表面工程范文10篇

表面工程范文篇1

关键词：《表面工程技术》;专业选修课;教学改革

一、引言

专业选修课是指针对某一专业选择性开展的课程，作为专业教学不可或缺的一部分，对学生专业知识的学习起着至关重要的作用。随着社会对人才的全面要求，很多学科的研究超出本学科范畴，跨学科研究成为未来大学教学的发展趋势。跨学科研究不仅可以促进学科之间的交叉和融合，还可以解决很多单一学科无法解决的问题。现代大学生的知识水平顺应时展，在注重自身专业的前提之下，通过跨学科的学习增加自身的知识储备粮，提高未来的竞争力，促进学科发展。作为高校提升自身内涵的重要途径，学科建设是增强核心竞争力的根本举措，开展学科交叉是学科建设的重要策略。而专业选修课在一定程度上属于交叉学科的研究范畴。目前，对于中国高校专业选修课中存在的问题，很多学者开展研究。李道西等人指出，目前高校大学生在专业选修课的学习过程中主要存在盲目选课、扎堆上课、混学分（主要是由于考核方式不严格导致）等问题。针对这一问题，笔者认为专业选修课要严格考试制度。鲁钊阳指出，选修课开设的初衷是扩展学生视野，增强学生素质，而在一些高校，选修课纯粹是为了开设而开设，教师教学随意性大，学生上课功利性强，教学内容不能满足实际需要，教学技术手段落后。李正指出，理工科专业选修课课时少，知识多，在时间紧迫的情况下，教师很难采用新颖的教学模式开展教学，大量的前沿知识不能为学生系统讲解。学生层面，高年级学生在专业选修课的出勤方面存在很大问题，这主要是学生考研或就业等原因导致。柴俊霖等人指出，专业选修课对于增加学生知识和技能的多样性，提高学生的就业竞争力起到一定作用，但高校专业选修课存在学生和教师双方面不重视的情况，导致专业选修课的开展形式大于内容。高素玲等人指出专业选修课在人才培养中起着至关重要的作用，是必修课的拓展和补充，但目前高校专业选修课往往不被重视，没有起到开设该门课程的目的。以扬州大学车辆专业《表面工程技术》专业选修课为例，针对专业选修课教学中存在问题，对教学模式、教学内容和考核方式等进行讨论，探索高校专业选修课的教学改革。

二、《表面工程技术》课程特点及要求

《表面工程技术》是为车辆专业开设的专业选修课，目的是使学生对现代表面技术的形成、现状和发展有基本认识。通过对主要表面技术的原理、特点和工艺的了解，为在不同工况下选用比较合适的表面技术打下基础。课程以一些典型的表面镀层制备技术和性能测试视频和图例，增加学生对该门课程的感性认识。通过本课程的学习，学生应达到以下基本要求：具有表面工程方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势；根据表面技术的原理及特点设计针对复杂材料加工工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元或工艺流程；具有较强的工程实践能力和创新意识，具有表面工程方向的科学研究与科技开发的能力；理解和评价各种表面加工技术对环境、社会可持续发展的影响。

三、《表面工程技术》课程实施中的问题

该课程是针对车辆专业开设的专业选修课，作为材料学的一门必修课在车辆专业同样有着重要作用。首先，现代机车行业，尤其是汽车从外观到内部零件或多或少都会用到材料表面工程方面的知识，如汽车车身的喷漆、汽车玻璃表面镀膜、汽车齿轮的渗碳/氮、汽车车灯电镀工艺等，这些方面的知识对于车辆专业学生来说不仅需要知道是什么，更应该了解为什么。因此，这门课程非常重要。在实际教学过程中发现，课程实施存在主观和客观两方面问题。客观来讲，一方面，《表面工程技术》分十章讲解与车辆有关的几十种表面工程技术，但仅有24学时，这就意味着每个表面技术讲解的时间非常有限，实验环节无法开展，学生只能接受抽象的知识；另一方面，该课程目前依然沿用期末考试加平时成绩的考核方式，平时成绩主要采用课后作业和课上考勤的形式，期末考试的试卷内容主要有名词解释、填空题、选择题、简答题、论述题五部分组成，无法从实践方面考查学生的学校效果。主观来讲，一方面，对于专业选修课，学生普遍认为没有必修课重要，从态度上不重视，主要表现在旷课、上课不认真听讲和“六十分万岁”的想法；另一方面，授课教师存在主观意识上的不重视，上课随便，布置作业较少甚至不布置作业，课程最后通过“划重点”的方式提高学生及格率。主观和客观两方面的因素导致专业选修课成为一种形式。

四、专业选修课的改革措施

专业选修课的功能在于提升学生本专业边缘学科知识技能，对于学生未来从事本专业及边缘方向提供理论支持，其重要性显而易见。结合车辆专业专业选修课《表面工程技术》，笔者认为可从以下几个方面开展教学改革：1.教学手段灵活，教学内容多样传统的教学模式往往以教师讲授为主，大学未来的改革方向是“以学生为中心”，教师在教学过程中的角色往往从讲解者变为指导者。本课程的教学过程中，笔者采取了实物教学法、互动课堂教学法、角色互换法（学生讲解教师指导）等教学模式，使学生不仅作为一个听课人，还是一个参与者。通过改进教学方法，教师和学生的主动与被动关系发生改变，角色界限变得模糊，学生可以根据自己的兴趣爱好提出与课程相关的问题并表达自己的见解，教师从授课者变为参与者。学生与教师之间的关系被拉近，在一定程度上增进了教师和学生之间的感情，使学生能充分发挥自己的想象力和创造力。在教学内容方面，专业选修课开设的目的是让学生在本专业的基础上进行延伸和深化，提高学生未来适应社会的能力。专业选修课的内容要随着时代的进步和学生需求的变化不断改变。教材中的知识往往具有滞后性，而且教材的制定往往针对大专业而言。教材一般不能把握某个具体专业方向的前沿和热点，这就要求教师在教学内容的选取方面把握最新动态，将教材中没有但很重要的前沿知识补充进去，这一点在理工科课程方面表现得更加明显。上文提到，本课程课时少，内容多，因此在教学内容上不能按照教材安排讲解。例如，针对车辆专业有关的电镀、渗碳等技术，为学生进行详细讲解；对于堆焊等与车辆专业相关性不大的表面技术，仅是介绍基本概念；对于与车辆专业无关的表面技术，选择让学生自主学习的方式；对于教材没有但与车辆专业相关的前沿表面处理技术，选择直接讲授的方法。通过有针对性的筛选，学生真正学到与专业有用的知识。此外，在讲授过程中，教师可请相关专家为学生讲解表面技术的知识，使学生能够了解工业生产中该领域的发展过程。这些方面可以在一定程度上促进学生对这门课程的掌握情况。2.考核方式多样平时成绩不仅是传统的布置书后习题，更多的让学生通过查阅相关文献解决实际问题，最后针对提出的问题以书面报告的形式提交作业，这在一定程度上可以锻炼学生查阅资料的能力，还可以调动学生的积极性。以往的期末考试通常采用闭卷形式，考试内容主要是一些需要学生死记硬背的知识，学生不能真正理解每种材料表面技术的内涵，纯粹是为了考试而学习，不能提升自己的主动性和创造性，有必要对试卷的内容和考核方式进行改革。笔者尝试打破传统的试卷模式，将原来的题型全部取消，采用分析题目的形式给出问题，学生运用前期学习的知识解决实际问题。这种方式不管对于学生还是教师都是一种挑战，但也是未来课程考核的发展趋势。3.教师队伍团体化传统的大学课程一般由单个老师负责，而《表面工程技术》课程由两位教师共同授课。一方面减轻了单个教师的工作量，另一方面可以充分发挥每个教师的优势，将自身最擅长的知识呈现给学生，不同教师的讲课风格也会对学生产生很大影响。

五、小结

专业选修课的真正意义在于拓展学生的视野，提高学生的竞争力和创造力，产生的效果是一个长期的过程，高校专业选修课虽然存在很多问题，但总的发展趋势是良好的。教师要真正理解专业选修课开设的意义和价值，在教学过程中寻找适应本学校、本专业的教学模式和内容，因地制宜，因人而异，不断积累教学经验，提升自身的教学水平，为培养新时代全面发展的大学生贡献自己的一分力量。

参考文献：

[1]刘新强，贾登娉，王金林，闵为.专业选修课考核方式的分析与探讨[J].大学教育，2017

[2]许海云，尹春晓，郭婷，谭晓，方曙.学科交叉研究综述[J].图书情报工作，2015

[3]杜卫，陈恒.学科交叉：应用型本科院校：学科建设的战略选择[J].高等工程教育研究，2012

[4]李道西，张世宝，陈平.高校专业选修课教学中存在的问题与对策[J].华北水利水电学院学（社科版），2010

[5]鲁钊阳.高校选修课教学中存在的问题、原因及对策[J].教育评论，2012

[6]李正.高校高年级专业选修课考核方式优化[J].科技情报开发与经济，2008

[7]柴俊霖，刘占峰，宋力.专业选修课现存问题与教学方法初探[J].教育教学管理，2014

表面工程范文篇2

对修理现代化手段的主要要求是：首先，是在故障诊断、零部件拆装、净化处理、修复工艺和组装调试等各个环节，要求所使用的维修设备、仪器、工具和工艺材料的性能能满足维修质量的要求；其次，要有足够的精度和可靠性；第三，操作简单，容易掌握，不污染环境，不伤害人体健康。

1.1大力推进电子技术的应用。电子技术在维修设备、仪器中应用的广度和深度，是衡量维修手段现代化水平的重要标志。

在检测设备中，大量地采用计算机技术和先进的传感器，可使发动机和液压系统在故障诊断、参数测量和调试时达到不解体、快速和准确的目的，使维修工能在较短时间内掌握测试技术和提高故障诊断能力。

采用电力电子逆变技术检测喷油泵试验台的主轴转速，其瞬时稳定度极高，转速可以预先设定；采用计算机技术和高性能传感器，可使试验台的集油、量油数字化，且快速、直观，测量精度大为提高，量油的准确率可达10-5L以至更高，操作实现了半自动化并十分可靠。

采用电力电子逆变技术，还可将直流弧焊机的质量从200多千克降到20几千克，它的焊弧稳定，焊接质量极好，工作可靠，尤其适合在野外机动使用。将焊机的外特性稍加改变，再配上自动送丝机和电弧喷涂枪等，即可变成一套轻便的高速电弧喷涂设备，就可在现场对各种零件的磨损、腐蚀部位进行修复和保护。

采用超声电子技术，可在液压系统油管外测其流量，判断故障部位；超声波清洗机配上高效、无毒、无磷的常温水基金属洗涤剂，就可以快速、安全、低成本地清洗许多手工难以清洗的零部件；超声电子技术还可进行无损探伤、测厚等。

1.2大力发展各种表面工程技术。表面技术是维修工程中的一门既古老又新兴的学科和实用技术，是现代化维修手段中不可缺少的项目。它可以提高在现场修复各种零部件的能力，还可根据需要改变零件的表面性能状态和消除其缺陷。

电刷镀和高速电弧喷涂是在野外容易进行的表面维修工艺。广泛引入先进的化学材料和处理工艺，可以弥补在表面工程技术中一般物理、机械方法的不足。

采用各种性能优异的有机和无机粘接剂，能较好地解决各种强度要求的零部件的粘接修复。克服螺栓连接和铆接的一些致命弱点；采用一种新型的常温下固化的粘接剂，能快速修补轮胎和橡胶零件；采用多种性能的化学密封剂，可解决在复杂条件下使用的油、水、气的密封和堵漏；采用一些高抗腐涂料，可解决南方湿热和沿海盐雾地区工程机械使用过程中的防腐问题。

