机械制造工艺学702.ppt

在加工表面上涂上研磨剂，再套上研具，工件低速旋转，操作工手握研具作轴向往复移动。 机械制造工艺学 手工研磨外圆 机械制造工艺学 手工研磨内圆 手工研磨平面 * * * 第三节 影响加工表面物理 力学性能的因素 本节内容 一、加工表面层的冷作硬化 二、表面层的金相组织变化 三、表面层的残余应力 四、减小残余拉应力、防止表面烧伤和裂纹的工艺措施 机械制造工艺学 一、加工表面层冷作硬化 机械制造工艺学 在切削或磨削加工中，表面层金属的强度和硬度提高的现象。 产生原因： 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，晶格扭曲，晶粒被拉长、破碎和纤维化而得到强化。 特点： 变形抵抗力(屈服点)提高，塑性(相对延伸率)降低。 衡量指标： 表面层金属显微硬度 H 、 冷硬层的深度 h（μm）、 硬化程度 N 机械制造工艺学 式中： H — 表面层显微硬度（HV）； H0 — 基体金属原来显微硬度（HV）。 N=(H /H0)×100％ 冷作硬化测量方法 表层显微硬度H 显微硬度计－采用顶角为136°金刚石压头，载荷≤2N 斜截面测量－可同时测出硬化层深度 h 硬化层深度测量 机械制造工艺学 (一)影响表面层冷作硬化的因素 机械制造工艺学 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。 ★ 变形的力越大，塑性变形越大，则硬化程度 越大； ★ 变形的速度越快，塑性变形越不充分，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。 机械制造工艺学 机械加工时表面层的硬化并不稳定，一有条件，就会弱化： 当达到熔化绝对温度0.25~0.30时，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，减低了冷作硬化作用； 若超过熔化绝对温度0.30时，会发生金属再结晶，此时因强化而改变了的表面层物理机械性几乎能完全恢复。 机械加工时表面层的冷作硬化就是强化作用和回复作用的综合。切削温度越高、高温持续时间越长、强化程度越大，则回复作用也就越强。 高温下工作的零件，为保证疲劳强度，应使表面没有冷硬层或只有极小的（10~20μm）冷硬层。 (一)影响表面层冷作硬化的因素 机械制造工艺学 1、影响切削加工表面冷作硬化的因素 （1）切削用量 f 和 v 对冷硬的影响 硬度(HV) 0 f (mm /r) 0.2 0.4 0.6 0.8 v =170(m/min) 135(m/min) 100(m/min ) 50(m/min) 100 200 300 400 工件材料：45 切削速度v↑→塑变↓ →冷硬↓（弱化作用加强） 进给量 f↑→切削力↑ →塑变↑→冷硬↑ f ↓↓→刀尖圆角在工件表面挤压次数↑冷硬↑ 切削深度αp影响不大 （2）刀具几何形状 机械制造工艺学 刃口圆弧半径 rε↑ →径向切削分力↑→塑变↑ →冷硬↑ 后刀面磨损影响较大 （综合作用） 其他几何参数影响不明显 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 磨损宽度VB(mm) 100 180 260 340 硬度(HV) 50钢，v = 40(m/min) f = 0.12～0.2(mm/z) 后刀面磨损对冷硬影响 （3）工件材料 材料硬度↓塑性↑→冷硬↑ 如：低碳钢； 有色金属的熔点低，容易弱化，冷作硬化现象比钢材轻得多。 2、影响磨削加工表面冷作硬化因素 （1） 磨削用量 磨削速度↑ 温度↑ →塑变↓ →冷硬程度↓ （弱化作用加强） 工件转速↑→冷硬程度↑ 纵向进给量影响较复杂 （综合作用） 磨削深度↑→磨削力↑→塑变↑→冷硬程度↑ 磨削深度对冷硬的影响 ap(mm) 硬度(HV) 0 0.25 300 350 450 500 400 0.50 0.75 普通磨削 高速磨削 机械制造工艺学 （2） 砂轮 （3）工件材料 砂轮粒度↑(细)→冷硬程度↓ 砂轮硬度↑→冷硬程度↓ 砂轮组织影响不显著 材料塑性↑→塑变↑ → 冷硬倾向↑ 材料导热性↑→温度↑→ 冷硬倾向↓ 机械制造工艺学 二、表面层金相组织变化 机械加工时，能量大部分转化为热能，使加工表面温度升高，当温度达到相变临界点时，表面层金属就发生金相组织变化。 磨削加工时，表面层的温度很高，易于出现金属组织变化，使强度和硬度降低，产生残余应力，严重时甚至出现微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。 机械制造工艺学 淬火烧伤 三 种 烧 伤 形 式 回火烧伤 退火烧伤 磨削区温度超过马氏体转变温度(350°)而未超过相变温度(Ac3) ，工件表面原来的马