機(jī)械零件的破壞,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,、 基本概念
(一) 加工表面的幾何形狀誤差
1,、 表面粗糙度:是加工表面的微觀幾何形狀誤差,其波長(zhǎng)與波高的比值一般小于50,。
2,、 表面波度:加工表面不平度中,波長(zhǎng)與波高的比值等于50---1000的幾何形狀誤差稱為波度,。
3,、 傷痕:是加工表面上一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷。例如:砂眼,、氣孔,、裂痕等。
(二) 表面層的物理及機(jī)械性能
1,、 表面層的加工硬化:機(jī)械加工過程中,,使表面層金屬的硬度有所提高的現(xiàn)象。一般情況
下表面硬化層的深度可達(dá)0.05---0.30mm,。
評(píng)定冷作硬化的指標(biāo)有如下三項(xiàng): (1) 表層金屬的顯微硬度H,; (2) 硬化層深度h; (3) 硬化程度△H,其按下式計(jì)算: △H=(H-H0)/H0 % 式中:H 0 為工件內(nèi)部金屬原來的硬度,。
2,、 表面層金屬的金相組織的變化:機(jī)械加工過程中,由于切削熱的作用引起表面層金屬的金相組織發(fā)生變化,。
3,、 表面層金屬的殘余應(yīng)力:已前已經(jīng)介紹,在此不重復(fù),。
二,、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(rùn)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,,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.殘余應(yīng)力,、冷作硬化對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響
殘余應(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。
(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,。