采用一种特殊的清洗剂，通过自动循环装置，对发动机的燃油系、冷却系、润滑系进行不解体清洗，净化程度高，不腐蚀机体，不污染环境。和分解机体后清洗的办法相比，工时仅为其几十分之一，发动机的功率、油耗、排放也随之大幅度改善。按期清洗，对延长发动机使用寿命有明显的好处。

发动机和用油液润滑的各种机械部件，如果所用润滑油管理不善或者盲目换油，都将造成浪费；如果更换不及时，将使机器严重磨损。一种新型的鉴别润滑油质量好坏的成套化学试剂，能在野外快速、准确地辨别润滑油的质量状况。可以随身携带，随时检测，十分方便。

引进一系列新型的用于发动机的化学养护材料，能自动提高其机件表面润滑能力，使机件减少磨损；或能使发动机气缸内燃烧充分，提高功率输出，降低燃油消耗，减少污染排放，值得在现代维修工程中加以推广。

1.3采用多功能、轻型的机械加工设备。多功能小型设备可以在野外独立无援的情况下，临时加工仿制部分急需的零部件。这是在现场修理时经常会遇到的情况，十分必要。如一种重量较轻、功能很强、专为修理车设计制造的多功能小型机床，利用变换多种功能附件，便能实现车、铣、磨、钻等多种功能，尤其适合在现场修理时使用。

要大力发展各种高效、多功能、适用的电动、液压和手动的工具，以便快速、安全地拆装零部件。

2现场修理手段的现代化

应根据实际需要组装成一系列不同用途的多功能工程机械修理车，按照不同的性能价格比供用户选用。如有的以检测为主；有的以通用机械修理为主；有的以发动机、液压系统修理为主；也可以是单项功能的，如专门调修喷油泵或专门用于不解体清洗发动机等等。当然如有用户需要，也可生产功能较全的综合型的修理车或车组（即由几辆车组成的一套修理车）。

3人才队伍建设和观念的转变

现场修理手段的现代化只为维修工作创造了一个良好的物质基础，能否使这些新型的、现代化设备充分发挥作用，关键在于要有一支掌握现代化修理能力的队伍，两者缺一不可。

3.1业精于勤。这支队伍应能刻苦学习，有潜心钻研、不断创新的精神，使先进的设备充分发挥潜力，得到事半功倍的效果。维修设备现代化后，操作使用往往更加简单可靠、容易掌握，训练的周期将相应缩短，但仍需要努力钻研，要想得到预期的好效果，不付出辛勤劳动是不行的。

3.2要转变观念。维修工作尤其是现场修理，长期不被真正地重视，被认为是一种修修补补、辅助性的工作，它的建设和投入被放在次要的地位。现在提出手段现代化问题，和现实情况相比反差很大。不少人抱观望态度，或者“敬而远之”，觉得这些要求太“超前”了。仔细分析起来，这主要是因为我们过去长期受经济条件和知识结构的限制，看不到问题的实质。

实际情况怎样呢？当我们大胆地采用一系列新的维修技术和工艺后，不但能使那些陈旧、落后的修理手段得到更新，变为高效、准确、可靠且操作简单的技术和工艺，而且能给工程机械现场技术保障带来一片新的气象。

3.3现代化的设备坏了怎么办？设备现代化的概念中很重要的一条是不仅要求设备有很高的可靠性而且还要有很高的可维修性。在一般情况下它是不会出故障的，万一出了故障就要尽可能地缩短故障的现场修复时间。这是设计开始时就必须考虑的事，也是设备研制最着力的地方。许多新型设备十分复杂，其设计制造的难度很大，没有一定的工艺技术水平是做不出来的，但它的操作使用却十分简单、可靠，修理也不困难；对操作者不需要进行长期的培训，但对维修设备的制造厂，则应要求做好售后服务工作。

表面工程范文篇3

对修理现代化手段的主要要求是：首先，是在故障诊断、零部件拆装、净化处理、修复工艺和组装调试等各个环节，要求所使用的维修设备、仪器、工具和工艺材料的性能能满足维修质量的要求；其次，要有足够的精度和可靠性；第三，操作简单，容易掌握，不污染环境，不伤害人体健康。

1.1大力推进电子技术的应用。电子技术在维修设备、仪器中应用的广度和深度，是衡量维修手段现代化水平的重要标志。

在检测设备中，大量地采用计算机技术和先进的传感器，可使发动机和液压系统在故障诊断、参数测量和调试时达到不解体、快速和准确的目的，使维修工能在较短时间内掌握测试技术和提高故障诊断能力。

采用电力电子逆变技术检测喷油泵试验台的主轴转速，其瞬时稳定度极高，转速可以预先设定；采用计算机技术和高性能传感器，可使试验台的集油、量油数字化，且快速、直观，测量精度大为提高，量油的准确率可达10-5L以至更高，操作实现了半自动化并十分可靠。

采用电力电子逆变技术，还可将直流弧焊机的质量从200多千克降到20几千克，它的焊弧稳定，焊接质量极好，工作可靠，尤其适合在野外机动使用。将焊机的外特性稍加改变，再配上自动送丝机和电弧喷涂枪等，即可变成一套轻便的高速电弧喷涂设备，就可在现场对各种零件的磨损、腐蚀部位进行修复和保护。

采用超声电子技术，可在液压系统油管外测其流量，判断故障部位；超声波清洗机配上高效、无毒、无磷的常温水基金属洗涤剂，就可以快速、安全、低成本地清洗许多手工难以清洗的零部件；超声电子技术还可进行无损探伤、测厚等。

1.2大力发展各种表面工程技术。表面技术是维修工程中的一门既古老又新兴的学科和实用技术，是现代化维修手段中不可缺少的项目。它可以提高在现场修复各种零部件的能力，还可根据需要改变零件的表面性能状态和消除其缺陷。

电刷镀和高速电弧喷涂是在野外容易进行的表面维修工艺。广泛引入先进的化学材料和处理工艺，可以弥补在表面工程技术中一般物理、机械方法的不足。

采用各种性能优异的有机和无机粘接剂，能较好地解决各种强度要求的零部件的粘接修复。克服螺栓连接和铆接的一些致命弱点；采用一种新型的常温下固化的粘接剂，能快速修补轮胎和橡胶零件；采用多种性能的化学密封剂，可解决在复杂条件下使用的油、水、气的密封和堵漏；采用一些高抗腐涂料，可解决南方湿热和沿海盐雾地区工程机械使用过程中的防腐问题。

采用一种特殊的清洗剂，通过自动循环装置，对发动机的燃油系、冷却系、润滑系进行不解体清洗，净化程度高，不腐蚀机体，不污染环境。和分解机体后清洗的办法相比，工时仅为其几十分之一，发动机的功率、油耗、排放也随之大幅度改善。按期清洗，对延长发动机使用寿命有明显的好处。

发动机和用油液润滑的各种机械部件，如果所用润滑油管理不善或者盲目换油，都将造成浪费；如果更换不及时，将使机器严重磨损。一种新型的鉴别润滑油质量好坏的成套化学试剂，能在野外快速、准确地辨别润滑油的质量状况。可以随身携带，随时检测，十分方便。

引进一系列新型的用于发动机的化学养护材料，能自动提高其机件表面润滑能力，使机件减少磨损；或能使发动机气缸内燃烧充分，提高功率输出，降低燃油消耗，减少污染排放，值得在现代维修工程中加以推广。

1.3采用多功能、轻型的机械加工设备。多功能小型设备可以在野外独立无援的情况下，临时加工仿制部分急需的零部件。这是在现场修理时经常会遇到的情况，十分必要。如一种重量较轻、功能很强、专为修理车设计制造的多功能小型机床，利用变换多种功能附件，便能实现车、铣、磨、钻等多种功能，尤其适合在现场修理时使用。

要大力发展各种高效、多功能、适用的电动、液压和手动的工具，以便快速、安全地拆装零部件。

2现场修理手段的现代化

应根据实际需要组装成一系列不同用途的多功能工程机械修理车，按照不同的性能价格比供用户选用。如有的以检测为主；有的以通用机械修理为主；有的以发动机、液压系统修理为主；也可以是单项功能的，如专门调修喷油泵或专门用于不解体清洗发动机等等。当然如有用户需要，也可生产功能较全的综合型的修理车或车组（即由几辆车组成的一套修理车）。

3人才队伍建设和观念的转变

现场修理手段的现代化只为维修工作创造了一个良好的物质基础，能否使这些新型的、现代化设备充分发挥作用，关键在于要有一支掌握现代化修理能力的队伍，两者缺一不可。

3.1业精于勤。这支队伍应能刻苦学习，有潜心钻研、不断创新的精神，使先进的设备充分发挥潜力，得到事半功倍的效果。维修设备现代化后，操作使用往往更加简单可靠、容易掌握，训练的周期将相应缩短，但仍需要努力钻研，要想得到预期的好效果，不付出辛勤劳动是不行的。

3.2要转变观念。维修工作尤其是现场修理，长期不被真正地重视，被认为是一种修修补补、辅助性的工作，它的建设和投入被放在次要的地位。现在提出手段现代化问题，和现实情况相比反差很大。不少人抱观望态度，或者“敬而远之”，觉得这些要求太“超前”了。仔细分析起来，这主要是因为我们过去长期受经济条件和知识结构的限制，看不到问题的实质。

实际情况怎样呢？当我们大胆地采用一系列新的维修技术和工艺后，不但能使那些陈旧、落后的修理手段得到更新，变为高效、准确、可靠且操作简单的技术和工艺，而且能给工程机械现场技术保障带来一片新的气象。

3.3现代化的设备坏了怎么办？设备现代化的概念中很重要的一条是不仅要求设备有很高的可靠性而且还要有很高的可维修性。在一般情况下它是不会出故障的，万一出了故障就要尽可能地缩短故障的现场修复时间。这是设计开始时就必须考虑的事，也是设备研制最着力的地方。许多新型设备十分复杂，其设计制造的难度很大，没有一定的工艺技术水平是做不出来的，但它的操作使用却十分简单、可靠，修理也不困难；对操作者不需要进行长期的培训，但对维修设备的制造厂，则应要求做好售后服务工作。

表面工程范文篇4

关键词：表面形变；强化技术；滚压；内挤压；喷丸

引言

材料表面处理技术简称材料表面技术，是材料科学的一个重要分支，是在不改变基体材料的成分和性能（或虽有改变而不影响其使用）的条件下，通过某些物理手段（包括机械手段）或化学手段来赋予材料表面特殊性能，以满足产品或零件使用需要的技术和工艺。材料表面技术在工业中的应用，大幅度提高了产品（尤其是金属零件）的性能、质量和寿命，并产生了巨大的经济效益，因而深受各国政府和科技界的重视。

1表面形变强化原理

通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层（此形变硬化层的深度可达0.5～1.5mm），从而使表面层硬度、强度提高。

2表面形变强化工艺分类

表面形变强化主要有喷（抛）丸、滚压和孔挤压等三种工艺。

2.1喷丸强化工艺

喷丸是国内外广泛使用的一种在再结晶温度以下的表面强化方法，可显著提高抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐蚀点（孔蚀）能力，它具有操作简单、耗能少、效率高、适应面广等优点，是金属材料表面改性的有效方法。

2.1.1喷丸强化的发展状况

1908年,美国制造出激冷钢丸,金属弹丸的出现不仅使喷砂工艺获得迅速发展,而且导致了金属表面喷丸强化技术的产生。1929年,在美国由Zimmerli等人首先将喷丸强化技术应用于弹簧的表面强化,取得了良好的效果[1]。20世纪40年代，人们就发现了喷丸处理可在金属材料表面上产生一种压缩应力层，可以起到强化金属材料、阻止裂纹在受压区扩展的作用。到了20世纪60年代，该工艺逐步应用于机械零件的强化处理上。20世纪70年代以来，该工艺已广泛应用于汽车工业，并获得了较大的经济技术效益，如机车用变速器齿轮、发动机及其他齿轮均采用了喷丸强化工艺，大幅度提高了抗疲劳强度。

