第九講表面質(zhì)量PPT課件

1、1n機(jī)加工表面質(zhì)量決定機(jī)器的使用性能和延長(zhǎng)使用壽命。機(jī)加工表面質(zhì)量決定機(jī)器的使用性能和延長(zhǎng)使用壽命。n機(jī)械加工表面質(zhì)量是以機(jī)械零件的加工表面和表面層作機(jī)械加工表面質(zhì)量是以機(jī)械零件的加工表面和表面層作為分析和研究對(duì)象的。為分析和研究對(duì)象的。n旨在研究零件表面層在加工中的變化和發(fā)生變化的機(jī)理；旨在研究零件表面層在加工中的變化和發(fā)生變化的機(jī)理； 掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)表面質(zhì)量的影響規(guī)律；掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)表面質(zhì)量的影響規(guī)律； 運(yùn)用規(guī)律來控制加工中的影響因素，滿足表面質(zhì)量的要運(yùn)用規(guī)律來控制加工中的影響因素，滿足表面質(zhì)量的要求。求。第1頁(yè)/共73頁(yè)2 表面質(zhì)量是指機(jī)器零件加工后表面層的狀

2、態(tài)。表面質(zhì)量的主要內(nèi)容面兩部分： （1）表面層的幾何形狀 （2）表面層的物理機(jī)械性能第2頁(yè)/共73頁(yè)3表面粗糙度波度紋理方向傷痕 (劃痕、裂紋、砂眼等)表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面物理、機(jī)械性能表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力第3頁(yè)/共73頁(yè)4第4頁(yè)/共73頁(yè)5零件宏觀幾何形狀誤差、波度、表面粗糙度宏觀幾何形狀誤差(平面度、圓度等)波長(zhǎng)/波高1000；波度 波長(zhǎng)/波高=501000；且具有周期特性；表面粗糙度 波長(zhǎng)/波高50。 a）波度波度 b）表面粗糙度表面粗糙度 圖圖 零件加工表面的粗糙度與波度零件加工表面的粗糙度與波度RZHRZ第5頁(yè)/共73頁(yè)6 紋理方向：紋理方向：表面刀紋的方

3、向，取決于表面形成過程中所采表面刀紋的方向，取決于表面形成過程中所采用的機(jī)械加工方法。用的機(jī)械加工方法。 傷痕：傷痕：加工表面上一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷，砂眼、氣加工表面上一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷，砂眼、氣孔、裂痕等?？住⒘押鄣?。 第6頁(yè)/共73頁(yè)7第7頁(yè)/共73頁(yè)8 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響 1 表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響 （1）微觀不平度-有效接觸面積-相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)-接觸面小，壓強(qiáng)大-凸峰處彈性、塑性變形及剪切-凸峰磨掉-金屬微粒-接觸點(diǎn)壓強(qiáng)大-破壞油膜-干摩擦-磨損快。 （2）有效接觸面積增大-壓強(qiáng)減小-磨損慢。 （3）有效接觸面積越來越大-金屬分子親和力增加-表面的機(jī)械咬合作用增大-

4、急劇磨損。 第8頁(yè)/共73頁(yè)9分子粘接，潤(rùn)滑液不易存儲(chǔ)第9頁(yè)/共73頁(yè)10第10頁(yè)/共73頁(yè)11 2 2 表面紋理對(duì)耐磨性的影響表面紋理對(duì)耐磨性的影響n紋理形狀及刀紋方向紋理形狀及刀紋方向-有效接觸面積有效接觸面積-潤(rùn)滑液。潤(rùn)滑液。n圓弧狀、凹坑狀圓弧狀、凹坑狀-耐磨性好耐磨性好n尖峰狀尖峰狀 -摩擦副接觸面壓強(qiáng)大摩擦副接觸面壓強(qiáng)大-耐磨性差耐磨性差n兩刀紋方向與運(yùn)動(dòng)方向相同兩刀紋方向與運(yùn)動(dòng)方向相同-耐磨性好耐磨性好 垂直垂直-耐磨性差耐磨性差 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響 第11頁(yè)/共73頁(yè)3 3 冷作硬化對(duì)耐磨性的影響冷作硬化對(duì)耐磨性的影響冷作硬化冷作硬化-表層金屬顯微硬度提高表層金屬顯微

