机械电子毕业论文免费

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　　机械电子毕业论文免费下载篇1

　　论水力机械抗汽蚀表面防护技术

　　0 引言

　　水力机械设备是构成水电站的主要装置，可以将水力能源转化为电力能源。水力机械能否良好地运行不仅直接与水电站的运行状况相联系，还关系到整个电力系统运行状态的稳定性和运营效益。相关调研发现，国内目前运营中的水电站，半数以上都存在水力机械的过流部件尤其是转轮的磨损和汽蚀的问题。汽蚀破坏缩短了检修周期，使检修工作量增加了，既对电力生产产生了严重的影响又造成了大量的人力、物力、财力的浪费。因此，提高水力机械的运行可靠性，延长其使用寿命，是当前亟待解决的问题。

　　1 材料的汽蚀机理

　　水力机械的金属材料出现磨损和汽蚀现象时，其损伤程度因其材料性能和运行环境而异。根据有关实验研究表明，涂层材料和整体材料在抗汽蚀机理方面存在着较大的差异性;不同整体材料也有不同的抗汽蚀机理。对于金属材料来说，其金属屈服极限加大，汽蚀凹坑的平均深度会变浅。屈服极限高的金属材料，冲击脉冲能量主要消耗于弹性变形;屈服极限低的金属材料，冲击脉冲能量主要消耗于塑性变形。随着金属屈服强度的变化，汽蚀凹坑数也呈现出同样的变化趋势。

　　对相关研究成果进行分析，发现：整体材料的汽蚀过程可以在大体上分成四个步骤，即孕育、升高、稳定及衰退阶段。对于热喷涂层来说，其涂层结构多孔、呈层状、粒子会发生氧化作用。氧化物和孔隙对于裂纹的产生和扩展会起到促进作用，如果热喷涂层的层次与层次之间没有足够的结合强度，裂纹就会一层一层逐步扩展直至脱落，最终导致材料报废，造成一部分经济损失。

　　2 表面涂层防护技术在水力机械中的应用

　　2.1 高速火焰喷涂防护技术

　　高速火焰喷涂可以制成高质量的涂层，采用这种工艺方法对水力机械进行抗汽蚀表面防护是近几年发展起来的。高速火焰喷涂而成的涂层具有接近铸态组织、材料氧化少、孔隙率低、基体结合强度比较高的优点。高速火焰喷涂工艺能够使机械设备的热变形控制在较小的范围内，汽蚀率也比较低，也不会影响到基体材料的结构组织。建材市场中有一种金属陶瓷应用十分广泛，其涂层主要由高速火焰喷涂制作而成。目前这种涂层也广泛应用在水力机械的抗汽蚀防护中，对水力机械起到了非常好的保护作用。

　　2.2 电镀涂层防护技术

　　稀土铬合金是电镀涂层的主要应用成分。电镀涂层在应用到水电站的水力机械中后，使其工作寿命比之前延长了2倍。电镀涂层在常温下即可加工，涂层表面光滑，硬度达到了HV1000，不存在变形的问题。所以，电镀涂层拥有良好的抗磨蚀性和抗汽蚀性。抗汽蚀电镀涂层也有一定的缺点，就是镀层比较薄，即使经过14-16个小时的电镀，其厚度仍旧在0.025-0.035厘米左右。电镀涂层在泥沙含量和水流量比较大的地方的使用性能仍旧不理想。

　　2.3 热处理和渗氮和渗铝

　　相关研究发现，将水力机械进行热处理，即低温淬火和低温回火之后，可以提高其抗磨损能力。另外，水力机械进行渗氮和渗铝处理之后，其部件的抗汽蚀性可以翻倍提高。但是其缺点是必须要整体进行渗氮和渗铝处理，不适合现场加工，受到了加工设备和空间的限制，只能在制造厂的车间内进行处理。

