BIAOCENGJINSHUDECANYUYINGLI

表層金屬的殘余應(yīng)力表層金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因機械加工時在加工表面的金屬層內(nèi)有塑性變形產(chǎn)生，使表層金屬的比容增大。因塑性變形僅產(chǎn)生于表層，表層金屬比容增大、體積膨脹時，會受相連里層金屬阻礙，進而使表層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，里層則產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。表層金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因刀具切削金屬時，表層金屬纖維被拉長，且刀具后刃面與已加工表面的摩擦加劇此拉伸作用；刀具切離后，拉伸彈性變形逐步恢復(fù)，拉伸塑性變形則無法恢復(fù)，該塑性變形受相連且未發(fā)生塑性變形的里層金屬阻礙，故表層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，里層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01切削速度和被加工材料的影響用正前角車刀加工45鋼的切削試驗結(jié)果表明，在所有的切削速度下，工件表層金屬均產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，這說明切削熱在切削過程中起主導(dǎo)作用。在同樣的切削條件下加工18CrNiMoA鋼時，表面殘余應(yīng)力狀態(tài)就有很大變化。影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01切削速度和被加工材料的影響在采用正前角車刀以較低的切削速度（6-20m/min）車削18CrNiMoA鋼時，工件表面產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力；影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01切削速度和被加工材料的影響但隨著切削速度的增大，拉伸應(yīng)力值逐漸減小，在切削速度為200-250m/min時表面層呈現(xiàn)壓縮殘余應(yīng)力（圖a)。影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01切削速度和被加工材料的影響高速（500-850m/min）車削18CrNiMoA時，表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力（圖b），這說明在低速車削時，切削熱的作用起主導(dǎo)作用，表層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力；影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01切削速度和被加工材料的影響隨著切削速度的提高，表層溫度逐漸提高至淬火溫度，表層金屬產(chǎn)生局部淬火，金屬的比容開始增大，金相組織變化因素開始起作用，致使拉伸殘余應(yīng)力的數(shù)值逐漸減小。影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01切削速度和被加工材料的影響當(dāng)高速切削時，表面金屬的淬火進行得較充分，比容增大，金相組織變化起主導(dǎo)作用，因而在表層金屬中產(chǎn)生了壓縮殘余應(yīng)力。影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素02刀具前角的影響影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素02刀具前角的影響車刀前角對表層金屬殘余應(yīng)力的影響以150m/min的切削速度車削45鋼時，當(dāng)前角由正值變?yōu)樨撝祷蚶^續(xù)增大負前角，拉伸殘余應(yīng)力的數(shù)值減?。▓Da）。影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素02刀具前角的影響車刀前角對表層金屬殘余應(yīng)力的影響當(dāng)以750m/min的切削速度車削45鋼時，前角的變化將引起殘余應(yīng)力性質(zhì)的變化，刀具負前角很大（為-30°和-50°）時，表層金屬發(fā)生淬火反應(yīng)，產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力（圖b）。影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素02刀具前角的影響車刀前角對表層金屬殘余應(yīng)力的影響車削容易發(fā)生淬火反應(yīng)的18CrNiMoA鋼時，在150m/min的切削速度下，用前角為-30°的車刀切削，就能使表面層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力（圖c）。影響切削加工表層金屬殘余應(yīng)力的工藝因素02刀具前角的影響車刀前角對表層金屬殘余應(yīng)力的影響當(dāng)切削速度加大到750m/min時，用負前角車刀加工都會使表面層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力；只有在采用較大的正前角車刀加工時，才會產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力（圖d）。影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素磨削加工中，塑性變形嚴重且熱量大，工件表面溫度高，熱因素和塑性變形對磨削表面殘余應(yīng)力的影響都很大。