現(xiàn)代過程裝備制造技術(shù)-11機(jī)械加工表面質(zhì)量

1、11 機(jī)械加工表面質(zhì)量SIT11.1 概述概述11.2 影響加工表面質(zhì)量的工藝因素影響加工表面質(zhì)量的工藝因素11.3 表面強(qiáng)化工藝表面強(qiáng)化工藝SIT11.1 概述概述11.1.1 機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念11.1.2 機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響SIT11.1.1 機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念v 實(shí)踐表明，零件的破壞一般總是從表面層開始的。產(chǎn)品實(shí)踐表明，零件的破壞一般總是從表面層開始的。產(chǎn)品的工件性能，尤其是可靠性、耐磨性等，很大程度上取的工件性能，尤其是可靠性、耐磨性等，很大程度上取決于其主要零件的表面質(zhì)量。決于

2、其主要零件的表面質(zhì)量。機(jī)械加工機(jī)械加工表面質(zhì)量表面質(zhì)量表面的幾何特性表面的幾何特性表面的物理力學(xué)性能表面的物理力學(xué)性能表面粗糙度表面粗糙度（表面的微觀幾何開關(guān)誤差）（表面的微觀幾何開關(guān)誤差）表面波度表面波度（介于宏觀幾何形狀誤差與表面粗糙（介于宏觀幾何形狀誤差與表面粗糙度之間的一種周期性幾何形狀誤差）度之間的一種周期性幾何形狀誤差）加工表面層塑性變形引起的表面加工表面層塑性變形引起的表面加工硬化加工硬化切削和磨削加工等的高溫引起的切削和磨削加工等的高溫引起的表面層金相組織的變化表面層金相組織的變化切削加工引起的表面層殘余應(yīng)力切削加工引起的表面層殘余應(yīng)力SIT11.1.2 機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件

3、使用性能的影響機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響1. 表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響有潤滑條件下，有潤滑條件下，零件的磨損過程零件的磨損過程初期磨損初期磨損正常磨損正常磨損急劇磨損急劇磨損 在一定條件下摩擦副在一定條件下摩擦副表面粗糙度參數(shù)總是存在表面粗糙度參數(shù)總是存在某個(gè)最佳點(diǎn)某個(gè)最佳點(diǎn)，在這一點(diǎn)的初期磨損量最小。，在這一點(diǎn)的初期磨損量最小。 上下摩擦件的上下摩擦件的紋理方向紋理方向與相對運(yùn)動(dòng)方向與相對運(yùn)動(dòng)方向一致一致時(shí)時(shí)，初期磨損量最小初期磨損量最??；垂直時(shí)則最大。；垂直時(shí)則最大。 表面加工冷作硬化能提高耐磨性表面加工冷作硬化能提高耐磨性，但過高的硬，但過高的硬度會(huì)

4、使局部金屬組織疏松發(fā)脆及有細(xì)小裂紋出度會(huì)使局部金屬組織疏松發(fā)脆及有細(xì)小裂紋出現(xiàn)，在外力作用下表面層易產(chǎn)生剝落現(xiàn)象而使現(xiàn)，在外力作用下表面層易產(chǎn)生剝落現(xiàn)象而使磨損加劇。磨損加劇。SIT11.1.2 機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響2. 表面質(zhì)量對零件疲勞強(qiáng)度的影響表面質(zhì)量對零件疲勞強(qiáng)度的影響 在在交變載荷作用下，零件表面的粗糙度、劃痕和微觀裂紋等缺交變載荷作用下，零件表面的粗糙度、劃痕和微觀裂紋等缺陷容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生擴(kuò)展疲勞裂紋，致零件疲勞損壞。陷容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生擴(kuò)展疲勞裂紋，致零件疲勞損壞。減小表面粗糙度可提高疲勞強(qiáng)度減小表面粗糙度可提高疲勞