5、硬度提高-塑性降低塑性降低-接觸部分彈性、塑性變形減少接觸部分彈性、塑性變形減少-磨損減少。磨損減少。過度硬化過度硬化-金屬組織疏松金屬組織疏松-相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)-金屬剝落金屬剝落- -接觸面間接觸面間-小顆粒小顆粒-磨損加快。磨損加快。12 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響 第12頁(yè)/共73頁(yè)13第13頁(yè)/共73頁(yè)（二）（二） 對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 1 1 表面粗糙度對(duì)耐疲勞性的影響表面粗糙度對(duì)耐疲勞性的影響交變載荷作用交變載荷作用-表面粗糙度凹谷部位表面粗糙度凹谷部位-應(yīng)力應(yīng)力集中集中-疲勞裂紋。疲勞裂紋。表面粗糙度值小表面粗糙度值小-表面缺陷少表面缺陷少-耐疲勞性好。耐疲

6、勞性好。14第14頁(yè)/共73頁(yè)（二）（二） 對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 其他其他因素：因素： 材料對(duì)應(yīng)力的敏感程度材料對(duì)應(yīng)力的敏感程度 材料的強(qiáng)度極限材料的強(qiáng)度極限 鋼材鋼材-最為敏感最為敏感-強(qiáng)度極限高強(qiáng)度極限高-對(duì)應(yīng)力對(duì)應(yīng)力敏感程度大。敏感程度大。 鑄鐵和有色金屬對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較弱。鑄鐵和有色金屬對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較弱。15第15頁(yè)/共73頁(yè)162 2 力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐疲勞性的影響力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐疲勞性的影響 冷作硬化冷作硬化-阻礙裂紋生長(zhǎng)阻礙裂紋生長(zhǎng)-提高零件的疲勞強(qiáng)度。提高零件的疲勞強(qiáng)度。 但冷硬層過深或過硬則容易產(chǎn)生裂紋，反而會(huì)降低疲勞強(qiáng)度。但冷硬層過深或過硬則容易

7、產(chǎn)生裂紋，反而會(huì)降低疲勞強(qiáng)度。所以冷硬要適當(dāng)。所以冷硬要適當(dāng)。 冷作硬化冷作硬化-產(chǎn)生殘余應(yīng)力產(chǎn)生殘余應(yīng)力-影響疲勞強(qiáng)度。影響疲勞強(qiáng)度。 壓應(yīng)力壓應(yīng)力-部分抵消工作載荷施加的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋擴(kuò)部分抵消工作載荷施加的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋擴(kuò)展。展。 拉應(yīng)力拉應(yīng)力-使已加工表面產(chǎn)生裂紋而降低疲勞強(qiáng)度。使已加工表面產(chǎn)生裂紋而降低疲勞強(qiáng)度。 第16頁(yè)/共73頁(yè)171 1 表面粗糙度對(duì)耐蝕性的影響表面粗糙度對(duì)耐蝕性的影響 表面粗糙度表面粗糙度-接觸面積接觸面積-凹坑凹坑-潮濕空氣和腐蝕介質(zhì)堆積潮濕空氣和腐蝕介質(zhì)堆積- -發(fā)生化學(xué)腐蝕發(fā)生化學(xué)腐蝕-或在凸峰間產(chǎn)生電化學(xué)作用或在凸峰間產(chǎn)生電化學(xué)作用-引起電

8、化學(xué)腐蝕引起電化學(xué)腐蝕- -抗腐蝕性差?？垢g性差。 2 2 力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐蝕性的影響力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐蝕性的影響 表面冷硬和金相組織變化都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。表面冷硬和金相組織變化都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 殘余壓應(yīng)力殘余壓應(yīng)力-阻止裂紋擴(kuò)大阻止裂紋擴(kuò)大-提高零件表面抗腐蝕能力。提高零件表面抗腐蝕能力。表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響第17頁(yè)/共73頁(yè)18n間隙配合間隙配合-初期磨損顯著初期磨損顯著-磨損量與粗糙度平均高磨損量與粗糙度平均高度成正比度成正比-粗糙度大、變化量大粗糙度大、變化量大-穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。n過盈配合過盈配合-粗糙度大粗糙度大-凸峰擠掉凸峰擠掉-過盈量減少。過盈量減少。表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響

9、第18頁(yè)/共73頁(yè)切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗糙度: : 主要主要取決于切削殘留面積的高度。取決于切削殘留面積的高度。19幾何因素幾何因素: :n 刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑n 主偏角主偏角n 副偏角副偏角n 進(jìn)給量進(jìn)給量物理因素物理因素: :n 加工中的塑性變形加工中的塑性變形n 積屑瘤積屑瘤n 金相組織金相組織影響切削加工表面粗糙度的工藝因素第19頁(yè)/共73頁(yè)20圖圖 車削時(shí)殘留面積的高度車削時(shí)殘留面積的高度直線刃車刀（圖 a）（1）rrfHctgctg圓弧刃車刀（圖 b）28fHr（2）影響因素：刀尖圓弧半徑rg，主偏角k，副偏角k ， 進(jìn)給量f。f fr rH Hv vf f

