提高机械加工表面质量的措施及热处理技术分析

提高机械加工表面质量的措施及热处理技术分析

陈东昊

哈尔滨东安实业发展有限公司，黑龙江哈尔滨  150060

摘要：在当前飞速发展的社会背景下，不断推进机械加工的精细程度及其专业特性，在保障质量和标准的前提下，使企业获得核心竞争力。在机械加工过程中应用热处理技术，不仅提升了加工零的表面质量，而且极大地改善了机械加工零件的性能，延长了零件的使用寿命。

关键词：热处理技术；机械加工；表面质量

引言

在诸多的工业生产过程中，都需要利用各类金属零件进行产品的机械加工。尤其在制造业领域，机械加工中各类金属零件与整体生产直接挂钩，金属零件的效率和表面质量对生产起到了决定性的作用，也很大程度上左右了企业的经济效益。但机械金属零件在正常运作的过程中，常常会由于使用时间太长或者摩擦过度而产生表面质量下降的现象，进而导致整个机械出现表面质量下降，同时大大缩短机器金属零件的寿命。除此以外，还会导致产品的生产质量大幅度下降，生产成本加大，企业单位的经济效益整体下降。为了解决机械金属零件金属零件表面质量下降的状况，需要从磨损表面质量下降的基本原因出发，找出高效、针对性更强的方法来解决运行过程中出现的各类问题。

1金属材料热处理的工艺

金属材料热处理工艺在实际使用中通常有三个环节，分别是加热、保温以及冷却，在部分加工中也会使用加热与冷却两个环节，这些过程之间是相互衔接来作业的。首先就是加热，在实际金属热处理的加热环节中，进行加热的方式也经过不断演变与更新，比如早期通常会使用煤炭、木炭的形式来加热，后期使用液体或者气体燃料加热，也有使用电力加热的，电力相对来讲更容易控制，而且不会造成环境污染的问题，加热可以直接进行，也可以采用熔融的盐、金，通过浮动粒子的方式来间接加热，在加热过程中，金属工件直接暴露在空气之中，所以容易出现氧化、脱碳等现象，这也就无法保障热处理之后金属工件的性能，通常在金属材料热处理的环节中，会使用可控气氛、真空、熔融盐等来加热，对加热温度的控制是对金属工件性能与质量提供保障的重要方式。金属材料性能的转变需要一定的时间，由此，在针对金属工件加热达到预定的温度之后，还应该做好保温，保障内外温度之间保持一致，这样才能让显微组织发生转变。但运用高能密度加热或者是表面热处理的时候，加热的速度相对较快，所以通常没有保温的时间，但在化学热处理的时候，预定的保温时间就会相对较长，具体的保温时间需要根据金属材料热处理的目的来进行选择。最后一个环节就是冷却的工艺，在实际金属材料热处理过程中的冷却工艺也有明显的不同，这种不同主要是从冷却速度控制方面体现。通常来讲退火的冷却速度相对较为缓慢，正火的时候冷却的速度就相对加快，如果是淬火的冷却速度就会更快，但也会因为金属材料热处理的材料、目的等方面的不同要求来进行选择，比如空硬钢在进行冷却工艺的时候，通常就会使用正火一样的冷却速度，以此来进行淬硬。

2提高机械加工表面质量的措施及热处理技术分析

2.1型材毛坯热处理

工件毛坯为长径比较大的棒料、管件及板材等型材时,坯料调质为预先热处理,一般安排在机械加工之前进行,通过淬火与高温回火的预先热处理可使工件具有良好的综合力学性能,改善切削性能,减少最终热处理变形。材料屈服强度等级、力学性能取样位置、样件的尺寸规格等依据产品图样技术要求及相关的行业或国家标准执行,并经过拉伸试验、冲击试验、硬度试验及弯曲试验等,当力学性能检测数据达到力学性能的要求后坯件转入机械加工。

