第十讲残余应力-精品ppt课件.ppt

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1、1机械制造工艺过程第十讲第一部分1表层金属的残余应力2表面强化工艺3实战演练2三表层金属的残余应力（一）原因机械加工---表层金属塑性变形---表层金属的比容增大。塑性变形只在表层产生---表层金属比容增大和体积膨胀---受到相连里层金属的阻碍---在表层产生压缩残余应力---里层金属中产生拉伸残余应力。3三表层金属的残余应力（一）原因刀具切金属---表层金属的纤维被拉长---刀具后刀面与已加工表面的摩擦加大这种拉伸作用。刀具切离后---拉伸弹性变形恢复---拉伸塑性变形不能恢复---表层金属的拉伸塑性变形---受到相连里层未发生塑性变形金属的阻碍---表层产生压缩

2、残余应力---里层拉伸残余应力。4567金属产生金相组织变化---表层金属比容变化---受到相连基体金属的阻碍---产生残余应力。金相组织变化---比容增大---表层压应力---里层拉应力；金相组织变化---比容减小---表层拉应力---里层压应力；影响车削表层金属残余应力的工艺因素89正前角车刀，45钢在所有切削速度下，表层产生拉伸残余应力。但是其他材料并不如此。低速车削---切削热主导---表层拉伸残余应力切削速度提高---表层温度达到淬火温度---局部淬火---比容增大---金相组织变化---拉伸残余应力减少。高速切削---表层淬火充分---比容增大---金相组织

3、变化主导---表层压缩残余应力。影响车削表层金属残余应力的工艺因素102进给量的影响进给量加大---表层金属塑性变形增加---切削区热量增加---残余应力数值和扩展深度均增大3前角的影响前角对表层金属残余应力的影响极大。见图4-22影响车削表层金属残余应力的工艺因素1112磨削加工：塑性变形严重、热量大、工件表面温度高，热因素和塑性变形对磨削表面残余应力影响都很大。热因素主导---表面拉伸残余应力塑性变形主导---表面压缩残余应力工件表面温度超过相变温度又充分冷却---淬火烧伤---金相组织变化主导---表面压缩残余应力。精细磨削---塑性变形主导---表面压缩残余应力

4、。影响磨削残余应力的工艺因素131磨削用量的影响141磨削用量的影响磨削深度很小---塑性变形主导---表层压缩残余应力磨削深度加大---塑性变形加剧---磨削热增大---热因素主导---表层拉伸残余应力磨削深度大于0.025mm---不出现淬火（含碳量很低）----塑性变形主导---拉伸残余应力减少磨削深度很大---压缩残余应力状态151磨削用量的影响砂轮速度高---磨削区温度高---磨粒删除厚度减小---热因素大，塑性变形影响小因此，提高砂轮速度---表层拉伸残余应力的倾向增大（图4-22）。加大工件回转速度和进给速度----热作用时间短---热因素减小，塑性变形因

5、素主导----表层压缩残余应力的趋势增大。2工件材料的影响16172工件材料的影响工件材料强度高、导热性差、塑性低---拉伸残余应力倾向大。1）碳素工具刚T8比工业铁强度高、材料变形阻力大2）磨削时发热量大，导热性差于工业铁，磨削热容易集中于表层3）再加上塑性低，热因素作用明显，拉伸残余应力倾向比工业铁大。18工件表面残余应力的数值及性质主要取决于工件最终工序的加工方法。交变载荷作用---表面存在局部微观裂纹---拉应力会使原生裂纹扩大，导致零件断裂---从抗疲劳破坏考虑---最终工序应产生压缩残余应力为好工件最终工序加工方法的选择192021四表面强化工艺定义:通过冷

6、加工方法使表面层金属发生冷态塑性变形，以降低表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表面产生压缩残余应力。（一）喷丸强化大量快速运动珠丸----打击工件表面----表面产生冷硬层、压缩残余应力----提高疲劳强度、使用寿命。主要用于形状复杂工件：板弹簧、螺旋弹簧、连杆、齿轮、焊缝等。四表面强化工艺（二）滚压加工淬硬和精细研磨滚轮、滚珠----常温挤压---凸起部分向下压---凹下部分往上挤----前工序留下的波峰压平---修正工件表面的微观几何形状----金属组织细化---形成压缩残余应力2223例题：为什么机器上许多静止连接的接触表面（车床床头箱与床身结合面，过盈配合的轴与孔

7、表面等），往往都要求较小的表面粗糙度，而有相对运动的表面又不能对粗糙度要求过小？2425参考：由于静止连接的接触表面的粗糙度影响接触刚度及配合性质，因此接触表面要求较小的表面粗糙度。对有相对运动的表面，当表面很光滑时，由于润滑油被挤出，表面间分子亲和力大，产生“咬焊”作用。表面间产生相对运动会加剧磨损，所以磨损不但有机械作用，而且有分子作用。因此有相对运动的表面对粗糙度不能要求过小。因而零件表面粗糙度存在一个最佳范围，它取决于使用要求，工作条件及零件材料等。2627282930例题：试解释磨削淬火钢时，磨削表面层的应力状态与磨削深度的试验