10、r rb b）H Hf fa a）v vf frr切削殘留面積第20頁(yè)/共73頁(yè)積屑瘤積屑瘤: :概念概念: : 在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下, ,加工加工一般鋼料或其他塑性材料時(shí)一般鋼料或其他塑性材料時(shí), ,常在前刀面處粘著一塊剖面常在前刀面處粘著一塊剖面有時(shí)呈三角狀的硬塊有時(shí)呈三角狀的硬塊. .它的硬度很高它的硬度很高, ,通常是工件材料的通常是工件材料的2-2-3 3倍倍, ,在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí), ,能夠代替刀刃進(jìn)行切削能夠代替刀刃進(jìn)行切削, ,這這塊冷焊在前刀面的金屬就稱為積屑瘤。塊冷焊在前刀面的金屬就稱為積

11、屑瘤。21第21頁(yè)/共73頁(yè)對(duì)加工表面粗糙度的影響對(duì)加工表面粗糙度的影響: : 積屑瘤的底部相對(duì)穩(wěn)定一些積屑瘤的底部相對(duì)穩(wěn)定一些, ,其頂部則很不穩(wěn)定其頂部則很不穩(wěn)定, ,容易容易破裂破裂, ,一部分連附于切屑底部而排出一部分連附于切屑底部而排出, ,一部分殘留在加工表一部分殘留在加工表面上面上, ,積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切的非常粗糙積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切的非常粗糙, ,因此因此在精加工時(shí)必須設(shè)法避免或減小積屑瘤。在精加工時(shí)必須設(shè)法避免或減小積屑瘤。22第22頁(yè)/共73頁(yè)加工表面粗糙度的改善措施23n選擇較小的進(jìn)給量和較大的刀尖圓弧半徑選擇較小的進(jìn)給量和較大的刀尖圓弧半徑n選擇低

12、速寬刀精切或高速精切選擇低速寬刀精切或高速精切n在精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)等處理在精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)等處理, ,目的在于得到均勻細(xì)密的晶目的在于得到均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度粒組織和較高的硬度n合理選擇切削液合理選擇切削液n適當(dāng)增大刀具的前角適當(dāng)增大刀具的前角, ,以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力n提高刀具的刃磨質(zhì)量提高刀具的刃磨質(zhì)量第23頁(yè)/共73頁(yè)24第24頁(yè)/共73頁(yè)25n切削過程中刀具的刃口圓角及后刀面對(duì)工件擠壓與摩擦而切削過程中刀具的刃口圓角及后刀面對(duì)工件擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形。產(chǎn)生塑性變形。n塑性材料塑性材料-切削速度切削速度-積屑瘤積屑瘤-質(zhì)量惡化質(zhì)量惡化

13、n選擇低速寬刀精切和寬刀精切，粗糙度小。選擇低速寬刀精切和寬刀精切，粗糙度小。第25頁(yè)/共73頁(yè)26n脆性材料脆性材料-速度對(duì)表面粗糙度影響不大速度對(duì)表面粗糙度影響不大-比塑性材料易比塑性材料易達(dá)到要求。達(dá)到要求。n同樣材料同樣材料-金相組織粗大金相組織粗大-粗糙度大。粗糙度大。n精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理-均勻細(xì)密的晶粒組織和較高硬度。均勻細(xì)密的晶粒組織和較高硬度。n切削液、增大刀具的前角、提高刀具刃磨質(zhì)量切削液、增大刀具的前角、提高刀具刃磨質(zhì)量-減小表面減小表面粗糙度值。粗糙度值。第26頁(yè)/共73頁(yè)27（一）幾何因素的影響（一）幾何因素的影響 1 1 磨削用量對(duì)表面粗糙度的影

14、響磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響n 砂輪速度高砂輪速度高-通過磨粒數(shù)多通過磨粒數(shù)多-粗糙度值小。粗糙度值小。n 工件速度高工件速度高-通過磨粒數(shù)少通過磨粒數(shù)少-粗糙度值大。粗糙度值大。n 砂輪縱向進(jìn)給小砂輪縱向進(jìn)給小-重復(fù)磨削次數(shù)增加重復(fù)磨削次數(shù)增加-粗糙度小。粗糙度小。磨削加工后的表面粗糙度 第27頁(yè)/共73頁(yè)282 2 砂輪粒度和砂輪修整對(duì)表面粗糙度的影響砂輪粒度和砂輪修整對(duì)表面粗糙度的影響n粒度：磨粒大小和磨粒之間距離。粒度：磨粒大小和磨粒之間距離。n粒度號(hào)數(shù)大粒度號(hào)數(shù)大-參與磨削的磨粒多參與磨削的磨粒多粗糙度小。粗糙度小。n修整砂輪縱向進(jìn)給量對(duì)粗糙度影響大。修整砂輪縱向進(jìn)給量對(duì)粗糙度影響大

