機械加工表面質(zhì)量概述(ppt47頁)-wenkub
2023-02-26 06:39:42 本頁面
【正文】 材料對應力集中的敏感程度不同。 粗糙度的輪廓形狀和加工紋路方向也與零件的耐磨性有關(guān)，如下圖所示。 （ 3）表面層的金相組織變化 機械加工特別是磨削加工中，工件表面在切削熱產(chǎn)生的高溫的作用下，常會發(fā)生不同程度的金相組織的變化。 另外切削熱也會使表面層產(chǎn)生各種變化，如使材料產(chǎn)生相變以及晶粒大小發(fā)生變化等。 2. 表面層的物理機械性能 表面層的材料在加工時會產(chǎn)生物理、機械和化學性質(zhì)的變化，上圖所示為加工表面層沿深度的變化。表面粗糙度和表面波度都屬于加工表面質(zhì)量范疇。其偏差又有宏觀、微觀之分，一般以波距（峰與峰或谷與谷間的距離） L和波高（峰、谷間的高度） H的比值加以區(qū)別。 第一節(jié) 機械加工表面質(zhì)量概述 一、表面質(zhì)量的含義 任何機械加工所得的表面，實際上不可能是理想的光滑表面，總是存在一定的微觀幾何形狀偏差。究其原因往往不是因為強度不夠或剛度不足，大多數(shù)是由于磨損、腐蝕或疲勞破壞所致。而磨損、腐蝕和疲勞破壞都是發(fā)生在零件的表面，或是從零件表面開始的。表面層材料在加工時受切削力、切削熱等的影響，也會使原有的物理機械性能發(fā)生變化。 L／ H＞ 1000時屬于宏觀幾何形狀偏差，即形狀誤差，屬于加工精度的研究范疇。 （ 1）表面粗糙度 它是指加工表面的微觀幾何形狀誤差，國家標準規(guī)定：表面粗糙度用在一定長度內(nèi)（稱為基本長度）輪廓的算術(shù)平均偏差值 Ra或十點平均高度 Rz作為評定指標。 在最外層生成氧化膜或其他化合物，并吸收、滲進了氣體粒子，故稱為吸附層。所以表面層的物理機械性能不同于基體，它包括如下三方面。 二、表面質(zhì)量對零件使用性能的影響 1. 對零件耐磨性的影響 表面越粗糙，配合表面間的實際有效接觸面積越小，單位面積壓力增大，表面易磨損。 表面層的冷作硬化可提高零件的耐磨性，但硬化過度，則由于表面層與基體金屬的硬度相差過大，造成表面層金屬的剝落，使磨損加劇。 適當?shù)挠沧饔不商岣吡慵钠趶姸?，但硬化過度，則容易在零件表面產(chǎn)生微裂紋，造成疲勞擴展，反而降低疲勞強度。 3. 對零件耐腐蝕性能的影響 零件的表面粗糙度對耐腐蝕性也有影響，當零件在潮濕的空氣中或在腐蝕性介質(zhì)中工作時。所以。因此，在設計零件時，對于配合精度要求高的零件應該規(guī)定較小的表面粗糙度。 1. 幾何因素 切削加工中由于進給運動的存在，在被加工表面上不可避免地要留下未曾切削的殘留面積，如圖所示。c ot c otrrfHkk? ?用刀尖圓弧半徑為re 的 刀 具 時 ： 28 efHr? 2. 物理因素 切削加工后工件表面的實際粗糙度往往比上述理論粗糙度大得多，如圖所示。加工如鑄鐵一類的脆性材料時，一般產(chǎn)生崩碎狀切屑，在加工表面上出現(xiàn)微粒崩碎的痕跡，使已加工表面呈麻點狀的不光潔現(xiàn)象。所以，在切削加工中常使用切削液來改善摩擦狀況，降低表面粗糙度。影響磨削表面粗糙度的因素主要有以下三個方面。甚至還能造成表面層燒傷、微裂和金屬組織的破壞。 1. 加工硬化產(chǎn)生的原因 材料發(fā)生塑性變形時，材料原本排列整齊的晶格將發(fā)生剪切、滑移、拉長、扭曲、破碎等現(xiàn)象。 由于切削條件不同，在切削加工時表面層的加工硬化可能有以下兩種情況。當溫度超過 T熔時，則可產(chǎn)生完全的再結(jié)晶，表面層物理機械性能幾乎可以完全恢復。 2. 影響冷作硬化的主要因素 影響冷作硬化的主要因素有刀具、切削用量和被加工材料。進給量加大時，切削力增大，塑性變形程度增加，所以冷硬程度加大，如圖所示。當溫度升高到一定程度時將發(fā)生金相組織變化，從而改變加工表面原有的物理機械性能，這種現(xiàn)象以磨削加工最為嚴重也最為常見。加之磨削時大多數(shù)（約 70％以上）熱量傳入工件。磨削工件表面溫度可高達 500℃ ～ 600℃ ，甚至 700℃ ～ 800℃ 以上，足以使工件表面產(chǎn)生金相組織變化。 淬火燒傷 當磨削區(qū)的溫度超過相變臨界溫度時、原淬火所得到的馬氏休組織將轉(zhuǎn)回到奧氏體。這種導致磨削表面層總體物理機械性能下降的現(xiàn)象稱為淬火燒傷。 2. 影響磨削加工金相組織變化的因素 影響金相組織變化的因素有： 工件材料、磨削溫度和冷卻速度 。 三、機械加工后表面層的殘余應力 1. 殘余應力產(chǎn)生的原因 在加工過程中，當表面層產(chǎn)生塑性變形或金相組織變化時，在表面層及其與基體之間就會產(chǎn)生互相平衡的應力，稱為表面層的殘余應力。同理，若表面層產(chǎn)生收縮性變形時，則由于基體金屬的影響，表面層特產(chǎn)生殘余拉伸應力，而里層則產(chǎn)生壓縮殘余應力。 溫度愈高，愈容易產(chǎn)生熱塑性變形，產(chǎn)生的殘余應力也愈大，如下圖所示。若表面層的體積增加時，由于受基體的影
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