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文檔簡介

1、提高零件表面質(zhì)量的方法. (3)表面粗糙度(6)殘余應(yīng)力,零件沒有外界的力和熱作用情況下,材料內(nèi)部平衡狀態(tài)下的應(yīng)力。. (7)加工硬化;零件加工過程中的力、熱作用的結(jié)果形成表層材料硬度變化表面對(duì)零件使用性能產(chǎn)生影響的四個(gè). 主要方面:. (l)對(duì)零件耐磨性的影響。主要是表面粗糙度對(duì)零件耐磨性的影響。粗糙度越大,初期磨損量越大,引起被磨損表面尺寸變化越大。加工硬化(冷作硬化)對(duì)耐磨性也有影響。適當(dāng)?shù)睦渥饔不欣谔岣吡慵鼓p性能。. (2)對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響。減小表面粗糙度有利于提高零件的抗疲勞強(qiáng)度。表面殘余壓應(yīng)力和表面冷作硬化都有助于提高零件的抗疲勞強(qiáng)度。. (3)對(duì)耐腐蝕性的影響。減小表

2、面粗糙度、零件表面的殘余壓應(yīng)力都可提高零件抗腐蝕能力。. (4)對(duì)配合性質(zhì)的影響。表面粗糙度直接影響零件間的配合性質(zhì),對(duì)配合關(guān)系零件一定要控制其Ra值影響切削加工表面粗糙度的因素. 刀具在切削過程中留下的殘留面積、工件塑性過程中積屑瘤和鱗刺、工藝系統(tǒng)振動(dòng)使表面粗糙度惡化。. 改善切削加工表面粗糙度的措施從主教材所述四個(gè)方面人手:. 通過改變刀具幾何角度減小殘留面積高度,以此減小粗糙度。. 通過工件熱處理改善金相組織、細(xì)化晶粒以減小零件表面粗糙度。. 改變切削用量減小切削過程中塑性變形,以減低表面粗糙度。. 根據(jù)不同的加工階段適當(dāng)選擇切削液,減少摩擦和降低切削溫度,減小表面粗糙度影響磨削加工表面

3、物理力學(xué)性能的因素. 磨削熱造成的零件表面物理力學(xué)變化是指磨削燒傷和殘余應(yīng)力。. 磨削燒傷。磨削燒傷是指磨削溫度達(dá)到零件材料相變溫度以后,零件表層金屬層發(fā)生金相組織變化,造成零件使用壽命下降,甚至無法使用的表面質(zhì)量問題。. 殘余應(yīng)力與磨削裂紋.殘余拉應(yīng)力大干材料本身拉伸強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生磨削裂紋。提高磨削加工表面粗糙度的措施. 改變切削用量,減少切削熱產(chǎn)生,減少砂輪與工件作用時(shí)間(加快工件轉(zhuǎn)速),改善冷卻液和冷卻液冷卻方式,讓冷卻液更容易進(jìn)入磨削區(qū);改善砂輪的切削條件,如自銳性好的砂輪等,都可以減輕殘余應(yīng)力和防止磨削裂紋。. 了解影響因素包括砂輪特性參數(shù)和切削用量兩個(gè)方面。. 了解選擇砂輪參數(shù)和工藝參

4、數(shù)的影響趨勢。如:砂輪粒度號(hào)數(shù)越大,則粗糙度越??;砂輪硬度過軟,不易產(chǎn)生好的零件粗糙度,砂輪過硬容易燒傷工件而導(dǎo)致粗糙度變壞。磨削用量的影響亦如此有多種提高加工表面質(zhì)量的工藝方法,教材以圓柱形表面精加工為例材列舉了四種方法:. (l)研磨. 應(yīng)熟悉研磨加工的特點(diǎn)。. 了解研磨工作原理、研磨方法、對(duì)工件與研具相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的要求。. (2)珩磨. 珩磨是工藝中常用到的光整加工方法。要求熟悉珩磨的特點(diǎn),了解其工作原理,熟悉工藝參數(shù)的概念與含義。. (3)超精加工. 了解超精加工不能修正工件的尺寸和幾何誤差,只是獲得高的粗糙度表面的特點(diǎn)。. (4)滾壓與噴丸加工. 滾壓加工不僅降低零件表面粗糙度,并且

