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由于在加工过程中表层金属同时受到变形和热的作用,加工后表层金属的最后性质取决于强化和弱化综合作用的结果。01评定冷作硬化的指标是:表层金属的显微硬度HV,硬化层深度h和硬化程度N。02硬化程度N=〔(HV-HV0)/HV0〕×100%,式中HV0为工件内部金属的显微硬度。03影响冷作硬化的因素01表面层的冷作硬化程度决定于产生塑性变形的力、变形速度以及变形时的温度。02力愈大,硬化程度愈大。变形速度愈大,塑性变形愈不充分,硬化程度也就减小。变形时的温度,不仅影响塑性变形程度,还能部分地消除冷作硬化。03刀具的影响增大切削刃的钝圆半径、减小刀具的前角以及刀具后刀面磨损增大,都会使加工表面层塑性变形增加,切削力增大,冷作硬化程度和硬化层深度都将增加。切削用量的影响切削速度增大时,刀具对工件的作用时间缩短,塑性变形不充分,随着切削速度的增大和切削温度的升高,冷作硬化程度将会减小。背吃刀量和进给量增大,塑性变形加剧,冷作硬化加强。010302工件材料的硬度愈低、塑性愈大,其冷硬现象愈严重。碳钢中含碳量愈大,强度愈高,塑性愈小,冷硬程度愈小。有色金属虽塑性大,但熔点低,易弱化,冷硬程度就比钢要小得多。铜件比钢件小30%,铝件比铜件小75%左右。加工材料的影响表面层材料金相组织变化磨削烧伤在磨削加工时,由于所消耗的能量绝大部分要转化为热,传给被磨工件表面,当温度达到相变温度以上时,表层金属将发生金相组织的变化,并伴随有残余应力产生,甚至出现微观裂纹,同时出现彩色(黄、褐、紫、青)氧化膜,这种现象称为磨削烧伤。123在磨削淬火钢时,可能会出现以下三种不同类型的烧伤:回火烧伤磨削区温度未达到相变温度(碳钢为7230C),但已超过马氏体的转变温度,工件表面层金属的原回火马氏体组织将转变为硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体)。淬火烧伤01磨削区温度超过相变温度,再加上冷却液的急冷作用,使表层金属出现二次淬火马氏体组织,其硬度比原回火马氏体的高,但其厚度只有几微米,在其下层因冷却速度缓慢而形成比原来回火马氏体硬度低的回火组织(索氏体或托氏体)。02退火烧伤若工件表面层温度超过相变温度(碳钢为7230C),但磨削区又没有冷却液进入,工件冷却速度缓慢而使表层金属形成退火组织,致使表层金属硬度急剧下降。改善磨削烧伤的途径磨削烧伤严重影响零件的使用性能,必须采取措施加以控制。磨削烧伤的主要原因是磨削温度过高,根源是磨削热。控制磨削烧伤有两个途径:一是尽可能减少磨削热的产生;二是改善冷却条件,尽量减少传入工件的热量。采用硬度稍软的砂轮,适当减小磨削深度和磨削速度,适当增加工件的回转速度和轴向进给量,采用高效冷却方式,如高压大流量冷却、喷雾冷却、内冷却(图4-57)等措施,都可以降低磨削区温度,防止磨削烧伤。图4-57内冷却装置表面层残余应力加工表面产生残余应力的原因表层材料比体积增大(冷塑性变形的影响)在切削力的作用下,加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压与摩擦,产生了强烈的塑性变形,表层金属体积发生膨胀,但受到与其相连的里层基体材料的限制,故表层材料产生残余压应力,里层材料则产生与之相平衡的残余拉应力。第四节机械加工表面质量机器零件的破坏,其中少数是由于其它原因产生的强度不够或偶然性事故引起的超负荷而损坏,大多数是由于磨损、受外界介质的腐蚀或疲劳而破坏。后者一般都是发生在零件的表面,或从表面层开始的,这说明零件的表面质量对产品的质量有很大影响。12研究表面质量的目的,就是要掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量影响的规律,以便应用这些规律控制加工过程,最终达到提高表面质量、提高产品使用性能的目的。01加工表面质量的概念02加工表面质量包含加工表面的几何形貌和表面层材料的物理力学性能两个方面的内容。03加工表面的几何形貌加工表面的几何形貌是由加工过程中的切削残留面积、切削塑性变形和振动等因素的综合作用在工件表面上形成的表面结构。加工表面的几何形貌(表面结构)包括表面粗糙度、表面波纹度、表面纹理方向和表面缺陷等四个方面内容。表面粗糙度根据加工表面轮廓的特征(波长L与波高H的比值),可将表面轮廓分为以下三种(图4-53)。L/H<50的微观几何轮廓,称为微观几何形状误差,亦称表面粗糙度。图4-53表面粗糙度、波纹度与宏观几何形状误差表面波纹度加工表面上波长L与波高H的比值L/H=50~1000的几何轮廓,称为表面波纹度(简称波度);L/H>1000的几何轮廓称为宏观几何形状误差。图4-53表面粗糙度、波纹度与宏观几何形状误差01表面纹理方向02表面
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