进入20世纪80年代后，喷丸处理技术在大多数工业部门，如飞机制造、铁道机车车辆、化工、石油开发及塑料模具、工程机械、农业部门等推广应用，到了20世纪90年代其应用范围进一步扩大，如电镀前进行喷丸处理可防止镀层裂纹的发生[2]。

最近几年，随着工业技术的迅猛发展和需求，人们对这一操作简单，效果显著的表面处理技术给予了极大的关注，开发了多种新工艺，下面将介绍包括机械喷丸在内的多种新喷丸工艺的原理和特点逐一介绍。

2.1.2喷丸强化工艺的工作原理

喷丸处理是一种严格控制的冷加工表面强化处理工艺，其工作原理是：利用球形弹丸高速撞击金属工件表面，使之产生屈服，形成残余压缩应力层。形成压缩应力层的目的是预防工件疲劳破坏，把易产生疲劳破坏裂纹部位的抗应力转为压应力，从而有效地控制裂纹扩展。

2.1.2.1机械喷丸

大量弹丸在压缩空气的推动下，形成高速运动的弹丸流不断地向零件表面喷射，使金属晶体发生晶粒破碎、晶格扭曲和高密度错位，足够长的时间后，以冷加工的形式使工件表面金属材料发生塑性流动，造成重叠凹坑的塑性变形，在生成凹坑的过程中引起压应力并拉伸表面结构，这一变化过程被工件内部未受锤击的部分所阻挡，因此在工件表面和近表面形成残余的压应力，从而显著地提高了材料的物理和化学性能。

传统的喷丸强化因其具有提高金属零构件抗疲劳断裂能力而得到广泛应用，但也存在不少问题而影响其发展广度和深度：（1）受零构件的凹槽部位和丸粒不能有效撞击难以达到部位的限制，产生喷丸死角，造成喷丸强度不足；（2）受喷丸强化表面粗糙度的限制；（3）受环境污染的限制。因此，为满足更高的要求，人们有提出了各种不同的新工艺以满足要求。

2.1.2.2激光喷丸

激光喷丸强化是一项新技术。20世纪70年代初，美国贝尔实验室就开始研究高密度激光束诱导的冲击波来改善材料的疲劳强度。

激光喷丸的机理是：短脉冲的强激光透过透明的约束层（水帘）作用于覆盖在金属板材表面的吸收层上，汽化后的蒸气急剧吸收激光能量并形成等离子体而爆炸产生冲击波，由它引起在金属零件内部传播的应力波，当应力波峰值超过零件动态屈服强度极限时，板料表面发生了塑性变形，同时由于表面的塑性变形使表层下发生的弹性变形难以恢复，因此在表层产生残余压应力。

与传统的机械喷丸强化相比，激光喷丸强化具有以下鲜明的特点和优势：（1）光斑大小可调，可以对狭小的空间进行喷丸，而传统机械喷丸受到弹丸直径等因素的限制则无法进行；（2）激光脉冲参数和作用区域可以精确控制，参数具有可重复性，可在同一地方通过累计的形式多次喷丸，因而残余压应力的大小和压应力层的深度精确可控；（3）激光喷丸形成的残余应力比机械喷丸的残余应力大，其深度比机械喷丸形成的要深；(4)激光喷丸使得零件表面塑性变形形成的冲击坑深度仅为几个；（5）适用范围广、对炭钢、合金钢、不锈钢、可锻铸铁、球墨铸铁、铝合金及镍基高温合金等材料均适用[3]。

2.1.2.3高压水射流喷丸强化工艺

高压水射流喷丸强化工艺是近30年来迅猛发展起来的一项新技术，在20世纪80年代末，Zafred首先提出了利用高压水射流进行金属表面喷丸强化的思想。

高压水射流喷丸强化机理：就是将携带巨大能量的高压水射流以某种特定的方式高速喷射到金属零构件表面上，使零构件表层材料在再结晶温度下产生塑性形变（冷作硬化层），呈现理想的组织结构（组织强化）和残余应力分布（应力强化），从而达到提高零构件周期疲劳强度的目的。

与传统喷丸强化工艺相比，高压水射流喷丸强化技术具有以下特点：（1）容易对存在狭窄部位、深凹槽部位的零件表面及微小零件表面等进行强化；（2）受喷表面粗糙度值增加很小，减少了应力集中，提高了强化效果；（3）无固体弹丸废弃物，符合绿色材料选择原则，不因弹丸破损而降低表面可靠性；（4）低噪声、无尘、无毒、无味、安全、卫生有利于环境保护和操作者的健康。高压水射流喷丸强化技术先进、优势明显，具有广阔的应用前景[4]。

2.1.2.4微粒冲击

最近日本研究者提出了一种微粒冲击技术，这种方法可大大简化因为想同时提高金属零部件表面硬度、耐疲劳强度、耐磨性能并且降低表面粗糙度，而先后进行喷丸强化、表面研磨和抛光处理的做法。

与传统喷丸强化相比，微粒冲击方法采用的弹丸直径小，冲击速度快，硬度提高，处理后工件表面硬度增加的幅度大，表面的粗糙度小，而且通过残余应力分析，微粒冲击样品的最大残余应力则在表面以下100处，其存在深度大于微粒冲击，因此与喷丸相比，微粒冲击工件的表层硬度与普通喷丸处理的工件表面硬度相当，但微粒冲击明显降低了工件表面粗糙度，可使得耐磨特性得到了显著的提高，因此可延长被加工工件的使用寿命。

2.1.2.5超声/高能喷丸

中国科学院沈阳金属研究所对传统喷丸技术进行了改经，开发了喷丸（高频）和高能喷丸（低频）技术，实现了多种金属材料的表面纳米化，依对304不锈钢的研究表明，随着高能喷丸处理时间的增加，金属中马氏体的含量增加，到一定时间后达到饱和，金属材料表面纳米化可显著提高材料的表面硬度，还可以明显降低氮化温度、缩短氮化时间[5]。

2.1.3喷丸强化发展趋势

伴随这现代工业的快速发展,对机械产品零件表面的性能要求越来越高,改善材料表面性能,延长零件使用寿命,节约资源,提高生产力,减少环境污染已成为表面工程技术新的挑战。作为表面工程技术分支的表面喷丸强化技术面对这些机遇和挑战,将在加强理论研究的基础上发展新技术、新方法、新工艺、新设备和设备控制技术。

其主要研究方向[6]是:理论研究,也就是研究各种单一喷丸和复合喷丸的强化机理、喷丸提高零构件疲劳和接触疲劳强度的机制、喷丸过程力的作用形式及对表面（变形层厚度、粗糙度等）的影响、喷丸参数（弹丸材质、硬度、直径等）对喷丸强度的影响、喷丸使残余奥氏体转变为马氏体后材料的稳定性及耐磨性等；研究喷丸工艺和其他强化工艺方法的有机结合;加大开发新型、高效、低耗的喷丸设备和弹丸属性对喷丸强化效果的影响；着力解决传统喷丸强化工艺由于喷表面粗糙度、绿色喷丸等方面存在的问题。

2.2滚压强化工艺

滚压强化工艺是一种无切削加工工艺，表面滚压可以显著地提高零件的疲劳强度，并且降低缺口敏感性。

2.2.1滚压强化原理

利用特制的滚压工具,对零件表面施加一定压力,使零件表面层的金属发生塑性变形,从而提高表面粗糙度和硬度,这种方法叫做滚压,又称无屑加工。表面滚压特别适用于形状简单的大零件，尤其是尺寸突然变化的结构应力集中处，如火车轴的轴径等，表面滚压处理后，其疲劳寿命都有了显著提高。滚轮滚压加工可加工圆柱形或锥形的外表面和内表面曲线旋转体的外表面、平面、端面、凹槽、台阶轴的过渡圆角。滚压用的滚轮数目有1、2、3。单一滚轮滚压只能用于具有足够的工件；若刚度工件较小，则需用2个或者3个滚轮在相对的方向上同时进行滚压，以免工件弯曲变形，如图（a）、（b）所示[7]。

2.2.2滚压强化的发展趋势

定量定性。为获得特定的材料表面晶粒度、变形层厚度，应采用多大的滚压力、滚压速度以及滚压次数，目前没有这方面有指导意义的详细的试验数据或公式。

形式的多样性。目前的滚压技术一般只适用于回转体类和平面类零件，所以应完善滚压技术使得能适应零件形式的多样性，提高其使用范围。

大塑性变形。一般传统的滚压技术很难实现大变形，即使施加了比正常情况下高出几倍的压力,达3000N甚至更高,也未能消除车削留下的刀痕。

高强度。目前国内企业采用曲轴滚压工艺强化技术较低，一般只能提高强度30％～50％，当需要大幅度提高强度时，还需有更好滚压强化工艺[11]。

2.2.3滚压强化的发展状况

滚压强化技术是1929年由德国人提出的，1933年在美国铁路上开始应用滚压方法，1938年前苏联应用于机车车轴轴颈。1950年美国、前苏联在军用、民用飞机上大量应用孔挤压技术，如提高干涉配合铆接、干涉配合螺接；1970年国内航空部门开始将冷挤压工艺应用到飞机制造及维修中[8]。

目前主要的滚压加工工具有硬质合金滚轮式滚压工具、滚柱式滚压工具、硬质合金YZ型深孔滚压工具、圆锥滚柱深孔滚压工具、滚珠式滚压工具，通过滚压可以提高表面粗糙度2～4级，耐磨性比磨削后提高1.5～3倍，可以修正和提高形状误差和表面粗糙度，而且滚压过程操作方便，效率高、净洁无污染，其具有应用范围宽，滚压后的零件使用寿命长等特点，适用于对粗糙度和硬度均有一定要求的零件表面。

这种方法主要应用在大型轴类、套筒类零件内、外旋转表面的加工、滚压螺钉、螺栓等零件的螺纹以及滚压小模数齿轮和滚花等，并取得了显著成果，很好的提高了经济效益，如天津大学内燃机研究所唐琦等人通过对370Q型汽油机、376Q型柴油机进行的曲轴负荷分析、强度估算及弯曲疲劳强度实验表明，与未滚压曲轴相比教，经圆角滚压的曲轴疲劳强度增加了92.3％，安全系数由1.18提高到2.28并大幅度提高曲轴疲劳强度；还有如柳州南方汽车缸套厂在对缸套进行滚压试验后发现同一材料、硬度和壁厚的气缸套，由原来的直槽改制成为沉割槽，其破断力在原来基础上提高了35%以上，技术指标显著增加，获得明显效果，如表1[9]所示。

表1气缸套滚压前后主要技术指标对比表

气缸套规格前后对比平均破断力气缸套规格前后对比平均破断力

6105QB直槽131.18

6105QC直槽176.14

滚压槽176滚压槽243.39

提高(%)35.69提高(%)28.18

通过大量试验研究和工厂实践表明，影响到滚压质量的因素主要有以下几种：工件材料的性质：硬度、塑性、金相组织，硬度越低，塑性越高，则滚压效果越好；预加工的表面状况：表面粗糙度、显微组织、几何形状精度；滚压工具的结构：特殊的加工类型需要相应的滚压工具才能更好的保证加工质量；滚压用量：滚压深度、进给量、滚压速度、滚压次数[10]。

