机械制造基础第八章课件.ppt
《机械制造基础第八章课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械制造基础第八章课件.ppt(46页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、保证机器的使用性能和延长使用寿命,需提高机器零件的耐磨性、疲劳强度、抗蚀性、密封性、接触刚度等性能,主要取决于零件的表面质量。 机械加工表面质量是机械零件加工质量的一个重要指标。是以机械零件的加工表面和表面层作为分析和研究对象的。,主要讨论机械加工表面质量的含义、表面质量对使用性能的影响、表面质量产生的机理等。对生产现场中发生的表面质量问题从理论上作出解释,提出提高机械加工表面质量的途径。,本章提要,8.1.1表面质量的含义,表面质量是指机器零件加工后表面层的状态。有两部分:,表面层的几何形状,表面粗糙度: 是指表面微观几何形状误差,其波高与波长的比值在L1/H140的范围内。 表面波度: 是
2、介于加工精度(宏观几何形状误差L3/H31000)和表面粗糙度之间的一种带有周期性的几何形状误差,其波高与波长的比值在40L2/H21000的范围。,机械加工后的表面质量,图8.1 表面几何形状,机械加工后的表面质量,表面层的物理机械性能,表面层冷作硬化(简称冷硬): 零件在机械加工中表面层金属产生强烈的冷态塑性变形后,引起的强度和硬度都有所提高的现象。 表面层金相组织的变化: 由于切削热引起工件表面温升过高,表面层金属发生金相组织变化的现象。 表面层残余应力: 由于加工过程中切削变形和切削热的影响,工件表面层产生残余应力。,机械加工后的表面质量,8.1.2表面质量对零件使用性能的影响,对零件
3、耐磨性的影响,在摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件已经确定的情况下,零件的表面质量对耐磨性能起决定性的作用。 两个表面粗糙度值很大的零件接触,最初接触的只是一些凸峰顶部,实际接触面积比名义接触面积小得多,这样单位接触面积上的压力就很大,当压力超过材料的屈服极限时,凸峰部分产生塑性变形;当两个零件作相对运动时,就会产生剪切、凸峰断裂或塑性滑移,初期磨损速度很快。,机械加工后的表面质量,图8.2 表面粗糙度与初期 磨损量关系,曲线存在最佳点,对应零件最耐磨的粗糙度,此时零件的初期磨损量最小。若载荷加重或润滑条件恶化,磨损曲线将向上向右移动,最佳粗糙度值也随之右移。 在表面粗糙度大于最佳值时,减小表
4、面粗糙度值可减少初期磨损量。 但当表面粗糙度小于最佳值时,零件实际接触面积就增大,接触面积之间的润滑油被挤出,金属表面直接接触,因金属分子间的亲和力而发生粘结(称为冷焊),随着相对运动的进行,粘结处在剪切力的作用下发生撕裂破坏。有时还由于摩擦产生的高温,使摩擦面局部熔化(称为热焊)等原因,使接触表面遭到破坏,初期磨损量反而急剧增加。,一对摩擦副在一定的工作条件下通常有一最佳粗糙度值,在确定机器零件的技术条件时应该根据零件工作的情况及有关经验,规定合理的粗糙度。,机械加工后的表面质量,表面层的冷硬可显著地减少零件的磨损。 原因: 冷硬提高了表面接触点处的屈服强度,减少了进一步塑性变形的可能性,并
5、减少了摩擦表面金属的冷焊现象。 但如果表面硬化过度,零件心部和表面层硬度差过大,会发生表面层剥落现象,使磨损加剧。 表面层产生金相组织变化时,由于改变了基体材料原来的硬度,因而也直接影响其耐磨性。,机械加工后的表面质量,对零件疲劳强度的影响,在周期性的交变载荷作用下,零件表面微观不平与表面的缺陷一样都会产生应力集中现象,而且表面粗糙度值越大,即凹陷越深和越尖,应力集中越严重,越容易形成和扩展疲劳裂纹而造成零件的疲劳损坏。 加工纹路方向对疲劳强度的影响更大,如果刀痕与受力方向垂直,则疲劳强度将显著降低。,机械加工后的表面质量,对零件疲劳强度的影响,零件表面的冷硬层能够阻碍裂纹的扩大和新裂纹的出现
6、,因为由摩擦学可知疲劳源的位置在冷硬层的中部,因此冷硬可以提高零件的疲劳强度。但冷硬层过深或过硬则容易产生裂纹,反而会降低疲劳强度。所以冷硬要适当。 表面层的内应力对疲劳强度的影响很大。表面层残余的压应力能够部分地抵消工作载荷施加的拉压力,延缓疲劳裂纹扩展。而残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹而降低疲劳强度。带有不同残余应力表面层的零件,其疲劳寿命可相差数倍至数十倍。,机械加工后的表面质量,对零件抗腐蚀性能的影响,零件表面粗糙度值越大,潮湿空气和腐蚀介质越容易堆积在零件表面凹处而发生化学腐蚀,或在凸峰间产生电化学作用而引起电化学腐蚀,故抗腐蚀性能越差。 表面冷硬和金相组织变化都会产生内应力。零
