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2023年10月24日

机械零件表面处理技术类型分析

摘要:随着科技进步,机械零件表面处理技术已经成为提高设备性能、延长使用寿命的关键手段。本文阐述了机械零件表面处理技术的类型,以其为机械零件加工提供积极有益的参考。

机械零件表面处理技术的广泛应用始于20世纪末。由于新材料和新工艺的涌现,以及诸多工业领域对设备性能需求的提升,机械零件表面处理技术得到了快速发展。现如今,无论是航空航天、汽车制造,还是石油化工、电力等领域,都已离不开表面处理技术的支持。

一、渗碳处理技术 以钢材为主的机械零部件,其加工后的加工精度直接关系到产品的加工精度与可靠性。在各类机械部件的制造过程中,对高质量的工件(一般粗糙度 Ra值为6.3-0.2μm)都需要通过研磨来实现,而对于更加光滑的表面,则需要通过“超级”的工艺方法来实现。渗碳法是将钢构件置于渗碳剂中进行热处理,以提高其表面的碳含量,并在其表面形成一定的碳含量梯度。将工件置于反应性碳化介质中,将其升温至900-950℃的单相奥氏体区,经一定的热处理,使得碳化介质中的反应性碳元素渗透至钢材表面,在保证原始组分不变的前提下,得到表面高碳。

二、渗氮处理技术 氮化是一种通过对钢表面进行高温、保温,以提高钢表面的碳含量,并在其表面形成一定的碳含量,从而实现对其进行表面改性的一种化学处理方法,采用较多的是离子氮化工艺。传统的离子氮化方法是在氮气与氢气或氨的混合物中,在500-560℃之间进行的。离子氮化技术可在不锈钢表层形成一层保护膜,且具有易进行局域氮化及氮电位可控等优点,因此,其应用于不锈钢的表面增强具有巨大优势。阿可(ARCOR)法是一种将热化学法和钝化剂在盐浴加热炉内进行的一种综合了精确加工技术。在被加工零件的表层上形成一种表层,该表层具有非常高的耐摩擦性,抗咬合性,抗磨损性,抗腐蚀性和高的疲劳强度。适合于各种要求,能够有效解决摩擦,咬合,耐磨需求,同时也是一种价格低廉的加工方法。

三、抛光处理技术 抛光就是要获得光滑如镜的表面,其本质就是用砂轮对被打磨工件的表面进行平滑处理,以减少工件的粗糙程度。其中最常见的就是打磨轮,即将几个圆形的布料,呢绒,毛毯等叠缝成轮的形式,然后把它们固定在抛光机的转轴上,然后转动研磨。应用范围包括:去除粗糙度精确打磨,锈蚀去除,氧化膜去除,油迹打磨等。比如,通常使用的抛光机都是高频振荡,将工件与研磨剂或钢球、磨料紧密地搅拌在一起,形成一种螺旋旋转的形式,对工件进行磨削或打磨。由于抛光轮的高速转动,工件与布轮之间的摩擦会产生较高的温度,使得金属发生塑性变形,在抛光力的驱动下,凸出部被压扁、流走,凹陷处被填满,达到了提高粗糙度的目的。特别是对容易发生形变或形状较复杂、有孔洞盲区的作业,采用抛光机进行碾磨,都能获得均匀的品质,并可在作业过程中进行即时复查,节约工时,改善品质。比如,颗粒流动抛光。其原理是:在磨粒流工艺中,由工装与工件构成一条工艺通路,两个对置的磨料缸驱动着磨粒在该流道内往复挤压,磨粒以一种均匀、逐步的方式不断打磨槽道或角部,起到抛光、倒角的作用。

四、电镀处理技术 电镀作为一种最主要的金属材料修补技术,具有较低的温度,既避免了对零件的损伤和变形,又对基材的微观结构没有任何的损伤和变形,并且能够有效地增强零件的表面强度,从而使零件的加工质量得以保证,因而被广泛地用于工业领域。不管是军事或民事的电气设备,在这种复杂的工作条件下,难免会出现不同程度的损坏,镀覆是运用电解法在导体表面涂覆一层金属的过程。一般来说,对工件进行表面损伤的修补,可以分成两个步骤:一是对破损的工件进行修补,二是对被破坏的工件进行加工。基于电镀法的镀层制备是目前最有效的修补工艺,采用电镀工艺对零部件进行表面修补,使其具有正常的服役性能,是一种比较经济和有效的加工方式。

五、等离子体处理技术 等离子体化学,作为一种将材料转化为能量的气体相关化学反应,因其节水省能、无污染、资源高效利用和环境保护而备受关注。基于表面等离子体的高度活化,可以完成一些常规的化学或水相催化难以完成的新工艺,这种工艺主要是通过增强材料的表面物理和化学作用来获得具有特定性质的覆盖物,其关键在于对阴极等离子体的强化与调控。在国内外,等离子体强化电解加工是一个非常重要的研究方向。与传统的化学反应相比,等离子体与被加工材料的界面发生的化学反应有着显著的区别,许多在室温下非常稳定的气态或气态物质,会与被加工材料发生作用,从而获得许多新奇的物理现象。

六、热喷涂处理技术 热喷涂作为一种新型的材料,已经成为了国家大力发展的一项新技术。该工艺采用一种特殊的热源,将粉体、细丝等金属或非金属材料加热至熔化或半熔化,再在火焰自身或压缩气体作用下,在预先处理的基材上喷涂一层或多层膜,使其具备多种性能。由于热喷与基材的力学咬合作用,使得基材表面前处理成为热喷涂料的关键工序,具备了较好的耐磨损,抗氧化等特点。热喷涂在装备零部件的表面防护和强化方面有着重要的作用,选择适当的材质可以提高零件的使用寿命,降低制造费用,从而满足现代装备对高精度、高速、长寿命的需求。它是利用对金属进行热喷或焊缝加工而成的一种整体加工方法,这种方法可以生产出任何形状的产品,被称为“新一轮的材料革命”。

结束语 虽然机械零件表面处理技术在工业领域的应用已经取得了显著成果,但仍然面临着许多挑战。机械零件表面处理技术作为现代工业的重要组成部分,值得我们深入探讨和实践。让我们携手共进,共同推动机械零件表面处理技术的进步与发展!


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