機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文[1](編輯修改稿)
2024-07-15 22:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不同的密度,亦具有不同的比容的變化必然要受到與相連的基體金屬的阻礙,因而就有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。(2)工件主要工作表面最終工序加工方法的選擇。選擇零件主要工作表面最終工序加工方法,須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的損壞形式。在交變載荷作用下,機(jī)器零件表面上的局部微觀裂紋,會(huì)因拉應(yīng)力的作用使原生裂紋擴(kuò)大,最后導(dǎo)致零件斷裂。從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮,該表面最終工序應(yīng)選擇能在該表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方法。在切削加工過(guò)程中，刀具對(duì)工件的擠壓和摩擦使金屬材料發(fā)生塑性變形，引起原有的殘留面積扭曲或溝紋加深，增大表面粗糙度。當(dāng)采用中等或中等偏低的切削速度切削塑性材料時(shí)，在前刀面上容易形成硬度很高的積屑瘤，它可以代替刀具進(jìn)行切削，但狀態(tài)極不穩(wěn)定，積屑瘤生成、長(zhǎng)大和脫落將嚴(yán)重影響加工表面的表面粗糙度值。另外，在切削過(guò)程中由于切屑和前刀面的強(qiáng)烈摩擦作用以及撕裂現(xiàn)象，還可能在加工表面上產(chǎn)生鱗刺，使加工表面的粗糙度增加。4磨削表面層金相組織變化——磨削燒傷1．磨削表面層金相組織變化與磨削燒傷機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱會(huì)使得工件的加工表面產(chǎn)生劇烈的溫升，當(dāng)溫度超過(guò)工件材料金相組織變化的臨界溫度時(shí)，將發(fā)生金相組織轉(zhuǎn)變。在磨削加工中，由于多數(shù)磨粒為負(fù)前角切削，磨削溫度很高，產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于切削時(shí)的熱量，而且磨削熱有60~80%傳給工件，所以極容易出現(xiàn)金相組織的轉(zhuǎn)變，使得表面層金屬的硬度和強(qiáng)度下降，產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至引起顯微裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。產(chǎn)生磨削燒傷時(shí)，加工表面常會(huì)出現(xiàn)黃、褐、紫、青等燒傷色，這是磨削表面在瞬時(shí)高溫下的氧化下膜顏色。不同的燒傷色，表明工件表面受到的燒傷程度不同。磨削淬火鋼時(shí)，工件表面層由于受到瞬時(shí)高溫的作用，將可能產(chǎn)生以下三種金相組織變化：1）如果磨削表面層溫度未超過(guò)相變溫度，但超過(guò)了馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，這時(shí)馬氏體將轉(zhuǎn)變成為硬度較低的回火索氏體或索氏體，這叫回火燒傷。2）如果磨削表面層溫度超過(guò)相變溫度，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，這時(shí)若無(wú)切削液，則磨削表面硬度急劇下降，表層被退火，這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。干磨時(shí)很容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。3）如果磨削表面層溫度超過(guò)相變溫度，但有充分的切削液對(duì)其進(jìn)行冷卻，則磨削表面層將急冷形成二次淬火馬氏體，硬度比回火馬氏體高，不過(guò)該表面層很薄，只有幾微米厚，其下為硬度較低的回火索氏體和索氏體，使表面層總的硬度仍然降低，稱為淬火燒傷。2．磨削燒傷的改善措施影響磨削燒傷的因素主要是磨削用量、砂輪、工件材料和冷卻條件。由于磨削熱是造成磨削燒傷的根本原因，因此要避免磨削燒傷，就應(yīng)盡可能減少磨削時(shí)產(chǎn)生的熱量及盡量減少傳入工件的熱量。具體可采用下列措施：1）合理選擇磨削用量 不能采用太大的磨削深度，因?yàn)楫?dāng)磨削深度增加時(shí)，工件的塑性變形會(huì)隨之增加，工件表面及里層的溫度都將升高，燒傷亦會(huì)增加；工件速度增加，磨削區(qū)表面溫度會(huì)增高，但由于熱作用時(shí)間減少，因而可減輕燒傷。2）工件材料 工件材料對(duì)磨削區(qū)溫度的影響主要取決于它的硬度、強(qiáng)度、韌性和熱導(dǎo)率。工件材料硬度、強(qiáng)度越高，韌性越大，磨削時(shí)耗功越多，產(chǎn)生的熱量越多，越易產(chǎn)生燒傷；導(dǎo)熱性較差的材料，在磨削時(shí)也容易出現(xiàn)燒傷。3）砂輪的選擇 硬度太高的砂輪，鈍化后的磨粒不易脫落，容易產(chǎn)生燒傷，因此用軟砂輪較好；選用粗粒度砂輪磨削，砂輪不易被磨削堵塞，可減少燒傷；結(jié)合劑對(duì)磨削燒傷也有很大影響，樹(shù)脂結(jié)合劑比陶瓷結(jié)合劑容易產(chǎn)生燒傷，橡膠結(jié)合劑比樹(shù)脂結(jié)合劑更易產(chǎn)生燒傷。4）冷卻條件 為降低磨削區(qū)的溫度，在磨削時(shí)廣泛采用切削液冷卻。