　　2.4 涂刷高分子材料

　　现在的水力机械部件防护涂层中应用比较广泛的高分子材料主要有陶瓷、橡胶、环氧树脂、复合尼龙、聚氨脂等。高分子材料在涂层中的使用比较有利的一面是：其韧性比较好，本身就具备着很好的抗汽蚀性;施工过程比较简单，对技术的要求比较低;需要的温度较低，不会引发热变形，从而避免发生双金属腐蚀。不利的一面是：基体与涂层的结合强度比较低，高分子材料涂层比较容易脱落，从而影响其使用效果。高分子材料涂层比较容易脱落，所以在其吊运、拆装的过程中都要采取相应的措施防止退层的脱落，给现场工作增加了难度。

　　2.5 喷熔

　　我国早在1985年左右就开始使用喷熔技术来提高水力机械的抗汽蚀功能了。喷熔所采用的材料主要是司太立合金和Ni基合金等合金粉末，也有少数的材料是金属陶瓷。

　　喷熔合金粉末拥有的优势在于：投资少、设备比较简单、效率比较高，适合现场进行修复施工;如果喷熔的质量比较好，那么基体与喷熔涂层的结合程度就会比较好，涂层表面也比较均匀，光滑平整，硬度也较高。 　　喷熔合金粉末拥有的劣势在于：质量和热变形不稳定。 喷熔的过程分为喷粉和重熔，在进行高温重熔之后，水力机械会产生比较严重的热变形。

　　为了避免产生热变形，一般会采用分块喷熔的方法，结果导致了块与块之间结合的程度较差，在机械的运行过程中这些部位容易形成裂纹并成为汽蚀源，汽蚀极易向基体进行扩展，从而造成严重损失。金属陶瓷主要由粘结金属相和金属碳化物构成，金属陶瓷拥有陶瓷与金属的双重特点，耐高温，弹性和硬度都比较大，抗磨损性和抗汽蚀性的效果都比较好。但是，金属陶瓷涂层也有相应的缺点，其脆性大，韧性也比较差，价格比较贵，表面打磨也比较困难。而且在人工实施氧乙炔喷熔方式制作的金属陶瓷涂层，其致密性与连续性比较低，涂层中的产生的孔隙比较容易导致裂纹的出现，而且其质量和热变形也很难控制。

　　2.6 堆焊

　　在我国，比较常用的水力机械抗汽蚀表面防护技术是堆焊法。其主要优势是现场施工比较方便、技术成熟、设备较为简单。缺点：其焊层比较厚、不均匀，且冲淡率较大，加工余量也比较大;要求水力机械的基体材料必须要有比较高的可焊性;工期比较长，费用较高，打磨与焊接的强度、难度比较大;易使转轮叶片产生热变形，对转轮原有尺寸、外形造成影响;补焊部位的金属晶体比较容易变粗，并形成双金属效应处理区，产生汽蚀。

　　3 纳米材料涂层的发展前景

　　通过分析产生磨损及汽蚀的原因，我们可以知道，水力机械的抗汽蚀表面防护技术的要求是：第一，表面涂层应该具备一定的耐腐蚀性;第二，表面涂层应该具备一定的显微硬度;第三，表面涂层应该具备一定的韧性;第四，表面涂层应该具备一定的强度，只有满足这几点要求，水力机械才能够具备良好的抗汽蚀效果。但是，目前的单一金属材料很难做到同时满足这几项要求。

　　纳米材料是介于宏观与微观中间的介观材料，所以有着其独特的性能。随着科学技术的发展，人们对纳米材料独特的性能有了更进一步的认识，有很多国家的研究人员都把研究重点放在了纳米材料和纳米材料的实际生产应用上。其中，有些学者的研究结果表明，纳米材料能够同时提高金属材料的韧性与硬度，这一特性满足了抗汽蚀材料的要求。

