機械加工表面質量加工培訓教材(編輯修改稿)
2025-02-09 03:26 本頁面
【文章內容簡介】 30 （三）影響磨削加工表面冷作硬化的因素 材料塑性 ↑ 、導熱性 ↓ →冷硬 ↑ 背吃刀量 ↑→磨削力 ↑、塑變 ↑→冷硬 ↑ 縱向進給速度 ↑→磨削力 ↑ →冷硬 ↑ 工件轉速 ↑→弱化 ↓→冷硬 ↑ 磨削速度 ↑→塑變 ↓、弱化 ↓ →冷硬 ↓ 砂輪粒度 ↑ →每顆磨粒載荷 ↓→冷硬 ↓ （四）冷作硬化程度的測量方法 31 切削加工中，由于切削熱的作用，在工件的加工區(qū)及其鄰近區(qū)域產生了一定的溫升。 磨削加工時，表面層有很高的溫度，當溫度達到相變臨界點時，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強度和硬度降低、產生殘余應力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋，使工件表面呈現(xiàn)氧化膜顏色。這種現(xiàn)象稱 磨削燒傷 。 二、表層金屬的金相組織變化 （一）機械加工表面層金相組織變化 32 1） 淬火燒傷 2） 回火燒傷 3） 退火燒傷 磨削時，如果工件表面層溫度只 是超過原來的回火溫度，則表層原來 的回火馬氏體組織將產生回火現(xiàn)象而 轉變?yōu)橛捕容^低的回火組織（索氏體 或屈氏體），這種現(xiàn)象稱為回火燒傷。 磨削時，當工件表面層溫度超過相變臨界溫度時，則馬氏體轉變?yōu)閵W氏體。若此時無冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強度均大幅度下降。這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。 淬火鋼在磨削時，由于磨削條件不同，產生的 磨削燒傷有三種形式 ： 磨削時工件表面溫度超過相變臨界 溫度時，則馬氏體轉變?yōu)閵W氏體。在冷卻 液作用下，工件最外層金屬會出現(xiàn)二次淬 火馬氏體組織。其硬度比原來的回火馬氏 體高，但很薄，其下為硬度較低的回火索 氏體和屈氏體。由于二次淬火層極薄， 表面層總的硬度是降低的，這種現(xiàn)象稱為 淬火燒傷。 33 合理選擇磨削用量 砂輪與工件材料 改善冷卻條件 1）砂輪轉速 ↑ → 磨削燒傷 ↑ 2）徑向進給量 fp↑→ 磨削燒傷 ↑ 3） 軸向進給量 fa↑→ 磨削燒傷 ↓ 4）工件速度 vw ↑→ 磨削燒傷 ↓ 1)磨削時，砂輪表面上磨粒的切削刃 口鋒利 ↑→磨削力 ↓→磨削區(qū)的溫度 ↓ 2)磨削導熱性差的材料 (耐熱鋼、軸承 鋼、不銹鋼 )↓→磨削燒傷 ↑ 3)應合理選擇砂輪的硬度、結合劑和 組織 →磨削燒傷 ↓ 采用內冷卻法 →磨削燒傷 ↓ （二）減少磨削燒傷的工藝途徑 采用開槽砂輪 間斷磨削 →受熱 ↓ →磨削燒傷 ↓ 34 三、表面層殘余應力 定義： 機械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時，在表面層及其與基體材料的交界處會產生互相平衡的彈性力。這種應力即為表面層的殘余應力。 35 （一）表面層殘余應力的產生的原因 1）冷態(tài)塑變 工件表面受到擠壓與摩擦，表層產生伸長塑變， 基體仍處于彈性變形狀態(tài)。 切削后，表層產生殘 余壓應力，而在里層產生殘余拉伸應力 。 2）熱態(tài)塑變 表層產生殘余拉應力，里層產生產生殘余壓應力 3）金相組織變化 比容大的組織 →比容小的組織 →體積收縮，產生拉 應力，反之，產生壓應力。（密度小，比容大） 36 磨削裂紋的產生 37 機械加工后工件表面層的殘余應力是冷態(tài)塑性變形、熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的綜合結果。 切削加工時起主要作用的往往是冷態(tài)塑性變形，表面層常產生殘余壓縮應力。 （二）影響表層金屬殘余應力的工藝因素 38 （三）影響磨削殘余應力的工藝因素 磨削加工中，塑性變形大且熱量大，工件表面溫度高，熱因素和塑性變形對磨削表面殘余應力的影響均較大。 ?若熱因素主導，工件表面產生殘余拉應力； ?若塑性變形主導，工件表面產生殘余壓應力； ?當工件表面溫度超過相變溫度且又冷卻充分時，工件表面出現(xiàn)淬火燒傷，此時金相組織變化起主要作用，工件表面產生殘余壓應力。 精細磨削時，塑性變形起主導作用，工件表面產生殘余壓應力。 39 （四）工件最終工序加工方法的選擇 考慮零件具體工作條件及零件可能的破壞形式。 交變載荷作用下，拉應力造成微觀裂紋擴大，導致零件斷裂破壞。壓應力加工方法。 滑動表面，抵抗磨損，拉應力加工方法。 表 33 各種加工方法在工件表面上殘留的內應力 40 四、表面強化工藝 指通過冷壓加工的方法使表面層金屬發(fā)生冷態(tài)塑性變形，以減小表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表面層產生殘余壓應力的表面強化工藝。 滾壓機軋輥表面強化 41 （一） 噴丸強化 42 噴丸強化是利用大量快速運動的珠丸打擊被加工工件表面，使工件表面產生冷硬層和壓縮殘余應力 ，珠丸擠壓工件表面的狀態(tài) , 可顯著 提高 零件的 疲勞強度 。 珠丸 可以是鑄鐵的，也可以是切成小段的鋼絲（使用一段時間后，自然變成球狀）。對于鋁質工件，為避免表面殘留鐵質微粒而引起電解腐蝕，宜采用 鋁丸或玻璃丸 。珠丸的直徑一般為 ~4mm，對于尺寸較小、表面粗糙度值較小的工件，采用直徑較小的珠丸。 噴丸強化主要用于強化形狀復雜或不宜用其它方法強化的工件，如 板彈簧、螺旋彈簧、連桿、齒輪、焊縫 等。經噴丸加工后的表面，硬化層深度可達 ，零件表面粗糙度值可由 Ra5~ 減小到 ~ ，可 幾倍甚至幾十倍地提高零件的使用壽命 。 43 （二）滾壓加工 飛機起落架螺栓 44 滾壓加工是利用經過淬火和精細研磨過的滾輪或滾珠，在 常溫狀態(tài)下對金屬表面進行擠壓 ，使受壓點產生彈性和塑性變形，表層的凸起部分向下壓，凹下部分向上擠，逐漸將前工序留下的波峰壓平，降低了表面粗糙度；同時它還能使工件表面 產生硬化層和殘余壓應力 。因此提高了零件的 承載能力和疲勞強度 。 滾壓加工可以加工外圓、孔、平面及成型表面，通常在普通車床、轉塔車
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