2.3内挤压强化工艺

孔挤压是一种使孔的内表面获得形变强化的工艺措施，效果明显。

2.3.1内挤压强化原理

孔挤压是利用棒、衬套、模具等特殊的工具，对零件孔或周边连续、缓慢、均匀地挤压，形成塑性变形成的硬化层。塑性变形层内组织结构发生变化，引起形变强化，并产生残余压应力，降低了孔壁粗糙度，对提高材料疲劳强度和应力腐蚀能力很有效。

2.3.2内挤压强化的发展状况

由于孔挤压强化效率高、效果好、方法简单，使用于高强度钢，合金结构钢、铝合金、钛合金以及高温合金等零件。主要被挤压孔的形状是圆孔、椭圆孔、长圆孔、台阶孔埋头窝孔和开口孔。

目前主要应用于以下几种类型[12]：

挤压棒挤压强化。孔壁上涂干膜润滑剂，施加力的方式阿为拉挤或推挤，适用于大型零部件装配和维修；

衬套挤压强化。孔内装有衬套，挤压棒用拉挤或推挤方式通过衬套孔，适用于各类零部件的装配和修理；

压印模挤压强化。在圆孔或长圆孔周围用压印模挤压出同心沟槽。适用于大型零部件及蒙皮关键承力部位的孔压印；

旋转挤压强化。使用有一定过盈量，经向镶有圆柱体的挤压头，旋转通过被挤压的孔，适用于起落架大直径管件和孔。

由于内挤压特殊的高效而简单的强化工艺，使得内挤压强化工艺得到了一系列广泛的应用，并也取得了良好的效果，一下是几种常见材料挤压的强化效果见表二[13]，可知孔挤压后可大幅度提高疲劳极限。

表二各种材料孔挤压强化效果

材料孔直径/mm应力循环次数/次疲劳极限/MPa

未挤压挤压

300M钢301×106280320

AF410钢201×106430610

30CrMnSiNiZA钢61×106523680

40CrNiMoA钢61×106320470

30CrNiMoV钢61×106260300

Ti6A14V钛合金201×106157206

LC9铝合金61×10760110

LC4铝合金61×10775121

也由于内挤压的特殊工艺性，这就要求挤压时一定要均匀、缓慢、连续的挤压孔，不允许有冲击和暂停现象。

3结论

表面形变强化效果显著，成本低廉，是近年来国内外广泛研究应用的工艺之一，也是提高金属材料疲劳强度的重要工艺措施之一。

参考文献:

[1]董星，段雄.喷丸强化机械及技术的发展[J].矿山机械，2004，32（7）：66-68.

[2]刘春阳.方兴未艾的喷丸强化处理新技术[J].世界产品与技术，1997，（2）：10-11.

[3]章兴权.金属零件表面改性的喷丸强化技术[J].电加工与模具，2005，（2）：30-32.

[4]董星、段雄.高压水射流喷丸强化技术[J].表面技术，2005，34（1）：48-49.

[5]栾伟玲、涂善东.喷丸表面改性技术研究进展[J].中国机械工程，2005，16（15）：1405-1409.

[6]陈宏钧.车削表面的滚压加工[J].机械工人（冷加工），2001，（7）：54-57.

[7]孙希泰.材料表面强化技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[8]覃正光.滚压技术在气缸套加工中的应用[J].内燃机配件，1995，（2）：25.

[9秦书勤.超精内孔滚压技术及其应用[J].航天工艺，2000（6）：48.

表面工程范文篇5

关键词：表面形变；强化技术；滚压；内挤压；喷丸

引言

材料表面处理技术简称材料表面技术，是材料科学的一个重要分支，是在不改变基体材料的成分和性能（或虽有改变而不影响其使用）的条件下，通过某些物理手段（包括机械手段）或化学手段来赋予材料表面特殊性能，以满足产品或零件使用需要的技术和工艺。材料表面技术在工业中的应用，大幅度提高了产品（尤其是金属零件）的性能、质量和寿命，并产生了巨大的经济效益，因而深受各国政府和科技界的重视。

1表面形变强化原理

通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层（此形变硬化层的深度可达0.5～1.5mm），从而使表面层硬度、强度提高。

2表面形变强化工艺分类

表面形变强化主要有喷（抛）丸、滚压和孔挤压等三种工艺。

2.1喷丸强化工艺

喷丸是国内外广泛使用的一种在再结晶温度以下的表面强化方法，可显著提高抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐蚀点（孔蚀）能力，它具有操作简单、耗能少、效率高、适应面广等优点，是金属材料表面改性的有效方法。

2.1.1喷丸强化的发展状况

1908年,美国制造出激冷钢丸,金属弹丸的出现不仅使喷砂工艺获得迅速发展,而且导致了金属表面喷丸强化技术的产生。1929年,在美国由Zimmerli等人首先将喷丸强化技术应用于弹簧的表面强化,取得了良好的效果[1]。20世纪40年代，人们就发现了喷丸处理可在金属材料表面上产生一种压缩应力层，可以起到强化金属材料、阻止裂纹在受压区扩展的作用。到了20世纪60年代，该工艺逐步应用于机械零件的强化处理上。20世纪70年代以来，该工艺已广泛应用于汽车工业，并获得了较大的经济技术效益，如机车用变速器齿轮、发动机及其他齿轮均采用了喷丸强化工艺，大幅度提高了抗疲劳强度。

进入20世纪80年代后，喷丸处理技术在大多数工业部门，如飞机制造、铁道机车车辆、化工、石油开发及塑料模具、工程机械、农业部门等推广应用，到了20世纪90年代其应用范围进一步扩大，如电镀前进行喷丸处理可防止镀层裂纹的发生[2]。

最近几年，随着工业技术的迅猛发展和需求，人们对这一操作简单，效果显著的表面处理技术给予了极大的关注，开发了多种新工艺，下面将介绍包括机械喷丸在内的多种新喷丸工艺的原理和特点逐一介绍。

2.1.2喷丸强化工艺的工作原理

喷丸处理是一种严格控制的冷加工表面强化处理工艺，其工作原理是：利用球形弹丸高速撞击金属工件表面，使之产生屈服，形成残余压缩应力层。形成压缩应力层的目的是预防工件疲劳破坏，把易产生疲劳破坏裂纹部位的抗应力转为压应力，从而有效地控制裂纹扩展。

2.1.2.1机械喷丸

大量弹丸在压缩空气的推动下，形成高速运动的弹丸流不断地向零件表面喷射，使金属晶体发生晶粒破碎、晶格扭曲和高密度错位，足够长的时间后，以冷加工的形式使工件表面金属材料发生塑性流动，造成重叠凹坑的塑性变形，在生成凹坑的过程中引起压应力并拉伸表面结构，这一变化过程被工件内部未受锤击的部分所阻挡，因此在工件表面和近表面形成残余的压应力，从而显著地提高了材料的物理和化学性能。

传统的喷丸强化因其具有提高金属零构件抗疲劳断裂能力而得到广泛应用，但也存在不少问题而影响其发展广度和深度：（1）受零构件的凹槽部位和丸粒不能有效撞击难以达到部位的限制，产生喷丸死角，造成喷丸强度不足；（2）受喷丸强化表面粗糙度的限制；（3）受环境污染的限制。因此，为满足更高的要求，人们有提出了各种不同的新工艺以满足要求。

2.1.2.2激光喷丸

激光喷丸强化是一项新技术。20世纪70年代初，美国贝尔实验室就开始研究高密度激光束诱导的冲击波来改善材料的疲劳强度。

激光喷丸的机理是：短脉冲的强激光透过透明的约束层（水帘）作用于覆盖在金属板材表面的吸收层上，汽化后的蒸气急剧吸收激光能量并形成等离子体而爆炸产生冲击波，由它引起在金属零件内部传播的应力波，当应力波峰值超过零件动态屈服强度极限时，板料表面发生了塑性变形，同时由于表面的塑性变形使表层下发生的弹性变形难以恢复，因此在表层产生残余压应力。

与传统的机械喷丸强化相比，激光喷丸强化具有以下鲜明的特点和优势：（1）光斑大小可调，可以对狭小的空间进行喷丸，而传统机械喷丸受到弹丸直径等因素的限制则无法进行；（2）激光脉冲参数和作用区域可以精确控制，参数具有可重复性，可在同一地方通过累计的形式多次喷丸，因而残余压应力的大小和压应力层的深度精确可控；（3）激光喷丸形成的残余应力比机械喷丸的残余应力大，其深度比机械喷丸形成的要深；(4)激光喷丸使得零件表面塑性变形形成的冲击坑深度仅为几个；（5）适用范围广、对炭钢、合金钢、不锈钢、可锻铸铁、球墨铸铁、铝合金及镍基高温合金等材料均适用[3]。

2.1.2.3高压水射流喷丸强化工艺

高压水射流喷丸强化工艺是近30年来迅猛发展起来的一项新技术，在20世纪80年代末，Zafred首先提出了利用高压水射流进行金属表面喷丸强化的思想。

高压水射流喷丸强化机理：就是将携带巨大能量的高压水射流以某种特定的方式高速喷射到金属零构件表面上，使零构件表层材料在再结晶温度下产生塑性形变（冷作硬化层），呈现理想的组织结构（组织强化）和残余应力分布（应力强化），从而达到提高零构件周期疲劳强度的目的。

与传统喷丸强化工艺相比，高压水射流喷丸强化技术具有以下特点：（1）容易对存在狭窄部位、深凹槽部位的零件表面及微小零件表面等进行强化；（2）受喷表面粗糙度值增加很小，减少了应力集中，提高了强化效果；（3）无固体弹丸废弃物，符合绿色材料选择原则，不因弹丸破损而降低表面可靠性；（4）低噪声、无尘、无毒、无味、安全、卫生有利于环境保护和操作者的健康。高压水射流喷丸强化技术先进、优势明显，具有广阔的应用前景[4]。

2.1.2.4微粒冲击

最近日本研究者提出了一种微粒冲击技术，这种方法可大大简化因为想同时提高金属零部件表面硬度、耐疲劳强度、耐磨性能并且降低表面粗糙度，而先后进行喷丸强化、表面研磨和抛光处理的做法。

与传统喷丸强化相比，微粒冲击方法采用的弹丸直径小，冲击速度快，硬度提高，处理后工件表面硬度增加的幅度大，表面的粗糙度小，而且通过残余应力分析，微粒冲击样品的最大残余应力则在表面以下100处，其存在深度大于微粒冲击，因此与喷丸相比，微粒冲击工件的表层硬度与普通喷丸处理的工件表面硬度相当，但微粒冲击明显降低了工件表面粗糙度，可使得耐磨特性得到了显著的提高，因此可延长被加工工件的使用寿命。

2.1.2.5超声/高能喷丸

中国科学院沈阳金属研究所对传统喷丸技术进行了改经，开发了喷丸（高频）和高能喷丸（低频）技术，实现了多种金属材料的表面纳米化，依对304不锈钢的研究表明，随着高能喷丸处理时间的增加，金属中马氏体的含量增加，到一定时间后达到饱和，金属材料表面纳米化可显著提高材料的表面硬度，还可以明显降低氮化温度、缩短氮化时间[5]。

2.1.3喷丸强化发展趋势

伴随这现代工业的快速发展,对机械产品零件表面的性能要求越来越高,改善材料表面性能,延长零件使用寿命,节约资源,提高生产力,减少环境污染已成为表面工程技术新的挑战。作为表面工程技术分支的表面喷丸强化技术面对这些机遇和挑战,将在加强理论研究的基础上发展新技术、新方法、新工艺、新设备和设备控制技术。

