機械加工過程中的材料損傷研究

李旭

摘 要：隨著我國社會主義市場經濟的飛速發展，我國各行各業的發展都得到了快速的提升。機械加工業得到了長足發展，然而當前制造業當中對材料進行機械加工時或多或少的會出現一些損傷，如材料表現出現裂痕、材料的光潔度下降、材料變形等現象，這不僅產生了材料的浪費，還會使得一些工件內部產生一些殘留材料，對產品的進一步加工生產產生了重要的影響，產品質量也得不到保障，企業的經濟效益進一步的受影響。因此有必要對當前機械加工過程中的材料損傷進行分析，探討材料在加工過程中變形的原因，從而提出相關建議。

關鍵詞：機械加工過程;材料損傷

引言

材料在進行機械加工時或多或少會出現一些裂痕、材料的光潔度下降、材料變形等材料損傷，這導致工件內部產生一些殘留材料，直接影響產品的進一步加工生產和使用。基于此，本文首先分析了機械加工過程中常見的材料損傷，接下來詳細闡述了新型纖維增強復合材料的機械加工技術，希望通過本文的分析研究，給行業內人士以借鑒和啟發。

1機械加工過程中常見的材料損傷

1.1韌性損傷

機械加工過程中常見的材料損傷之一是韌性損傷。材料在機械加工過程中還容易產生韌性損傷，如材料內部存在微裂痕或者材料上存在的微孔洞在加工過程中就容易產生韌性損傷。這種損傷表現為球形孔洞損傷、橢圓形孔洞損傷。球形孔洞損傷是材料機械加工中常見的一種韌性損傷。由于材料本身會存在一些細微的孔洞，這些孔洞的大小、形狀分布往往沒有規律，因此，難以快速高效的對孔洞進行快速分析，這就導致要測量這些孔洞需要耗費大量的時間和金錢，對此，許多企業采用局部平均化對孔洞進行測量。除了球形孔洞損傷外，還存在橢圓形孔洞損傷，隨著機械加工技術的發展，材料的損傷正逐步減少，但是橢圓形孔洞損傷仍然存在，主要由于在材料加工過程中，生產和制作零部件時需要利用機器壓實材料內部中存在的各種類型的孔洞，通過在處理橢圓形孔洞時，需要從整體上來分析孔洞的形態，確保空白的有效閉合，避免將來發展成裂痕等問題。

1.2腐蝕

機械加工過程中常見的材料損傷之二是腐蝕。所有的材料都謀求固定或恢復到一個穩定和低能量狀態。大部分金屬以金屬氧化物的形成處于低能量狀態。金屬直至貴重金屬如，金、銀和鉑，在自然界均已氧化物或其他化合物形成出現。通過復雜的方法才能獲取金屬。而當金屬違背意愿回到“不潔凈”狀態時，稱之為腐蝕[。根據腐蝕的原因和過程，可以把腐蝕劃分為兩種重要形式：化學腐蝕和電化學腐蝕。根據腐蝕的現象圖，又可將腐蝕細分為多種類型，例如均勻的腐蝕和局部腐蝕，均為機械切削產生的腐蝕和抗腐蝕。腐蝕類型現象圖常須結合多種零件才能準確識別（例如接觸腐蝕）。對切削技工而言，典型的腐蝕現象是生銹引起的均勻的面腐蝕。機器上最常見的腐蝕損害是以電化學腐蝕為基礎的損害。

2機械加工過程中材料損傷的形成分析

材料的韌性斷裂是指材料在經過大量彈塑性變形后而發生的斷裂現象。其主要特征表現為發生了明顯的宏觀性變形，如彎曲、過量伸長、過量鼓脹等。斷口的尺寸也發生了明顯的改變。材料在機械加工過程中容易產生損傷和宏觀裂痕，在此基礎上不斷拓展，最后就會形成韌性損傷，甚至韌性斷裂，也稱之為塑形斷裂。這種斷裂通常是對材料進行拉伸而產生的。通過對韌性斷裂進行詳細的分析和研究，發現材料在破壞過程中，往往由于內部損傷而產生了孔及氣體形狀，再不斷擴展而最終形成了斷裂。

3新型纖維增強復合材料的機械加工技術

新型纖維增強復合材料的機械加工技術主要涉及到以下幾個方面：1）金屬基的復合材料加工。對金屬基的復合材料加工而言，其基體為合金或者是純金屬，其增強體通常為顆粒或者是纖維的復合材料。對金屬基這類復合材料而言，剪切與橫向強度高等將是其獨有的優勢。另外，因金屬基復合材料本身還具有一定的無污染、不老懷等特點，在一些傳統的工藝中，一般情況下會把金屬基的復合材料應用到加工中，例如：切割加工等。但使用這種傳統的工藝對其進行加工很容易讓機械出現磨損等不良現象。基于此，在該過程中，為避免這類不良現象的發生，有關人員需要在其中鑲嵌金剛石等工具，并掌握好切削速度等提高機械加工技術。總之，該過程的實施不但能在極大程度上實現加工效果的提升，而且可保障加工質量。2）熱塑性樹脂基的復合材料加工。通常情況下，熱塑性樹脂基復合材料主要指的是以熱塑性樹脂作為基體的復合材料。在這種材料的加工上，若加工溫度太高，其勢必會使基體出現軟化甚至燒焦等現象。在這種材料的加工上，為避免因加工過熱造成的諸多不良現象出現，加工人員就需要在加工的過程中，為其適當添加一些冷卻劑。另外，在切削過程中，加工人員不但需要保證刀具排切槽擁有理想的容量，而且需要保證切削速度。車刀應削成一定角度，以減小切削力，方便切削。

4機械加工中合理化機械設計

在機械加工過程中，充分利用信息技術，將計算機與產生過程建立聯系關系，工作人員只需操作計算機，設置生產參數，生產設備按照指令完成機械產品的生產。將信息技術與機械制造設計相互融合，打造智能化、信息化的機械制造設計模式，有助于提高機械產品的制造和設計精度，還能促進機械設備朝著智能化方向不斷發展。

結語

總而言之，在對材料進行機械加工過程中，材料損傷是不可避免的，這不僅浪費材料，更重要的是產生的殘留材料會對后續材料的使用和加工產生不良影響，因此，應該盡量減少材料損傷。從熱力學角度來看，材料損傷受到材料本身的相變熱傳導、彈塑性熱傳導、加工工藝等因素的影響，要想減少材料損傷，就必須對材料進行構形和變形分析，弄清楚材料變形對其質點變量的影響，明確在特定的高溫環境下其相變和彈塑性與材料內熱之間的關系，通過實驗找到最佳的加工環境，包括控制機械加工的溫度、工藝等，從而降低機械加工中的材料損傷。

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