化学工业在机械制造中的应用

李 鹏

（西京学院，陕西 西安 710123）

化学工业在机械制造中的应用

李 鹏

（西京学院，陕西 西安 710123）

机械制造是个复杂的过程，包括锻造、机械加工、焊接、热处理等很多工序，且每个工序都与化学工业有密切的关系，机械制造过程中需要依赖化学工艺提高机械产品的质量，降低机械产品制造的难度，提高机械产品的使用效益。文章从机械制造的初级阶段和焊接、表面处理3个方面分析了化学工业在机械制造中9682的应用，阐述了化学工业发展对于机械制造业发展的重要意义，目的是为了更准确、更全面地研究化学工业在机械制造中的应用，利用其新技术、新思路开拓机械制造的新局面，使机械制造业有更好的发展。

化学工业；机械制造；加工初期；焊接；表面处理

化工业的发展迎来了机械制造的新时代，现代的机械制造行业已经能够利用化学工业技术更精确地制造机械零部件，提高了机械零部件的使用效益，也使机械的使用寿命得到了延长。不管是车辆、船舶、矿山机械、农用机械等，其生产制造都离不开化学，化学工业的发展使机械的零部件的使用寿命、耐磨性、抗腐蚀性等等得到了提升。人们在对化学工业不断研究开发的过程中，必将推动以化学工业为基础的机械制造业的发展，机械制造业还将迎来更好的发展前景。

1 机械加工初期化学工业的使用

机械加工就是将金属及其合金等物质铸造成各种供人类生产、生活、建设、开矿等使用的机械工具。机械加工的第一步就是将铁、铁合金等金属极其合金融化，使其处于熔融状态，然后利用其流动性，使其成形，将其铸造成设计好的机械零部件及半成品。接下来再将这些机械零部件及半成品进行进一步加工，运用各种工具（例如锯、切刀、电钻等等）将其改变成为机械上使用的各种零部件。机械制造中将这一过程称为锻造，锻造的原理就是利用金属及合金的良好塑性，并使用物理方法和化学方法改变其形状使其成为人们设计好的机械产品的零部件及半成品，这一过程需要应用到很多化学工业方面的知识和工艺。首先，生产机械零部件及半成品的材料，需要用到化学工业。例如，生铁中含有硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）等多重元素，锻造过程中，生铁中含有的化学元素及其含量影响着铸造产品的性能、用途。例如，铁碳合金，就是铸铁过程中加入了碳（C）、铝（AL）等物质，也有可能需要去除生铁中的一些化学物质，以提高铸铁的某些方面性能。又如铝合金，ZL101铝合金气密性好，容易熔炼和铸造，但它的力学性能不是很好，大多数用来铸造仪表壳。如果给铝合金中加入一定量的钛（T），就可以起到细化晶体的作用，产品的力学性能和抗腐蚀性都有所提高，这样的材料就可以应用在机械一般载荷结构件。如加入锰（Mn），还可以抵消材料中一些物质的有害作用，提高材料的铸造性能，这样的材料在焊接和切削方面都有较突出的优势，而且这样的材料气密性好、耐腐蚀强，常被用来制造气缸盖、壳体等。也正是因为铸造的这一特点，在金属原料中加入不同的化学物质，可以锻造出不同性能的合金材料，这些材料在机械制造方面发挥了重要作用。随着化学工业的发展，机械制造业工艺越来越讲究、越来越复杂，在机械加工的初级阶段，选择适当的化学方法生产高质量而且稳定性好的铸件，是确保机械制造效益的关键，关乎着机械的各项性能和使用寿命的。因此机械制造中选择合适的金属及其合金进行机械零部件及其半成品的铸造，一定要重视对化学工业的研究和开发，尽可能的提高铸造的水平，在确保铸造产品质量的同时尽可能的简化工艺过程缩短生产周期，以促进我国机械制造业的发展。此外，铸件的硬化过程中，需调混合化学试剂才能达到印花效果。例如，气雾硬化，混砂时不用加入硬化剂，而是在产品成型后，吹入气态硬化剂或雾化了的液态硬化剂，以达到逐渐的硬化效果。可见，化学工业在机械制造的初期工序中是无所不在的，其应用非常广泛。