其主要研究方向[6]是:理论研究,也就是研究各种单一喷丸和复合喷丸的强化机理、喷丸提高零构件疲劳和接触疲劳强度的机制、喷丸过程力的作用形式及对表面（变形层厚度、粗糙度等）的影响、喷丸参数（弹丸材质、硬度、直径等）对喷丸强度的影响、喷丸使残余奥氏体转变为马氏体后材料的稳定性及耐磨性等；研究喷丸工艺和其他强化工艺方法的有机结合;加大开发新型、高效、低耗的喷丸设备和弹丸属性对喷丸强化效果的影响；着力解决传统喷丸强化工艺由于喷表面粗糙度、绿色喷丸等方面存在的问题。

2.2滚压强化工艺

滚压强化工艺是一种无切削加工工艺，表面滚压可以显著地提高零件的疲劳强度，并且降低缺口敏感性。

2.2.1滚压强化原理

利用特制的滚压工具,对零件表面施加一定压力,使零件表面层的金属发生塑性变形,从而提高表面粗糙度和硬度,这种方法叫做滚压,又称无屑加工。表面滚压特别适用于形状简单的大零件，尤其是尺寸突然变化的结构应力集中处，如火车轴的轴径等，表面滚压处理后，其疲劳寿命都有了显著提高。

滚轮滚压加工可加工圆柱形或锥形的外表面和内表面曲线旋转体的外表面、平面、端面、凹槽、台阶轴的过渡圆角。滚压用的滚轮数目有1、2、3。单一滚轮滚压只能用于具有足够的工件；若刚度工件较小，则需用2个或者3个滚轮在相对的方向上同时进行滚压，以免工件弯曲变形，如图（a）、（b）所示[7]。

2.2.2滚压强化的发展趋势

定量定性。为获得特定的材料表面晶粒度、变形层厚度，应采用多大的滚压力、滚压速度以及滚压次数，目前没有这方面有指导意义的详细的试验数据或公式。

形式的多样性。目前的滚压技术一般只适用于回转体类和平面类零件，所以应完善滚压技术使得能适应零件形式的多样性，提高其使用范围。

大塑性变形。一般传统的滚压技术很难实现大变形，即使施加了比正常情况下高出几倍的压力,达3000N甚至更高,也未能消除车削留下的刀痕。

高强度。目前国内企业采用曲轴滚压工艺强化技术较低，一般只能提高强度30％～50％，当需要大幅度提高强度时，还需有更好滚压强化工艺[11]。

2.2.3滚压强化的发展状况

滚压强化技术是1929年由德国人提出的，1933年在美国铁路上开始应用滚压方法，1938年前苏联应用于机车车轴轴颈。1950年美国、前苏联在军用、民用飞机上大量应用孔挤压技术，如提高干涉配合铆接、干涉配合螺接；1970年国内航空部门开始将冷挤压工艺应用到飞机制造及维修中[8]。

目前主要的滚压加工工具有硬质合金滚轮式滚压工具、滚柱式滚压工具、硬质合金YZ型深孔滚压工具、圆锥滚柱深孔滚压工具、滚珠式滚压工具，通过滚压可以提高表面粗糙度2～4级，耐磨性比磨削后提高1.5～3倍，可以修正和提高形状误差和表面粗糙度，而且滚压过程操作方便，效率高、净洁无污染，其具有应用范围宽，滚压后的零件使用寿命长等特点，适用于对粗糙度和硬度均有一定要求的零件表面。

这种方法主要应用在大型轴类、套筒类零件内、外旋转表面的加工、滚压螺钉、螺栓等零件的螺纹以及滚压小模数齿轮和滚花等，并取得了显著成果，很好的提高了经济效益，如天津大学内燃机研究所唐琦等人通过对370Q型汽油机、376Q型柴油机进行的曲轴负荷分析、强度估算及弯曲疲劳强度实验表明，与未滚压曲轴相比教，经圆角滚压的曲轴疲劳强度增加了92.3％，安全系数由1.18提高到2.28并大幅度提高曲轴疲劳强度；还有如柳州南方汽车缸套厂在对缸套进行滚压试验后发现同一材料、硬度和壁厚的气缸套，由原来的直槽改制成为沉割槽，其破断力在原来基础上提高了35%以上，技术指标显著增加，获得明显效果，如表1[9]所示。

表1气缸套滚压前后主要技术指标对比表

气缸套规格前后对比平均破断力气缸套规格前后对比平均破断力

6105QB直槽131.18

6105QC直槽176.14

滚压槽176滚压槽243.39

提高(%)35.69提高(%)28.18

通过大量试验研究和工厂实践表明，影响到滚压质量的因素主要有以下几种：工件材料的性质：硬度、塑性、金相组织，硬度越低，塑性越高，则滚压效果越好；预加工的表面状况：表面粗糙度、显微组织、几何形状精度；滚压工具的结构：特殊的加工类型需要相应的滚压工具才能更好的保证加工质量；滚压用量：滚压深度、进给量、滚压速度、滚压次数[10]。

2.3内挤压强化工艺

孔挤压是一种使孔的内表面获得形变强化的工艺措施，效果明显。

2.3.1内挤压强化原理

孔挤压是利用棒、衬套、模具等特殊的工具，对零件孔或周边连续、缓慢、均匀地挤压，形成塑性变形成的硬化层。塑性变形层内组织结构发生变化，引起形变强化，并产生残余压应力，降低了孔壁粗糙度，对提高材料疲劳强度和应力腐蚀能力很有效。

2.3.2内挤压强化的发展状况

由于孔挤压强化效率高、效果好、方法简单，使用于高强度钢，合金结构钢、铝合金、钛合金以及高温合金等零件。主要被挤压孔的形状是圆孔、椭圆孔、长圆孔、台阶孔埋头窝孔和开口孔。

目前主要应用于以下几种类型[12]：

挤压棒挤压强化。孔壁上涂干膜润滑剂，施加力的方式阿为拉挤或推挤，适用于大型零部件装配和维修；

衬套挤压强化。孔内装有衬套，挤压棒用拉挤或推挤方式通过衬套孔，适用于各类零部件的装配和修理；

压印模挤压强化。在圆孔或长圆孔周围用压印模挤压出同心沟槽。适用于大型零部件及蒙皮关键承力部位的孔压印；

旋转挤压强化。使用有一定过盈量，经向镶有圆柱体的挤压头，旋转通过被挤压的孔，适用于起落架大直径管件和孔。

由于内挤压特殊的高效而简单的强化工艺，使得内挤压强化工艺得到了一系列广泛的应用，并也取得了良好的效果，一下是几种常见材料挤压的强化效果见表二[13]，可知孔挤压后可大幅度提高疲劳极限。

表二各种材料孔挤压强化效果

材料孔直径/mm应力循环次数/次疲劳极限/MPa

未挤压挤压

300M钢301×106280320

AF410钢201×106430610

30CrMnSiNiZA钢61×106523680

40CrNiMoA钢61×106320470

30CrNiMoV钢61×106260300

Ti6A14V钛合金201×106157206

LC9铝合金61×10760110

LC4铝合金61×10775121

也由于内挤压的特殊工艺性，这就要求挤压时一定要均匀、缓慢、连续的挤压孔，不允许有冲击和暂停现象。

3结论

表面形变强化效果显著，成本低廉，是近年来国内外广泛研究应用的工艺之一，也是提高金属材料疲劳强度的重要工艺措施之一。

参考文献:

[1]董星，段雄.喷丸强化机械及技术的发展[J].矿山机械，2004，32（7）：66-68.

[2]刘春阳.方兴未艾的喷丸强化处理新技术[J].世界产品与技术，1997，（2）：10-11.

[3]章兴权.金属零件表面改性的喷丸强化技术[J].电加工与模具，2005，（2）：30-32.

[4]董星、段雄.高压水射流喷丸强化技术[J].表面技术，2005，34（1）：48-49.

[5]栾伟玲、涂善东.喷丸表面改性技术研究进展[J].中国机械工程，2005，16（15）：1405-1409.

[6]陈宏钧.车削表面的滚压加工[J].机械工人（冷加工），2001，（7）：54-57.

[7]孙希泰.材料表面强化技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[8]覃正光.滚压技术在气缸套加工中的应用[J].内燃机配件，1995，（2）：25.

[9秦书勤.超精内孔滚压技术及其应用[J].航天工艺，2000（6）：48.

表面工程范文篇6

通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层（此形变硬化层的深度可达0.5～1.5mm），从而使表面层硬度、强度提高。

2表面形变强化工艺分类

表面形变强化主要有喷（抛）丸、滚压和孔挤压等三种工艺。

2.1喷丸强化工艺

喷丸是国内外广泛使用的一种在再结晶温度以下的表面强化方法，可显著提高抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐蚀点（孔蚀）能力，它具有操作简单、耗能少、效率高、适应面广等优点，是金属材料表面改性的有效方法。

2.1.1喷丸强化的发展状况

1908年,美国制造出激冷钢丸,金属弹丸的出现不仅使喷砂工艺获得迅速发展,而且导致了金属表面喷丸强化技术的产生。1929年,在美国由Zimmerli等人首先将喷丸强化技术应用于弹簧的表面强化,取得了良好的效果[1]。20世纪40年代，人们就发现了喷丸处理可在金属材料表面上产生一种压缩应力层，可以起到强化金属材料、阻止裂纹在受压区扩展的作用。到了20世纪60年代，该工艺逐步应用于机械零件的强化处理上。20世纪70年代以来，该工艺已广泛应用于汽车工业，并获得了较大的经济技术效益，如机车用变速器齿轮、发动机及其他齿轮均采用了喷丸强化工艺，大幅度提高了抗疲劳强度。

进入20世纪80年代后，喷丸处理技术在大多数工业部门，如飞机制造、铁道机车车辆、化工、石油开发及塑料模具、工程机械、农业部门等推广应用，到了20世纪90年代其应用范围进一步扩大，如电镀前进行喷丸处理可防止镀层裂纹的发生[2]。

最近几年，随着工业技术的迅猛发展和需求，人们对这一操作简单，效果显著的表面处理技术给予了极大的关注，开发了多种新工艺，下面将介绍包括机械喷丸在内的多种新喷丸工艺的原理和特点逐一介绍。

2.1.2喷丸强化工艺的工作原理

喷丸处理是一种严格控制的冷加工表面强化处理工艺，其工作原理是：利用球形弹丸高速撞击金属工件表面，使之产生屈服，形成残余压缩应力层。形成压缩应力层的目的是预防工件疲劳破坏，把易产生疲劳破坏裂纹部位的抗应力转为压应力，从而有效地控制裂纹扩展。

2.1.2.1机械喷丸

大量弹丸在压缩空气的推动下，形成高速运动的弹丸流不断地向零件表面喷射，使金属晶体发生晶粒破碎、晶格扭曲和高密度错位，足够长的时间后，以冷加工的形式使工件表面金属材料发生塑性流动，造成重叠凹坑的塑性变形，在生成凹坑的过程中引起压应力并拉伸表面结构，这一变化过程被工件内部未受锤击的部分所阻挡，因此在工件表面和近表面形成残余的压应力，从而显著地提高了材料的物理和化学性能。

传统的喷丸强化因其具有提高金属零构件抗疲劳断裂能力而得到广泛应用，但也存在不少问题而影响其发展广度和深度：（1）受零构件的凹槽部位和丸粒不能有效撞击难以达到部位的限制，产生喷丸死角，造成喷丸强度不足；（2）受喷丸强化表面粗糙度的限制；（3）受环境污染的限制。因此，为满足更高的要求，人们有提出了各种不同的新工艺以满足要求。

2.1.2.2激光喷丸

激光喷丸强化是一项新技术。20世纪70年代初，美国贝尔实验室就开始研究高密度激光束诱导的冲击波来改善材料的疲劳强度。

激光喷丸的机理是：短脉冲的强激光透过透明的约束层（水帘）作用于覆盖在金属板材表面的吸收层上，汽化后的蒸气急剧吸收激光能量并形成等离子体而爆炸产生冲击波，由它引起在金属零件内部传播的应力波，当应力波峰值超过零件动态屈服强度极限时，板料表面发生了塑性变形，同时由于表面的塑性变形使表层下发生的弹性变形难以恢复，因此在表层产生残余压应力。