2.2调整加工材料

要提升机械加工表面质量，还可以考虑提升加工材料自身的性能。表面粗糙程度对材料塑性和组织性能影响较大。一般来说，塑性材料经过机械加工，会有较大的粗糙度，而脆性材料则不同，经过加工处理后，粗糙度大多能达到理论标准的要求。另外，即便是相同类型材料，如果材料中晶粒大小不同，粗糙度也会相差较大。因此，在对塑性较大的低碳钢进行切削前，应提前进行正火处理，获得均匀的晶粒组织，提升其硬度后，再进行切削加工，以降低成品粗糙度。

2.3在磨削加工中的调整

在进行零件和工件的机械加工过程中，为了不断提高金属零件的表面质量，需要注重磨削加工的过程。相比于切削加工，磨削加工本身有着更多影响到金属零件表面质量的环节和因素。最为基本的有几何因素、金属表面的塑形状况等等，这些因素需要得到精细化的控制，除此以外，砂轮的基本性质，包括硬度、速度等等也会间接影响到金属零件的表面质量。在工件被磨削转圈的过程中，转圈的粗疏也会直接影响到金属零件的加工质量，需要依据加工的状况进行调控。在机械加工时，零件会由于塑性形变的产生而不断变形，这种变形现象比切削中更加严重，需要对切削热进行防范。

2.4表面热处理

表面热处理方法分为化学热处理与表面淬火,其中化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗等3种,每种方法各有优缺点,其中气体渗碳氮、电子与激光淬火为表面热处理发展方向,方法主要应用在工艺路线的结尾工序,应关注的工艺要点如下。1)渗碳零件热变形大,热处理后需精加工,保证零件精度,为此工艺设计时应考虑工序余量,在磨削零件表面后既能消除变形量,又能控制渗碳层深度,值得注意的是热处理前后均应抽样检测渗层深度。设计工艺时应引入尺寸链,与缸筒件镀铬尺寸链方法相同,依据加工工序绘出尺寸链简图,以最终尺寸为封闭环,渗层深度与热处理前尺寸为组成环,精准地计算出热处理前工序尺寸及精度,保证零件热处理后精磨每个零件均合格。由于零件的复杂程度不同,尺寸链难易程度不同,但原理相同。2)渗氮零件热变形较小,热处理前将零件加工至成品尺寸,热处理后一般无需磨削,经过研磨、抛光即可转入装配工序。3)对表面热处理的零件,在处理时对零件上不需要淬硬处应注意保护,或者安排后续工序切除渗层,最后精加工;对于精度高的工件表面淬火后应磨削,若精度低,可直接转下道工序。

2.5提升切削性能

热处理技术对于零件加工过程也发挥重要影响。在平时的机械加工中，对于铝合金材质的管壳类、薄壁零件，很容易出现固加工导致材质变形，难以投入使用的问题。基于实际状况，从业人员可以引进热处理技术，对管壳类铝合金零件进行热处理，提高产品的整体质量。经过热处理的零件在性能和机械加工过程中都有了显著变化，尤其在切削环节，很好地解决了零件变形成品率低的问题，零件的加工精度进一步提升。在机械加工过程中，金属零件的切削衡量标准主要包括机械切削力度的大小、切削碎屑正常排出、切削碎屑形状是否正常、伴随切削产生的热量是否在标准范围内以及加工零件的表面质量如何等。对于零件本身，则主要判断材料在力学方面、物理方面、化学方面和组织结构等方面的性能变化。

结语

在当下，市场竞争日益激烈，机械加工行业的各类要求越来越高，需要加工制造出表面质量更高的金属零件。但在机械加工的过程中，存在着诸多影响零件加工精度的因素。首先，表面层残余应力和热变形现象会对零件产生较大的影响。除此以外，腐蚀和摩擦现象也会一定程度影响到金属零件的表面质量。基于此，需要考虑提高人员基本素养，利用新型技术，控制好各类参数等，对上述问题进行改善。

参考文献

[1]刘畅.浅析机械加工对金属零件的表面质量的影响[J].中国高新技术企业,2008(19):2.

[2]田文杰.机械加工对金属零件的表面质量的影响[J].世界有色金属,2018,No.494(02):44-45.