《《機(jī)械制造工藝學(xué)》第二版 王先奎 課件機(jī)械制造工藝學(xué)ch4-1 表面質(zhì)量》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《機(jī)械制造工藝學(xué)》第二版 王先奎 課件機(jī)械制造工藝學(xué)ch4-1 表面質(zhì)量（24頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、一、加工表面質(zhì)量的概念一、加工表面質(zhì)量的概念（一）加工表面的幾何形貌（一）加工表面的幾何形貌（二）表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能（二）表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能二、加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器零件使用性能的影響二、加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器零件使用性能的影響（一）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響（一）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響（二）表面質(zhì)量對(duì)耐疲勞性的影響（二）表面質(zhì)量對(duì)耐疲勞性的影響（三）表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響（三）表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響（四）表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響（四）表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響1.加工表面的幾何形貌；加工表面的幾何形貌；2.表面層材料的力學(xué)物理性能和化表面層材料的力學(xué)物理性能和化學(xué)性
2、能。學(xué)性能。加工表面的幾何形狀形貌，包括加工表面的幾何形狀形貌，包括如下四個(gè)部分：如下四個(gè)部分：1）表面粗糙度）表面粗糙度 2）波紋度）波紋度3）紋理方向）紋理方向 4）表面缺陷）表面缺陷 表面粗糙度是加工表面的表面粗糙度是加工表面的微觀幾何形狀誤差。其波長(zhǎng)與波高比值微觀幾何形狀誤差。其波長(zhǎng)與波高比值一般小于一般小于50。加工表面不平度中波長(zhǎng)與波高加工表面不平度中波長(zhǎng)與波高的比值等于的比值等于501000的幾何形狀誤差稱的幾何形狀誤差稱為波度，它是由機(jī)械加工中的振動(dòng)引起為波度，它是由機(jī)械加工中的振動(dòng)引起的。當(dāng)波長(zhǎng)與波高比值大于的。當(dāng)波長(zhǎng)與波高比值大于1000時(shí)，稱時(shí)，稱為宏觀幾何形狀誤差。例如
3、：圓度誤差。為宏觀幾何形狀誤差。例如：圓度誤差。圓柱度誤差等，它們屬于加工精度范疇，圓柱度誤差等，它們屬于加工精度范疇，不在本章討論之列。不在本章討論之列。紋理方向是指表面刀紋的方紋理方向是指表面刀紋的方向，它取決于表面形成過程中所采用的向，它取決于表面形成過程中所采用的機(jī)械加工方法。機(jī)械加工方法。圖圖3-2 紋理方向及其符號(hào)標(biāo)注紋理方向及其符號(hào)標(biāo)注 傷痕是在加工表面上一些個(gè)傷痕是在加工表面上一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷。一例如砂眼、氣別位置上出現(xiàn)的缺陷。一例如砂眼、氣孔、裂痕等?？住⒘押鄣?。由于機(jī)械加工中由于機(jī)械加工中力因素和熱因素力因素和熱因素的綜合作用，加的綜合作用，加工表面層金屬的力學(xué)物理
4、性能和化學(xué)性能將發(fā)生工表面層金屬的力學(xué)物理性能和化學(xué)性能將發(fā)生一定的變化，主要反映在以下幾個(gè)方面：一定的變化，主要反映在以下幾個(gè)方面：1）表面層金屬的冷作硬化表面層金屬的冷作硬化 表面層金屬硬度的變化用表面層金屬硬度的變化用硬化程度和深度硬化程度和深度兩個(gè)指標(biāo)兩個(gè)指標(biāo)來衡量來衡量在機(jī)械加工過程中，工件表面層金屬都會(huì)有一定程在機(jī)械加工過程中，工件表面層金屬都會(huì)有一定程度的冷作硬化。使表面層金屬的顯微硬度有所提高。度的冷作硬化。使表面層金屬的顯微硬度有所提高。一般情況下，硬化層的深度可達(dá)一般情況下，硬化層的深度可達(dá)0.050.30mm；若若采用滾壓加工，硬化層的深度可達(dá)幾個(gè)毫米。采用滾壓加工，硬化
5、層的深度可達(dá)幾個(gè)毫米。2）表面層金屬的金相組織變化）表面層金屬的金相組織變化 機(jī)械加工過程中，由于切削熱的作用會(huì)引機(jī)械加工過程中，由于切削熱的作用會(huì)引起表面層金屬的金相組織發(fā)生變化。在磨削起表面層金屬的金相組織發(fā)生變化。在磨削淬火鋼時(shí)，由于磨削熱的影響會(huì)引起淬火鋼淬火鋼時(shí)，由于磨削熱的影響會(huì)引起淬火鋼的馬氏體的分解，或出現(xiàn)回火組織等等。的馬氏體的分解，或出現(xiàn)回火組織等等。3）表面層金屬的殘余應(yīng)力）表面層金屬的殘余應(yīng)力 由于切削力和切削熱的綜合作用，表面層由于切削力和切削熱的綜合作用，表面層金屬晶格會(huì)發(fā)生不同程度的塑性變形或產(chǎn)生金屬晶格會(huì)發(fā)生不同程度的塑性變形或產(chǎn)生金相組織的變化，使表層金屬產(chǎn)生