5、使零件表層金屬的晶粒變細(xì)、纖維化和在表面留下有利的殘余應(yīng)力,提高材料硬度、抗疲勞強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性。. 噴丸加工零件表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力,可提高零件抗疲勞強(qiáng)度和使用壽命的,可使表面粗糙度有所改善。. 應(yīng)當(dāng)知道除此之外還有多種方法:高精度磨削等。機(jī)械加工表面質(zhì)量,是指零件在機(jī)械加工后被加工面的微觀不平度。其加工后的表面質(zhì)量直接影響被加工件的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。一般而言,重要或關(guān)鍵零件的表面質(zhì)量要求都比普通零件要高。這是因?yàn)楸矶|(zhì)量好的零件會(huì)在很大程度上提高其耐磨性、耐蝕性和抗疲勞破損能力機(jī)械加工表面質(zhì)量 機(jī)械零件的破壞

6、,一般總是從表面層開始的。產(chǎn)品的性能,尤其是它的可靠性和耐久性,在很大程度上取決于零件表面層的質(zhì)量。研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的目的就是為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律,以便運(yùn)用這些規(guī)律來控制加工過程,最終達(dá)到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。   一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器使用性能的影響   (一)表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響   1. 表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響   一個(gè)剛加工好的摩擦副的兩個(gè)接觸表面之間,最初階段只在表面粗糙的的峰部接觸,實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)小于理論接觸面積,在相互接觸的峰部有

7、非常大的單位應(yīng)力,使實(shí)際接觸面積處產(chǎn)生塑性變形、彈性變形和峰部之間的剪切破壞,引起嚴(yán)重磨損。   零件磨損一般可分為三個(gè)階段,初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。表面粗糙度對(duì)零件表面磨損的影響很大。一般說表面粗糙度值愈小,其磨損性愈好。但表面粗糙度值太小,潤滑油不易儲(chǔ)存,接觸面之間容易發(fā)生分子粘接,磨損反而增加。因此,接觸面的粗糙度有一個(gè)最佳值,其值與零件的工作情況有關(guān),工作載荷加大時(shí),初期磨損量增大,表面粗糙度最佳值也加大。   2. 表面冷作硬化對(duì)耐磨性的影響   加工表面的冷作硬化使摩擦副表面層金屬的顯微硬度提高

8、,故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高,耐磨性就愈高,這是因?yàn)檫^分的冷作硬化將引起金屬組織過度疏松,甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落,使耐磨性下降。   (二)表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響   金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面和表面冷硬層下面,因此零件的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大。1. 表面粗糙度對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響   在交變載荷作用下,表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中,產(chǎn)生疲勞裂紋。表面粗糙度值愈大,表面的紋痕愈深,紋底半徑愈小,抗疲勞破壞底能力就愈差。   2. 殘余

9、應(yīng)力、冷作硬化對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響   余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響很大。表面層殘余拉應(yīng)力將使疲勞裂紋擴(kuò)大,加速疲勞破壞;而表面層殘余應(yīng)力能夠阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展,延緩疲勞破壞的產(chǎn)生   表面冷硬一般伴有殘余應(yīng)力的產(chǎn)生,可以防止裂紋產(chǎn)生并阻止已有裂紋的擴(kuò)展,對(duì)提高疲勞強(qiáng)度有利。   (三)表面質(zhì)量對(duì)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。表面粗糙度值愈大,則凹谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就愈多??刮g性就愈差。   表面層的殘余拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂,降低零件的耐磨性,而殘余壓應(yīng)力則能防止應(yīng)力腐蝕開裂。 &

10、#160; (四)表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響   表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質(zhì)量。對(duì)于間隙配合,粗糙度值大會(huì)使磨損加大,間隙增大,破壞了要求的配合性質(zhì)。對(duì)于過盈配合,裝配過程中一部分表面凸峰被擠平,實(shí)際過盈量減小,降低了配合件間的連接強(qiáng)度。二、影響表面粗糙度的因素   (一)切削加工影響表面粗糙度的因素  1。 刀具幾何形狀的復(fù)映   刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí),在加工表面留下了切削層殘留面積,其形狀時(shí)刀具幾何形狀的復(fù)映。減小進(jìn)給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑,均可減小殘留面積的高度。 

11、  此外,適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時(shí)的塑性變形程度,合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成,也是減小表面粗糙度值的有效措施。   2. 工件材料的性質(zhì)   加工塑性材料時(shí),由刀具對(duì)金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形,加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用,使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好,金屬的塑性變形愈大,加工表面就愈粗糙。   加工脆性材料時(shí),其切屑呈碎粒狀,由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn),使表面粗糙。   3. 切削用量 (二)磨削加工影

12、響表面粗糙度的因素   正像切削加工時(shí)表面粗糙度的形成過程一樣,磨削加工表面粗糙度的形成也時(shí)由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的。   影響磨削表面粗糙的主要因素有:   砂輪的粒度   砂輪的硬度   砂輪的修整   磨削速度   磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù)   工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量   冷卻潤滑液  三、影響加工表面層物理機(jī)械性能的因素    &