　　图1～3为武汉理工大学能源与动力工程学院有关WC-12Co金属陶瓷复合材料HVOF喷涂层抗汽蚀性能的最新研究进展，其中C表示微米WC-12Co涂层，N表示纳米结构WC-12Co涂层，165为水轮机钢ZG006Cr 16 Ni 5 Mo。图1的结果表明：相对于传统微米结构WC-12Co材料HVOF涂层，纳米结构WC-12Co材料HVOF涂层孔隙率更低，结构更致密，涂层中的WC颗粒分布均匀且较细小。

　　从图2中可以看出，纳米结构WC-12Co涂层的HV 0.2硬度值从1 379到1 693，而微米WC-12Co的HV 0.2硬度值从965到1 120，纳米结构WC-12Co涂层的显微硬度比微米WC-12Co涂层提高50%左右。

　　图3的结果表明：纳米结构WC-12Co材料HVOF涂层的汽蚀率仅为微米WC-12Co材料HVOF涂层的1/3，由此可见它的抗汽蚀性能已得到了显著提高，基本接近了目前抗汽蚀性能最优良的水轮机钢ZG006Cr 16 Ni 5 Mo。

　　4 结语

　　水力机械的抗汽蚀表面防护技术有很多，在这些技术的实际操作应用中都有其优势也有其劣势。如何高效利用其优点，减少其缺点带来的影响，是当前有关人员需要解决的问题。就目前来说，高速火焰喷涂纳米材料涂层的抗汽蚀效果比较优良，应该得到进一步的研究与应用。

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　　浅谈机械制造工艺发展现状及趋势

　　近些年来，随着现代工业的不断发展，对机械制造的功能以及性能要求也逐渐提高，而要满足其发展需求，则需要对其进行改进和创新，这也是未来机械制造工艺发展的必然趋势，对此，本文主要对机械制造工艺发展现状与未来发展趋势进行分析。

　　1 机械制造工艺发展现状分析

　　机械制造工艺的发展是体现出一个国家机械发展水平的关键性因素，尤其是在近些年的发展中，机械制造工艺中所应用的先进技术，如自动化控制技术、激光技术等也逐渐在改进和完善。

　　1.1 自动化控制技术

　　自动化控制技术是机械制造工艺的重要组成部分，自动化控制技术主要体现在自动化加工的生产线、自动化制造模块、自动化制造工程等几方面[1]。例如，机械制造过程中实施自动化制造系统，可以有效的减少人力的投入，而且，每个加工过程都能够精准的并按照设定的要求对机械进行加工，形成自动化加工的流水线。然而，在市场经济不断发展转变的过程中，现阶段所采用的自动化控制技术已无法满足机械制造工艺生产需求，会对机械制造工艺发展产生制约性，因此，要确保机械制造工艺的可持续发展，应需要对未来的发展趋势进行分析和定位。

　　另外，在自动化加工生产线上以及制造工厂中，自动化控制技术也被广泛的应用到机械制造工艺中，而且，在机械制造工艺实施的过程中，对自动化技术极为重视，需根据市场机制的发展进行改进和创新，而且，从某个角度来讲机械制造工艺水平也将决定着一个国家制造业发展的整体水平。现阶段我国机械制造工艺的发展不容乐观，发展进程更是令人担忧，无论是从机械制造工艺的生产效率还是生产质量上，都要比一些西方发达国家落后很多，尤其是在国际市场竞争日益剧烈下，我国的机械制造业将面临着更加严峻的挑战，因此，在机械制造工艺发展的过程中，对其工艺的改进和创新极为迫切。

　　1.2 激光技术

　　激光技术主要包括激光热处理技术、快速成型技术等，是当前机械制造工艺发展中被广泛应用的技术。该技术的运用主要是为了延长机械部件的使用寿命，对一些部件的表面进行热处理，从而有效的提升部件的耐磨性，是机械制造工艺发展的重要组成部分[2]。然而，在机械制造工艺迅速发展的过程中，不仅仅满足于激光技术，更加强对其他先进技术的引用，从而推动机械制造工艺的迅速发展。另外，在快速成型技术中，也广泛的应用到激光技术，如，将计算机CAD单元与激光切割技术的结合，可以在零件制造或样品制造中得到广泛的运用，而且，在该种技术之下，可以通过计算机单元的指挥性来对制造过程进行指挥，具有直接、快捷的优势。而且，在快速成型技术中，在不借助模具、辅助工具的基础上，能够一次性的对零件进行加工，尤其是对一些较为复杂的零件，更具有较强的加工优势，被广泛的应用到机械制造工艺中。当然，在科技迅速发展之下，对快速成型技术也应进行不断的改进和创新，要向着自动化、智能化等方向发展，不断的提升机械制造工艺生产水平。

