JIXIEJIAGONGBIAOMIANZHILIANGJIQIDUILINGJIANSHIYONGXINGNENGDEYINGXIANG

機械加工表面質(zhì)量及其對零件使用性能的影響機械加工表面質(zhì)量的定義任何機械加工所得到的零件表面，實際上都不是完全理想的表面。實踐表明，機械零件的破壞，一般都是從表面層開始的，這說明零件的機械加工表面質(zhì)量對產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響。機械加工表面質(zhì)量包括兩個方面的內(nèi)容：加工表面的幾何形貌和表面層材料的力學物理性能和化學性能。機械加工表面質(zhì)量的定義由加工過程中刀具與被加工工件的相對運動在加工表面上殘留的切痕、摩擦、切屑分離時的塑性變形以及加工系統(tǒng)的振動等因素的作用，在工件表面上留下的表面結(jié)構(gòu)。01加工表面的幾何形貌機械加工表面質(zhì)量的定義01加工表面的幾何形貌圖5-1無氧銅鏡面三維形貌和表面輪曲線圖a)表面三維形貌b)表面輪廊曲線圖機械加工表面質(zhì)量的定義01加工表面的幾何形貌表面粗糙度這是加工表面的微觀幾何輪廓，波長與波高的比值一般小于50。它反映了零件表面的微觀不平度。機械加工表面質(zhì)量的定義01加工表面的幾何形貌表面波度加工表面上波長與波高的比值等于50～1000的周期性幾何輪廓，也稱為波紋度；它是由機械加工中的振動引起的。加工表面上波長與波高比值大于1000的幾何輪廓，稱為宏觀幾何輪廓，它屬于加工精度范疇。機械加工表面質(zhì)量的定義01加工表面的幾何形貌紋理方向指表面刀紋的方向，取決于所采用的機械加工方法。機械加工表面質(zhì)量的定義01加工表面的幾何形貌表面缺陷加工表面上出現(xiàn)的缺陷，如砂眼、氣孔、裂痕等。機械加工表面質(zhì)量的定義由于機械加工中力因素和熱因素的綜合作用，加工表層金屬的力學物理性能和化學性能將發(fā)生一定的變化，主要反映在三個方面。02表面層材料的力學物理性能和化學性能機械加工表面質(zhì)量的定義02表面層材料的力學物理性能和化學性能表面層金屬的冷作硬化表層金屬的冷作硬化表層金屬硬度的變化用硬化程度和硬化層深度兩個指標來衡量。在機械加工過程中，工件表層金屬都會有一定程度的冷作硬化，使表層金屬的顯微硬度有所提高。一般情況下，硬化層的深度可達0.05-0.30mm；若采用滾壓加工，硬化層的深度可達幾毫米。機械加工表面質(zhì)量的定義02表面層材料的力學物理性能和化學性能表面層金屬的金相組織變化機械加工過程中，由于切削熱的作用會引起表面層金屬的金相組織發(fā)生變化。在磨削淬火鋼時，由于磨削熱的影響會引起淬火鋼馬氏體的分解，或出現(xiàn)回火組織等。機械加工表面質(zhì)量的定義02表面層材料的力學物理性能和化學性能表面層金屬的殘余應力由于切削力和切削熱的綜合作用，表面層金屬晶格會發(fā)生不同程度的塑形變形或產(chǎn)生金相組織的變化，使表面層金屬產(chǎn)生殘余應力。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響由于零件表面存在微觀不平度和波紋度，當兩個零件表面相互接觸時，實際上有效接觸面積只是名義接觸面積的一小部分，表面波紋度越大、表面粗糙度值越大，有效接觸面積就越小。01表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面粗糙度、波紋度對耐磨性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響在兩個零件做相對運動時，開始階段由于接觸面積小，壓強大，在接觸點的凸峰處會產(chǎn)生彈性變形、塑性變形及剪切等現(xiàn)象，這樣凸峰很快就會被磨掉。被磨掉的金屬微粒落在相配合的摩擦表面之間，會加速磨損過程。01表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面粗糙度、波紋度對耐磨性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響即使是有潤滑液存在的情況下，也會因為接觸點處壓強過大，破壞油膜，形成干摩擦。01表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面粗糙度、波紋度對耐磨性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響01表面質(zhì)量對耐磨性的影響零件表面在起始磨損階段的磨損速度很快，起始磨損量較大，隨著磨損的發(fā)展，有效接觸面積不斷增大，壓強也逐漸減小，磨損將以較慢的速度進行，進人正常磨損階段；表面粗糙度、波紋度對耐磨性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響01表面質(zhì)量對耐磨性的影響在這之后，由于有效接觸面積越來越大，零件間的金屬分子親和力增加，表面的機械咬合作用增大，使零件表面又產(chǎn)生急劇磨損而進人快速磨損階段，此時零件將不能繼續(xù)使用。表面粗糙度、波紋度對耐磨性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響01表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般來說，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好；但是表面粗糙度值太小，因接觸面容易發(fā)生分子粘接，且潤滑液不易儲存，磨損反而增加。