机械表面加工质量

机械表面加工质量第一页，共十四页，编辑于2023年，星期六表面质量：经过机械加工后，工件表面上形成的几何结构和影响所及的，并与基体金属性能有所变异的表面层状态。当零件在高速、高温及大负载的条件下工作时，加工表面质量直接影响产品的性能，尤其是可靠性和寿命。对于航空产品，其加工表面质量尤其重要。第二页，共十四页，编辑于2023年，星期六主要研究内容：1．表面的几何形状特征（1）

表面粗糙度，一般用微观不平度的算术平均偏差Ra。（2）

表面波度，一般常用测量长度上五个最大的波幅的算 术平均值W来表示。（3）

加工纹理，指表面刀痕的类型和方向。（4）伤痕，指加工表面上一些个别位置上出现的缺陷，如 沙眼，气孔，裂痕，划痕等。第三页，共十四页，编辑于2023年，星期六表面质量对使用性能的影响表面质量对配合性质、耐磨性能，耐蚀性以及疲劳强度等都有很大的影响。一、配合性质（1）

表面粗糙度对配合性质的影响动配合：粗糙度过大，使磨损迅速，影响配合精度。过盈配合：粗糙度大影响连接强度实际过盈量e≈(D1-D2)-1.2(Ry1+Ry2)。过渡配合：兼有上述两种问题。第四页，共十四页，编辑于2023年，星期六二、耐磨性（1）

表面粗糙度对耐磨性能的影响表面粗糙度对耐磨性有很大的影响，表面的磨损过程一般分为三个阶段：

I．初磨损阶段：凸峰接触，面积小，磨损较快。

II．正常磨损阶段：65%——75%接触面积。

III．急剧磨损阶段：干摩擦，因表面间分子的亲和力，导致 磨损急剧增加。大的粗糙度使初期磨损严重，粗糙度过小，磨损反而加剧磨损量IIIIII工作时间第五页，共十四页，编辑于2023年，星期六（2）

表面纹理及方向对耐磨性能的影响纹理方向与运动方向相同好。（3）

冷作硬化对耐磨性能的影响表面硬化能提高耐磨性能，但过度的硬化，容易产生剥落。（4）

残余应力对耐磨性能的影响一般压应力使结构紧密，耐磨性能好。第六页，共十四页，编辑于2023年，星期六三、耐蚀性能（1）

表面粗糙度对耐蚀性能的影响表面粗糙度的Ra值愈小，耐蚀性能就愈强。因为气体、水汽及杂质易于凹谷集聚，从而产生化学反映。（2）

表面层物理机械性能对耐蚀性能的影响有残余拉应力和冷作硬化的零件表面，都会使零件的抗蚀性下降。对于高强度钢产生回火现象，降低抗蚀性能。第七页，共十四页，编辑于2023年，星期六四、疲劳强度（1）

表面粗糙度对疲劳强度的影响

Ra愈小，抗疲劳性能愈好。零件的疲劳破坏主要是当受到交变载荷时，由于表面有裂纹，缺口等缺陷而产生。另外刀纹方向与受力方向的关系对抗疲劳性能也有较大的影响，一般来说方向一致较好。（2）

冷作硬化的影响一般冷作硬化提高抗疲劳强度，但也有的材料如钛合金在一定的温度下冷作硬化是不利的。（3）

残余应力的影响压应力提高抗疲劳强度，拉应力降低抗疲劳强度。由于冷作硬化和残余压应力在一般情况下对疲劳强度是有利的，所以常采用喷丸、滚压和挤压等强化工艺。第八页，共十四页，编辑于2023年，星期六影响切削加工表面粗糙度的因素几何因素尖刀切削时：带圆角半径的刀切削时：第九页，共十四页，编辑于2023年，星期六影响表面粗糙度的几何因素有：刀具的几何形状和几何角度进给量刀刃本身的粗糙度第十页，共十四页，编辑于2023年，星期六影响表面物理力学性能的工艺因素表面冷作硬化现象切削（含磨削）过程中，刀具前面迫使金属受到挤压而产生塑性变形，使晶体间产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并使晶粒拉长、破碎和纤维化，引起材料强化、硬度提高，这就是冷作硬化现象第十一页，共十四页，编辑于2023年，星期六磨削表面层金相组织变化——磨削烧伤问题磨削过程中的烧伤问题磨削过程中，由于磨削温度很高，而且磨削热有60~80%传给工件，当磨削温度超过相变临界点时，则会引起工件表面的金相组织发生变化，此时表面层的显微硬度也相应发生变化，这种现象称为磨削烧伤第十二页，共十四页，编辑于2023年，星期六磨削表面层的残余应力——磨削裂纹问题磨削过程中残余应力的产生磨削加工比切削加工的表面残余应力更为复杂：一方面，磨粒切削刃为负前角，法向切削力一般为切向切削力的2~3倍（切削加工时只有0.5倍）磨粒对加工表面作用，引起冷塑性变形，产生压应力；另一方面，磨削温度高，易引起热塑性变形，表面出现拉应力第十三页，共十四页，编辑于2023年，星期六改善表面物理力学性能的加工方法滚压加工利用淬过火的滚压工具对工件表面施加压力，使其产生塑性变形，金属表面晶格产生畸变，硬度增加，并使表面冷和产生残余（压）应