　　2 机械制造工艺的发展特点

　　机械制造工艺在发展的过程中，主要具备机械制造工艺、管理以及人员的三者有效结合;机械制造具备可持续发展的特点;具有系统工程的特点;具有多科学交叉融合的特点等等，其也充分突出了机械制造工艺发展对一个国家的重要性，其特点具体分析如下。

　　2.1 机械制造工艺、管理以及人员的三者有效结合

　　随着市场经济的不断发展，机械制造工艺也在不断的变革，从目前的发展情况来看，已经不再是单纯的进行管理，而是将机械制造定位在工艺、管理、人员三者，不断的招聘高新人才，并对制造流程进行不断的改进和完善，这样才能让机械制造行业的生产规模不断的扩大，才更有利于机械制造工艺的发展，而且，在此过程中，企业也能获取最佳的经济效益，从而推动机械制造行业的快速发展。另外，在机械制造行业的发展中，将工艺、管理、人员三者进行有机的结合，能够提升工程技术以及经营管理水平，更有利于机械制造行业的稳定发展。

　　2.2 机械制造具有可持续发展的特点

　　随着社会经济的不断发展，机械制造工艺也在进行不断的发展和变革，而且，机械制造工艺会根据资源、环境等方面的发展进行不断的改进，此外，机械制造工艺的发展应充分体现出环保生产的目的，尤其是在当前社会的发展中，机械制造工艺的应强调清洁、灵活、高效、低耗，同时，在机械制造工艺发展的过程中，应将清洁制造以及绿色生产的理念融入到机械制造中，这也是确保机械制造工艺可持续发展的关键因素。

　　2.3 具有系统工程的特点

　　从现代制造系统工程学来看，机械制造过程可以说是一个制造系统的过程，所以机械制造过程是个系统工程。因此，应将传统机械制造技术与现代的计算机技术、自动化技术、传感技术、现代管理技术以及新材料技术进行有机的结合，使机械制造工艺成为控制机械制造生产过程的信息流、能量流和物质流。

　　2.4 多科学交叉融合特点

　　现代机械制造工艺融合了多学科的理论知识及技术。传统的机械制造工艺单一，不同专业、学科之间界限分明，而现代的制造工艺已经向着多学科交叉融合的方向发展，各专业和学科在不断渗透，其各专业之间的界限逐渐淡化。

　　3 机械制造工艺未来发展趋势 　　通过以上的分析了解到，机械制造工艺在发展的过程中，需要加大技术投入，应向着数字化、自动化、精细化、集成化等方向发展，这样才能确保机械制造工艺的可持续发展，促进国家机械制造水平的快速提升。

　　3.1 数字化发展

　　随着计算机技术的快速发展，机械制造工艺以及应用的技术也在逐渐向着数字工程、数字体系等发展 [3-4]。所谓数字化主要就是以先进的数字化、自动化技术作为主导，实现工艺流程的数字化信息化，从而推动机械制工艺的快速发展，而且，从当前的发展形势来看，机械制造工艺向着数字化方向发展也是必然的趋势，同时，数字化技术对机械制造工艺的改进以及促进相关技术的发展具有多方面的作用。例如，机械制造过程中，在数字化技术应用之下，可以利用数字化信号的传输方式来对机械制造进行数字化的管理，可以对机械制造工艺全过程进行监测，避免了制造过程中问题的出现，从而有效的提升机械制造工艺的生产效率。另外，机械制造管理人员也可以根据数字信号来对机械工艺生产进行管理和决策，也就是说，数字信号也将成为机械制造生产的重要因素。