6、殘余應(yīng)力。金相組織的變化，使表層金屬產(chǎn)生殘余應(yīng)力。（一）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響（一）表面質(zhì)量對(duì)耐磨性的影響（二）表面質(zhì)量對(duì)耐疲勞性的影響（二）表面質(zhì)量對(duì)耐疲勞性的影響（三）表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響（三）表面質(zhì)量對(duì)耐蝕性的影響（四）表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響（四）表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響1表面粗糙度對(duì)表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響耐磨性的影響l零件表面存在微觀不平度，兩零件相互接觸，實(shí)際零件表面存在微觀不平度，兩零件相互接觸，實(shí)際上有效接觸面積只是名義接觸面積的一小部分。表上有效接觸面積只是名義接觸面積的一小部分。表面越粗糙，有效接觸面積就越小面越粗糙，有效接觸面積就越小l在兩個(gè)零件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，
7、開始階段由于接觸面小，在兩個(gè)零件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，開始階段由于接觸面小，壓強(qiáng)大，在接觸點(diǎn)的凸峰處會(huì)產(chǎn)生彈性變形、塑性壓強(qiáng)大，在接觸點(diǎn)的凸峰處會(huì)產(chǎn)生彈性變形、塑性變形及剪切等現(xiàn)象，這樣凸峰很快就會(huì)被磨掉變形及剪切等現(xiàn)象，這樣凸峰很快就會(huì)被磨掉l被磨掉的金屬微粒落在相配合的摩擦表面之間，會(huì)被磨掉的金屬微粒落在相配合的摩擦表面之間，會(huì)加速磨損過程加速磨損過程.即使在有潤(rùn)滑液存在的情況下，也會(huì)即使在有潤(rùn)滑液存在的情況下，也會(huì)因?yàn)榻佑|點(diǎn)處壓強(qiáng)過大，破壞油膜，形成干摩擦。因?yàn)榻佑|點(diǎn)處壓強(qiáng)過大，破壞油膜，形成干摩擦。l零件表面在初期磨損階段的磨損速度很快，起始磨零件表面在初期磨損階段的磨損速度很快，起始磨損量較
8、大損量較大l隨著磨損的發(fā)展，有效接觸面積不斷增隨著磨損的發(fā)展，有效接觸面積不斷增大，壓強(qiáng)也逐漸減小，磨損將以較慢的大，壓強(qiáng)也逐漸減小，磨損將以較慢的速度進(jìn)行，進(jìn)人正常磨損階段速度進(jìn)行，進(jìn)人正常磨損階段l之后，由于有效接觸面積越來越大，零之后，由于有效接觸面積越來越大，零件間的金屬分子親和力增加，表面的機(jī)件間的金屬分子親和力增加，表面的機(jī)械咬合作用增大，使零件表面又產(chǎn)生急械咬合作用增大，使零件表面又產(chǎn)生急劇磨損而進(jìn)入快速磨損階段劇磨損而進(jìn)入快速磨損階段表面粗糙度值越小，其耐磨性越好表面粗糙度值越小，其耐磨性越好表面粗糙度值太小，因接觸面容易發(fā)生分表面粗糙度值太小，因接觸面容易發(fā)生分子粘接且潤(rùn)滑液
9、不易儲(chǔ)存、磨損反而增加子粘接且潤(rùn)滑液不易儲(chǔ)存、磨損反而增加存在一個(gè)最優(yōu)表面粗糙度值存在一個(gè)最優(yōu)表面粗糙度值圖圖3-4 表面粗糙度與起始磨損量的關(guān)系表面粗糙度與起始磨損量的關(guān)系l表面紋理的形狀及刀紋方向?qū)δ湍バ砸灿幸槐砻婕y理的形狀及刀紋方向?qū)δ湍バ砸灿幸欢ㄓ绊?，其原因在于：定影響，其原因在于：紋理形狀及刀紋方向?qū)⒂绊懹行Ы佑|面積與潤(rùn)紋理形狀及刀紋方向?qū)⒂绊懹行Ы佑|面積與潤(rùn)滑液的存留滑液的存留l圓弧狀，坑狀表面紋理的耐磨性好圓弧狀，坑狀表面紋理的耐磨性好l尖峰狀的表面紋理由于摩擦副接觸面壓強(qiáng)大，尖峰狀的表面紋理由于摩擦副接觸面壓強(qiáng)大，耐磨性較差耐磨性較差l在運(yùn)動(dòng)副中，兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面的刀紋方在運(yùn)
10、動(dòng)副中，兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面的刀紋方向均與運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，耐磨性較好向均與運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，耐磨性較好l兩者的刀紋方向均與運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，耐磨兩者的刀紋方向均與運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，耐磨性最差性最差加工表面的冷作硬化，一般都能使耐磨性加工表面的冷作硬化，一般都能使耐磨性有所提高有所提高其主要原因是：冷作硬化使表面層金屬的其主要原因是：冷作硬化使表面層金屬的顯微硬度提高，塑性降低，減少了摩擦副顯微硬度提高，塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形，故可減接觸部分的彈性變形和塑性變形，故可減少磨損少磨損圖圖3-5所示為所示為T7A鋼鋼的磨損量隨冷作硬化程的磨損量隨冷作硬化程度的變化而變化的情況，度