15、。n金剛石筆的縱向進(jìn)給量越小（金剛石筆的縱向進(jìn)給量越?。?.01mm0.01mm）-砂輪表面砂輪表面磨粒的等高性越好磨粒的等高性越好-粗糙度?。ù植诙刃。?.1-0.2um0.1-0.2um）。）。第28頁(yè)/共73頁(yè)29（二）表面層金屬的塑性變形（二）表面層金屬的塑性變形-物理因素物理因素n砂輪磨削速度很高砂輪磨削速度很高-磨粒負(fù)前角磨粒負(fù)前角-磨削比壓大磨削比壓大-磨磨削區(qū)溫度高（削區(qū)溫度高（900900度）度）-相變相變-燒傷燒傷-塑性變形較切塑性變形較切削多。削多。n塑性變形塑性變形-幾何形狀變化幾何形狀變化-力、熱力、熱-晶粒橫向拉長(zhǎng)晶粒橫向拉長(zhǎng)- -裂口、金屬堆積。裂口、金屬堆積。n

16、影響磨削表層金屬塑性變形的因素影響磨削表層金屬塑性變形的因素-粗糙度的決定因素。粗糙度的決定因素。第29頁(yè)/共73頁(yè)1 1 磨削用量磨削用量30第30頁(yè)/共73頁(yè)311 1 磨削用量磨削用量-塑性變形塑性變形-粗糙度粗糙度n砂輪速度高砂輪速度高-塑性變形傳播速度塑性變形傳播速度 切削速度切削速度-工工件材料來不及變形件材料來不及變形-表層金屬塑性變形小表層金屬塑性變形小-粗糙度粗糙度小。小。n工件速度高工件速度高-塑性變形增加塑性變形增加-粗糙度高。粗糙度高。n磨削深度增加磨削深度增加-塑性變形增加塑性變形增加-粗糙度高。粗糙度高。第31頁(yè)/共73頁(yè)32n砂輪（粒度、硬度、組織和材料）選擇砂輪

17、（粒度、硬度、組織和材料）選擇-塑性變形塑性變形-粗糙度粗糙度n粒度粒度細(xì)（細(xì)（46-6046-60）-粗糙度小粗糙度小-太細(xì)太細(xì)-砂輪被磨削堵砂輪被磨削堵塞塞-導(dǎo)熱不好導(dǎo)熱不好-燒傷燒傷-粗糙度大。粗糙度大。n硬度硬度（磨粒脫落的難易程度）太硬（磨粒脫落的難易程度）太硬-不易脫落不易脫落-磨鈍磨鈍磨粒難取代磨粒難取代-粗糙度大。粗糙度大。n硬度太軟硬度太軟-磨粒易脫落磨粒易脫落-磨削作用減弱磨削作用減弱-粗糙度大。粗糙度大。n選中軟砂輪。選中軟砂輪。第32頁(yè)/共73頁(yè)33n砂輪的組織：磨粒、結(jié)合劑和氣孔的比例。砂輪的組織：磨粒、結(jié)合劑和氣孔的比例。n緊密組織：磨粒比例大緊密組織：磨粒比例大-

18、氣孔小氣孔小-（成形磨削和精密磨（成形磨削和精密磨削）削）-高精度和小粗糙度。高精度和小粗糙度。n疏松組織：砂輪不易堵塞疏松組織：砂輪不易堵塞-（磨削軟金屬、非金屬、熱（磨削軟金屬、非金屬、熱敏性材料）敏性材料）-小粗糙度。小粗糙度。n中等組織的砂輪。中等組織的砂輪。第33頁(yè)/共73頁(yè)34n砂輪材料砂輪材料-塑性變形塑性變形-粗糙度粗糙度n氧化物（剛玉）砂輪氧化物（剛玉）砂輪-適合于剛類零件。適合于剛類零件。n碳化物（碳化硅、碳化硼）碳化物（碳化硅、碳化硼）-鑄鐵、硬質(zhì)合金。鑄鐵、硬質(zhì)合金。n高硬材料（人造金剛石、立方氮化硼）高硬材料（人造金剛石、立方氮化硼）-極小粗糙度極小粗糙度-成本很高。