為了使切削液能噴注到工件表面上，通常增加切削液的流量和壓力并采用特殊噴嘴，并在砂輪上安裝帶有空氣擋板的切削液噴嘴，這樣既可加強(qiáng)冷卻作用，又能減輕高速旋轉(zhuǎn)砂輪表面的高壓附著作用，使切削液順利地噴注到磨削區(qū)。此外，還可采用多孔砂輪、內(nèi)冷卻砂輪和浸油砂輪，切削液被引入砂輪的中心腔內(nèi)，由于離心力的作用，切削液再經(jīng)過(guò)砂輪內(nèi)部的孔隙從砂輪四周的邊緣甩出，這樣切削液即可直接進(jìn)入磨削區(qū)，發(fā)揮有效的冷卻作用。每個(gè)剛加工好的摩檫副的兩個(gè)接觸表面之間,最初階段在表面粗糙的峰部觸,實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)小于理論接觸面積,在相互接觸的部有非常大的單位應(yīng)力,使實(shí)際接觸面積處產(chǎn)生塑性變形、彈性變形和峰部之間的剪切破壞,引起嚴(yán)重磨損。 在交變載荷作用,表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中產(chǎn)生疲勞紋。表面粗糙度值愈大,表面的紋痕愈深,紋底半徑愈小,抗疲勞破壞的能力就愈差。 零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大,則凹谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就愈多?？刮g性就愈差。表面層的殘余拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,降低零件的耐磨性,而殘余壓應(yīng)力則能防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。3．機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響在機(jī)械加工中，零件的加工表面產(chǎn)生微觀不平、殘余應(yīng)力等各種缺陷，雖然僅存于零件極薄的表面層中，卻嚴(yán)重影響著機(jī)械零件的精度、耐磨性、配合性、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等，從而進(jìn)一步影響機(jī)械的使用性能和使用壽命。零件的耐磨性是零件的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，當(dāng)摩擦副的材料、潤(rùn)滑條件和加工精度確定之后，零件的表面質(zhì)量對(duì)耐磨性將起著關(guān)鍵性的作用。由于零件表面存在著表面粗糙度，當(dāng)兩個(gè)零件的表面開(kāi)始接觸時(shí)，接觸部分集中在其波峰的頂部，因此實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于名義接觸面積，并且表面粗糙度越大，實(shí)際接觸面積越小。在外力作用下，波峰接觸部分將產(chǎn)生很大的壓應(yīng)力。當(dāng)兩個(gè)零件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，開(kāi)始階段由于接觸面積小、壓應(yīng)力大，在接觸處的波峰會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形、塑性變形及剪切變形，波峰很快被磨平，即使有潤(rùn)滑油存在，也會(huì)因?yàn)榻佑|點(diǎn)處壓應(yīng)力過(guò)大，油膜被破壞而形成干摩擦，導(dǎo)致零件接觸表面的磨損加劇。當(dāng)然，并非表面粗糙度越小越好，如果表面粗糙度過(guò)小，接觸表面間儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的能力變差，接觸表面容易發(fā)生分子膠合、咬焊，同樣也會(huì)造成磨損加劇。表面層的冷作硬化可使表面層的硬度提高，增強(qiáng)表面層的接觸剛度，從而降低接觸處的彈性、塑性變形，使耐磨性有所提高。但如果硬化程度過(guò)大，表面層金屬組織會(huì)變脆，出現(xiàn)微觀裂紋，甚至?xí)菇饘俦砻娼M織剝落而加劇零件的磨損。表面粗糙度對(duì)承受交變載荷的零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度波谷處容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。并且表面粗糙度越大，表面劃痕越深，其抗疲勞破壞能力越差。表面層殘余壓應(yīng)力對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度影響也很大。當(dāng)表面層存在殘余壓應(yīng)力時(shí)，能延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展，提高零件的疲勞強(qiáng)度；當(dāng)表面層存在殘余拉應(yīng)力時(shí)，零件則容易引起晶間破壞，產(chǎn)生表面裂紋而降低其疲勞強(qiáng)度。表面層的加工硬化對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度也有影響。適度的加工硬化能阻止已有裂紋的擴(kuò)展和新裂紋的產(chǎn)生，提高零件的疲勞強(qiáng)度；但加工硬化過(guò)于嚴(yán)重會(huì)使零件表面組織變脆，容易出現(xiàn)裂紋，從而使疲勞強(qiáng)度降低。表面粗糙度對(duì)零件耐腐蝕性能的影響很大。零件表面粗糙度越大，在波谷處越容易積聚腐蝕性介
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