李 鵬

（西京學(xué)院，陜西 西安 710123）

化學(xué)工業(yè)在機械制造中的應(yīng)用

李 鵬

（西京學(xué)院，陜西 西安 710123）

機械制造是個復(fù)雜的過程，包括鍛造、機械加工、焊接、熱處理等很多工序，且每個工序都與化學(xué)工業(yè)有密切的關(guān)系，機械制造過程中需要依賴化學(xué)工藝提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量，降低機械產(chǎn)品制造的難度，提高機械產(chǎn)品的使用效益。文章從機械制造的初級階段和焊接、表面處理3個方面分析了化學(xué)工業(yè)在機械制造中9682的應(yīng)用，闡述了化學(xué)工業(yè)發(fā)展對于機械制造業(yè)發(fā)展的重要意義，目的是為了更準(zhǔn)確、更全面地研究化學(xué)工業(yè)在機械制造中的應(yīng)用，利用其新技術(shù)、新思路開拓機械制造的新局面，使機械制造業(yè)有更好的發(fā)展。

化學(xué)工業(yè)；機械制造；加工初期；焊接；表面處理

化工業(yè)的發(fā)展迎來了機械制造的新時代，現(xiàn)代的機械制造行業(yè)已經(jīng)能夠利用化學(xué)工業(yè)技術(shù)更精確地制造機械零部件，提高了機械零部件的使用效益，也使機械的使用壽命得到了延長。不管是車輛、船舶、礦山機械、農(nóng)用機械等，其生產(chǎn)制造都離不開化學(xué)，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展使機械的零部件的使用壽命、耐磨性、抗腐蝕性等等得到了提升。人們在對化學(xué)工業(yè)不斷研究開發(fā)的過程中，必將推動以化學(xué)工業(yè)為基礎(chǔ)的機械制造業(yè)的發(fā)展，機械制造業(yè)還將迎來更好的發(fā)展前景。

1 機械加工初期化學(xué)工業(yè)的使用

機械加工就是將金屬及其合金等物質(zhì)鑄造成各種供人類生產(chǎn)、生活、建設(shè)、開礦等使用的機械工具。機械加工的第一步就是將鐵、鐵合金等金屬極其合金融化，使其處于熔融狀態(tài)，然后利用其流動性，使其成形，將其鑄造成設(shè)計好的機械零部件及半成品。接下來再將這些機械零部件及半成品進行進一步加工，運用各種工具（例如鋸、切刀、電鉆等等）將其改變成為機械上使用的各種零部件。機械制造中將這一過程稱為鍛造，鍛造的原理就是利用金屬及合金的良好塑性，并使用物理方法和化學(xué)方法改變其形狀使其成為人們設(shè)計好的機械產(chǎn)品的零部件及半成品，這一過程需要應(yīng)用到很多化學(xué)工業(yè)方面的知識和工藝。首先，生產(chǎn)機械零部件及半成品的材料，需要用到化學(xué)工業(yè)。例如，生鐵中含有硅（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）等多重元素，鍛造過程中，生鐵中含有的化學(xué)元素及其含量影響著鑄造產(chǎn)品的性能、用途。例如，鐵碳合金，就是鑄鐵過程中加入了碳（C）、鋁（AL）等物質(zhì)，也有可能需要去除生鐵中的一些化學(xué)物質(zhì)，以提高鑄鐵的某些方面性能。又如鋁合金，ZL101鋁合金氣密性好，容易熔煉和鑄造，但它的力學(xué)性能不是很好，大多數(shù)用來鑄造儀表殼。如果給鋁合金中加入一定量的鈦（T），就可以起到細(xì)化晶體的作用，產(chǎn)品的力學(xué)性能和抗腐蝕性都有所提高，這樣的材料就可以應(yīng)用在機械一般載荷結(jié)構(gòu)件。如加入錳（Mn），還可以抵消材料中一些物質(zhì)的有害作用，提高材料的鑄造性能，這樣的材料在焊接和切削方面都有較突出的優(yōu)勢，而且這樣的材料氣密性好、耐腐蝕強，常被用來制造氣缸蓋、殼體等。也正是因為鑄造的這一特點，在金屬原料中加入不同的化學(xué)物質(zhì)，可以鍛造出不同性能的合金材料，這些材料在機械制造方面發(fā)揮了重要作用。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，機械制造業(yè)工藝越來越講究、越來越復(fù)雜，在機械加工的初級階段，選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法生產(chǎn)高質(zhì)量而且穩(wěn)定性好的鑄件，是確保機械制造效益的關(guān)鍵，關(guān)乎著機械的各項性能和使用壽命的。因此機械制造中選擇合適的金屬及其合金進行機械零部件及其半成品的鑄造，一定要重視對化學(xué)工業(yè)的研究和開發(fā)，盡可能的提高鑄造的水平，在確保鑄造產(chǎn)品質(zhì)量的同時盡可能的簡化工藝過程縮短生產(chǎn)周期，以促進我國機械制造業(yè)的發(fā)展。此外，鑄件的硬化過程中，需調(diào)混合化學(xué)試劑才能達到印花效果。例如，氣霧硬化，混砂時不用加入硬化劑，而是在產(chǎn)品成型后，吹入氣態(tài)硬化劑或霧化了的液態(tài)硬化劑，以達到逐漸的硬化效果?？梢?，化學(xué)工業(yè)在機械制造的初期工序中是無所不在的，其應(yīng)用非常廣泛。