19、成本很高。n磨削液磨削液-溫度高溫度高-熱因素主導(dǎo)。熱因素主導(dǎo)。第34頁(yè)/共73頁(yè)小結(jié)35n 加工表面質(zhì)量的概念n 加工表面的幾何形狀誤差n 表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能n 表面質(zhì)量對(duì)耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性、零件配合質(zhì)量的影響n 切削加工表面粗糙度n 削加工后的表面粗糙度第35頁(yè)/共73頁(yè)第二部分 1 1 加工表面層的冷作硬化加工表面層的冷作硬化 2 2 表層金屬的金相組織的變化表層金屬的金相組織的變化 3 3 實(shí)戰(zhàn)演練實(shí)戰(zhàn)演練36第36頁(yè)/共73頁(yè)冷作硬化的定義 機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生變，晶粒間產(chǎn)生滑移滑

20、移，晶粒被拉長(zhǎng)，這些都會(huì)使表面層金屬，晶粒被拉長(zhǎng)，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度增加，統(tǒng)稱為冷作硬化。的硬度增加，統(tǒng)稱為冷作硬化。 位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度及其它及其它晶體缺陷晶體缺陷的增加是導(dǎo)致加工硬化的主的增加是導(dǎo)致加工硬化的主要原因。要原因。37第37頁(yè)/共73頁(yè)38位錯(cuò)：位錯(cuò)： 晶體晶體中某處一列或數(shù)列原子發(fā)生有規(guī)律的位置錯(cuò)動(dòng)。中某處一列或數(shù)列原子發(fā)生有規(guī)律的位置錯(cuò)動(dòng)。常見類型為常見類型為刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)和和螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)。 第38頁(yè)/共73頁(yè)冷作硬化的結(jié)果冷作硬化的結(jié)果 冷作硬化會(huì)增大金屬變形的阻力，使得金屬冷作硬化會(huì)增大金屬變形的阻力，使得金屬的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，金屬的物理的強(qiáng)

21、度、硬度升高，塑性、韌性下降，金屬的物理性質(zhì)（如密度、導(dǎo)點(diǎn)性、導(dǎo)熱性等）發(fā)生變化。性質(zhì)（如密度、導(dǎo)點(diǎn)性、導(dǎo)熱性等）發(fā)生變化。39第39頁(yè)/共73頁(yè)冷作硬化的消除40n 金屬冷作硬化的結(jié)果，使金屬處于高能位不穩(wěn)定狀態(tài)，金屬冷作硬化的結(jié)果，使金屬處于高能位不穩(wěn)定狀態(tài)，只要一有條件，金屬的冷硬結(jié)構(gòu)本能地向比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)只要一有條件，金屬的冷硬結(jié)構(gòu)本能地向比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，這些現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)化，這些現(xiàn)象稱為弱化。弱化。n 如機(jī)械加工中產(chǎn)生切削熱，使原子活動(dòng)能力增大，晶如機(jī)械加工中產(chǎn)生切削熱，使原子活動(dòng)能力增大，晶粒的形狀發(fā)生變化，在原先亞晶界上的位錯(cuò)大量聚集處，粒的形狀發(fā)生變化，在原先亞晶界上的位錯(cuò)大量

22、聚集處，形成了新的位錯(cuò)密度低的結(jié)晶核心，并不斷長(zhǎng)大為穩(wěn)定的形成了新的位錯(cuò)密度低的結(jié)晶核心，并不斷長(zhǎng)大為穩(wěn)定的等軸晶粒，取代被拉長(zhǎng)及破碎的舊晶粒。等軸晶粒，取代被拉長(zhǎng)及破碎的舊晶粒。第40頁(yè)/共73頁(yè)41一一 加工表面層的冷作硬化加工表面層的冷作硬化 （一）定義（一）定義n塑性變形塑性變形-晶格扭曲、畸變晶格扭曲、畸變-晶粒間滑移動(dòng)晶粒間滑移動(dòng)-晶粒拉長(zhǎng)晶粒拉長(zhǎng)-表層硬表層硬度增加度增加-冷作硬化。冷作硬化。n冷作冷作硬化硬化-增大金屬變形的阻力增大金屬變形的阻力-減小塑性減小塑性物理性質(zhì)（密度、導(dǎo)物理性質(zhì)（密度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性）變化。電導(dǎo)熱性）變化。n冷作冷作硬化硬化-高能位不穩(wěn)定狀態(tài)高能位不穩(wěn)定