5、強(qiáng)度。 加工紋理方向加工紋理方向和相對運(yùn)動(dòng)方向和相對運(yùn)動(dòng)方向相垂直時(shí)，疲勞強(qiáng)度明顯降低相垂直時(shí)，疲勞強(qiáng)度明顯降低。 表面殘余應(yīng)力表面殘余應(yīng)力對疲勞影響很大對疲勞影響很大 壓應(yīng)力壓應(yīng)力能部分抵消外力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，起著阻礙疲勞裂紋擴(kuò)能部分抵消外力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，起著阻礙疲勞裂紋擴(kuò)展和新裂紋產(chǎn)生的作用，展和新裂紋產(chǎn)生的作用，能提高零件的疲勞強(qiáng)度能提高零件的疲勞強(qiáng)度。 拉應(yīng)力與外力施加的拉應(yīng)力方向一致，會(huì)助長疲勞裂紋的擴(kuò)拉應(yīng)力與外力施加的拉應(yīng)力方向一致，會(huì)助長疲勞裂紋的擴(kuò)展，而使疲勞強(qiáng)度降低。展，而使疲勞強(qiáng)度降低。 表面冷作硬化有助于提高零件的疲勞強(qiáng)度表面冷作硬化有助于提高零件的疲勞強(qiáng)度，這是由于硬化層

6、能，這是由于硬化層能阻止已有裂紋的擴(kuò)大和新疲勞裂紋的產(chǎn)生。但過大反而易于產(chǎn)阻止已有裂紋的擴(kuò)大和新疲勞裂紋的產(chǎn)生。但過大反而易于產(chǎn)生裂紋。生裂紋。SIT11.1.2 機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響3. 表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性能的影響表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性能的影響 表面殘余壓應(yīng)力會(huì)使零件表面緊密而使腐蝕性物質(zhì)不易侵入，表面殘余壓應(yīng)力會(huì)使零件表面緊密而使腐蝕性物質(zhì)不易侵入，提高耐腐蝕能力。提高耐腐蝕能力。 在靜拉應(yīng)力和特定環(huán)境共同作用會(huì)導(dǎo)致某些敏感金屬或合金脆在靜拉應(yīng)力和特定環(huán)境共同作用會(huì)導(dǎo)致某些敏感金屬或合金脆性斷裂，而加速腐蝕作用，即應(yīng)力腐蝕。性斷裂，而

7、加速腐蝕作用，即應(yīng)力腐蝕。 由于表面粗糙度的存在，在表面由于表面粗糙度的存在，在表面凹谷處容易積聚腐蝕性介質(zhì)而產(chǎn)凹谷處容易積聚腐蝕性介質(zhì)而產(chǎn)生腐蝕，且凹谷越深，滲透與腐生腐蝕，且凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈；而在粗糙表面的蝕作用越強(qiáng)烈；而在粗糙表面的凸峰處則因摩擦劇烈而容易產(chǎn)生凸峰處則因摩擦劇烈而容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。減小表面粗糙度和電化學(xué)腐蝕。減小表面粗糙度和坡度可提高零件的耐腐蝕能力。坡度可提高零件的耐腐蝕能力。SIT11.1.2 機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響機(jī)械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響4. 表面質(zhì)量對配合性質(zhì)的影響表面質(zhì)量對配合性質(zhì)的影響 配合性質(zhì)是由相配零件之間的配合性

8、質(zhì)是由相配零件之間的過盈量或間隙量過盈量或間隙量來表示來表示。由于表面微觀不平度的存在，使得實(shí)際有效過盈量。由于表面微觀不平度的存在，使得實(shí)際有效過盈量或有效間隙量發(fā)生改變，從而引起或有效間隙量發(fā)生改變，從而引起配合性質(zhì)配合性質(zhì)和和配合精配合精度度的改變。的改變。 間隙配合時(shí)，若表面粗糙度過大，將引起初期磨間隙配合時(shí)，若表面粗糙度過大，將引起初期磨損量增大，使配合間隙變大，導(dǎo)致配合性質(zhì)變化損量增大，使配合間隙變大，導(dǎo)致配合性質(zhì)變化，從而使運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定或使氣壓、液壓系統(tǒng)的泄漏，從而使運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定或使氣壓、液壓系統(tǒng)的泄漏量增大；量增大； 過盈配合時(shí)，若表面粗糙度過大，則實(shí)際過盈量過盈配合時(shí)，若表面粗糙