与传统的机械喷丸强化相比，激光喷丸强化具有以下鲜明的特点和优势：（1）光斑大小可调，可以对狭小的空间进行喷丸，而传统机械喷丸受到弹丸直径等因素的限制则无法进行；（2）激光脉冲参数和作用区域可以精确控制，参数具有可重复性，可在同一地方通过累计的形式多次喷丸，因而残余压应力的大小和压应力层的深度精确可控；（3）激光喷丸形成的残余应力比机械喷丸的残余应力大，其深度比机械喷丸形成的要深；(4)激光喷丸使得零件表面塑性变形形成的冲击坑深度仅为几个；（5）适用范围广、对炭钢、合金钢、不锈钢、可锻铸铁、球墨铸铁、铝合金及镍基高温合金等材料均适用[3]。

2.1.2.3高压水射流喷丸强化工艺

高压水射流喷丸强化工艺是近30年来迅猛发展起来的一项新技术，在20世纪80年代末，Zafred首先提出了利用高压水射流进行金属表面喷丸强化的思想。

高压水射流喷丸强化机理：就是将携带巨大能量的高压水射流以某种特定的方式高速喷射到金属零构件表面上，使零构件表层材料在再结晶温度下产生塑性形变（冷作硬化层），呈现理想的组织结构（组织强化）和残余应力分布（应力强化），从而达到提高零构件周期疲劳强度的目的。

与传统喷丸强化工艺相比，高压水射流喷丸强化技术具有以下特点：（1）容易对存在狭窄部位、深凹槽部位的零件表面及微小零件表面等进行强化；（2）受喷表面粗糙度值增加很小，减少了应力集中，提高了强化效果；（3）无固体弹丸废弃物，符合绿色材料选择原则，不因弹丸破损而降低表面可靠性；（4）低噪声、无尘、无毒、无味、安全、卫生有利于环境保护和操作者的健康。高压水射流喷丸强化技术先进、优势明显，具有广阔的应用前景[4]。

2.1.2.4微粒冲击

最近日本研究者提出了一种微粒冲击技术，这种方法可大大简化因为想同时提高金属零部件表面硬度、耐疲劳强度、耐磨性能并且降低表面粗糙度，而先后进行喷丸强化、表面研磨和抛光处理的做法。

与传统喷丸强化相比，微粒冲击方法采用的弹丸直径小，冲击速度快，硬度提高，处理后工件表面硬度增加的幅度大，表面的粗糙度小，而且通过残余应力分析，微粒冲击样品的最大残余应力则在表面以下100处，其存在深度大于微粒冲击，因此与喷丸相比，微粒冲击工件的表层硬度与普通喷丸处理的工件表面硬度相当，但微粒冲击明显降低了工件表面粗糙度，可使得耐磨特性得到了显著的提高，因此可延长被加工工件的使用寿命。

2.1.2.5超声/高能喷丸

中国科学院沈阳金属研究所对传统喷丸技术进行了改经，开发了喷丸（高频）和高能喷丸（低频）技术，实现了多种金属材料的表面纳米化，依对304不锈钢的研究表明，随着高能喷丸处理时间的增加，金属中马氏体的含量增加，到一定时间后达到饱和，金属材料表面纳米化可显著提高材料的表面硬度，还可以明显降低氮化温度、缩短氮化时间[5]。

2.1.3喷丸强化发展趋势

伴随这现代工业的快速发展,对机械产品零件表面的性能要求越来越高,改善材料表面性能,延长零件使用寿命,节约资源,提高生产力,减少环境污染已成为表面工程技术新的挑战。作为表面工程技术分支的表面喷丸强化技术面对这些机遇和挑战,将在加强理论研究的基础上发展新技术、新方法、新工艺、新设备和设备控制技术。

其主要研究方向[6]是:理论研究,也就是研究各种单一喷丸和复合喷丸的强化机理、喷丸提高零构件疲劳和接触疲劳强度的机制、喷丸过程力的作用形式及对表面（变形层厚度、粗糙度等）的影响、喷丸参数（弹丸材质、硬度、直径等）对喷丸强度的影响、喷丸使残余奥氏体转变为马氏体后材料的稳定性及耐磨性等；研究喷丸工艺和其他强化工艺方法的有机结合;加大开发新型、高效、低耗的喷丸设备和弹丸属性对喷丸强化效果的影响；着力解决传统喷丸强化工艺由于喷表面粗糙度、绿色喷丸等方面存在的问题。

2.2滚压强化工艺

滚压强化工艺是一种无切削加工工艺，表面滚压可以显著地提高零件的疲劳强度，并且降低缺口敏感性。

2.2.1滚压强化原理

利用特制的滚压工具,对零件表面施加一定压力,使零件表面层的金属发生塑性变形,从而提高表面粗糙度和硬度,这种方法叫做滚压,又称无屑加工。表面滚压特别适用于形状简单的大零件，尤其是尺寸突然变化的结构应力集中处，如火车轴的轴径等，表面滚压处理后，其疲劳寿命都有了显著提高。

滚轮滚压加工可加工圆柱形或锥形的外表面和内表面曲线旋转体的外表面、平面、端面、凹槽、台阶轴的过渡圆角。滚压用的滚轮数目有1、2、3。单一滚轮滚压只能用于具有足够的工件；若刚度工件较小，则需用2个或者3个滚轮在相对的方向上同时进行滚压，以免工件弯曲变形，如图（a）、（b）所示[7]。

2.2.2滚压强化的发展趋势

定量定性。为获得特定的材料表面晶粒度、变形层厚度，应采用多大的滚压力、滚压速度以及滚压次数，目前没有这方面有指导意义的详细的试验数据或公式。

形式的多样性。目前的滚压技术一般只适用于回转体类和平面类零件，所以应完善滚压技术使得能适应零件形式的多样性，提高其使用范围。

大塑性变形。一般传统的滚压技术很难实现大变形，即使施加了比正常情况下高出几倍的压力,达3000N甚至更高,也未能消除车削留下的刀痕。

高强度。目前国内企业采用曲轴滚压工艺强化技术较低，一般只能提高强度30％～50％，当需要大幅度提高强度时，还需有更好滚压强化工艺[11]。

2.2.3滚压强化的发展状况

滚压强化技术是1929年由德国人提出的，1933年在美国铁路上开始应用滚压方法，1938年前苏联应用于机车车轴轴颈。1950年美国、前苏联在军用、民用飞机上大量应用孔挤压技术，如提高干涉配合铆接、干涉配合螺接；1970年国内航空部门开始将冷挤压工艺应用到飞机制造及维修中[8]。

目前主要的滚压加工工具有硬质合金滚轮式滚压工具、滚柱式滚压工具、硬质合金YZ型深孔滚压工具、圆锥滚柱深孔滚压工具、滚珠式滚压工具，通过滚压可以提高表面粗糙度2～4级，耐磨性比磨削后提高1.5～3倍，可以修正和提高形状误差和表面粗糙度，而且滚压过程操作方便，效率高、净洁无污染，其具有应用范围宽，滚压后的零件使用寿命长等特点，适用于对粗糙度和硬度均有一定要求的零件表面。

这种方法主要应用在大型轴类、套筒类零件内、外旋转表面的加工、滚压螺钉、螺栓等零件的螺纹以及滚压小模数齿轮和滚花等，并取得了显著成果，很好的提高了经济效益，如天津大学内燃机研究所唐琦等人通过对370Q型汽油机、376Q型柴油机进行的曲轴负荷分析、强度估算及弯曲疲劳强度实验表明，与未滚压曲轴相比教，经圆角滚压的曲轴疲劳强度增加了92.3％，安全系数由1.18提高到2.28并大幅度提高曲轴疲劳强度；还有如柳州南方汽车缸套厂在对缸套进行滚压试验后发现同一材料、硬度和壁厚的气缸套，由原来的直槽改制成为沉割槽，其破断力在原来基础上提高了35%以上，技术指标显著增加，获得明显效果，如表1[9]所示。

表1气缸套滚压前后主要技术指标对比表

气缸套规格前后对比平均破断力气缸套规格前后对比平均破断力

6105QB直槽131.18

6105QC直槽176.14

滚压槽176滚压槽243.39

提高(%)35.69提高(%)28.18

通过大量试验研究和工厂实践表明，影响到滚压质量的因素主要有以下几种：工件材料的性质：硬度、塑性、金相组织，硬度越低，塑性越高，则滚压效果越好；预加工的表面状况：表面粗糙度、显微组织、几何形状精度；滚压工具的结构：特殊的加工类型需要相应的滚压工具才能更好的保证加工质量；滚压用量：滚压深度、进给量、滚压速度、滚压次数[10]。

2.3内挤压强化工艺

孔挤压是一种使孔的内表面获得形变强化的工艺措施，效果明显。

2.3.1内挤压强化原理

孔挤压是利用棒、衬套、模具等特殊的工具，对零件孔或周边连续、缓慢、均匀地挤压，形成塑性变形成的硬化层。塑性变形层内组织结构发生变化，引起形变强化，并产生残余压应力，降低了孔壁粗糙度，对提高材料疲劳强度和应力腐蚀能力很有效。

2.3.2内挤压强化的发展状况

由于孔挤压强化效率高、效果好、方法简单，使用于高强度钢，合金结构钢、铝合金、钛合金以及高温合金等零件。主要被挤压孔的形状是圆孔、椭圆孔、长圆孔、台阶孔埋头窝孔和开口孔。

目前主要应用于以下几种类型[12]：

挤压棒挤压强化。孔壁上涂干膜润滑剂，施加力的方式阿为拉挤或推挤，适用于大型零部件装配和维修；

衬套挤压强化。孔内装有衬套，挤压棒用拉挤或推挤方式通过衬套孔，适用于各类零部件的装配和修理；

压印模挤压强化。在圆孔或长圆孔周围用压印模挤压出同心沟槽。适用于大型零部件及蒙皮关键承力部位的孔压印；

旋转挤压强化。使用有一定过盈量，经向镶有圆柱体的挤压头，旋转通过被挤压的孔，适用于起落架大直径管件和孔。

由于内挤压特殊的高效而简单的强化工艺，使得内挤压强化工艺得到了一系列广泛的应用，并也取得了良好的效果，一下是几种常见材料挤压的强化效果见表二[13]，可知孔挤压后可大幅度提高疲劳极限。

表二各种材料孔挤压强化效果

材料孔直径/mm应力循环次数/次疲劳极限/MPa

未挤压挤压

300M钢301×106280320

AF410钢201×106430610

30CrMnSiNiZA钢61×106523680

40CrNiMoA钢61×106320470

30CrNiMoV钢61×106260300

Ti6A14V钛合金201×106157206

LC9铝合金61×10760110

LC4铝合金61×10775121

也由于内挤压的特殊工艺性，这就要求挤压时一定要均匀、缓慢、连续的挤压孔，不允许有冲击和暂停现象。

3结论

表面形变强化效果显著，成本低廉，是近年来国内外广泛研究应用的工艺之一，也是提高金属材料疲劳强度的重要工艺措施之一。

摘要：表面强化是近年来国内外广泛研究应用的工艺之一。常用的金属表面形变强化方法主要有滚压、内挤压和喷丸等工艺，其强化效果显著，成本低廉。笔者主要概括了表面强化技术的分类、目的和作用，分析了形变强化方法的特点以及目前表面强化主要研究方法的现状和发展趋势。

关键词：表面形变；强化技术；滚压；内挤压；喷丸

参考文献:

[1]董星，段雄.喷丸强化机械及技术的发展[J].矿山机械，2004，32（7）：66-68.