2 机械制造中焊接工序与化学工业的关系

焊接是机械制造中关键的步骤，就是将需要连接的材料连在一起，实际上是一个氧化还原的过程，大多数的焊接都以铝或氧化铁（Fe2O3）、氧化铜（CuO）为还原剂进行铸造件的焊接。焊接的工艺是非常讲究的，例如，当铸造件受力的情况复杂时，选择的焊条一定要比母材强度低一些，这样才能保证焊缝的强度。在母材中，碳、磷、硫等元素含量偏高，在焊接时高温环境下，焊条与母材发生反应的生成物比较复杂。此时就应该选用抗裂性较好的低氢型焊条。总之，机械制造中，焊接工序也是一项比较复杂的工作。焊条的选择、焊接前焊接口的处理都需要用到化学技术。例如，常规的焊接反应应该是：2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3，这一反应被称为铝热反应。但如果焊接口处有较多的铁锈（铁锈的化学成分比较复杂，除三氧化二铁外，还有一定的水合氧化铁、氧化亚铁等）、油污和氧化皮等。因此焊接时应先对焊接口处进行必要的处理，处理中也会应用到一些化学工艺，比如“酸洗”。对于无法处理的焊接口，可选用酸性焊条，以确保旱接口的牢固，确保焊接处的性能。此外，有的焊接还会加入一些焊剂，以确保焊点的强度高，使焊接工艺更完美。因此，机械制造中的焊接工艺也是一项非常复杂的工序。焊接过程中温度的掌控、气体的分解溶解、金属的氧化还原性质，等等，都需要进行系统的、全面的研究，才能不断提高焊接工艺，使机械制造的性能更加完美。

3 机械制造的表面处理与化学工业的应用研究

机械制造的表面处理的目的是多方面的，其一，利用化学性质及物理方法改变铸件表面的化学成分、组织结构及性能，这些改变都是以机械部件及半成品使用的目的为基础的。其二，提高铸件表面的抗腐性、抗疲劳度等，以此延长逐渐的使用寿命，使机械设备在使用过程中能够发挥更好的经济效益。其三，表面处理可以达到更好的修饰美化作用，使机械设备看着美观、安全、耐用。首先，研究实践发现，机械部件的老化、失效等大多发生在机械设备的表面，因此对铸件的表面进行处理，可以有效保护机械部件，延长机械的使用寿命。这是因为机械制造中，会利用热处理使铸件的表面发生化学变化，从而形成一种特殊的复合材料，这种材料的性能优良，具有很好的抗磨损性、抗老化性、抗腐蚀性等。而铸件内部则不会发生变化，而且还能与铸件表层紧密结合。例如，碳化处理，就是将碳原子渗入到铸件的表面，提高铸件的耐磨性和耐热性。又如，氮化处理，就是将氮原子渗入到铸件的表面，使其表面形成特殊的化合物，铸件的表面硬度、抗疲劳度、抗腐蚀性等都会有所提升。因此，表面处理在机械制造中也是至关重要的步骤，需要利用化学技术，依照其实用需求，对其进行必要的加工处理。其次，机械表面的处理方式很多，除热处理外还可以利用喷漆、镀锌、抛光等手段进行处理，以达到更好的使用目的。在这些处理方式中也会广泛的应用到化学技术。例如，机械部件的抛光，会应用到化学机械抛光技术，这项技术适用于不同构造的机械部件，因为它是目前世界上唯一一项能够进行全面整体抛光的技术，抛光过程中先利用化学原理将机械部件的表面进行处理，使其易于加工，然后再用一些手段、技术等对其表面进行加工，除去加工痕迹等，这是目前机械制造业普遍应用的抛光手段，对提高机械制造的综合水平起到了积极意义。再次，机械设备的表面处理还可以利用清洗法完成，这种清洗不是指普通的水洗，而是化学清洗，清洗液中含有一些化学成分，根据需求还可配置，清洗的主要目的是作用于铸件及机械半成品的表面，使其表面的污物层被分解、乳化，然后被剥离，这样能达到较好的清洗效果，而且不会伤及机械设备及其零部件。可见，机械设备的表面处理也是一项及其复杂的过程，其中会应用到大量的化学工艺，因此，机械设备制造的发展和进步必须依靠化学工业的发展和进步。

4 结语

综上所述，化学工业在机械制造中的应用非常的广泛，且随着机械制造业的发展，需要更多的化学工艺为之提供支持，这样才能制造出更精准、更复杂、性能更好的机械部件，才能制造出更好性能的机械设备。且随着化学工业的迅速发展，环保化工、绿色化工等理念的提出，化学工业与环境保护的矛盾会得到很好的解决，未来工业、制造业的发展还是要以化学为基础的。因此，研究机械制造要更多地关注化学工业发展的前沿工艺，以便与时俱进，使机械制造业的发展能够更上一层楼。

［1］董川东.论机械工程材料的表面处理方法［J］.中国高新技术企业，2017，（10）:83-84.

［2］董姗，程佳瑞,等.氧化热处理对不锈钢积碳纳米管结构及其电化学检测性能的影响［J］.武汉科技大学学报：自然科学版，2017，（2）.

李鹏（1995—），男，陕西榆林人,大学本科，主要从事应用化学方面的学习与研究工作。