9、度過大，則實(shí)際過盈量將減少，降低連接強(qiáng)度，影響配合的可靠性。將減少，降低連接強(qiáng)度，影響配合的可靠性。SIT11.2 影響加工表面質(zhì)量的工藝因素影響加工表面質(zhì)量的工藝因素11.2.1 切削加工時(shí)的影響因素切削加工時(shí)的影響因素11.2.2 磨削加工時(shí)的影響因素磨削加工時(shí)的影響因素SIT1. 影響切削加工表面粗糙度的因素影響切削加工表面粗糙度的因素 幾何因素幾何因素 刀具相對工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下的刀具相對工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下的未被切下的面積，為未被切下的面積，為切削層的殘留面積切削層的殘留面積。 殘留面積越大，表面越粗糙。殘留面積越大，表面越粗糙。11.2.1 切削加工時(shí)的影

10、響因素切削加工時(shí)的影響因素車削時(shí)殘留面積的高度車削時(shí)殘留面積的高度frHmaxvfrb）Hmaxfa）vfrr措施：措施：降低進(jìn)給量降低進(jìn)給量f減小刀具主偏減小刀具主偏角角Kr、副偏角、副偏角Kr增大刀尖圓弧增大刀尖圓弧半徑半徑rSIT1. 影響切削加工表面粗糙度的因素影響切削加工表面粗糙度的因素 物理因素物理因素 塑性變形塑性變形：刀具刃口圓角及后刀面對工件的擠壓：刀具刃口圓角及后刀面對工件的擠壓與摩擦，會(huì)使工件已加工表面發(fā)生塑性變形，引與摩擦，會(huì)使工件已加工表面發(fā)生塑性變形，引起已有殘留面積歪扭，使粗糙度變大。起已有殘留面積歪扭，使粗糙度變大。 積屑瘤積屑瘤：中速切削塑性金屬時(shí)，在前刀面上

11、發(fā)生：中速切削塑性金屬時(shí)，在前刀面上發(fā)生冷焊，形成硬度很高的積屑瘤。隨著它由小變大冷焊，形成硬度很高的積屑瘤。隨著它由小變大和脫落使刀具的幾何角度和切削深度發(fā)生變化，和脫落使刀具的幾何角度和切削深度發(fā)生變化，不導(dǎo)致切削加工的不穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響表面粗糙不導(dǎo)致切削加工的不穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響表面粗糙度。度。 鱗刺鱗刺：低速切削塑性金屬時(shí)，已加工表面常會(huì)出：低速切削塑性金屬時(shí)，已加工表面常會(huì)出現(xiàn)周期性的鱗片狀毛刺，降低表面粗糙度?，F(xiàn)周期性的鱗片狀毛刺，降低表面粗糙度。11.2.1 切削加工時(shí)的影響因素切削加工時(shí)的影響因素SIT1. 影響切削加工表面粗糙度的因素影響切削加工表面粗糙度的因素 物理物理因素因

12、素 措施：措施： 選擇合適的切削速度（切削速度高，塑性變形不選擇合適的切削速度（切削速度高，塑性變形不充分，表面粗糙度?。┖瓦M(jìn)給量充分，表面粗糙度?。┖瓦M(jìn)給量 合理選擇工件材料（塑性越大，金相組織越粗大合理選擇工件材料（塑性越大，金相組織越粗大，表面越粗糙），表面越粗糙） 合理選擇熱處理方法合理選擇熱處理方法 采用合適的刀具材料、角度和提高刃具質(zhì)量采用合適的刀具材料、角度和提高刃具質(zhì)量 合理選用切削液合理選用切削液11.2.1 切削加工時(shí)的影響因素切削加工時(shí)的影響因素SIT2. 影響切削加工表面層物理力學(xué)性能的因素影響切削加工表面層物理力學(xué)性能的因素 表面層的冷作硬化表面層的冷作硬化 定義：在