[2]刘春阳.方兴未艾的喷丸强化处理新技术[J].世界产品与技术，1997，（2）：10-11.

[3]章兴权.金属零件表面改性的喷丸强化技术[J].电加工与模具，2005，（2）：30-32.

[4]董星、段雄.高压水射流喷丸强化技术[J].表面技术，2005，34（1）：48-49.

[5]栾伟玲、涂善东.喷丸表面改性技术研究进展[J].中国机械工程，2005，16（15）：1405-1409.

[6]陈宏钧.车削表面的滚压加工[J].机械工人（冷加工），2001，（7）：54-57.

[7]孙希泰.材料表面强化技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[8]覃正光.滚压技术在气缸套加工中的应用[J].内燃机配件，1995，（2）：25.

[9秦书勤.超精内孔滚压技术及其应用[J].航天工艺，2000（6）：48.

表面工程范文篇7

总体来看，市场需求引发的机械产品开发和机械工业生产的发展是机械工业基础共性技术的发展动力，自然科学基础学科及近年来迅猛发展的高新技术是机械工业基础共性技术的发展基础和知识源泉，反之，基础共性技术及机械工业发展也促进高新技术的产业化。机械工业生产的发展和机械产品的开发不断对基础共性技术提出新的更高要求，并为其发展提供广阔天地。而自然科学基础学科和高新技术的发展，也不断为基础共性技术输送新的科技原理和知识，使基础共性技术作为基础学科、高新技术和机械工业生产之间的桥梁、通道及接口，处于不断的发展之中。

1机械工业基础共性技术研究的范围

机械行业的基础技术主要包括数字化设计及制造技术、大型铸锻焊结构件制造技术、智能化传感器技术、精确成型制造及超精密加工制造技术、重大工程中先进工程材料应用技术、关键基础件和关键零件的设计与制造技术、发动机的节能减排技术、安全性和可靠性技术、防腐蚀表面处理技术、自动化仪表及自动检测与控制技术等。从具体含义上，基础共性技术研究的范畴是电流电压等级和频率、电气信息结构文件编制和图形符号、机械振动与冲击、铸造、焊接、无损检测、金属与非金属覆盖层、锻压、热处理、螺纹、机器轴与附件、技术产品文件、筛网筛分和颗粒分检方法、机械安全、电工术语、产品尺寸和几何技术规范、激光修复技术、微机电技术、绿色制造等的总称，它是机械工业产品设计、制造、检验、包装、使用以及回收再利用等机械工业产品生命周期中的基础共性支撑技术，在机械工业中起着非常重要的关键作用。

2基础共性技术在机械工业产品造型与设计中的作用

在机械工业产品的造型与设计中，设计工程师要根据产品的性能与功能要求、使用环境、材料性质等条件，正确选择铸造、焊接、涂层、锻压、热处理；正确选用与产品相关功能要求的零部件；还要在造型与设计制图时，合理正确选用尺寸公差、形位公差、表面粗糙度以及图形符号、图样画法与尺寸标注，来满足机械工业产品造型与设计的要求。可以看出，基础共性技术在机械设计中起到了非常大的作用。

3基础共性技术在产品制造中的作用

在机械工业产品的制造中，制造工程师要根据产品的设计要求，合理的采用相关产品的制造工艺方法，选用既能满足制造要求，又能满足经济要求的刀具、卡具等；还要将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来，采用先进的机加工工艺仿真、制造数据以及制造规划、统计工艺模型等。所以说，基础共性技术在机械工业产品的制造中发挥了更大的作用。

4基础共性技术在高新技术应用中的作用

由于高新技术的不断发展，机械工业的基础共性技术也得到了快速进步，基础共性技术在CAD、CAM、CAPP、CAQ等的开发与应用中起到了巨大的作用。如在机械工业的产品设计中提高设计速度和质量；在机械工业产品的制造中提高制造工艺减少废品，节约成本等。因此，基础共性技术在机械产品全生命周期中起到了积极作用。

5基础共性技术在绿色制造中的作用

绿色制造是现代制造业的可持续发展模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到循环再利用或报废处理的整个生命周期中，资源消耗极少、生态环境负面影响极小、人体健康与安全危害极小，并最终实现企业经济效益和社会效益的持续协调优化。基础共性技术的范围是机械工业产品的设计、制造、检验、包装、使用以及回收再利用等机械工业产品生命周期中的共性支撑技术。基础共性技术在绿色制造中的应用，将对绿色制造的发展起到很大的推动作用。

6我国机械工业基础共性技术发展现状

基础技术的落后，成为我国机械制造企业在国际竞争中难以开拓高端市场、打造知名品牌的根本原因之一。例如，在传感器技术发展方面，由于国内的大电流传感器技术相对不够成熟，国内风电整机厂商在采购大电流传感器时，大多数会选择进口产品，由于进口产品的价格往往高于国内产品的价格，这在一定程度上增加了生产成本压力；在发动机节能、减排技术方面的相对落后，给国产工程机械等装备出口到欧美等发达国家带来了较大影响。2009年5月，国务院的《装备制造业调整和振兴规划》中，提到的重点工作之一，便是“增强自主创新能力，加大科研投入力度，集中攻克一批长期困扰产业发展的共性技术”，作为转变产业发展方式的一个重要途径。机械工业的基础工艺主要包括铸造、锻造、焊接、表面处理、热处理等。“十一五”期间，我国机械基础工艺水平有了长足的进步，一定程度上支撑了机械工业的快速发展。但同发达国家相比，差距还是很大的。目前我国在铸锻领域的学术研究并不落后，很多研究成果居国际先进水平，但转化为现实生产力的比例较少。根据相关规划，“十二五”期间我国将加大铸造共性基础技术研究和先进铸造技术的推广力度，铸造技术向大型化、轻量化、精确化、智能化、数字化、网络化及清洁化的方向发展；未来锻压工艺将向提高锻压件的内在质量、发展精密锻造和精密冲压技术、发展柔性锻压成形系统、发展新型锻压材料和加工方法等方面发展。近几年，我国表面处理行业发展迅速，国家产业政策鼓励表面处理材料产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目逐渐增多。未来几年，装备制造、汽车行业、有色金属、船舶行业、钢铁、家电等行业的发展将继续推动表面处理业的快速发展。在热处理领域方面，我国热处理行业目前存在地区发展不均衡、生产技术落后、能源利用率偏低、产品质量分散度大、开发创新能力薄弱等问题。根据热处理行业“十二五”发展规划，未来我国热处理行业将重点突破几大技术难点，包括：（1）地铁、城铁、高速铁路大功率机车关键零件热处理；（2）10兆瓦以上风力发电机组大型关键零件热处理；（3）100万kW以上汽轮机转子及超临界转子热处理；（4）六米以上轧机支撑辊热处理；（5）航空航天超大型零件真空热处理。

7基础共性技术未来发展趋势与“十二五”规划

基础共性技术的发展关键是上等级、上层次、上规模，而目前解决以上关键问题最主要的是要促进高科技领域、高技术项目的迅速产业化、规模化、市场商品化，通过不断发挥高科技项目的经济效益，刺激大量高技术项目尽快转化为基础共性技术，使之在越来越广阔的范围内得到大规模推广应用，并同时促进基础工业，特别是机械工业迅速向前发展。总体来看，“强化基础战略”作为“十二五”时期机械工业的重要发展战略之一，将使我国机械工业突破“基础”瓶颈。也只有在基础零部件、基础技术、基础工艺水平得到全面提升的情况下，才能使高端装备的发展不会受制于人。《“十二五”机械工业发展总体规划》中指出，“十二五”期间我国机械工业将主攻五个重点领域、实施五大发展战略，最终实现“由大到强”，力争到“十二五”末实现六大目标。在实施的“五大发展战略”中，明确提出了强化基础战略，可见在机械工业未来五年的发展进展中，抓“基础”仍被视为促进机械工业由大到强的重要内容。在主攻的“五个重点领域”中，有两个方面是针对强化“基础”提出的，一个是关键基础产品领域，包括大型及精密铸锻件、关键基础零部件、模具及加工设备、特种优质专用材料等；另一个是基础工艺及技术领域，重点推进铸造、锻压、焊接、热处理和表面工程等基础工艺的技术攻关，大力推进计算机辅助技术（CAX）等基础技术的研究开发与应用。总体来看，强化基础战略作为做强机械工业的前提条件，就是要有针对性地强化基础件、基础技术、基础工艺等机械工业的共性基础领域。总体来看，“强化基础战略”作为“十二五”时期机械工业的重要发展战略之一，将使我国机械工业突破“基础”瓶颈。也只有在基础零部件、基础技术、基础工艺水平得到全面提升的情况下，才能使高端装备的发展不会受制于人。总之，“十二五”机械工业必须千方百计地强化基础件、基础技术、基础工艺等机械工业共性基础领域。在加强基础的问题上，要打破原有行业分割，主机行业与零部件行业要发挥各自优势，相互支持和配合，全力推进。

表面工程范文篇8

通过外出考察学习，进一步解放了思想，开阔了眼界，认清了我市科技创新与先进县市的差距：一是科技型中小企业少。我市中小企业多属于劳动密集型企业，受人才、技术等因素制约，基本没有研发能力。虽然近几年通过招商引资，引进了万图高分子、华泰分子筛等一批科技型中小企业，但还没有形成规模，对全市科技创新的贡献率和拉动作用还不明显。目前全市拥有高新技术企业7家，高新技术产业产值比重为28.4%。而龙口拥有国家火炬计划重点高新技术企业8家、国家重点支持的高新技术企业15家，高新技术产业产值比重达到51.2%。二是科技创新体系不健全。中小企业普遍缺少技术研发机构，全市规模以上企业拥有研发机构的不到三分之一。产学研合作不紧密，有的企业虽然与大专院校和科研院所建立了合作关系，但技术合作项目不多、合作层次不高。创新服务平台还不健全，汽车及零部件产业还没有建立专门的技术服务平台，生产力促进中心、高新技术创业服务中心作用发挥不明显，科技孵化功能不足，在推动企业自主创新中没有发挥应有的作用。三是企业研发投入力度不够。除高新技术企业研发经费支出占销售收入的比重达到3%、科技型中小企业达到1%以外，大部分企业不足1%或者没有研发投入。而威高集团，每年拿出销售收入的5%以上作为研发投入，仅解决塑化剂一个项目就投入1000多万元。四是高层次研发人才不足。作为县级市，引进高层次人才本身就面临着很多制约，在这种情况下，有的企业对人才重视不够，缺少有效的引进、培养机制，导致高层次技术人才引不来、留不住；有的企业创新激励机制不完善，影响了企业员工特别是技术人才创造性的发挥。而滕州依托一个医药项目，引进了由6名博士、33名硕士组成的研发团队。这些差距，有体制机制等客观因素的影响，但根源差在思想观念上。体现在企业层面，主要是有的企业对自主创新知识更新思想上重视不够，大多数企业家不参加学习与培训，没有开阔的创新发展观念；有的企业对通过科技创新加快企业做大做强认识不够，存在安于现状或小步迈进、稳步发展的思想；有的企业认为自主创新成本高、回报期长、风险大，更倾向于把资金投向厂房、设备等固定资产；还有的企业不是靠创新来获得竞争优势，而是靠打价格战抢占市场。这些思想认识上存在的问题，从根本上制约了企业创新活动的开展和创新能力的提升。体现在部门层面，主要是目标定位不高，满足于已取得的成绩，看不到与先进地区的差距；在推进企业科技创新方面思路不宽、方法不多，深入企业调研不够，服务企业发展的力度还要进一步加大等。

