影响表面质量的因素

影响表面质量的因素第1页，共23页，2023年，2月20日，星期四2.表面质量对使用性能的影响（1）表面质量对零件耐磨性的影响零件磨损三个阶段：初期磨损阶段正常磨损阶段剧烈磨损阶段一般来说表面粗糙度值越小耐磨性越好。但太小不易储油接触面发生分子粘接，磨损增加。表面加工硬化使表层硬度增加耐磨性提高。但硬化过度会使表层剥落，加快零件的磨损。表面金相组织的变化会导致表层硬度发生变化，影响零件的耐磨性。第2页，共23页，2023年，2月20日，星期四（2）表面质量对疲劳强度的影响（4）表面质量对配合质量的影响（3）表面质量对耐腐蚀性的影响表面粗糙度值越大，抗疲劳破坏能力越差；表面残余拉应力促使裂纹扩展，压应力阻止裂纹扩展；表层加工硬化适度会提高疲劳强度，过大易产生裂纹表面粗糙度值越大，抗腐蚀性越差；表层加工硬化及金相组织变化易产生内应力，导致应力腐蚀开裂，降低零件腐蚀性，而压应力有利微裂纹闭合表面粗糙度值越大，零件配合精度越低。第3页，共23页，2023年，2月20日，星期四二、影响加工表面质量的因素1.影响表面粗糙度的因素（1）切削加工影响表面粗糙度的因素1）刀具几何形状的影响H=f/(cotκr+cotκr′)H=rε(1-cosα)≈f

2/8rε减小f、κr、κr′及加大rε，可减小残留面积的高度第4页，共23页，2023年，2月20日，星期四2）工件材料的性质工件材料塑性越好，塑性变形越大，易产生积屑瘤和鳞刺，加工表面粗糙。适当增大刀具前角，提高刃磨质量，合理选择切削液，抑制积屑瘤和鳞刺。3）切削用量切削速度对表面粗糙度影响很大，切削塑性材料时切削速度处在产生积屑瘤和鳞刺范围内，加工表面粗糙。第5页，共23页，2023年，2月20日，星期四（2）磨削加工影响表面粗糙度的因素1）砂轮的粒度磨粒越细表面粗糙度值越小2）砂轮的硬度硬度适当表面粗糙度值小3）砂轮的修整微刃性等高性好粗糙度值小4)砂轮的组织5)砂轮磨粒材料1.影响表面粗糙度的因素第6页，共23页，2023年，2月20日，星期四1.影响表面粗糙度的因素2）磨削加工影响表面粗糙度的因素6）砂轮的速度越高,工件表面的粗糙度值就越小7)增大工件速度,表面粗糙度值将增加

径向进给量增加，粗糙度值增大；光磨次数增多，粗糙度值减小,轴向进给量↑粗糙度值增大8）冷却润滑液降低表面粗糙度值第7页，共23页，2023年，2月20日，星期四2.影响表面层物理力学性能的因素（1）表面层的加工硬化1）加工硬化产生的原因表层材料塑性变形剪切滑移晶格畸变晶粒伸长纤维化加工硬化的评定指标：①表层金属的显微硬度

HV②硬化层深度

h③硬化程度

NN=（（HV-HV

0）/HV

0）×100%第8页，共23页，2023年，2月20日，星期四（1）表面层的加工硬化

２）影响切削加工硬化的主要因素①刀具：刀刃钝圆半径↑，冷作硬化↑；后刀面磨损↑，冷作硬化↑。②切削用量：切削速度↑，切削温度↑，则冷作硬化↓；进给量↑，冷作硬化↑。③被加工材料：硬度↑，冷作硬化↓；塑性↑，冷作硬化↑。2.影响表面层物理力学性能的因素Go第9页，共23页，2023年，2月20日，星期四back第10页，共23页，2023年，2月20日，星期四2.影响表面层物理力学性能的因素（1）表面层的加工硬化２）影响磨削加工硬化的主要因素工件材料性能的影响:工件材料主要从塑性变形和导热性两个方面影响表面冷作硬化。塑性变形大，强化倾向大。导热性高,弱化倾向小。磨削用量的影响:

工件转速增加，表面层的冷硬增大。砂轮速度增加,冷硬程度降低,

磨削深度增大，表面冷硬倾向增加。砂轮的影响:砂轮粒度越大，每颗磨粒的载荷越小，冷硬程度也越小。

第11页，共23页，2023年，2月20日，星期四(2)表层的残余应力

残余应力产生的原因：1）热态塑性变形,2）金相组织的变化,3）冷态塑性变形局部温升过高引起的热应力:材料在高温下，处于热塑性状态，因温度升高体积膨胀,当温度降低体积减小而发生收缩，受下层材料的限制，则表层形成残余拉应力。局部金相组织变化引起的相变应力残余奥氏体→回火马氏体：体积膨胀，表层为残余压应力；马氏体→屈（索）氏体：体积收缩，表层为残余拉应力。表面局部冷塑变形引起的塑变应力表层被拉长,表层存在压应力，里层存在压应力。另外,金属发生冷塑变形，比重下降，体积增大，使表层存在压应力,下层存在拉应力第12页，共23页，2023年，2月20日，星期四(2)表层的残余应力1)影响切削表层残余应力的因素切削用量影响进给量↑，会使表层金属塑性变形增加，残余应力的数值及扩展深度相应增大。切削速度↑,冷塑性变形↓,热塑性变形↑,金相组织发生变化的可能性增加.

刀具角度的影响:前角.切削刃钝圆半径、刀具磨损状态.

工件材料的影响:塑性大的材料，切削加工后表面层一般产生残余拉应力；脆性材料,表面层产生残余压应力。

第13页，共23页，2023年，2月20日，星期四(2)表层的残余应力1)影响磨削表层残余应力的因素若热因素起主导作用，工件表面将产生拉伸残余应力。若塑性变形起主导作用，工件表面将产生压缩残余应力。磨削用量的影响

:磨削深度对表面层残余应力的性质、数值有很大影响。砂轮速度↑,表面金属产生拉伸残余应力的倾向增大。加大工件的回转速度和进给速度,表面金属中产生拉伸残余应力的趋势逐渐减小，而产生压缩残余应力的趋势逐渐增大。工件材料的影响:工件材料的强度越高、导热性越差、塑性越低，在磨削时表面金属产生拉伸残余应力的倾向就越大。

第14页，共23页，2023年，2月20日，星期四（3）表面层材料的金相组织变化切削加工时切削热大部分被切屑带走对金相组织影响小，磨削时工件温升高引起金相组织显著变化.这种高温使表层金属的金相组织产生变化，造成表层金属硬度下降，工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。

第15页，共23页，2023年，2月20日，星期四（3）表面层材料的金相组织变化磨削淬火钢时容易出现的三种烧伤：回火烧伤：磨削区温度超过马氏体转变温度，而未达相变温度，产生回火组织（索氏体或屈氏体）。淬火烧伤：磨削区温度超过相变温度，由于冷却液急冷，表层出现二次淬火马氏体。退火烧伤：磨削区温度超过相变温度，不用冷却液，工件缓慢冷却，发生退火。第16页，共23页，2023年，2月20日，星期四（3）表面层材料的金相组织变化表面颜色与烧伤之间的关系：黑青淡青米黄淡黄第17页，共23页，2023年，2月20日，星期四（3）表面层材料的金相组织变化避免和减轻磨削烧伤的基本途径(1)正确选择砂轮.选择较软的砂轮.(2)合理选择磨削用量(3)改善冷却条件第18页，共23页，2023年，2月20日，星期四3.机械加工过程中的振动振动主要来自两方面：1）机内振源旋转件的不平衡、传动机构的缺陷、冲击、惯性力等引起的振动2）机外振源其它机床、锻锤等第19页，共23页，2023年，2月20日，星期四三、提高表面质量的途径1.采用精密和光