13、切削過程中，工件表面層由于受到切削力的作用而定義：在切削過程中，工件表面層由于受到切削力的作用而產(chǎn)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形強(qiáng)烈的塑性變形，引起晶格間剪切滑移，晶格嚴(yán)重扭曲，引起晶格間剪切滑移，晶格嚴(yán)重扭曲拉長、破碎和纖維化。這時(shí)，晶粒間的聚合力增加，拉長、破碎和纖維化。這時(shí)，晶粒間的聚合力增加，表面層表面層的強(qiáng)度和硬度增加，稱為表面加工硬化的強(qiáng)度和硬度增加，稱為表面加工硬化。 加工硬化程度決定于產(chǎn)生塑性變形的加工硬化程度決定于產(chǎn)生塑性變形的力、變形速度和切削溫力、變形速度和切削溫度度。切削力。切削力硬化程度硬化程度；變形速度；變形速度硬化程度硬化程度；切削溫度；切削溫度軟化作用軟化作用，切削熱提高

14、表面層溫度，使已硬化的金屬產(chǎn)生，切削熱提高表面層溫度，使已硬化的金屬產(chǎn)生回復(fù)現(xiàn)象（軟化）。最后取決于回復(fù)現(xiàn)象（軟化）。最后取決于硬化和軟化的綜合效果硬化和軟化的綜合效果。 影響表面冷作硬化的工藝因素：刀具的幾何參數(shù)；切削用量影響表面冷作硬化的工藝因素：刀具的幾何參數(shù)；切削用量（切削速度（切削速度進(jìn)給量進(jìn)給量硬化硬化 ）；工件材料（塑性）；工件材料（塑性硬化硬化 ）11.2.1 切削加工時(shí)的影響因素切削加工時(shí)的影響因素SIT2. 影響切削加工表面層物理力學(xué)性能的因素影響切削加工表面層物理力學(xué)性能的因素 表面層的殘余應(yīng)力表面層的殘余應(yīng)力 定義：定義： 機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，在表面層機(jī)

15、械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，在表面層及其與基體材料的交界處會(huì)產(chǎn)生及其與基體材料的交界處會(huì)產(chǎn)生互相平衡的互相平衡的彈性力彈性力，即表面，即表面層的殘余應(yīng)力層的殘余應(yīng)力。 殘余應(yīng)力是表面質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，分布深度可達(dá)殘余應(yīng)力是表面質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，分布深度可達(dá)2530m。 殘余壓應(yīng)力可提高工件表面的耐蝕性和疲勞強(qiáng)度，而殘余拉殘余壓應(yīng)力可提高工件表面的耐蝕性和疲勞強(qiáng)度，而殘余拉應(yīng)力則使耐蝕性和疲勞強(qiáng)度降低，若拉應(yīng)力超過工件材料的應(yīng)力則使耐蝕性和疲勞強(qiáng)度降低，若拉應(yīng)力超過工件材料的疲勞強(qiáng)度極限，則會(huì)使工件表面產(chǎn)生裂紋，加速工件損壞。疲勞強(qiáng)度極限，則會(huì)使工件表面產(chǎn)生裂紋，加速工件損壞。 產(chǎn)生表

16、面層殘余應(yīng)力的原因產(chǎn)生表面層殘余應(yīng)力的原因：熱塑性變形；冷塑性變形；金：熱塑性變形；冷塑性變形；金屬組織變化。屬組織變化。11.2.1 切削加工時(shí)的影響因素切削加工時(shí)的影響因素SIT2. 影響切削加工表面層物理力學(xué)性能的因素影響切削加工表面層物理力學(xué)性能的因素 產(chǎn)生表面層殘余應(yīng)力的原因產(chǎn)生表面層殘余應(yīng)力的原因 熱塑性變形熱塑性變形 切削熱使工件表面局部溫升過高，引起高溫塑性變形。切削熱使工件表面局部溫升過高，引起高溫塑性變形。表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。 冷塑性變形冷塑性變形 工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長塑性變形，基工件表面受到擠壓與

17、摩擦，表層產(chǎn)生伸長塑性變形，基體仍處于彈性變形狀態(tài)。表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而里層體仍處于彈性變形狀態(tài)。表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而里層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。 金屬組織變化金屬組織變化 高溫引起表面相變。比容小，體積收縮，產(chǎn)生殘余拉應(yīng)高溫引起表面相變。比容小，體積收縮，產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。反之產(chǎn)生壓應(yīng)力。力。反之產(chǎn)生壓應(yīng)力。 綜合作用；切削熱不大則以綜合作用；切削熱不大則以冷塑性變形冷塑性變形為主。為主。11.2.1 切削加工時(shí)的影響因素切削加工時(shí)的影響因素SIT11.2.2 磨削加工時(shí)的影響因素磨削加工時(shí)的影響因素1. 影響磨削加工表面粗糙度的因素影響磨削加工表面粗糙度的因素 砂輪結(jié)構(gòu)砂輪結(jié)構(gòu)

