《加工表面质量》PPT课件

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1、第四节机械加工表面质量零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷作硬化、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米~几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的重视。一、概述零件表面质量表面粗糙度表面波度表面物理力学性能变化表面微观几何形状特征表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织变化表面质量的含义（内容）（1）表面粗糙度

2、表面的微观几何形状误差，即L1/H1<40。（2）波度介于加工精度（宏观，即L3/H3>1000）与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差，即40≤L2/H2≤1000。它主要是加工过程中工艺系统的振动引起。（3）表面层冷作硬化机械加工过程中表面层金属产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，塑性减小，统称为冷作硬化。（4）表面层残余应力机械加工过程中由于切削变形和切削热等因素的作用在工件表面层材料中产生的内应力，称为表面层残余应力。在铸造、锻造、焊接

3、、热处理等加工过程产生的内应力与这里介绍的表面残余应力的区别在于前者是在整个工件上平衡的应力，它的重新分布会引起工件的变形；后者则是在加工表面材料中平衡的应力，它的重新分布不会引起工件变形，但它对机器零件表面质量有重要影响。（5）表面层金相组织变化机械加工过程中，在工件的加工区域，温度会急剧升高，当温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生金相组织变化。如磨削淬火钢件时，常会出现回火烧伤、退火烧伤等金相组织变化，将严重影响零件的使用件能。右图为加工变质层示意图。吸附层：氧化膜或其他化合物，并吸收

4、、渗进了气体、液体和固体的粒子。压缩区：塑性变形区。纤维层：加工材料与刀具间的摩擦力造成。切削热也会使表面层产生相变及晶粒大小变化。吸附层纤维层压缩区基体材料显微硬度残余应力（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响表面粗糙度太大和太小都不耐磨，图54-2。表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加大时，磨损

5、曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。二、表面质量对零件使用性能的影响1.表面质量对零件耐磨性的影响图54-2表面粗糙度与初期磨损量的关系（2）表面层冷作硬化对零件耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。2.表面质量对零件疲劳强度的影响

6、（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。（2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度。残余压应力则能够部分地

7、抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。3.表面质量对零件工作精度的影响（1）表面粗糙度对零件配合精度的影响间隙配合：如果配合表面粗糙度较大，则在初期磨损阶段磨损量就大，造成零件尺寸和形状发生变化，影响到配合间隙量，改变了配合性质。过盈配合：如果配合表面粗糙，则装配后表面的波峰产生塑性变形，从而使有效的过盈量减小，减弱了过盈配合的结合强度。因此，对配合精度要求比较高的零件应该规定较小的表面粗糙度。（2）表面残余应力对零件工作精度的影响零件表面层有较大的残余应力，就会影响其工作精

8、度的稳定性。4.表面质量对零件耐腐蚀性能的影响（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。因此，减小零件表面粗糙度，可以提高其耐腐蚀性能。（2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响：如减小表面粗糙度可提