机械加工强化机理与工艺技术初探

熊柯屹

（成都理工大学 核技术与自动化工程学院，四川 成都 610059）

机械加工强化机理与工艺技术初探

熊柯屹

（成都理工大学 核技术与自动化工程学院，四川 成都 610059）

随着我国科技水平的进步，机械化的进程也逐步加快，带来了机械行业的空前发展。机械加工作为机械行业的一项重要环节必须紧跟机械行业制造技术的步伐，因此就机械加工机理和机械强化的工艺进行研究分析十分有必要，这样可以为日后的就业提供一定的指导和帮助。

机械；工艺；机理

随着科技的不断发展，各个行业的发展都离不开行业内技术的开发，机械作为工业领域的重要组成部分自然需要更加重视技术的发展与应用。在机械行业中，机械材料的耐用度、强度、耐腐蚀度等因素都在一定程度上影响着机械零部件的使用期限和性能，因此如果想从根本上提高机械的性能，延长其使用寿命就应该专注于机械材料的研究，减少材料的损失。在当今时代，我国主要采用塑料变形热处理或者合金化的手段改变材料的状态以及对材料进行强化，这样可以大大降低机械材料变形的可能性。机械材料的变形和塑料的变形有异曲同工之妙，因此如果想提高机械材料的抗变形能力就必须着重针对金属的强化进行处理并在最大程度上抑制疲劳裂纹的扩展。笔者将针对机械加工强化中存在的问题以及其工艺进行探究。

1 当今时代机械加工强化中存在的问题分析

通常情况下，金属中晶体的塑料变形都是利用滑移技术来完成的。根据强化机制的对位错方式可以将强化分为错位强化、晶界强化和应变强化等，而根据强化加工设备和方法的不同还可以将强化的工艺分为轧制工艺、滚压工艺、激光冲击强化工艺和喷丸工艺等，下面笔者将选择其中的三类进行分析。

（1）晶界强化。晶界强化是指运用向钢锅中加入表面活性元素或者细化晶粒的方法提高钢的持久性以及蠕变极限。晶界强化可以显著提高材料的耐用度，是一种较为常见的强化方式。晶界强化的作用主要表现在两个方面，一个是直接层面一个是间接层面。直接层面主要是由晶体本身带来的，晶体本身的位错塞积可以对滑移产生一定的阻碍作用，间接层面是由晶界的不相容性带来的，为了集中晶界影响区的高应力就必须在最大程度上增大晶界的强化作用。因此总的来说，晶界的强化虽然可以显著提高材料的强度但是由于存在塑性应变不相容的隐患，可能会导致机械材料过早的疲劳失效。

（2）位错强化。科学工作者针对位错强化进行了大量的研究发现位错强化过程中位错的运用方式较为复杂，而且金属材料之间的位错密度会由于位错之间的相互作用力而大大增加，从而使位错受到阻碍带来塞积。另外，金属材料之间的位错运动会使材料本身出现一定的硬化，这样可以大大提高材料的硬度和强度。针对位错强化的机理进行研究很有必要，这样可以在位错进行滑移的时候显示其需要克服的阻力。据科学研究表明，位错强化的程度会受到温度的影响，如果温度较高则会降低位错交截的作用以及位错的阻力。位错强化是机械加工中的重要环节，因此必须严格注意在针对材料进行加工后的温度问题。

（3）应变强化。加工硬化是应变强化另外的称呼，在对材料进行拉伸与压缩后，材料其抗变形能力会显著提高，在经过滑移后，材料就会产生抗变形能力，而这个阶段就是所谓的应变强化。应变强化的原理就是金属材料根据强化程度的不断变化调整本身的抗变形能力，而就单晶体来说，硬化包括三个阶段。其一是易滑移阶段，在这个阶段中加工硬化的速度会相对比较缓慢，因为受晶体结构的影响较大。其二是线性硬化阶段，在这个阶段加工硬化的速度加快，同时对金属的种类、晶体的未向以及合金成分不会过分敏感。最后一个阶段是动态恢复阶段，在这个阶段中加工硬化的速度再次降低，主要是受到温度和变形的影响，相对于第二个阶段，这个阶段的应变过程会相对减小。

2 关于机械加工强化的工艺分析

根据机械加工强化工艺应用的不同场合以及各自强化的特点可以将机械强化分为激光冲击强化、滚压强化和喷丸强化等，下面笔者将针对这些三类机械强化工艺中的两类进行分析探讨。

（1）激光冲击强化。激光冲击强化是一种新的机械强化工艺形式，它主要的工作参数包括冲击方式、激光的功率密度、厚度和激光波长等。在目前，激光冲击强化工艺已经被应用于各个领域，比如工业、军事和航空等，这种技术主要是应用于对材料零件进行塑性来强化材料的硬度与抗压力。通过这样的处理，材料表面的质量、硬度和残余压应力都可以被显著提高，激光冲击强化工艺的主要特点就是高压和高效，它具有相对于其他强化方式来说更为明显的效果。

（2）喷丸强化。减少零件的疲劳、延长零件寿命的有效方式之一就是喷丸强化，其主要工作原理就是将高速弹丸流喷射到弹簧的表面进而在材料表面形成一定厚度的强化层，一旦强化层中产生较高的残余应力，就会导致弹簧表面的压应力被冲击抵消，这样就可以延长机械材料的使用寿命显著提高其疲劳强度。加工效率高、成本低、设备应用简单、可以延长零件的使用寿命以及降低机械表面的粗糙度等都是喷丸强化技术的优点，因此这项技术非常适合被应用于加工容易腐蚀的金属材料。

3 结语

通过前文的论述，了解机械加工强化工艺的主要种类，以及机械强化的机理，这有利于根据现今的工艺状况找出需要进行研究提高的方向，为今后的就业提供一定的指导，水射流、激光和超声等较为先进的工艺技术将会成为未来金属机械强化工艺的主要发展方向。相信未来我国在机械加工强化方面一定会得到更好的发展，有所建树，而这一切都离不开科学技术人员的辛勤研究以及在校大学生的努力学习，抱着提升我国机械行业的竞争力而奋斗。

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［4］杨豪虎.机械加工强化机理与工艺技术分析［J］.时代农机，2016，43（7）：6-7.

Preliminary Study on Strengthening Mechanism and Technology of Mechanical Machining

XIONG Ke-yi
（College of Nuclear Technology and Automation Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China）

Withtheprogressofscienceandtechnologyinourcountry，theprocessofmechanizationhasgraduallyaccelerated,which bringsunprecedenteddevelopmentofmachineryindustry.Mechanicalprocessingasanimportantpartofthemachineryindustrymust follow the pace of the machinery industry manufacturing technology，so the mechanical processing mechanism and mechanical strengtheningoftheprocessofresearchandanalysisisnecessary，sothatforfutureemploymenttoprovidesomeguidanceandhelp.

machinery；process；mechanism

TH16

A

2095-980X（2017）02-0007-01

2017-01-02

熊柯屹（1992-），男，四川广安人，大学本科，主要研究方向：机械工程。