当前所在位置: 首页 > 物理论文 > 正文

浅谈加工表面粗糙度和物理力学性能的影响因素研究(第2页)

本文共计4338个字,预计阅读时长15分钟。【 字体:

论文指导服务

毕业论文网专业团队提供毕业设计、论文写作指导及相关咨询服务

论文指导 毕业设计 答辩咨询
微信号已复制到剪贴板

  3)工件材料

  工件材料的硬度、塑性、韧性和导热性能等对表面粗糙度有显着的影响。工件材料太硬时,磨粒易钝化;太软时砂轮易堵塞;韧性大和导热性能差的材料,使磨粒早期崩落而破坏了微刃的等高性,因而均使表面粗糙度增高。

  4)磨削液及其它

  磨削液对减小磨削力、降低磨削温度及减少砂轮磨损等都有良好的效果。磨削工艺系统的刚度、主轴的回转精度及砂轮的平衡等都影响砂轮与工件的瞬时接触状态,从而影响表面粗糙度。

2 影响加工表面层物理力学性能的因素

  在切削加工中,工件由于受到切削力和切削热的作用,使表面层金属的物理机械性能产生变化,最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重,因而磨削加工后加工表面层上述三项物理机械性能的变化会很大。

  2.1 表面层冷作硬化

  1)加工表面冷作硬化

  机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形,使晶格扭曲、畸变,晶粒间产生剪切滑移,晶粒被拉长和纤维化,甚至破碎,这些都会使表面层金属的硬度和强度提高,这种现象称为冷作硬化(或称为强化)。表面层金属强化的结果,会增大金属变形的阻力,减小金属的塑性,金属的物理性质也会发生变化。

  被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态,只有一有可能,金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化,这种现象称为弱化。弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小。由于金属在机械加工过程中同时受到力和热的作用,因此,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。

  2)影响冷作硬化的主要因素

  从刀具几何参数来分析,切削刃钝圆半径增大,对表层金属的挤压作用增强,塑性变形加剧,导致冷硬增强。刀具后刀面磨损增大,后刀面与被加工表面的摩擦加剧,塑性变形增大,导致冷硬增强。刀具前角增大可减少塑性变形,使冷硬程度降低。

  从切削用量来分析,切削速度增大,刀具与工件的作用时间缩短,使塑性变形扩展深度减小,冷硬层深度减小,同时,随着切削速度的提高,切削温度亦随着提高,有助于冷硬回复作用,使冷硬程度降低。

  进给量增大,切削力也增大,表层金属的塑性变形加剧,冷硬作用加强。但若进给量太小,由于刀具对工件的挤压次数增多,使冷硬程度反而增高。

  从工件材料的性质来看,工件材料的塑性愈大,冷硬现象就愈严重。

  2.2 表面层材料金相组织变化

  当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后,表层金属的金相组织将会发生变化。一般切削加工中,大部分切削热被切屑带走,因此影响甚小。

  但磨削时,磨削区的瞬时温度很高,有时可达1000以上,会引起加工表面金相组织发生变化,使表层硬度下降,并产生表面残余拉应力和细微裂纹,从而降低零件的物理力学性能,这就是磨削烧伤现象。

  2.2.1 磨削烧伤的分类

  在磨削淬火钢时,可能产生以下三种烧伤:

  1)回火烧伤如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度,但已超过马氏体的转变温度,工件表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体),这种烧伤称为回火烧伤。

  2)淬火烧伤如果磨削区温度超过了相变温度,再加上冷却液的急冷作用,表层金属发生二次淬火,使表层金属出现二次淬火马氏体组织,其硬度比原来的回火马氏体的高,在它的下层,因冷却较慢,出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体),这种烧伤称为淬火烧伤。

  3)退火烧伤如果磨削区温度超过了相变温度,而磨削区域又无冷却液进入,表层金属将产生退火组织,表面硬度将急剧下降,这种烧伤称为退火烧伤。

  2.2.2 引起磨削烧伤的主要因素

  1)砂轮速度、磨削深度过大及工件速度过低都会使烧伤增加。

  2)砂轮粒度过细、硬度过高及与工作的接触面积太大都易产生烧伤。

  3)工件材料的导热系数小,磨削区温度高,则易烧伤。

  4)冷却方式不当,冷却液不易进入磨削区,冷却效果差等。

阅读全文