23、狀態(tài)-有條件有條件-冷硬結(jié)構(gòu)本能向穩(wěn)定轉(zhuǎn)化冷硬結(jié)構(gòu)本能向穩(wěn)定轉(zhuǎn)化-弱化。如切削熱。弱化。如切削熱。影響表層金屬力學(xué)物理性能的工藝因素 第41頁(yè)/共73頁(yè) 冷硬三個(gè)指標(biāo)：冷硬三個(gè)指標(biāo)： 1 1）表層金屬的顯微硬度）表層金屬的顯微硬度HV;HV; 2) 2) 硬化深度硬化深度h(um);h(um); 3) 3) 硬化程度硬化程度N N。度。工件內(nèi)部金屬原來的硬000%100HVHVHVHVN42第42頁(yè)/共73頁(yè)影響切削加工表面冷作硬化的因素影響切削加工表面冷作硬化的因素: :切削用切削用量量43第43頁(yè)/共73頁(yè)441 1 切削用量切削用量n進(jìn)給量大進(jìn)給量大-切削力大切削力大-塑性變形大塑性變形

24、大-顯微硬度大顯微硬度大（只是在進(jìn)給量比較大的情況下）。（只是在進(jìn)給量比較大的情況下）。n如果進(jìn)給量很小如果進(jìn)給量很小-如切削厚度小于如切削厚度小于0.05-0.06mm0.05-0.06mm時(shí)時(shí)- -繼續(xù)減小進(jìn)給量繼續(xù)減小進(jìn)給量-冷硬程度增加（見下圖）冷硬程度增加（見下圖）影響切削加工表面冷作硬化的因素影響切削加工表面冷作硬化的因素: :切削用量切削用量第44頁(yè)/共73頁(yè)45第45頁(yè)/共73頁(yè)46n切削速度大切削速度大-刀具與工件作用時(shí)間短刀具與工件作用時(shí)間短-塑性變形擴(kuò)展塑性變形擴(kuò)展深度減少深度減少-冷硬層深度減??；冷硬層深度減??；n切削速度增大切削速度增大-切削熱作用時(shí)間短切削熱作用時(shí)間

25、短-冷硬程度增加。冷硬程度增加。n有時(shí)候，切削速度增加有時(shí)候，切削速度增加-冷硬程度增加；有時(shí)相反。冷硬程度增加；有時(shí)相反。n力因素和熱因素綜合作用的結(jié)果。力因素和熱因素綜合作用的結(jié)果。n切削深度對(duì)表層金屬冷作硬化的影響不大。切削深度對(duì)表層金屬冷作硬化的影響不大。影響切削加工表面冷作硬化的因素影響切削加工表面冷作硬化的因素: :切削用量切削用量第46頁(yè)/共73頁(yè)47n切削刃鈍圓半徑的大小對(duì)切削形成過程的形成有決定性影響。切削刃鈍圓半徑的大小對(duì)切削形成過程的形成有決定性影響。n切削切削刃鈍圓半徑大刃鈍圓半徑大-徑向切削分力大徑向切削分力大-表層塑性大表層塑性大-冷硬增冷硬增大。大。n刀具磨損對(duì)表

26、層金屬冷硬影響很大。刀具磨損對(duì)表層金屬冷硬影響很大。n后刀面磨損寬度加大后刀面磨損寬度加大-后刀面與工件摩擦加劇后刀面與工件摩擦加劇-塑性增加塑性增加-冷硬增大。冷硬增大。n磨損寬度繼續(xù)加大磨損寬度繼續(xù)加大-摩擦熱急劇增大摩擦熱急劇增大-弱化增大弱化增大-顯微硬度顯微硬度逐漸下降逐漸下降-穩(wěn)定到一定水平（見下圖）。穩(wěn)定到一定水平（見下圖）。刀具幾何形狀的影響第47頁(yè)/共73頁(yè)48第48頁(yè)/共73頁(yè)493 3 加工材料性能的影響加工材料性能的影響 n材料塑性大材料塑性大-冷硬程度嚴(yán)重。冷硬程度嚴(yán)重。n碳剛中含碳量大碳剛中含碳量大-強(qiáng)度高強(qiáng)度高-塑性小塑性小-冷硬程度小。冷硬程度小。n有色合金金屬