18、由由大量磨粒大量磨粒用結(jié)合劑黏結(jié)而成，在磨料和結(jié)合劑用結(jié)合劑黏結(jié)而成，在磨料和結(jié)合劑之間存在一定間隙。之間存在一定間隙。 磨削加工的特點(diǎn)磨削加工的特點(diǎn) 磨削過程中，較尖銳的磨粒能切下一定厚度的金磨削過程中，較尖銳的磨粒能切下一定厚度的金屬，在工件表面上的任意一塊小面積上，都受到屬，在工件表面上的任意一塊小面積上，都受到很多磨粒的很多磨粒的切削和刻劃切削和刻劃作用，最終作用，最終形成光滑的表形成光滑的表面面。隨著磨粒的鈍化，。隨著磨粒的鈍化，切削作用逐漸減弱切削作用逐漸減弱，直至，直至只能對工件表面起只能對工件表面起擠壓和刻劃擠壓和刻劃作用。作用。SIT11.2.2 磨削加工時(shí)的影響因素磨削加工

19、時(shí)的影響因素1. 影響磨削加工表面粗糙度的因素影響磨削加工表面粗糙度的因素 影響因素影響因素 砂輪及其修整砂輪及其修整 砂輪粒度砂輪粒度 Ra，但要適量，但要適量 砂輪硬度適中，常取中硬砂輪硬度適中，常取中硬 修整導(dǎo)程和修整比修整導(dǎo)程和修整比 Ra 磨削用量磨削用量 砂輪線速度砂輪線速度 Ra 工件線速度工件線速度 Ra 縱向進(jìn)給量縱向進(jìn)給量 Ra 磨削深度磨削深度 Ra 光磨次數(shù)光磨次數(shù) RaSIT11.2.2 磨削加工時(shí)的影響因素磨削加工時(shí)的影響因素2. 影響磨削加工表面層物理力學(xué)性能的因素影響磨削加工表面層物理力學(xué)性能的因素a. 表面層金相組織變化與磨削燒傷表面層金相組織變化與磨削燒傷

20、磨粒以很高的磨粒以很高的速度速度35m/s切削金屬，切削切削金屬，切削功率功率遠(yuǎn)大于一遠(yuǎn)大于一般切削加工，磨削熱使磨削層般切削加工，磨削熱使磨削層溫度溫度很高很高500600，引，引起工件表面層的金相組織發(fā)生變化，稱為起工件表面層的金相組織發(fā)生變化，稱為磨削燒傷磨削燒傷。 磨削淬火鋼時(shí)表面層產(chǎn)生的燒傷磨削淬火鋼時(shí)表面層產(chǎn)生的燒傷 回火燒傷回火燒傷：超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，表面原來的馬氏體轉(zhuǎn)變成，表面原來的馬氏體轉(zhuǎn)變成硬度降低硬度降低的回火組織的回火組織屈氏體或索氏體。表面氧化膜百度屈氏體或索氏體。表面氧化膜百度不同呈現(xiàn)不同顏色，如黃、褐、藍(lán)、青等。不同呈現(xiàn)不同顏色，如黃、褐、藍(lán)、

21、青等。 淬火燒傷和退火燒傷淬火燒傷和退火燒傷：超過相變溫度超過相變溫度，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。快冷則會(huì)產(chǎn)生二次淬火現(xiàn)象，表面出現(xiàn)二次淬火馬氏體，?？炖鋭t會(huì)產(chǎn)生二次淬火現(xiàn)象，表面出現(xiàn)二次淬火馬氏體，硬度比原來的回火馬氏體高硬度比原來的回火馬氏體高，稱為淬火燒傷；不冷卻而以干，稱為淬火燒傷；不冷卻而以干磨，冷卻緩慢，表面磨，冷卻緩慢，表面硬度急劇下降硬度急劇下降，稱為退火燒傷。，稱為退火燒傷。SIT11.2.2 磨削加工時(shí)的影響因素磨削加工時(shí)的影響因素2. 影響磨削加工表面層物理力學(xué)性能的因素影響磨削加工表面層物理力學(xué)性能的因素a. 表面層金相組織變化與磨削燒傷表面層金相組織變化

