机械加工表面质量

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章 机械加工表面质量,第一节加加工工表面质质量及其其对使用用性能的的影响,一、加工工表面质质量的概概念,（一）加加工表面面的几何何形貌,（二）表表面层金金属的力力学物理理性能和和化学性性能,二、加工工表面质质量对机机器零件件使用性性能的影影响,（一）表表面质量量对耐磨磨性的影影响,（二）表表面质量量对耐疲疲劳性的的影响,（三）表表面质量量对耐蚀蚀性的影影响,（四）表表面质量量对零件件配合质质量的影影响,一、加工工表面质质量的概概念,加工表,面,面的几,何,何形貌,；,；,表面层,材,材料的,力,力学物,理,理性能,和,和化学,性,性能。,1、加工工表面的的几何形形貌,加工表面面的几何何形状形形貌，包包括如下下四个部部分：,1）表面面粗糙度度,2）波纹纹度,3）纹理理方向,4）表面面缺陷,1）表面面粗糙度度表面粗糙糙度是加加工表面面的微观观几何形形状误差差。其波波长与波波高比值值一般小小于50。,2）波纹纹度加工表面面不平度度中波长长与波高高的比值值等于501000的几何何形状误误差称为为波度，它是由由机械加加工中的的振动引引起的。当波长长与波高高比值大大于1000时时，称为为宏观几几何形状状误差。例如：圆度误误差。圆圆柱度误误差等，它们属属于加工工精度范范畴，不不在本章章讨论之之列。,3）纹理理方向纹理方向向是指表表面刀纹纹的方向向，它取取决于表表面形成成过程中中所采用用的机械械加工方方法。,图3-2纹纹理理方向及及其符号号标注,4）表面面缺陷伤痕是在在加工表表面上一一些个别别位置上上出现的的缺陷。一例如如砂眼、气孔、裂痕等等。,2、表面面层材料料的力学学物理性性能和化化学性能能,由于机械械加工中中力因素和和热因素素的综合作作用，加加工表面面层金属属的力学学物理性性能和化化学性能能将发生生一定的的变化，主要反反映在以以下几个个方面：,1）表面层金金属的冷冷作硬化化,表面层金金属硬度度的变化化用硬化程度度和深度度两个指标标来衡量量,在机械加加工过程程中，工工件表面面层金属属都会有有一定程程度的冷冷作硬化化。使表表面层金金属的显显微硬度度有所提提高。一一般情况况下，硬硬化层的的深度可可达0.050.30mm；若采采用滚压压加工，硬化层层的深度度可达几几个毫米米。,2）表面面层金属属的金相相组织变变化,机械加工工过程中中，由于于切削热热的作用用会引起起表面层层金属的的金相组组织发生生变化。在磨削削淬火钢钢时，由由于磨削削热的影影响会引引起淬火火钢的马马氏体的的分解，或出现现回火组组织等等等。,3）表面面层金属属的残余余应力,由于切削削力和切切削热的的综合作作用，表表面层金金属晶格格会发生生不同程程度的塑塑性变形形或产生生金相组组织的变变化，使使表层金金属产生生残余应应力。,（一）表表面质量量对耐磨磨性的影影响,（二）表表面质量量对耐疲疲劳性的的影响,（三）表表面质量量对耐蚀蚀性的影影响,（四）表表面质量量对零件件配合质质量的影影响,二、对零零件使用用性能的的影响,1.,表面质量量对耐磨磨性的影影响,1表面面粗糙度度对耐磨磨性的影影响,零件表,面,面存在,微,微观不,平,平度，,两,两零件,相,相互接,触,触，实,际,际上有,效,效接触,面,面积只,是,是名义,接,接触面,积,积的一,小,小部分,。,。表面,越,越粗糙,，,，有效,接,接触面,积,积就越,小,小,在两个,零,零件做,相,相对运,动,动时，,开,开始阶,段,段由于,接,接触面,小,小，压,强,强大，,在,在接触,点,点的凸,峰,峰处会,产,产生弹,性,性变形,、,、塑性,变,变形及,剪,剪切等,现,现象，,这,这样凸,峰,峰很快,就,就会被,磨,磨掉,被磨掉,的,的金属,微,微粒落,在,在相配,合,合的摩,擦,擦表面,之,之间，,会,会加速,磨,磨损过,程,程.即,使,使在有,润,润滑液,存,存在的,情,情况下,，,，也会,因,因为接,触,触点处,压,压强过,大,大，破,坏,坏油膜,，,，形成,干,干摩擦,。,。