27、熔點(diǎn)低有色合金金屬熔點(diǎn)低-容易弱化容易弱化-冷硬程度輕。冷硬程度輕。第49頁(yè)/共73頁(yè)501 1 工件材料性能的影響工件材料性能的影響n塑性、導(dǎo)熱兩方面塑性、導(dǎo)熱兩方面n磨削高碳工具剛磨削高碳工具剛T8T8，冷硬程度，冷硬程度60%-65%;60%-65%;n磨削純鐵，冷硬程度磨削純鐵，冷硬程度75%-80%75%-80%；n純鐵的塑性好純鐵的塑性好-磨削時(shí)塑性變形大磨削時(shí)塑性變形大-強(qiáng)化傾向大；強(qiáng)化傾向大；n純鐵導(dǎo)熱性不高碳工具剛高，熱不容易集中純鐵導(dǎo)熱性不高碳工具剛高，熱不容易集中-弱化傾弱化傾向小。向小。磨削加工表面冷作硬化的因素第50頁(yè)/共73頁(yè) 2 2 磨削用量的影響磨削用量的影響5

28、1第51頁(yè)/共73頁(yè)522 2 磨削用量的影響磨削用量的影響n 磨削深度大磨削深度大-磨削力大磨削力大-塑性變形加劇塑性變形加劇-冷硬傾向增冷硬傾向增大。大。n縱向進(jìn)給速度加大縱向進(jìn)給速度加大-磨粒切削厚度增大磨粒切削厚度增大-磨削力加大磨削力加大-冷硬增大?？v向進(jìn)給速度加大冷硬增大?？v向進(jìn)給速度加大-有時(shí)產(chǎn)生大熱量有時(shí)產(chǎn)生大熱量-冷硬冷硬減弱。減弱。 （要考慮兩方面的情況）（要考慮兩方面的情況）第52頁(yè)/共73頁(yè)532 2 磨削用量的影響磨削用量的影響n工件轉(zhuǎn)速高工件轉(zhuǎn)速高-縮短砂輪對(duì)工件熱作用時(shí)間縮短砂輪對(duì)工件熱作用時(shí)間-軟化傾向減弱軟化傾向減弱- -冷硬增大。冷硬增大。n磨削磨削速度高速

29、度高-磨粒切削厚度小磨粒切削厚度小-塑性變形小塑性變形小-溫度高溫度高- -弱化傾向大。弱化傾向大。n高速高速磨削磨削-冷硬程度低冷硬程度低。3 3 砂輪粒度的影響砂輪粒度的影響n 粒度大粒度大-每顆磨粒的載荷小每顆磨粒的載荷小-冷硬程度小冷硬程度小第53頁(yè)/共73頁(yè)54（四）冷作硬化的測(cè)量（四）冷作硬化的測(cè)量 顯微硬度計(jì)測(cè)量：原理與維氏硬度計(jì)相同。顯微硬度計(jì)測(cè)量：原理與維氏硬度計(jì)相同。 金剛石頭金剛石頭-打印痕打印痕-印痕大小印痕大小-硬度。硬度。 載荷大小不同。載荷大小不同。第54頁(yè)/共73頁(yè)55第55頁(yè)/共73頁(yè)56（一）（一） 機(jī)械加工表面層金相組織的變化機(jī)械加工表面層金相組織的變化

30、原因原因: : 機(jī)械加工機(jī)械加工-加工區(qū)、鄰近區(qū)加工區(qū)、鄰近區(qū)-溫度急劇升高溫度急劇升高- -超過工件材料金相組織變化的臨界點(diǎn)超過工件材料金相組織變化的臨界點(diǎn)-發(fā)生金相組織變發(fā)生金相組織變化（一般切削方法沒有如此嚴(yán)重）?；ㄒ话闱邢鞣椒]有如此嚴(yán)重）。 磨削加工：磨削比壓大磨削加工：磨削比壓大磨削速度高磨削速度高-切除金屬的功切除金屬的功率消耗大率消耗大-消耗能量轉(zhuǎn)化為熱消耗能量轉(zhuǎn)化為熱-80%-80%熱傳給被加工表面，熱傳給被加工表面，表面溫度升很高。表面溫度升很高。表層金屬的金相組織變化第56頁(yè)/共73頁(yè)57（一）（一） 機(jī)械加工表面層金相組織的變化機(jī)械加工表面層金相組織的變化n淬火剛件：

31、很高磨削溫度淬火剛件：很高磨削溫度-表層金相組織變化表層金相組織變化-表層表層金屬硬度下降金屬硬度下降-表面呈現(xiàn)氧化膜顏色表面呈現(xiàn)氧化膜顏色-“磨削燒傷磨削燒傷”。n磨削加工容易導(dǎo)致加工表面金相組織變化。磨削加工容易導(dǎo)致加工表面金相組織變化。表層金屬的金相組織變化第57頁(yè)/共73頁(yè)58磨削淬火鋼時(shí)表面層產(chǎn)生的燒傷有以下三種：磨削淬火鋼時(shí)表面層產(chǎn)生的燒傷有以下三種： 回火燒傷回火燒傷 : :磨削磨削區(qū)溫度超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（區(qū)溫度超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（300300攝氏度）攝氏度）而未超過相變溫度（而未超過相變溫度（720720攝氏度），工件表層金屬的馬氏體攝氏度），工件表層金屬的馬氏體轉(zhuǎn)化成硬度較

