機(jī)械加工表面質(zhì)量加工培訓(xùn)教材(編輯修改稿)
2025-02-09 03:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 30 （三）影響磨削加工表面冷作硬化的因素 材料塑性 ↑ 、導(dǎo)熱性 ↓ →冷硬 ↑ 背吃刀量 ↑→磨削力 ↑、塑變 ↑→冷硬 ↑ 縱向進(jìn)給速度 ↑→磨削力 ↑ →冷硬 ↑ 工件轉(zhuǎn)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(cè)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(chǎn)生了一定的溫升。 磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到相變臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強(qiáng)度和硬度降低、產(chǎn)生殘余應(yīng)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(chēng) 磨削燒傷 。 二、表層金屬的金相組織變化 （一）機(jī)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(shí)，如果工件表面層溫度只 是超過(guò)原來(lái)的回火溫度，則表層原來(lái) 的回火馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象而 轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織（索氏體 或屈氏體），這種現(xiàn)象稱(chēng)為回火燒傷。 磨削時(shí)，當(dāng)工件表面層溫度超過(guò)相變臨界溫度時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若此時(shí)無(wú)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(qiáng)度均大幅度下降。這種現(xiàn)象稱(chēng)為退火燒傷。 淬火鋼在磨削時(shí)，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的 磨削燒傷有三種形式 ： 磨削時(shí)工件表面溫度超過(guò)相變臨界 溫度時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在冷卻 液作用下，工件最外層金屬會(huì)出現(xiàn)二次淬 火馬氏體組織。其硬度比原來(lái)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(chēng)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(zhuǎn)速 ↑ → 磨削燒傷 ↑ 2）徑向進(jìn)給量 fp↑→ 磨削燒傷 ↑ 3） 軸向進(jìn)給量 fa↑→ 磨削燒傷 ↓ 4）工件速度 vw ↑→ 磨削燒傷 ↓ 1)磨削時(shí)，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(dǎo)熱性差的材料 (耐熱鋼、軸承 鋼、不銹鋼 )↓→磨削燒傷 ↑ 3)應(yīng)合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和 組織 →磨削燒傷 ↓ 采用內(nèi)冷卻法 →磨削燒傷 ↓ （二）減少磨削燒傷的工藝途徑 采用開(kāi)槽砂輪 間斷磨削 →受熱 ↓ →磨削燒傷 ↓ 34 三、表面層殘余應(yīng)力 定義： 機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，在表面層及其與基體材料的交界處會(huì)產(chǎn)生互相平衡的彈性力。這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。 35 （一）表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生的原因 1）冷態(tài)塑變 工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長(zhǎng)塑變， 基體仍處于彈性變形狀態(tài)。 切削后，表層產(chǎn)生殘 余壓應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力 。 2）熱態(tài)塑變 表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生產(chǎn)生殘余壓應(yīng)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(chǎn)生拉 應(yīng)力，反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。（密度小，比容大） 36 磨削裂紋的產(chǎn)生 37 機(jī)械加工后工件表面層的殘余應(yīng)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(jié)果。 切削加工時(shí)起主要作用的往往是冷態(tài)塑性變形，表面層常產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。 （二）影響表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素 38 （三）影響磨削殘余應(yīng)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(duì)磨削表面殘余應(yīng)力的影響均較大。 ?若熱因素主導(dǎo)，工件表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力； ?若塑性變形主導(dǎo)，工件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力； ?當(dāng)工件表面溫度超過(guò)相變溫度且又冷卻充分時(shí)，工件表面出現(xiàn)淬火燒傷，此時(shí)金相組織變化起主要作用，工件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。 精細(xì)磨削時(shí)，塑性變形起主導(dǎo)作用，工件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)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(yīng)力造成微觀裂紋擴(kuò)大，導(dǎo)致零件斷裂破壞。壓應(yīng)力加工方法。 滑動(dòng)表面，抵抗磨損，拉應(yīng)力加工方法。 表 33 各種加工方法在工件表面上殘留的內(nèi)應(yīng)力 40 四、表面強(qiáng)化工藝 指通過(guò)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(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的表面強(qiáng)化工藝。 滾壓機(jī)軋輥表面強(qiáng)化 41 （一） 噴丸強(qiáng)化 42 噴丸強(qiáng)化是利用大量快速運(yùn)動(dòng)的珠丸打擊被加工工件表面，使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓縮殘余應(yīng)力 ，珠丸擠壓工件表面的狀態(tài) , 可顯著 提高 零件的 疲勞強(qiáng)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(shí)間后，自然變成球狀）。對(duì)于鋁質(zhì)工件，為避免表面殘留鐵質(zhì)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(duì)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(qiáng)化主要用于強(qiáng)化形狀復(fù)雜或不宜用其它方法強(qiáng)化的工件，如 板彈簧、螺旋彈簧、連桿、齒輪、焊縫 等。經(jīng)噴丸加工后的表面，硬化層深度可達(dá) ，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(jī)起落架螺栓 44 滾壓加工是利用經(jīng)過(guò)淬火和精細(xì)研磨過(guò)的滾輪或滾珠，在 常溫狀態(tài)下對(duì)金屬表面進(jìn)行擠壓 ，使受壓點(diǎn)產(chǎn)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(shí)它還能使工件表面 產(chǎn)生硬化層和殘余壓應(yīng)力 。因此提高了零件的 承載能力和疲勞強(qiáng)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(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)
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