2 機械制造中焊接工序與化學(xué)工業(yè)的關(guān)系

焊接是機械制造中關(guān)鍵的步驟，就是將需要連接的材料連在一起，實際上是一個氧化還原的過程，大多數(shù)的焊接都以鋁或氧化鐵（Fe2O3）、氧化銅（CuO）為還原劑進行鑄造件的焊接。焊接的工藝是非常講究的，例如，當(dāng)鑄造件受力的情況復(fù)雜時，選擇的焊條一定要比母材強度低一些，這樣才能保證焊縫的強度。在母材中，碳、磷、硫等元素含量偏高，在焊接時高溫環(huán)境下，焊條與母材發(fā)生反應(yīng)的生成物比較復(fù)雜。此時就應(yīng)該選用抗裂性較好的低氫型焊條。總之，機械制造中，焊接工序也是一項比較復(fù)雜的工作。焊條的選擇、焊接前焊接口的處理都需要用到化學(xué)技術(shù)。例如，常規(guī)的焊接反應(yīng)應(yīng)該是：2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3，這一反應(yīng)被稱為鋁熱反應(yīng)。但如果焊接口處有較多的鐵銹（鐵銹的化學(xué)成分比較復(fù)雜，除三氧化二鐵外，還有一定的水合氧化鐵、氧化亞鐵等）、油污和氧化皮等。因此焊接時應(yīng)先對焊接口處進行必要的處理，處理中也會應(yīng)用到一些化學(xué)工藝，比如“酸洗”。對于無法處理的焊接口，可選用酸性焊條，以確保旱接口的牢固，確保焊接處的性能。此外，有的焊接還會加入一些焊劑，以確保焊點的強度高，使焊接工藝更完美。因此，機械制造中的焊接工藝也是一項非常復(fù)雜的工序。焊接過程中溫度的掌控、氣體的分解溶解、金屬的氧化還原性質(zhì)，等等，都需要進行系統(tǒng)的、全面的研究，才能不斷提高焊接工藝，使機械制造的性能更加完美。

