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摘要：人们要充分利用现有的科学技术成果，促进机械加工强化机理与工艺技术的应用，以满足机械产品加工的复杂性需求。事实证明，只有这样才能推动机械制造业快速稳定地向前发展。因此，相关人员应将上述内容与科研结果更多地作用于各类机械产品加工中，使工艺技术发挥出更大的价值。
关键词：机械加工；强化机理；工艺技术；研究进展
引言：
在机械加工过程中，我们要在保证了机械加工产品质量的前提下考虑机械企业的利益，合理的控制机械加工的每一个环节，熟练掌握机械加工的工艺，尽量将机械加工工艺的误差缩到最小，提高机械产品的质量就能推动机械加工企业的生存和发展，也能推动我国机械加工业的可持续发展。
1机械加工工艺的概述
机械技工是指利用传统机械加工的方法，按照图纸的图样和尺寸，使毛坯形状、尺寸的相对位置和性质成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工前所需要做的工作，避免在加工过程中发生加工失误，造成经济损失。总的来说，加工工艺是每个步骤的详细参数，也就是详细标准和要求。加工工艺的选择是机械加工工程的基础，若加工工艺的选择不够好，那么将会直接影响机械加工产品的质量。
2 机械加工强化机理
2.1 位错强化
在众多的材料强化过程中，位错强化是一种有效的强化方法。当材料发生塑性形变时，位错间相互作用可以提高材料的位错密度，而位错运动受到阻碍时候发生塞积。这种塞积现象可以提高材料的硬度。温度对于金属的位错强化也会产生影响，而不同种类的金属，其产生的影响大小也是不同的。而这种现象被成为热激活效应。材料在其临界温度时，当温度继续升高，位错作用减弱，位错运动继续进行。实际中，如果温度高于临界温度，随着温度升高，此时位错运动收到的阻碍变小，而材料中流变应力却不变。故在对金属材料进行硬化的时，应对零件的工作环境温度情况予以考虑，从而确定材料的临界温度，避免零部件在高温下工作时强度降低而发生形变，对设备造成不利影响。
2.2 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。
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2.3 应变强化
应变强化又被称为加工硬化是指在材料变形的过程当中，通过错位运动，使金属材料的强度和硬度都有所提高，但材料的塑性、韧性会在一定程度上下降，而这一系列的塑性变形过程都是发生在结晶温度以下。这种过程产生的原因是，金属材料在进行塑性变形的时候，其内部的晶粒发生错位滑移，使其内部晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部发生了结构变化，这种反应最终会显著提高金属材料、零件等表面强度，提高零件和构件的安全度，可得到截面变形均匀一致的冷冲压件，可以改进低碳钢的切削性能，使切屑易于分离。
2.4 固溶强化
固溶强化是指溶质原子溶入之后，会引起溶剂金属的晶格产生畸变，从而使位错运动受到的阻力增大，这种方法其本质就是利用合金元素，提高合金强度与硬度，但是使用这种方法时，影响最终机械材料的硬度的因素有很多，例如，溶质原子的原子分数、溶质原子与基体金属的价电子数目等。因此此方法在使用时要严格注意其溶质浓度，需要考虑全面，合理控制溶质原子的数目。
3 机械加工强化工艺与装备技术
3.1 喷丸工艺技术
喷丸强化，也称喷丸处理。是减少零件疲劳，提高寿命的有效方法之一，喷丸处理就是将高速弹丸流喷射到零件表面，使零件表层发生塑性变形，而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于零件表面压应力的存在，当零件承受载荷时可以抵消一部分应力，从而提高零件的疲劳强度。现阶段，喷丸强化这种技术主要应用在机械加工领域，同时在实践中已经取得了不错的成效，尤其是长期处在腐蚀环境下的零部件，在经过这种方法处理后，材料耐用性得到了极大的提高。喷丸技术发展到现在，已经出现了超声喷丸工艺与高压水喷丸工艺这两种主流工艺。超声喷丸工艺需要将待加工零件置于真空中，利用超声波使弹丸发生机械振动，达到强化材料的目的。同其他方式相比，超声波喷丸工艺更加便捷。但在利用这种方式进行强化时需要特别注意喷丸均匀性，如果喷丸不均匀，会使零件强度不均匀，从而导致零件的损坏，带来损失。
3.2 激光冲击强化工艺技术
作为喷丸强化工艺的新形式，该工艺技术能够利用短脉冲与高功率密度，将强激光通过透明约束层作用于金属材料的能量吸收层上。这样一来，当吸收层所吸收的能量实现汽化后，蒸汽就会吸收强激光的能量，进而形成等离子体。这里的工艺参数包括：激光波长、激光功率密度以及约束层厚度等。值得注意的是，由于喷丸强化工艺的激光功率密度大小会受到约束层与被加工零件材料使用的影响，因此，工艺技术人员应保证激光诱导冲击波压力大于材料的动态屈服强度。这样一来，激光冲击强化工艺技术的应用，就能提高机械加工设备的生产效果。此外，由于激光冲击强化工艺已经广泛作用于航空工业中零件表面改性处理以及板料的整体塑性成形，因此，在完成处理后，零件的表面质量、硬度以及残余压应力将得到明显提高。人们应加大该项机械加工工艺技术的科研力度，使其广泛作用于其他机械加工领域，进而促进经济发展。
3.3 滚压工艺技术
滚压工艺主要通过外力影响对材料结构表面硬度进行改变，运用外部冲压提高对材料表面结构性质进行改变，从而使其形成塑性形变。该工艺主要针对材料外部结构及表面结构进行优化，对于材料整体及内部结构改变较小。滚压工艺属于物理工艺加工范畴，主要特点为对物理性质及物理组织结构的改变，以此避免结构表层出现塑性形变恢复，提高材料结构使用强度。早期阶段的滚压工艺应用具有一定的技术局限性，一旦在滚压技术应用方面出现操作失误，即可导致滚压密度发生更变，继而使滚压工艺强化效果下降，因此要注重对滚压尺度的控制，根据加工工序要求对滚压强度进行调整。该工艺生产成本相对较低，可用于高强度金属材料加工生产，在现代化生产模式应用方面相关的操作内容已由人工操作向自动化操作转变，滚压工艺加工强化质量也进一步提升，相关工艺生产可根据材料长度比例进行设计，工艺应用灵活性较高，适用于多种环境下的金属材料强化加工。
结束语：
在机械加工时，强化技术对材料强度以及各种性质的提高是十分重要的，甚至是保证工业继续发展的保证。金属机械在进行加工强化时候，其机理是基于位错理论以及应力强化。位错理论重在进行组织强化，而应力强化则是通过抑制金属疲劳而使金属得到强化。在实际进行加工过程中，常用工艺包括喷丸、激光与滚压三种主要方法，而将传统工艺与这三种方法相结合，发展出了新技术。
参考文献：
[1]尤文龙，杨洁，董瑞.机械加工强化机理与工艺技术研究[J].现代制造技术与装备.2018(04)
[2]曾家谦.机械加工强化机理与工艺技术研究进展[J].科学技术创新.2017(30)
[3]熊柯屹.机械加工强化机理与工艺技术初探[J].时代农机.2017(02)
论文作者:李拓宇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/22
标签：工艺论文; 材料论文; 机械加工论文; 零件论文; 塑性论文; 工艺技术论文; 机械论文; 《防护工程》2018年第32期论文;