北航机械工艺讲稿第五章.ppt

（三） 喷丸强化 表面强化工艺是使指通过冷压加工的方法使表面层金属发生冷态塑性变形，以减小表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表面层产生残余压应力。如滚压、喷丸强化等 喷丸强化是利用大量快速运动的珠丸打击被加工工件表面，使工件表面产生冷硬层和压缩残余应力，珠丸挤压工件表面的状态, 可显著提高零件的疲劳强度。 珠丸可以是铸铁的，也可以是切成小段的钢丝。对于铝质工件，为避免表面残留铁质微粒而引起电解腐蚀，宜采用铝丸或玻璃丸。珠丸的直径一般为0.2~4mm，对于尺寸较小、表面粗糙度值较小的工件，采用直径较小的珠丸。 喷丸加工原理 喷丸强化主要用于强化形状复杂或不宜用其它方法强化的工件，如叶片、弹簧、齿轮、焊缝等。经喷丸加工后的表面，硬化层深度可达0.7mm，零件表面粗糙度值可由Ra5~2.5μm 减小到Ra0.63~0.32μm ，可几倍甚至几十倍地提高零件的使用寿命。 （四） 滚压加工 滚压加工是利用经过淬火和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，使受压点产生弹性和塑性变形，表层的凸起部分向下压，凹下部分向上挤，逐渐将前工序留下的波峰压平，降低了表面粗糙度；同时它还能使工件表面产生硬化层和残余压应力。因此提高了零件的承载能力和疲劳强度。 滚压加工可以加工外圆、孔、平面及成型表面，通常在普通车床、转塔车床或自动车床上进行。 典型的滚压加工示意图。 * 研究加工表面质量的目的，就是要掌握机械加工的各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便应用这些规律控制加工过程。最终获得高的加工表面质量、提高产品使用性能的目的。 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），但对零件的使用性能有很大的影响。 加工表面质量（Surface quality),也称为表面完整性（Surface integrity)：是指经过机械加工后，工件表面上形成的几何结构和影响所及的，并与基体金属性能有所变异的表面层状态。它包含两方面的内容：表面几何学方面和表面层材质的变化。 美国金属切削研究协会的M.Filed和J.Kahles于1964年提出了“表面完整性”的概念，并将其定义为：由于受到加工方法的影响，导致成品的表面状态或性能没有任何损伤，甚至有所加强的结果。 具体有： （一）表面形貌 主要描述加工后零件的几何特征，它包括表面粗糙度、表面波度和纹理等。 （二）表面缺陷 　 它是指加工表面上出现的宏观裂纹、伤痕和腐蚀现象等。 （三）微观组织和表面层的冶金化学性能 主要包括微观裂纹、微观组织变化及晶间腐蚀等。 （四）表面层物理力学性能 主要包括表面层硬化深度和程度、表面层残余应力的大小、分布。 （五）表面层的其他工程技术特征 主要包括摩擦特性、光的反射率、导电性和导磁性等。 主要研究内容与表面质量的评定： 1．表面的几何形状特征 （1）表面粗糙度，一般用微观不平度的算术平均偏差Ra来表示。 （2）表面波度，一般常用测量长度上五个最大的波幅的算术平均值W来表示。 （3）加工纹理，指表面刀痕的类型和方向。 （4）伤痕，指加工表面上一些个别位置上出现的缺陷，如沙眼，气孔，裂痕，划痕等。 表面粗糙度是一种微观几何形状误差，它是指在机械加工中，由于切削刀痕、表面撕裂、振动和摩擦等原因在被加工表面上所产生的间距较小的高低不平的几何形状。 我国有关粗糙度的国家标准是： GB/T 3505-2009 产品几何技术规范(GPS) 表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数。 GB/T 1031-1995 表面粗糙度参数及其数值。 GB/T 131－1993 表面粗糙度符号、代号及其标注法。 评定参数 评定参数共有6个：其中高度参数3个，间距参数2个，综合参数1个。 （1） 轮廓算术平均偏差Ra 在取样长度l内，轮廓的纵坐标y(x)的绝对值的算术平均值，即 （2） 微观不平度十点平均高度Rz 在取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和，即 （3）轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点 ，即 Ry=︱Rp︱+︱Rv︱ （4）轮廓单峰平均间距S （5）轮廓微观不平度的平均间距Sm （6）综合参数——轮廓的支承长度率tp，就是轮廓支承长度np与取样长度l之比。