3 機械制造的表面處理與化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用研究

機械制造的表面處理的目的是多方面的，其一，利用化學(xué)性質(zhì)及物理方法改變鑄件表面的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)及性能，這些改變都是以機械部件及半成品使用的目的為基礎(chǔ)的。其二，提高鑄件表面的抗腐性、抗疲勞度等，以此延長逐漸的使用壽命，使機械設(shè)備在使用過程中能夠發(fā)揮更好的經(jīng)濟效益。其三，表面處理可以達到更好的修飾美化作用，使機械設(shè)備看著美觀、安全、耐用。首先，研究實踐發(fā)現(xiàn)，機械部件的老化、失效等大多發(fā)生在機械設(shè)備的表面，因此對鑄件的表面進行處理，可以有效保護機械部件，延長機械的使用壽命。這是因為機械制造中，會利用熱處理使鑄件的表面發(fā)生化學(xué)變化，從而形成一種特殊的復(fù)合材料，這種材料的性能優(yōu)良，具有很好的抗磨損性、抗老化性、抗腐蝕性等。而鑄件內(nèi)部則不會發(fā)生變化，而且還能與鑄件表層緊密結(jié)合。例如，碳化處理，就是將碳原子滲入到鑄件的表面，提高鑄件的耐磨性和耐熱性。又如，氮化處理，就是將氮原子滲入到鑄件的表面，使其表面形成特殊的化合物，鑄件的表面硬度、抗疲勞度、抗腐蝕性等都會有所提升。因此，表面處理在機械制造中也是至關(guān)重要的步驟，需要利用化學(xué)技術(shù)，依照其實用需求，對其進行必要的加工處理。其次，機械表面的處理方式很多，除熱處理外還可以利用噴漆、鍍鋅、拋光等手段進行處理，以達到更好的使用目的。在這些處理方式中也會廣泛的應(yīng)用到化學(xué)技術(shù)。例如，機械部件的拋光，會應(yīng)用到化學(xué)機械拋光技術(shù)，這項技術(shù)適用于不同構(gòu)造的機械部件，因為它是目前世界上唯一一項能夠進行全面整體拋光的技術(shù)，拋光過程中先利用化學(xué)原理將機械部件的表面進行處理，使其易于加工，然后再用一些手段、技術(shù)等對其表面進行加工，除去加工痕跡等，這是目前機械制造業(yè)普遍應(yīng)用的拋光手段，對提高機械制造的綜合水平起到了積極意義。再次，機械設(shè)備的表面處理還可以利用清洗法完成，這種清洗不是指普通的水洗，而是化學(xué)清洗，清洗液中含有一些化學(xué)成分，根據(jù)需求還可配置，清洗的主要目的是作用于鑄件及機械半成品的表面，使其表面的污物層被分解、乳化，然后被剝離，這樣能達到較好的清洗效果，而且不會傷及機械設(shè)備及其零部件?？梢?，機械設(shè)備的表面處理也是一項及其復(fù)雜的過程，其中會應(yīng)用到大量的化學(xué)工藝，因此，機械設(shè)備制造的發(fā)展和進步必須依靠化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和進步。

4 結(jié)語

綜上所述，化學(xué)工業(yè)在機械制造中的應(yīng)用非常的廣泛，且隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，需要更多的化學(xué)工藝為之提供支持，這樣才能制造出更精準(zhǔn)、更復(fù)雜、性能更好的機械部件，才能制造出更好性能的機械設(shè)備。且隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)?；?、綠色化工等理念的提出，化學(xué)工業(yè)與環(huán)境保護的矛盾會得到很好的解決，未來工業(yè)、制造業(yè)的發(fā)展還是要以化學(xué)為基礎(chǔ)的。因此，研究機械制造要更多地關(guān)注化學(xué)工業(yè)發(fā)展的前沿工藝，以便與時俱進，使機械制造業(yè)的發(fā)展能夠更上一層樓。

［1］董川東.論機械工程材料的表面處理方法［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2017，（10）:83-84.

［2］董姍，程佳瑞,等.氧化熱處理對不銹鋼積碳納米管結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)檢測性能的影響［J］.武漢科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2017，（2）.

李鵬（1995—），男，陜西榆林人,大學(xué)本科，主要從事應(yīng)用化學(xué)方面的學(xué)習(xí)與研究工作。