下步，将把市作为学赶目标，力争到“十二五”末，新建省级以上研发机构16家，全市高新技术产业产值比重提高到33.8%，专利申请量、授权量居全省县级前列、三市首位。重点在四个方面着力：一是着力引导企业家解放思想。针对当前部分企业家思想观念方面存在的问题，加大培训和引导力度，采取“请进来”、“走出去”等方式，引导企业家牢固树立“科技是第一生产力”的观念，重视创新，舍得投入，推动企业发展走上创新驱动、内生增长的轨道。二是着力培育自主创新龙头企业。对天润曲轴、威力工具、奥文电机等规模大、实力强的龙头企业，引导其不断加大科研投入力度，拉长延伸产业链；对鸿通管材、中达轿车、芸祥绣品等成长性好、发展潜力大的企业，引导其建立完善内部研发机构，加强产学研合作，努力提升产品档次和科技含量；对万图高分子、华泰分子筛、博康特建材等拥有自主知识产权、掌握核心关键技术的科技型企业，引导其迅速膨胀规模，积极打造知名品牌。三是着力发展科技型中小企业。加快建设“工程技术研究院”等科技企业孵化器，在高分子材料等领域尽快引进孵化一批科技型中小企业，全力打造最大高分子材料产业化基地。推进经济开发区与华东理工大学共建国家大学科技园产业化基地，在新材料、生物医药、先进装备制造等领域将华理国家大学科技园的孵化企业引入到进行产业化。推进建设“中物院表面工程技术中心”，全力打造首个“表面工程技术公共服务平台”，为我市提供技术转化、企业孵化、资源共享等全方位服务，推进传统型中小企业向科技型企业转化。四是着力完善科技创新平台。重点加快三个平台建设：（1）企业科研开发平台。引导企业积极创建部级、省级工程技术研究中心、重点实验室、院士工作站等科研开发机构，并充分发挥现有创新平台的作用，引导企业加强技术攻关和新产品研发，争取每年列入省级以上科技计划8项，新认定市级以上研发平台2家以上，两年内新引进建设1家部级工程技术研究中心。（2）产学研合作创新平台。鼓励企业与高校、科研院所、国外科研机构合作，构建产学研合作战略联盟、产业技术创新战略联盟，共建一批产学研合作研发中心。在继续抓好科技促进周活动的同时，每年围绕高分子材料、家纺新工艺、先进装备制造等产业，组织举办3—4次“小而精”的产学研专题对接活动，签订产学研合作项目20项以上。（3）公共服务平台。加快建设汽车及零部件产业公共技术服务平台，充实完善生产力促进中心、高新技术创业服务中心专业人员，加快推进科技孵化平台建设，为产业发展、企业创新提供技术支撑。五是着力推进科技与金融合作。积极促进深圳宝利特投资有限公司、香港阳光基金等投资公司和银行系统与科技创新的有效结合，引导金融资源向科技创新、科技企业、科技成果转化和产学研合作等集聚，通过将知识资本转化为货币资本、产业资本，加快科技与金融的深度融合。六是着力强化科技创新服务。每年定期组织到企业开展调研活动，深入企业了解科技成果转化需求，积极加强与高校院所的沟通联系，收集最新科技成果信息，定期并推荐到企业进行产业化。启动建设我市科技合作信息网，为企业创新搭建信息平台。积极争取上级科技专项资金扶持，为企业创新提供资金保障。同时，引导企业加强人才队伍建设，对高层次人才舍得下本钱，特别是对掌握自主知识产权和核心技术的行业领军人才，采取灵活方式，吸引高层次人才到我市创业。

表面工程范文篇9

一、产学研合作突出实效。2013年产学研合作工作突出实效，分别于5月中旬、7月中旬举办了2次产学研专题对接活动，邀请生物医药、精细化工、新材料、装备制造等领域的专家团队近80人参会，会议共达成合作协议及意向26项，签订产学研合作协议19项。同时，科技局深入企业开展科技服务，为企业推荐科技成果200多项。

二、高新技术企业工作夯实基础。我们深入企业调研，主动上门与企业进行对接，制定了高新技术企业发展计划，在此基础上举办了高新技术企业培训班2期，培训企业30多家，确定了2013年度申报高新技术企业5家，并已完成申报工作。同时，完成了我市2家高新技术企业的复审、8家高新技术企业自查工作，并通过了省、市高新技术企业认定小组的抽查，得到了上级认可。

三、计划、成果、奖励工作有序开展。申报国家创新基金项目2项，省自主创新专项和省创新基金项目各1项，市级创新基金项目1项。管材承担的市首个国家“863”计划于2月成功立项,已到位资金885万元，7月份正式启动实施；同时，管材承担的省自主创新专项也于近日成功立项，2000万的最高资金项目全省仅4个。截至目前，到位政策性资金2481万元，组织鉴定科技成果12项，申报省级科学技术奖5项，市科学技术奖20项。3月份配合市委、市政府召开产业推进大会，对自主创新先进单位先进个人进行了表彰奖励，发放奖金263万元。

四、知识产权工作力度加大。加大了对专利保护的扶持力度，3月份发放专项资金鼓励和扶持单位和个人开展专利保护，“4·26”世界知识产权日开展专利执法检查，同时开展多次知识产权宣传活动，发放资料1000余份。修改完善我市授权专利奖励政策，制订《市专利资助资金管理试行办法》。截至6月份，发明专利申请量182件，发明专利授权量38件。

五、自主创新年活动深入开展。调度全市20多个责任部门，认真总结2012年度自主创新年活动开展情况，形成“2012年度自主创新年活动总结报告”，并制订了《市2013年自主创新活动实施方案》，积极牵头各责任单位做好2013年度活动的各项部署工作，保障活动的深入开展。5月，积极组织、协调各有关单位完成了2013年全国县（市、区、旗）科技进步考核工作。

表面工程范文篇10

(一)手工作业的不合理

高层建筑施工中的操作人员多数是务工的农民工，没有经过专业学习，缺少理论知识。目前，一些施工单位没有采用先进的大型的现代化设备，因此不合格的工程都需要大量的返工，不仅给原材料造成了浪费，也给公司造成了经济损失，延误工期。

(二)重视建设却忽视了管理

在一个工程项目中，从管理人员到操作人员，完全没有按照规章制度和操作规程进行施工。由于管理人员不履行职责，因此操作人员违章操作，没有严格进行施工程序，这是影响工程质量的直接原因。

(三)建筑施工安全措施在管理上处于混乱局面

在高层建筑施工中安全负责人缺乏安全保护意识，组织者也很少对操作人员进行安全知识的教育。安全人员没有给操作人员进行安全技术交底。诸多原因都在施工过程中都存在着隐患，加上周围环境条件，组织人员的水平等，这些都严重的影响工程质量。

二、高层建筑混凝土的应用

(一)混凝土强度及主要影响因素

混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，混凝土抗压强度与混凝土用水泥的强度成正比，按公式计算，当水灰比相等时，高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多，总之，混凝土施工时切勿用错水泥标号。此外，水灰比也与混凝土强度成正比，水灰比大，混凝土强度高，水灰比小，混凝土强度低，因此，当水灰比不变时，只能增大混凝土的和易性，增大混凝土的收缩和变形。影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比这两个主要环节。同时，影响混凝土强度还有其他不可忽视的因素。如：粗骨料对混凝土强度也有一定影响，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石强。气温的高低对混凝土强度发展也有一定的影响。冬季要保温防冻害，夏季要防曝晒脱水。

(二)混凝土质量控制的关键环节

混凝土质量控制的两个方面的基本内容：一是使混凝土达到设计要求的质量标准；另一个是在满足设计要求的质量指标前提下尽量降低成本。混凝土的强度有一定离散性，必须要通过科学管理来控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小，这就意味着混凝土质量控制实质就是标准差的控制。标准差的控制可以从以下几方面着手：正确按设计配合比施工；设计合理的混凝土配合比；加强原材料管理；进行混凝土强度的测定。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，从而使高层建筑施工简便．质量也得到保证。

(三)混凝土标号与混凝土平均强度及其标准差之间的关系

混凝土标号是根据混凝土标准强度总体分布的平均值减去1．645倍标准值确定的。这样可以保证混凝土确定均有95％的保证率，低于该标准值的概率不大于5％，这样就可以保证建筑物的安全。施工人员不但要使混凝土平均确定大于混凝土标号，更重要的是千方百计的减少混凝土确定的变异性，要尽量的使混凝土标准差降到较低值，只有这样才能够降低了工程造价，又保证了工程质量。

三、高层建筑的主要专业施工技术及管理控制

(一)钢筋工程

l、柱或梁中的箍筋应与主筋垂直，箍筋转角与纵向钢筋支又点均应扎牢；箍筋接头在梁中沿纵向交错布置在两根架立筋上，在柱中沿竖方向交错布置并在箍筋与柱角竖向钢筋的交接点上．。

2、平台楼板、简体墙等钢筋网的绑扎。两行钢筋的相交点应每点扎牢，中间部分每隔一根互成梅花形扎牢；双向主筋的钢筋网．在绑扎时应该注意相邻绑扎点的铁丝要成“八”字形，以免网井歪斜变形。楼板上下排钢筋之间应放置“凸…‘丌”形，以保证双排钢筋间距。

3、悬臂板和排口的上部钢筋应位置正确，以确保安全，雨蓬及挑沿的上部钢筋应用支架撑起固定。

(二)模板工程

模板干m支撑在安装过程中，必须设置足够的临时固定设施，撑杆要垂直，搭头要牢固密缝．不漏浆，不变形，不爆模。高层内电梯井内模要采用筒模，拆卸模板用神仙葫芦起吊模板，外模我们可以采用定型专用片型大模，整体上对拉螺栓控制位置及断面尺寸做好监测。

(三)垂直运输机械及设备

垂直运输机械最大的服务工作量，在上部结构施工层可以分为木模、混凝土、钢筋、脚手材料等，在中部施工层需运送内外墙体材料、地坪、门窗等装饰有关材料，在下部主要运送各种装饰材料。塔吊主要用于结构施工，当塔吊受风雪和自身技术参数影响时，高速井架和施工电梯作预备使用。此外，每一个主楼都应设置3—4个施工活络钢平台，将楼层中大量模板，配套件等经整形清理后在保证质量的前提下翻运到上部施工层中去继续使用，改善了场容。

四、高层建筑施工中，工程组织者应做蓟以下几个方面

(一)认真落实规章制度和技术规范

作为工程组织管理人员，必须要认真执行《建筑工程施工技术规范》，贯彻《建筑法》，施工过程中严把每一道工序的操作规程抓大局。对于土方工程、混凝土工程、钢筋工程、模板工程、砌体工程都要责任到人，强制性实施。从大局进行组织管理，为质量提供了有力保证。而局部就是，在大的工程加大管理力度外，也应处理局部的细小工作，如厨卫内管道接口、隐敝工程、表面工程等，所用材料有没有出示出厂合格证，化验报告等资料，只有这样从质量方面进行控制，才能把施工中的工程质量、施工技术、安全措施等一系列问题均落到实处。

(二)做好成本控制和进度控制

高层在施工前应根据工程造价，重点考虑成本的控制，把工程分成若干分项，分部工程，对潜力较大的工程(如装修、装饰工程)要尽量降低成本，可又不影响工程质量的途径。确定目标编制施工进度计划，根据施工内容的多少，施工的合同及施工目标，有计划的合理发挥成本控制和施工进度控制有机结合。

(三)建立完善的材料管理制度

材料管理制度的建立是保证工程质量和确保工期的关键之一，工程项目组织人员在组织会审图纸、工程洽商工作和施工技术方案外，也要杜绝劣质材料流入施工现场。认真采购执行材料的检验和测试制度，材料的规格、型号、单位和数量及质量标准，应保持与设计单位和业主的要求相统一，才能确保工程质量顺利达标。