　　3.2 自动化发展

　　在科技不断的发展的过程中，自动化技术发展也极为迅速，而且，自动化技术的应用范围也极为广泛，尤其是在机械制造工艺中的应用，从而实现机械制造工艺的自动化生产[5]。另外，在机械制造工艺迅速发展的过程中，使用者对机械产品的需求也在不断的提升，这无疑是给机械制造带来更大的挑战，而以往的功能单一性的生产设施已无法满足当前的机械制造工艺生产要求，因此，需要通过自动化技术的应用以及对其技术的创新，不断的向着功能多样化的自动化方向发展，为机械制造生产带来更全面的生产技术。此外，在经济市场快速发展之下，工业生产对机械的需求也在不断的提升，不仅仅是对机械的功能提出了一定的要求，同时也在数量上提出了要求，而要满足工业发展的需求，则需要进行大批量零配件的生产，以往的制造工艺很难满足大批量的生产需求，而且，在生产过程中，很容易出现生产问题而造成机械产品质量不合格、功能不合格、性能不合格等问题，从而造成大量的资源浪费。因此，在机械制造工艺生产过程中，只有提升自动化水平，加强对自动化技术的改进，才能满足用户的需求，对机械产品进行大批量的生产，对提高生产线的效率也有着极大的作用，而且，在未来的发展中，机械制造工艺生产中的自动化技术也会不断的进行改进和创新，进而提升机械制造工艺自动化水平。

　　3.3 精细化发展

　　随着近些年来机械制造工艺的不断发展，工艺加工方式以及加工材料也有所进步，而在这个过程中，对机械制造工艺加工的精细化要求也在不断的提升，因此，在未来的发展中，机械制造工艺生产必然会向着精细化的方向发展[6]。例如，在20世纪初期，机械制造生产的误差已降至10 ，在逐渐的发展中生产误差下降至1 ，而在20世纪90年代期间，机械工艺生产的误差已降至0.01 ，尤其是当前机械制造工艺生产的过程中，其误差已经降至为1nm，这也说明机械制造工艺生产不断的在向着精细化的方向发展，而且，在今后的发展中，机械制造工艺也将会以纳米作为单位，对推动机械制造工艺发展有着极大的作用。

　　3.4 集成化发展

　　在科学技术快速的过程中，对机械制造工艺也应进行不断的改进和创新，尤其是现代工业对机械的功能、性能等综合要求在不断提升，也将推动机械制造工艺的创新，打破传统陈旧的制造观念，不断的促进机械制造工艺的发展。集成化主要是将机械制造工艺的各项功能进行集成化管理，这也是未来机械制造工艺必然的发展趋势，以往机械制造工艺过于分散，在生产制造的过程中，不便于过程的管理，甚至会因管理不善而对机械制造的质量造成直接的影响，而在集成化、连续化的发展下，则能有效的规避传统分散型工艺生产制造中的弊端，不仅对提升机械制造工艺生产效率有着极大的作用，更有利于机械制造工艺的可持续发展。此外，集成化发展，从另一个角度来分析，是对机械制造工艺整体流程的集成化生产，从各个零部件的设计加工到成品的制作，都本着机械制造的整体性原则进行的，是一个自动化的生产流程，实现设计、制造加工、产品检验、装备等整个过程的自动化运行，从而有效的提升机械制造的生产效率，更有利于机械制造行业的可持续发展。

　　4 结语

　　综上所述，在科学技术迅速发展的过程中，机械制造工艺的发展也极为迅速，而且，机械制造工艺也不仅仅满足于当前的发展现状，应不断的对其技术进行改进和创新，如，向着数字化、自动化、精细化等方向的发展，通过不断的改进和创新，促进机械制造工艺水平的大幅度提高，促进机械制造行业的长远发展。