7、件在应力状态下工作时,会产生应力腐蚀,若有裂纹,则更增加了应力腐蚀的敏感性。因此表面内应力会降低零件的抗腐蚀性能。,机械加工后的表面质量,对零件的其它影响,表面质量对零件的配合质量、密封性能及摩擦系数都有很大的影响。表面粗糙度值越大,初期磨损量越大,对动配合来说,使用不久就会使配合性质发生变化;对静配合来说,压装时会减少过盈量,降低配合强度。,机械加工后的表面质量,8.2 切削加工后的表面粗糙度,切削加工时表面粗糙度的形成,大致可归纳为三方面的原因: 几何因素 物理因素 工艺系统的振动,机械加工后的表面粗糙度,几何因素,由刀具相对于工件作进给运动时在加工表面上遗留下来的切削层残留面积。,机械加
8、工后的表面粗糙度,物理因素,由图知,实际粗糙度与理论粗糙度差别较大。 主要是与被加工材料的性能及切削机理有关的物理因素的影响。切削过程中刀具的刃口圆角及后刀面对工件挤压与摩擦而产生塑性变形。韧性越好的材料塑性变形越大,且容易出现积屑瘤与鳞刺,使粗糙度严重恶化。 还有切削用量、冷却润滑液和刀具材料等因素影响。,图8.6 塑性材料加工后表面的实际轮廓和理论轮廓,机械加工后的表面粗糙度,磨削加工后的表面粗糙度,影响因素可归纳为三方面: 与磨削过程和砂轮结构有关的几何因素 与磨削过程和被加工材料塑性变形有关的物理因素 工艺系统的振动因素,机械加工后的表面粗糙度,磨削加工后的表面粗糙度,从几何因素看,砂
9、轮上磨粒的微刃形状和分布对于磨削后的表面粗糙度是有影响的。磨削表面是由砂轮上大量的磨粒刻划出无数极细的构槽形成的,每单位面积上刻痕越多,即通过每单位面积的磨粒数越多,以及刻痕的等高性能好,粗糙度也就越低。,机械加工后的表面粗糙度,为了降低表面粗糙度值,应考虑以下主要影响因素: 砂轮的粒度 砂轮的粒度愈细,则砂轮单位面积上的磨粒数愈多,在工件上的刻痕也愈密而细,所以粗糙度值愈低。,砂轮的修整 砂轮的修整质量越高,砂轮工作表面上的等高微刃(图8.7)就越多,因而磨出的工件表面粗糙度值也就愈低。,图8.7 磨粒上的微刃,机械加工后的表面粗糙度,磨削加工后的表面粗糙度,砂轮速度 提高砂轮速度可以增加单
10、位时间内工件单位面积上的刻痕数,同时塑性变形造成的隆起量随着砂轮速度的增大而下降,原因是高速下塑性变形的传播速度小于磨削速度,材料来不及变形,因而粗糙度可以显著降低。 工件速度 工件速度越大,单个磨粒的磨削厚度就越大,单位时间内磨削工件表面的磨粒数减少,表面粗糙度值增大。,机械加工后的表面粗糙度,磨削加工后的表面粗糙度,径向进给量 增大磨削径向进给量将增加塑性变形的程度从而增大粗糙度。通常在磨削过程开始时采用较大的径向进给量,以提高生产率,而在最后采用小径向进给量或无径向进给量磨削,以降低粗糙度值。 轴向进给量 磨削时采用较小的轴向进给量,则磨削后表面粗糙度较低。,机械加工后的表面粗糙度,磨削
11、加工后的表面粗糙度,另外,引起磨削表面粗糙度增大的主要原因还往往是工艺系统的振动所致。 增加工艺系统刚度和阻尼,做好砂轮的动平衡以及合理地修整砂轮可显著降低粗糙度。,机械加工后的表面粗糙度,8.3 机械加工后表面层的冷作硬化,切削或磨削加工时,表面层金属由于塑性变形使晶体间产生剪切滑移,晶格发生拉长、扭曲和破碎而得到强化。 冷作硬化的特点: 变形抵抗力(强度硬度)提高(屈服点提高),塑性降低(相对延伸率降低)。,冷作硬化产生的原因,机械加工后的表面层物理机械性能,表面层冷作硬化的程度决定于产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度。 力越大,塑性变形越大,则硬化程度越大; 速度越大,塑性变形越不
12、充分,则硬化程度越小; 变形时的温度不仅影响塑性变形程度,还会影响变形后金相组织的恢复程度。,冷作硬化产生的原因,机械加工后的表面层物理机械性能,切削加工时表面层的硬化可能有两种情况: 完全强化 此时出现晶格歪扭以及纤维结构和变形层物理机械性质的改变; 不完全强化 若温度超过(0.250.30)T熔(熔化绝对温度),则除了强化现象外,同时还有回复现象,此时歪扭的晶格局部得到恢复,减低了冷硬作用;如果温度超过0.30T熔就会发生金属再结晶,此时由于强化而改变了的表面层物理机械性能几乎可以完全恢复。,冷作硬化产生的原因,机械加工后的表面层物理机械性能,刀具 刀具的切削刃口圆角和后刀面的磨损量对于冷
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械制造 基础 第八 课件
链接地址:https://www.31doc.com/p-2906837.html