机械加工表面质量PPT84页.pptx

保证机器的使用性能和延长使用寿命，需提高机器零件的耐磨性、疲劳强度、抗蚀性、密封性、接触刚度等性能，主要取决于零件的表面质量。机械加工表面质量是机械零件加工质量的一个重要指标。是以机械零件的加工表面和表面层作为分析和研究对象的。表面质量的含义图8.1表面几何形状⑵表面层的物理机械性能表面质量对零件使用性能的影响图8.2表面粗糙度与初期
磨损量关系图8.3表示两个不同零件的表面，粗糙度值相同，但轮廓形状不同，其耐磨性相差可达3~4倍。试验表明，耐磨性决定于轮廓峰顶形状和凹谷形状。前者决定干摩擦时的实际接触面积，后者决定润滑摩擦时的容油情况。图8.4为两摩擦表面粗糙度纹路方向对零件耐磨性的影响。表面层的冷硬可显著地减少零件的磨损。
原因：
冷硬提高了表面接触点处的屈服强度，减少了进一步塑性变形的可能性，并减少了摩擦表面金属的冷焊现象。
但如果表面硬化过度，零件心部和表面层硬度差过大，会发生表面层剥落现象，使磨损加剧。
表面层产生金相组织变化时，由于改变了基体材料原来的硬度，因而也直接影响其耐磨性。对零件疲劳强度的影响对零件疲劳强度的影响对零件抗腐蚀性能的影响对零件的其它影响切削加工后的表面粗糙度几何因素图8.5切削层残留面积物理因素磨削加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度机械加工后表面层的冷作硬化图8.8切削加工后表面层的冷硬表面层冷作硬化的程度决定于产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度。
力越大，塑性变形越大，则硬化程度越大；
速度越大，塑性变形越不充分，则硬化程度越小；
变形时的温度不仅影响塑性变形程度，还会影响变形后金相组织的恢复程度。切削加工时表面层的硬化可能有两种情况：
完全强化
此时出现晶格歪扭以及纤维结构和变形层物理机械性质的改变；
不完全强化
若温度超过（0.25~0.30）T熔（熔化绝对温度），则除了强化现象外，同时还有回复现象，此时歪扭的晶格局部得到恢复，减低了冷硬作用；如果温度超过0.30T熔就会发生金属再结晶，此时由于强化而改变了的表面层物理机械性能几乎可以完全恢复。机械加工时表面层的冷作硬化就是强化作用和回复作用的综合结果。
切削温度越高、高温持续时间越长、强化程度越大，则回复作用也就越强。
因此对高温下工作的零件，能保证疲劳强度的最佳表面层是没有冷硬层或者只有极小（10~20μm）冷作硬化的表面层。①刀具
刀具的切削刃口圆角和后刀面的磨损量对于冷硬层有很大的影响，此两值增大时，冷硬层深度和硬度也随之增大。前角减少时，冷硬也增大。
②被加工材料
被加工材料硬度愈低、塑性愈大，切削后的冷硬现象愈严重。③切削用量
切削速度增大时，刀具与工件接触时间短，塑性变形程度减少，同时会使温度增高，有助于冷硬的回复，所以硬化层深度和硬度都有所减少。
进给量增大时，切削力增大，塑性变形程度也增大，因此硬化现象增大。但在进给量较小时，由于刀具的刃口圆角在加工表面单位长度上的挤压次数增多，因此硬化倾向也会增大。径向进给量增大时，冷硬层深度也有所增大，但其影响程度不显著。机械加工后表面层金相组织的变化磨削淬火钢时，由于磨削烧伤，工件表面产生氧化膜并呈现出黄、褐、紫、青、灰等不同颜色，相当于钢的回火色。
不同的烧伤色表示受到不同温度的作用与产生不同的烧伤深度。有时表面虽看不出变色，但并不等于表面未受热损伤。
例如在磨削过程中由于采用过大的磨削用量，造成了很深的烧伤层，以后的无进给磨削中磨去了表面的烧伤色，而未能除去烧伤层，则留在工件上的烧伤层就会成为使用中的隐患。磨削淬火钢时表面层产生的烧伤有以下三种：
①回火烧伤
磨削区温度超过马氏体转变温度而未超过相变温度，则工件表面原来的马氏体组织将产生回火现象，转化成硬度降低的回火组织——索氏体或屈氏体；
②淬火烧伤
磨削区温度超过相变温度，马氏体转变为奥氏体，由于冷却液的急冷作用，表层会出现二次淬火马氏体，硬度较原来的回火马氏体高，而它的下层则因为冷却缓慢成为硬度降低的回火组织。
③退火烧伤
不同冷却液进行干磨削时，磨削区温度超过相变温度，马氏体转变为奥氏体，因工件冷却缓慢，则表层硬度急剧下降，这时工件表层被退火。影响磨削加工时金相组织变化的因素有:
工件材料
磨削温度
温度梯度
冷却速度等。工件材料为低碳钢时不会发生相变；
高合金钢如轴承钢、高速钢、镍铬钢等传热性特别差，在冷却不充分时易出现磨削烧伤。
未淬火钢为扩散度低的珠光体，磨削时间短时不会发生金相组织的变化；
淬火钢极易相变。图8.9磨削高碳淬火钢时表面的硬度分布当磨削深度小于10μm时，由于温度的影响使表面层的回火马氏体产生弱化，并与塑性变形产生的冷作硬化现象综合而产生了比基体硬度低的部分，而表面的里层由于磨削加工中的冷作硬化起了主