22、與磨削燒傷 減輕和消除磨削燒傷的工藝措施減輕和消除磨削燒傷的工藝措施 選擇合適的砂輪選擇合適的砂輪 磨料脆性磨料脆性 砂輪硬度砂輪硬度 自銳性自銳性 能量消耗能量消耗；保證工件粗糙；保證工件粗糙度下選擇較粗的砂輪粒度。度下選擇較粗的砂輪粒度。 及時(shí)合理地修整砂輪及時(shí)合理地修整砂輪修整細(xì)易引起燒傷；修整粗影響表面粗糙度。修整細(xì)易引起燒傷；修整粗影響表面粗糙度。 合理合理選用磨削用量選用磨削用量 工件速度工件速度 磨削深度磨削深度 縱向進(jìn)給量縱向進(jìn)給量 （采用寬砂輪）（采用寬砂輪） 改善冷卻條件改善冷卻條件 改進(jìn)配方、加大流量、提高壓力，改進(jìn)噴嘴結(jié)構(gòu)、采用內(nèi)改進(jìn)配方、加大流量、提高壓力，改進(jìn)噴嘴結(jié)

23、構(gòu)、采用內(nèi)冷卻方式等冷卻方式等SIT11.2.2 磨削加工時(shí)的影響因素磨削加工時(shí)的影響因素2. 影響磨削加工表面層物理力學(xué)性能的因素影響磨削加工表面層物理力學(xué)性能的因素b. 表面層的殘余應(yīng)力與磨削裂紋表面層的殘余應(yīng)力與磨削裂紋 熱態(tài)塑性變形和相變起主導(dǎo)作用熱態(tài)塑性變形和相變起主導(dǎo)作用，表面常產(chǎn)生殘余拉，表面常產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。應(yīng)力。拉應(yīng)力超過工件的拉伸強(qiáng)度拉應(yīng)力超過工件的拉伸強(qiáng)度時(shí)，工件表面即產(chǎn)時(shí)，工件表面即產(chǎn)生生裂紋裂紋。 減少或消除殘余應(yīng)力的措施減少或消除殘余應(yīng)力的措施 磨削用量磨削用量 工件速度工件速度 磨削深度磨削深度 砂輪速度砂輪速度 工件材料工件材料 高強(qiáng)度合金鋼因?qū)嵝圆睢⒂操|(zhì)合金

24、由脆性大抗拉強(qiáng)度低高強(qiáng)度合金鋼因?qū)嵝圆?、硬質(zhì)合金由脆性大抗拉強(qiáng)度低及導(dǎo)熱性不好、碳鋼因含碳量高，都易產(chǎn)生裂紋。及導(dǎo)熱性不好、碳鋼因含碳量高，都易產(chǎn)生裂紋。c.表面層表面層的加工硬化：與切削加工硬化相近的加工硬化：與切削加工硬化相近SIT11.3 表面強(qiáng)化工藝表面強(qiáng)化工藝v 表面強(qiáng)化工藝是通過冷壓加工的方法使表面層金屬發(fā)生表面強(qiáng)化工藝是通過冷壓加工的方法使表面層金屬發(fā)生冷態(tài)塑性變形冷態(tài)塑性變形，以降低表面粗糙度，提高表面硬度，并，以降低表面粗糙度，提高表面硬度，并在表面層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力的表面強(qiáng)化工藝。在表面層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力的表面強(qiáng)化工藝。11.3.1 滾壓加工滾壓加工11.3.2 噴丸強(qiáng)化

