第三節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量1(編輯修改稿)
2025-02-27 18:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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） 圖 切削熱在表層金屬產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的示意圖 （ 2）磨削裂紋的產(chǎn)生 （ 3）影響表面殘余應(yīng)力的主要因素 三、表面層金相組織變化與磨削燒傷 淬火燒傷 回火燒傷 退火燒傷 磨削時(shí)工件表面溫度超過(guò)相變臨界 溫度 Ac3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。 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 Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變 為奧氏體。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。 2. 磨削燒傷的三種形式 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 ↓ 圖 采用開(kāi)槽砂輪 間斷磨削 →受熱 ↓ →磨削燒傷 ↓ 圖 圖 內(nèi)冷卻裝置 1－錐形蓋 2－通道孔 3－砂輪中心孔 4－有徑向小孔的薄壁套 圖 開(kāi)槽砂輪 a） 槽均勻分布 b） 槽均勻分布 第四節(jié) 提高表面層物理力學(xué)性能的加工方法 1．滾壓加工 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)床或自動(dòng)車(chē)床上進(jìn)行。如圖 為典型的滾壓加工示意圖。 圖 滾壓加工原理 2. 噴丸強(qiáng)化 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，如圖 813所示為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。 第五節(jié) 機(jī)械加工中的振動(dòng) 一、機(jī)械加工中的振動(dòng)現(xiàn)象 振動(dòng)對(duì)機(jī)械加工的影響 機(jī)械加工中振動(dòng)的種類(lèi)及其主要特點(diǎn) 機(jī)械加工振動(dòng) 自激振動(dòng) 自由振動(dòng) 強(qiáng)迫振動(dòng) 當(dāng)系統(tǒng)受到初始干擾力激勵(lì)破 壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠 彈性恢復(fù)力來(lái)維持的振動(dòng)稱(chēng)為 自由振動(dòng)。由于總存在阻尼， 自由振動(dòng)將逐漸衰減，如圖 814a所示。 (占 5%) 系統(tǒng)在周期性激振力 (干擾力 )持 續(xù)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)，稱(chēng)為強(qiáng)迫 振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程是諧 振動(dòng)，只要有激振力存在振動(dòng)系 統(tǒng)就不會(huì)被阻尼衰減掉。 如 圖 814b所示。 (占 35%) 在沒(méi)有周期性干擾力作用的情 況下，由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的 交變力所激發(fā)和維持的振動(dòng)， 稱(chēng)為自激振動(dòng)。切削過(guò)程中產(chǎn) 生的自激振動(dòng)也稱(chēng)為顫振。 (占 65%) 一）強(qiáng)迫振動(dòng)的振源 ?系統(tǒng)外部的周期性干擾力 ?旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量偏心 ?傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺陷 ?切削過(guò)程的間隙特性 二、機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與控制 二）強(qiáng)迫振動(dòng)的數(shù)學(xué)描述及特性 動(dòng)力學(xué)模型的建立 幾點(diǎn)假設(shè)： 1）（
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