3-3影响表层金属力学物理性能的工艺因素及其改进措施教学课件.ppt

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四、控制加工表面质量的措施 五、影响加工硬化的主要因素有刀具几何参数及磨损,切削用量和工件材料等。 2.刀具几何参数 主要是γo、αo和rn。前角γo越大,切削变形越小,加工硬 化程度N和硬化层深度Δhd均减小(图4-63);后角αo越 大,与后刀面的摩擦越小,加工硬化越小;刃口钝圆半径 rn越小,挤压摩擦越小,弹性恢复层Δhd越小,硬化层越 小(见图4-64) 3.刀具磨损 图4-65显示了刀具后刀面磨损对冷硬的影响。由图可见, 刀具后刀面磨损宽度VB从0增大到0.2mm,表层金属的显微硬度 由220HV增大到340HV,这是由于磨损宽度加大后,刀具后刀 面与被加工工件的摩擦加剧,塑性变形增大,导致表面冷硬增大 。但磨损宽度继续加大,摩擦热急剧增大,弱化趋势变得明显, 表层金属的显微硬度逐渐下降,直至稳定在某一水平上。 4.工件方面 研究表明,工件材料硬度越低、塑性增 大,加工硬化程度N和硬化层深度Δhd越大。就结构钢 而言,含碳(C)量少,塑性变形大,硬化严重。如: 切削软钢N=140%~200%。 5.切削用量vc、f对加工硬化的影响如图4-66、图4- 67所示。 通常加大进给量时,表层金属的显微硬度将 随之增大。这是因为随着进给量的增大,切削力也 增大,表层金属的塑性变形加剧,冷硬程度增大。 切削速度对冷硬程度的影响是力因素和热因素综合 作用的结果。当切削速度增大时,刀具与工件的作 用时间减少,使塑性变形的扩展深度减小,因而有 减小冷硬程度的趋势。但切削速度增大时,切削热 在工件表面层上的作用时间也缩短了,又有使冷硬 程度增加的趋势。 切削深度对表层金属冷作硬化的影响不大。 控制加工硬化的措施 1)选择较大的刀具前角γo和后角αo及较小的 刃口钝圆半径rn。 2)合理确定刀具磨钝标准VB值。 3)提高刀具刃磨质量。 4)合理选择切削用量,尽量选择较高的vc和 较小的f。 5)使用性能好的切削液。 6)改善工件的切削加工性。 (二) 影响车削表层金属残余应力的工艺因素 研究结果表明,车削时表面残余应力的数值在200~ 800MPa范围内变化,使用磨削的车刀加工时,残余应力 可达1000MPa。残余应力的深度.在速度高和负前角γ= -30℃时,可以达到0.65mm。 1.切削速度和被加工材料的影响 用正前角车刀加工45钢的切削试验结果表明,在所用 的切削速度下.工件表层金属均产生拉伸残余应力,这说明切削热因素在切削过程中起主导作用。 在同样的切削条件下加工18CrNiMoA钢时,表面残余应 力状态却发生了变化。图4-20是车削18CrNiMoA钢工 件的残余应力分布图。 2.进给量的影响 加大进给量,会使表层金属的塑性变形增加,切削 区发生的热量也将增加。加大进给量的结果,会使残 余应力的数值及扩展深度均相应增大。 3.前角的影响 前角对表层金属残余应力的影响极大,图4-2l是车 刀前角对残余应力影响的试验曲线。以150m/min 的切削速度车削45钢时,当前角由正值变为负值或继 续增大负前角,拉伸残余应力的数值减小(图a)。当以 750m/min的切削速度车削45钢时,前角的变化将 引起残余应力性质的变化。刀具负前角很大时,表层 金属发生淬火反应,表层金属产生压缩残余应力(图b) (三) 影响磨削残余应力的工艺因素 1. 磨削刚用量的影响P243 2.工件材料的影响 一般来说,工件材料的强度 越高,导热性越差、在磨削时表面金属 产生拉伸残余应力的倾向就越大。炭素 工具钢T8比工业铁强度高.材料的变形 阻力大,磨削时发热量也大,且T8的导 热性比工业铁差,磨削热容易集中在表 面金属层.再加上T8的塑性低于工业 铁.因此磨削碳素工具钢T8时,热因素 的作用比磨削工业铁明显,表层金属产 生拉伸残余应力的倾向比磨削工业铁 大,如图4-23所示。 (四) 工件最终工序加工方法的选择 工件表层金属的残余应力将直接影响机器 零件的使用性能。一般来说,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。因此,工件最终工序加工方法 的选择至关重要。 如何选择工件最终工序的加工方法,须考 虑该零件的具体工作条件及零件可能产生的 破坏形式。 工件表层金属的残余应力将商接影响机器零件的使 用性能。一般来说,工件表砸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。因此,工件最终工 序加工方法的选择至关重要; 如何选择工件最终工序的加工方法,须考虑该零件 的具体工作条件及零件可能产生的破坏形式。 在交变载荷的作

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