在一般磨削過程中，若熱因素起主導(dǎo)作用，工件表面將產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力；若塑性變形起主導(dǎo)作用，工件表面將產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素當(dāng)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，此時金相組織變化因素起主要作用，工件表面將產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。在精細磨削時，塑性變形起主導(dǎo)作用，工件表層金屬產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01磨削用量的影響磨削背吃刀量對表面層殘余應(yīng)力的性質(zhì)、數(shù)值有很大影響。影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01磨削用量的影響當(dāng)磨削背吃刀量很?。ㄈ鐬?.005mm）時，塑性變形起主要作用，因此磨削表面形成壓縮殘余應(yīng)力。繼續(xù)加大磨削背吃刀量，塑性變形加劇，磨削熱隨之增大，熱因素的作用逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，在表面層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01磨削用量的影響隨著磨削背吃刀量的增大，拉伸殘余應(yīng)力的數(shù)值將逐漸增大。影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01磨削用量的影響當(dāng)磨削背吃刀量取值很大時，表層金屬呈現(xiàn)壓縮殘余應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)磨削背吃刀量大于0.025mm時，雖磨削溫度較高，但工業(yè)鐵含碳量極低，不會出現(xiàn)淬火現(xiàn)象，此時塑性變形因素漸居主導(dǎo)，表層金屬拉伸殘余應(yīng)力數(shù)值逐步減小；影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01磨削用量的影響提高砂輪速度，磨削區(qū)溫度升高，而每顆磨粒所切除的金屬厚度減小，此時熱因素的作用增大，塑性變形因素的影響減小，因此提高砂輪速度將使表面金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向增大。影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素01磨削用量的影響增大工件的回轉(zhuǎn)速度和進給速度，將使砂輪與工件熱作用的時間縮短，熱因素的影響逐漸減小，塑性變形因素的影響逐漸加大。表層金屬中產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的趨勢逐漸減小，而產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力的趨勢逐漸增大。影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素一般來說，工件材料的強度越高、導(dǎo)熱性越差、塑性越低，在磨削時表面金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向就越大。02工件材料的影響影響磨削時加工表面金屬殘余應(yīng)力的工藝因素02工件材料的影響碳素工具鋼T8的強度高于工業(yè)鐵，變形阻力更大，磨削時發(fā)熱量也更高；且其導(dǎo)熱性差于工業(yè)鐵，磨削熱易集中于表面金屬層，加之塑性低于工業(yè)鐵。因此，磨削T8時熱因素的作用比磨削工業(yè)鐵更明顯，表層金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向也更大。工件最終工序加工方法的選擇工件表層金屬的殘余應(yīng)力將直接影響機器零件的使用性能。一般來說，工件表面殘余應(yīng)力的數(shù)值及性質(zhì)主要取決于工件最終工序的加工方法。工件最終工序加工方法的選擇在交變載荷的作用下，零件表面上存在的局部微觀裂紋，拉伸殘余應(yīng)力的作用會使原生裂紋擴大，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，最終工序應(yīng)選擇能在加工表面（尤其是應(yīng)力集中區(qū)）產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力的加工方法。工件最終工序加工方法的選擇兩個零件做相對滑動，滑動面將逐漸產(chǎn)生磨損?；瑒幽p的機理十分復(fù)雜，它既有滑動摩擦的機械作用，又有物理化學(xué)方面的綜合作用（如粘接磨損、擴散磨損、化學(xué)磨損）。工件最終工序加工方法的選擇當(dāng)表面層的壓縮工作應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時，將使表層金屬磨損。應(yīng)力分布圖——（a）滑動摩擦工件最終工序加工方法的選擇從提高零件抵抗滑動摩擦引起的磨損考慮，最終工序應(yīng)選擇能在加工表面上產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的加工方法。應(yīng)力分布圖——（a）滑動摩擦從抵抗擴散磨損、化學(xué)磨損、粘接磨損考慮，對殘余應(yīng)力的性質(zhì)無特殊要求，但殘余應(yīng)力的數(shù)值要小，使表面金屬處于低能位狀態(tài)。工件最終工序加工方法的選擇兩個零件做相對滾動，滾動面也將逐漸磨損。滾動磨損主要來自滾動摩擦的機械作用，也有來