13、#160; 在切削加工中,工件由于受到切削力和切削熱的作用,使表面層金屬的物理機(jī)械性能產(chǎn)生變化,最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨削加工時(shí)所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時(shí)更嚴(yán)重,因而磨削加工后加工表面層上述三項(xiàng)物理機(jī)械性能的變化會(huì)很大。   (一)表面層冷作硬化   1. 冷作硬化及其評(píng)定參數(shù)   機(jī)械加工過程中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形,使晶格扭曲、畸變,晶粒間產(chǎn)生剪切滑移,晶粒被拉長和纖維化,甚至破碎,這些都會(huì)使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高,這種現(xiàn)象稱為冷作硬化(或

14、稱為強(qiáng)化)。表面層金屬強(qiáng)化的結(jié)果,會(huì)增大金屬變形的阻力,減小金屬的塑性,金屬的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài),只有一有可能,金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化,這種現(xiàn)象稱為弱化。弱化作用的大小取決于溫度的高低、溫度持續(xù)時(shí)間的長短和強(qiáng)化程度的大小。由于金屬在機(jī)械加工過程中同時(shí)受到力和熱的作用,因此,加工后表層金屬的最后性質(zhì)取決于強(qiáng)化和弱化綜合作用的結(jié)果。   評(píng)定冷作硬化的指標(biāo)有三項(xiàng),即表層金屬的顯微硬度HV、硬化層深度h和硬化程度N。   2. 影響冷作硬化的主要因素   切削刃鈍圓半徑增

15、大,對(duì)表層金屬的擠壓作用增強(qiáng),塑性變形加劇,導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。刀具后刀面磨損增大,后刀面與被加工表面的摩擦加劇,塑性變形增大,導(dǎo)致冷硬增強(qiáng)。   切削速度增大,刀具與工件的作用時(shí)間縮短,使塑性變形擴(kuò)展深度減小,冷硬層深度減小。切削速度增大后,切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短樂,將使冷硬程度增加。進(jìn)給量增大,切削力也增大,表層金屬的塑性變形加劇,冷硬作用加強(qiáng)。工件材料的塑性愈大,冷硬現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。(二)表面層材料金相組織變化   當(dāng)切削熱使被加工表面的溫度超過相變溫度后,表層金屬的金相組織將會(huì)發(fā)生變化。   1. 磨削燒傷&#

16、160;  當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí),表層金屬發(fā)生金相組織的變化,使表層金屬強(qiáng)度和硬度降低,并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生,甚至出現(xiàn)微觀裂紋,這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。在磨削淬火鋼時(shí),可能產(chǎn)生以下三種燒傷:   回火燒傷   如果磨削區(qū)的溫度未超過淬火鋼的相變溫度,但已超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度,工件表層金屬的回火馬氏體組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織(索氏體或托氏體),這種燒傷稱為回火燒傷。   淬火燒傷 如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度,再加上冷卻液的急冷作用,表層金屬發(fā)生二次淬火,使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織,其硬度比

17、原來的回火馬氏體的高,在它的下層,因冷卻較慢,出現(xiàn)了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織(索氏體或托氏體),這種燒傷稱為淬火燒傷。   退火燒傷   如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度,而磨削區(qū)域又無冷卻液進(jìn)入,表層金屬將產(chǎn)生退火組織,表面硬度將急劇下降,這種燒傷稱為退火燒傷。   2. 改善磨削燒傷的途徑   磨削熱是造成磨削燒傷的根源,故改善磨削燒傷由兩個(gè)途徑:一是盡可能地減少磨削熱地產(chǎn)生;二是改善冷卻條件,盡量使產(chǎn)生地?zé)崃可賯魅牍ぜ?#160;  正確選擇砂輪   合理選擇切

18、削用量   改善冷卻條件 (三)表面層殘余應(yīng)力   1. 產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因   a. 切削時(shí)在加工表面金屬層內(nèi)有塑性變形發(fā)生,使表面金屬的比容加大   由于塑性變形只在表層金屬中產(chǎn)生,而表層金屬的比容增大,體積膨脹,不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻止,因此就在表面金屬層產(chǎn)生了殘余應(yīng)力,而在里層金屬中產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。   b. 切削加工中,切削區(qū)會(huì)有大量的切削熱產(chǎn)生   c. 不同金相組織具有不同的密度,亦具有不同的比容   如果表面層金屬產(chǎn)生了金相組織的變化,表層金屬比容的變化必然要受到與之相

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