11、的變化而變化的情況，當(dāng)冷作硬化硬度達(dá)當(dāng)冷作硬化硬度達(dá)380HBS左右時(shí)，耐磨性左右時(shí)，耐磨性最佳；如進(jìn)一步最佳；如進(jìn)一步加強(qiáng)冷加強(qiáng)冷作硬化，耐磨性反而降作硬化，耐磨性反而降低低。這是因?yàn)?。這是因?yàn)檫^度的硬過度的硬化將引起金屬組織的疏化將引起金屬組織的疏松，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中可能松，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中可能會(huì)產(chǎn)生金屬剝落，在接會(huì)產(chǎn)生金屬剝落，在接觸面間形成小顆粒觸面間形成小顆粒，這，這會(huì)加速零件的磨損。會(huì)加速零件的磨損。表面粗表面粗糙度對(duì)承受交變載荷零件的疲勞強(qiáng)度影糙度對(duì)承受交變載荷零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙響很大。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)生度的凹谷部
12、位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。表面粗糙度值越小，表面缺疲勞裂紋。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抵抗疲勞破壞的能力越差半徑越小，其抵抗疲勞破壞的能力越差 表面粗糙度對(duì)耐疲勞性的影響還與表面粗糙度對(duì)耐疲勞性的影響還與材料對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度和材料的強(qiáng)材料對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度和材料的強(qiáng)度極限有關(guān)。鋼材對(duì)應(yīng)力集中最為敏感，度極限有關(guān)。鋼材對(duì)應(yīng)力集中最為敏感，鋼材的強(qiáng)度極限越高，對(duì)應(yīng)力集中的敏鋼材的強(qiáng)度極限越高，對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度就越大。而鑄鐵和有色金屬對(duì)應(yīng)
13、感程度就越大。而鑄鐵和有色金屬對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較弱。力集中的敏感性較弱。表面層金屬的冷作硬化能夠阻止表面層金屬的冷作硬化能夠阻止疲勞裂紋的生長(zhǎng)，可提高零件的耐疲勞疲勞裂紋的生長(zhǎng)，可提高零件的耐疲勞強(qiáng)度。在實(shí)際加工中，加工表面在發(fā)生強(qiáng)度。在實(shí)際加工中，加工表面在發(fā)生冷作硬化的同時(shí)，必然伴隨產(chǎn)生殘余應(yīng)冷作硬化的同時(shí)，必然伴隨產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力之分，力。殘余應(yīng)力有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力之分，拉伸殘余應(yīng)力將使耐疲勞強(qiáng)度下降，而拉伸殘余應(yīng)力將使耐疲勞強(qiáng)度下降，而壓縮殘余應(yīng)力則可使耐疲勞強(qiáng)度提高。壓縮殘余應(yīng)力則可使耐疲勞強(qiáng)度提高。l零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度零件的耐蝕性在很大程
14、度上取決于表面粗糙度l大氣里所含氣體和液體與金屬表面接觸時(shí)，會(huì)大氣里所含氣體和液體與金屬表面接觸時(shí)，會(huì)凝聚在金屬表面上而使金屬腐蝕凝聚在金屬表面上而使金屬腐蝕l表面粗糙度值越大，加工表面與氣體、液體接表面粗糙度值越大，加工表面與氣體、液體接觸的面積越大，腐蝕物質(zhì)越容易沉積于凹坑中，觸的面積越大，腐蝕物質(zhì)越容易沉積于凹坑中，耐蝕性能就越差。耐蝕性能就越差。2表面層力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐蝕性的影響表面層力學(xué)物理性質(zhì)對(duì)耐蝕性的影響 l當(dāng)零件表面層有殘余壓應(yīng)力時(shí)，能夠阻當(dāng)零件表面層有殘余壓應(yīng)力時(shí)，能夠阻止表面裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)大，有利于提高止表面裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)大，有利于提高零件表面抵抗腐蝕的能力零件表面抵抗腐蝕的能力l間隙配合表面，初期磨損的影響最為顯間隙配合表面，初期磨損的影響最為顯著，原有間隙將因急劇的初期磨損而改著，原有間隙將因急劇的初期磨損而改變，表面粗糙度越大，變化量就越大，變，表面粗糙度越大，變化量就越大，從而影響配合的穩(wěn)定性從而影響配合的穩(wěn)定性l對(duì)于過盈配合表面，表面粗糙度越大，對(duì)于過盈配合表面，表面粗糙度越大，兩表面相配合時(shí)表面凸峰易被擠掉，這兩表面相配合時(shí)表面凸峰易被擠掉，這會(huì)使過盈量減少會(huì)使過盈量減少
《機(jī)械制造工藝學(xué)》第二版 王先奎 課件機(jī)械制造工藝學(xué)ch4-1 表面質(zhì)量