,零件表,面,面在初,期,期磨损,阶,阶段的,磨,磨损速,度,度很快,，,，起始,磨,磨损量,较,较大,随着磨,损,损的发,展,展，有,效,效接触,面,面积不,断,断增大,，,，压强,也,也逐渐,减,减小，,磨,磨损将,以,以较慢,的,的速度,进,进行，,进,进人正,常,常磨损,阶,阶段,之后，,由,由于有,效,效接触,面,面积越,来,来越大,，,，零件,间,间的金,属,属分子,亲,亲和力,增,增加，,表,表面的,机,机械咬,合,合作用,增,增大，,使,使零件,表,表面又,产,产生急,剧,剧磨损,而,而进入,快,快速磨,损,损阶段,表面粗,糙,糙度值,越,越小，,其,其耐磨,性,性越好,表面粗,糙,糙度值,太,太小，,因,因接触,面,面容易,发,发生分,子,子粘接,且,且润滑,液,液不易,储,储存、,磨,磨损反,而,而增加,存在一,个,个最优,表,表面粗,糙,糙度值,图3-4 表,面,面粗糙,度,度与起,始,始磨损,量,量的关,系,系,2.表面面纹理对对耐磨性性的影响响,表面纹,理,理的形,状,状及刀,纹,纹方向,对,对耐磨,性,性也有,一,一定影,响,响，其,原,原因在,于,于：,纹理形,状,状及刀,纹,纹方向,将,将影响,有,有效接,触,触面积,与,与润滑,液,液的存,留,留,圆弧状,，,，坑状,表,表面纹,理,理的耐,磨,磨性好,尖峰状,的,的表面,纹,纹理由,于,于摩擦,副,副接触,面,面压强,大,大，耐,磨,磨性较,差,差,在运动,副,副中，,两,两相对,运,运动零,件,件表面,的,的刀纹,方,方向均,与,与运动,方,方向相,同,同时，,耐,耐磨性,较,较好,两者的,刀,刀纹方,向,向均与,运,运动方,向,向垂直,时,时，耐,磨,磨性最,差,差,3.冷作作硬化对对耐磨性性的影响响,加工表面面的冷作作硬化，一般都都能使耐耐磨性有有所提高高,其主要原原因是：冷作硬硬化使表表面层金金属的显显微硬度度提高，塑性降降低，减减少了摩摩擦副接接触部分分的弹性性变形和和塑性变变形，故故可减少少磨损,图3-5所示为为T7A钢的磨磨损量随随冷作硬硬化程度度的变化化而变化化的情况况，当冷冷作硬化化硬度达达380HBS左右时时，耐磨磨性最佳佳；如进进一步加强冷作作硬化，耐磨性性反而降降低。这是因因为过度的硬硬化将引引起金属属组织的的疏松，在相对对运动中中可能会会产生金金属剥落落，在接接触面间间形成小小颗粒，这会加加速零件件的磨损损。,（二）表表面质量量对耐疲疲劳性的的影响,1表面面粗糙度度对耐疲疲劳性的的影响表面粗糙糙度对承承受交变变载荷零零件的疲疲劳强度度影响很很大。在在交变载载荷作用用下，表表面粗糙糙度的凹凹谷部位位容易引引起应力力集中，产生疲疲劳裂纹纹。表面面粗糙度度值越小小，表面面缺陷越越少，工工件耐疲疲劳性越越好；反反之，加加工表面面越粗糙糙，表面面的纹痕痕越深，纹底半半径越小小，其抵抵抗疲劳劳破坏的的能力越越差,表面粗糙糙度对耐耐疲劳性性的影响响还与材材料对应应力集中中的敏感感程度和和材料的的强度极极限有关关。钢材材对应力力集中最最为敏感感，钢材材的强度度极限越越高，对对应力集集中的敏敏感程度度就越大大。而铸铸铁和有有色金属属对应力力集中的的敏感性性较弱。,2表面面层金属属的力学学物理性性质对耐耐疲劳性性的影响响表面层金金属的冷冷作硬化化能够阻阻止疲劳劳裂纹的的生长，可提高高零件的的耐疲劳劳强度。在实际际加工中中，加工工表面在在发生冷冷作硬化化的同时时，必然然伴随产产生残余余应力。残余应应力有拉拉应力和和压应力力之分，拉伸残残余应力力将使耐耐疲劳强强度下降降，而压压缩残余余应力则则可使耐耐疲劳强强度提高高。,（三）,表面质量量对耐蚀蚀性的影影响,1表面面粗糙度度对耐蚀蚀性的影影响,零件的,耐,耐蚀性,在,在很大,程,程度上,取,取决于,表,表面粗,糙,糙度,大气里,所,所含气,体,体和液,体,体与金,属,属表面,接,接触时,，,，会凝,聚,聚在金,属,属表面,上,上而使,金,金属腐,蚀,蚀,表面粗,糙,糙度值,越,越大，,加,加工表,面,面与气,体,体、液,体,体接触,的,的面积,越,越大，,腐,腐蚀物,质,质越容,易,易沉积,于,于凹坑,中,中，耐,蚀,蚀性能,就,就越差,。,。,2表面面层力学学物理性性质对耐耐蚀性的的影响,当零件,表,表面层,有,有残余,压,压应力,时,时，能,够,够阻止,表,表面裂,纹,纹的进,一,一步扩,大,大，有,利,利于提,高,高零件,表,表面抵,抗,抗腐蚀,的,的能力,（三）表表面质量量对零件件配合质质量的影影响,间隙配,合,合表面,，,，初期,磨,磨损的,影,影响最,为,为显著,，,，原有,间,间隙将,因,因急剧,的,的初期,磨,磨损而,改,改变，,表,表面粗,糙,糙度越,大,大，变,化,化量就,越,越大，,从,从而影,响,响配合,的,的稳定,性,性,对于过,盈,盈配合,表,表面，,表,表面粗,糙,糙度越,大,大，两,表,表面相,配,配合时,表,表面凸,峰,峰易被,挤,挤掉，,这,这会使,过,过盈量,减,减少,