表面粗糙度、波紋度對耐磨性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響01表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面粗糙度的最優(yōu)值與零件工況有關，圖中給出了不同工況下表面粗糙度值與起始磨損量的關系曲線。載荷加大時，起始磨損量增大，表面粗糙度最優(yōu)值也隨之加大。表面粗糙度、波紋度對耐磨性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響01表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面紋理對耐磨性的影響表面紋理的形狀及刀紋方向?qū)δ湍バ杂杏绊懙脑蚴羌y理形狀及刀紋方向?qū)⒂绊懹行Ы佑|面積與潤滑液的存留。一般來說，圓弧狀、凹坑狀表面紋理的耐磨性好；尖峰狀的表面紋理由于摩擦副接觸面壓強大，耐磨性較差。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響01表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面紋理對耐磨性的影響在運動副中，兩相對運動零件表面的刀紋方向均與運動方向相同時，耐磨性較好；兩者的刀紋方向均與運動垂直時，耐磨性最差；其余情況居于上述兩種狀態(tài)之間。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響01表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面紋理對耐磨性的影響在重載工況下，由于壓強、分子親和力及潤滑液儲存等因素的變化，耐磨性規(guī)律可能會有所不同。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響01表面質(zhì)量對耐磨性的影響冷作硬化對耐磨性的影響加工表面的冷作硬化，一般都能使耐磨性有所提高。其主要原因是：冷作硬化使表層金屬的纖維硬度提高，塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形，故可減少磨損。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響當冷作硬化硬度達380HBW左右時，耐磨性最佳；若進一步加強冷作硬化，耐磨性反而降低，這是由于過度的硬化將引起金屬組織疏松，在相對運動中可能會產(chǎn)生金屬剝落，在接觸面間形成小顆粒，這會加速零件的磨損。01表面質(zhì)量對耐磨性的影響冷作硬化對耐磨性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表面粗糙度對疲勞強度的影響表面粗糙度對承受交變載荷零件的疲勞強度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。02表面質(zhì)量對疲勞強度的影響表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件疲勞強度越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抵抗疲勞破壞的能力越差。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表面粗糙度對疲勞強度的影響表面粗糙度對疲勞強度的影響還與材料對應力集中的敏感程度和材料的強度極限有關。02表面質(zhì)量對疲勞強度的影響鋼材對應力集中最為敏感，鋼材的強度越高，對應力集中的敏感程度就越大，而鑄鐵和非鐵金屬對應力集中的敏感性相對較弱。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表層金屬的力學物理性質(zhì)對疲勞強度的影響表層金屬的冷作硬化能夠阻止疲勞裂紋的生長，可提高零件的疲勞強度。在實際加工中，加工表面在發(fā)生冷作硬化的同時，必然伴隨著殘余應力的產(chǎn)生。02表面質(zhì)量對疲勞強度的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表層金屬的力學物理性質(zhì)對疲勞強度的影響殘余應力有拉應力和壓應力之分，拉伸殘余應力將使疲勞強度下降，而壓縮殘余應力可使疲勞強度提高。02表面質(zhì)量對疲勞強度的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表面粗糙度對耐蝕性的影響零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。大氣里所含氣體和液體與金屬表面接觸時，會凝聚在金屬表面上使金屬腐蝕。03表面質(zhì)量對耐蝕性的影響表面粗糙度值越大，加工表面與氣體、液體接觸的面積越大，腐蝕物質(zhì)越容易沉積于凹坑中，耐蝕性能就越差。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表層金屬力學物理性質(zhì)對耐蝕性的影響當零件表面層有殘余壓應力時，能夠阻止表面裂紋的進一步擴大，有利于提高零件表面抵抗腐蝕的能力。03表面質(zhì)量對耐蝕性的影響機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響對于間隙配合表面，起始磨損的影響最為顯著。零件配合表面