。由于晶粒內部缺陷相對較少，位錯可以相對自由地滑動。當位錯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，在晶界處晶體的平移對稱性和旋轉對稱性被打破，位錯滑動被阻礙，在晶界處形成應力集中。通過晶界阻礙位錯抑制形變，材料的強度得到了提高。另一方面，由于晶界對稱性的缺乏，其本身就是天然的位錯源。因此在外力的進一步作用下，晶界處的位錯塞積會誘發晶界在另一側晶粒誘發位錯源開動新的位錯，從而使得材料繼續發生形變。因此，晶界作為位錯源在一定程度上又可以開動新位錯釋放應力，防止材料由于過高的應力集中形核裂紋，從而提高材料的韌性。

1.2 錯位強化

在金屬晶體中出現位錯情況時，就會促使臨界切應力與理論值之間存在差異，同時也會促使臨界切應力小于理論值。因位錯交互作用與相互纏繞作用可以有效實現增加金屬材料位錯密度，并且也會增加位錯運動難度，最終實現強化金屬材料，使金屬材料力學特點，例如：強度與硬度等不斷增加。因為金屬材料中位錯狀態較為復雜，促使現代構建的位錯模型僅僅能夠顯示出金屬強化中位錯狀態[1]。

1.3 擇優取向強化

因機械在加工時對精度有著較高要求，而數控車床可以充分實現控制機械精度。數控車床整體剛性較高，在制造時可以充分確保產品精度，同時也可以控制精度，確保實際制造精度可以符合機械要求。

當零部件尺寸精度要求在7級時，可以充分運用數控車床完成生產，同時部分機械在生產時可以充分實現以車代磨。并且在數控加工技術作用下車削，其所使用刀具主要是通過插補運動時刀具完成規定運動，而后結合剛性較高機床實現配合。在此基礎上，各類機械均可以通過車加工來實現，例如：直線度、圓度、圓柱度等要求較高機械。一旦在運用數控車加工技術對產品進行加工時，出現機床車加工位置精確度未達到相關機械加工標準時，可以通過相關程序完成修正工作，這時就可以充分實現提高產品加工精度，最終提高加工質量。

1.4 應變強化

當針對進行機械加工時，多數工件均需要通過多道工序完成加工，同時也需要借用部分機械加工設備來實現加工，最終使金屬材料成為一個可以使用產品。

應變強化可以使金屬變形過程中通過原有位錯運動產生許多附加位錯，位錯之間發生相互作用，造成任一給定位錯的運動都受到其他位錯的阻礙，因此提高了強度[2]。

2 機械加工強化工藝技術研究

2.1 噴丸強化工藝技術

所謂分選主要是將標準件與被檢件相互對比，所以，當試件需要展開分選時，就可以提前準備樣品以免出現相混情況各不相同。

在分選過程中方法較多，如：渦流、溫差電等多種強化方法，其中渦流強化法無法輕易對材料展開準確鑒別，例如：在退火鋼這種材料中含有一定量份的碳與硅。但準確量份一定會有所不同，通過渦流強化法能夠輕易強化出碳實際量份，但卻無法強化出硅實際量份，但通過噴丸強化工藝技術就可以輕易強化出來。又如：在針對鋼材料中碳量份完全相同，與非合金碳鋼展開分選過程中，或是針對不脫氧鋼材料與鎮靜鋼展開合金強化過程中，都是噴丸強化工藝技術更加適合，強化效果更加準確。

2.2 滾壓強化工藝技術

在開展機械加工時，需要在機床位置進行定位裝夾，并在這一工作完成后，需要確定機械在機床內的安裝位置，從而確保機床坐標之間可以保持聯系。在針對機械在機床位置進行確定時，需要通過機床上到位置完成確定，并對加工機械變成坐標系位置進行確定時，應充分參考該坐標以便完成確定變成加工位置。在針對加工零件圖紙完成機械坐標系構建工作時，需要充分明確零件各類幾何元素位置，并且在確定機械坐標系遠點時，需要將零件加工圖內某一具備特征點作為原點，全面確保機械坐標系原點位置，在確定位置時，可以通過根據零件加工圖中機械坐標原點為基礎，在其基礎上建立坐標系，這樣一來就可以充分確保編程坐標系與機械坐標系之間完成重合。在運用制造執行系統時，可以通過該技術實現編程，具體編程可以通過手動編程與自動編程來實現，而為了可以提高程序運行效率，就可以充分運用計算機編程技術來實現，從而提高機械加工的質量與效率[3]。

3 結語

綜上所述，在針對機械加工強化機理展開研究時，不僅需要研究其實際強化機理，同時也應針對加工過程展開全面控制，從而確保機械加工質量。結合本文研究，筆者在此給出以下幾點建議：①先進行加工后開展鉆孔。在開展機械加工時，因部分金屬材料必須進行平面加工而后才可以開展鉆孔加工，因此，為了確保機械加工精度，就應先進行加工而后再開展鉆孔加工；②科學分布加工環節。因不同工件對于加工環節、加工程度等要求之間也會存在差異，當工件對于機械加工精度要求并不嚴格時，僅通過簡單粗加工就可以實現材料加工，而當工件對于機械加工精度要求極為嚴格時，就應開展半精加工與精加工。