25、噴丸強(qiáng)化SIT11.3.1 滾壓加工滾壓加工v方法方法v 采用硬度較高的滾輪或滾珠，采用硬度較高的滾輪或滾珠，對半精加工的零件表面在常溫對半精加工的零件表面在常溫條件下加壓，使其受壓點(diǎn)產(chǎn)生條件下加壓，使其受壓點(diǎn)產(chǎn)生彈性及塑性變形，進(jìn)而不但表彈性及塑性變形，進(jìn)而不但表面粗糙度降低，而且使表面層面粗糙度降低，而且使表面層的金屬結(jié)構(gòu)和性能也發(fā)生變化的金屬結(jié)構(gòu)和性能也發(fā)生變化，晶粒變細(xì)，并向著變形最大，晶粒變細(xì)，并向著變形最大的方向延伸，呈纖維狀，在表的方向延伸，呈纖維狀，在表面留下有利的殘余應(yīng)力。面留下有利的殘余應(yīng)力。F滾壓工具滾壓工具波峰被填充到波峰被填充到相鄰的波谷中相鄰的波谷中表面產(chǎn)生冷硬層表

26、面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力和殘余壓應(yīng)力SIT11.3.1 滾壓加工滾壓加工v特點(diǎn)特點(diǎn) 滾壓前滾壓前Ra不低于不低于5m，滾壓后，滾壓后Ra 為為0.630.16m。 形狀精度及相互位置精度主要取決于前道工序。形狀精度及相互位置精度主要取決于前道工序。 滾壓對象是塑性的金屬零件，要求材料組織均勻。滾壓對象是塑性的金屬零件，要求材料組織均勻。 滾壓生產(chǎn)率大大高于研磨和珩磨加工。滾壓生產(chǎn)率大大高于研磨和珩磨加工。v應(yīng)用應(yīng)用 可加工外圓、孔、平面及成形表面，通常在臥式車可加工外圓、孔、平面及成形表面，通常在臥式車床、轉(zhuǎn)塔車床或自動(dòng)車床上進(jìn)行。床、轉(zhuǎn)塔車床或自動(dòng)車床上進(jìn)行。SIT11.3.2 噴丸強(qiáng)化噴丸

27、強(qiáng)化v方法方法：利用壓縮空氣或離心力將大量的珠丸（直徑為利用壓縮空氣或離心力將大量的珠丸（直徑為0.2 4mm）以高速打擊被加工零件表面，使表面產(chǎn)生）以高速打擊被加工零件表面，使表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力，可以顯著提高零件的疲勞強(qiáng)度。冷硬層和殘余壓應(yīng)力，可以顯著提高零件的疲勞強(qiáng)度。珠丸可以是鑄鐵或砂石，鋼丸更好。噴丸所用設(shè)備是壓珠丸可以是鑄鐵或砂石，鋼丸更好。噴丸所用設(shè)備是壓縮空氣噴丸裝置或機(jī)械離心式噴丸裝置，這些裝置使珠縮空氣噴丸裝置或機(jī)械離心式噴丸裝置，這些裝置使珠丸能以丸能以35 50m/s的速度噴出。的速度噴出。v 應(yīng)用：主要用于不規(guī)則復(fù)雜的零件，如齒輪、連桿、曲應(yīng)用：主要用于不規(guī)則復(fù)

28、雜的零件，如齒輪、連桿、曲軸等。軸等。珠丸珠丸(直徑為直徑為0.24mm)高速高速(3550 m/s)打擊打擊被加工零件表面被加工零件表面使表面產(chǎn)生冷硬使表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力層和殘余壓應(yīng)力SIT復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1. 表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表面質(zhì)量對零件使用性能的影響 對耐磨性影響：粗糙度太大、太小都不耐磨；適度冷對耐磨性影響：粗糙度太大、太小都不耐磨；適度冷硬能提高耐磨性硬能提高耐磨性 對疲勞強(qiáng)度的影響：粗糙度越大，疲勞強(qiáng)度越差；適對疲勞強(qiáng)度的影響：粗糙度越大，疲勞強(qiáng)度越差；適度冷硬、殘余壓應(yīng)力能提高疲勞強(qiáng)度度冷硬、殘余壓應(yīng)力能提高疲勞強(qiáng)度 對工作精度的影響：粗糙度越大、工作精度降低；殘對工作精度的影響：粗糙度越大、工作精度降低；殘余應(yīng)力越大，工作精度降低余應(yīng)力越大，工作精度降低 對耐腐蝕性能的影響：粗糙度越大，耐腐蝕性越差；對耐腐蝕性能的影響：粗糙度越大