32、低的回火組織（索氏體或托氏體）轉(zhuǎn)化成硬度較低的回火組織（索氏體或托氏體）。淬火燒傷淬火燒傷 : :磨削區(qū)溫度超過相變溫度，再加上冷卻液的急冷磨削區(qū)溫度超過相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，硬度比原來的回作用，表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，硬度比原來的回火馬氏體高；而它的下層則因?yàn)槔鋮s緩慢出現(xiàn)了硬度比原來火馬氏體高；而它的下層則因?yàn)槔鋮s緩慢出現(xiàn)了硬度比原來回火馬氏體低的回火組織（索氏體或托氏體）?；鼗瘃R氏體低的回火組織（索氏體或托氏體）。表層金屬的金相組織變化第58頁(yè)/共73頁(yè)退火燒傷退火燒傷 不用冷卻液進(jìn)行干磨削時(shí)，磨削區(qū)溫度不用冷卻液進(jìn)行干磨削時(shí)，磨削區(qū)溫度

33、超過相變溫度，表層金屬產(chǎn)生退火組織，馬氏超過相變溫度，表層金屬產(chǎn)生退火組織，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，表層金屬硬度急劇下降。體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，表層金屬硬度急劇下降。 59第59頁(yè)/共73頁(yè)601 1 正確選擇砂輪正確選擇砂輪n磨削導(dǎo)熱性差的材料（如耐熱剛、軸承剛、不銹剛）磨削導(dǎo)熱性差的材料（如耐熱剛、軸承剛、不銹剛）-容易產(chǎn)生燒傷容易產(chǎn)生燒傷-合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織。合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織。n砂輪硬度太高砂輪硬度太高-砂輪鈍化后不易脫落砂輪鈍化后不易脫落-容易燒傷。容易燒傷。n避免燒傷避免燒傷：a a 較軟的砂輪較軟的砂輪 b b 具有一定彈性的結(jié)合劑（橡膠、樹脂結(jié)合劑）具有一定彈

34、性的結(jié)合劑（橡膠、樹脂結(jié)合劑） c c 在砂輪孔隙內(nèi)浸入潤(rùn)滑物質(zhì)（石蠟等）在砂輪孔隙內(nèi)浸入潤(rùn)滑物質(zhì)（石蠟等）-減減少摩擦熱少摩擦熱-降低溫度降低溫度-防止燒傷。防止燒傷。改善磨削燒傷的工藝途徑第60頁(yè)/共73頁(yè)61 合理選擇磨削用量合理選擇磨削用量第61頁(yè)/共73頁(yè)622 2 合理選擇磨削合理選擇磨削用量用量第62頁(yè)/共73頁(yè)2 2 合理選擇磨削用量合理選擇磨削用量n從兩圖可以看出：從兩圖可以看出： 磨削深度大磨削深度大-容易導(dǎo)致燒傷；容易導(dǎo)致燒傷； 橫向進(jìn)給量增大橫向進(jìn)給量增大-減輕燒傷；減輕燒傷；n工件回轉(zhuǎn)速度增大工件回轉(zhuǎn)速度增大-磨削表面溫度升高磨削表面溫度升高-但其增長(zhǎng)速但其增長(zhǎng)速度與磨削深度的影響相比小得多；度與磨削深度的影響相比小得多；n工件回轉(zhuǎn)速度大工件回轉(zhuǎn)速度大-熱量不易傳入工件內(nèi)層熱量不易傳入工件內(nèi)層-燒傷層深燒傷層深度減小度減小。但。但工件回轉(zhuǎn)速度大工件回轉(zhuǎn)速度大-粗糙度增大粗糙度增大-則同時(shí)提高則同時(shí)提高砂輪速度砂輪速度-避免燒傷。避免燒傷。n通常：大的工件速度、小的磨削深度通常：大的工件速度、小的磨削深度-減輕燒傷。減輕燒傷。63第63頁(yè)/共73頁(yè) 3 3 改善冷卻改善冷卻條件條件 磨削液進(jìn)入磨削液進(jìn)入磨削區(qū)磨削區(qū)-充分充分冷卻