機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響
發(fā)布日期:2011-05-21 蘭生客服中心 瀏覽:3221
(1)表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響
零件的耐磨性與摩擦副的材料、潤滑條件和零件的表面加工質(zhì)量等因素有關(guān)。特別是在前兩個條件已確定的前提下,零件的表面加工質(zhì)量就起著決定性的作用。
零件的磨損可分為三個階段,如圖1-17所示。第Ⅰ階段稱初期磨損階段。由于摩擦副開始工作時,兩個零件表面互相接觸,一開始只是在兩表面波峰接觸,實際的接觸面積只是名義接觸面積的一小部分。當零件受力時,波峰接觸部分將產(chǎn)生很大的壓強,因此磨損非常顯著。經(jīng)過初期磨損后,實際接觸面積增大,磨損變緩,進入磨損的第Ⅱ階段,即正常磨損階段。這一階段零件的耐磨性最好,持續(xù)的時間也較長。最后,由于波峰被磨平,表面粗糙度參數(shù)值變得非常小,不利于潤滑油的儲存,且使接觸表面之間的分子親和力增大,甚至發(fā)生分子粘合,使摩擦阻力增大,從而進入磨損的第Ⅲ階段,即急劇磨損階段。
表面粗糙度對摩擦副的初期磨損影響很大,但也不是表面粗糙度參數(shù)值越小越耐磨。圖1-18是表面粗糙度對初期磨損量影響的實驗曲線。從圖中看到,在一定工作條件下,摩擦副表面總是存在一個最佳表面粗糙度參數(shù)值,最佳表面粗糙度Ra值約為0.32~1.25μm。
表面紋理方向?qū)δ湍バ砸灿杏绊,這是因為它能影響金屬表面的實際接觸面積和潤滑液的存留情況。輕載時,兩表面的紋理方向與相對運動方向一致時,磨損最。划攦杀砻婕y理方向與相對運動方向垂直時,磨損最大。但是在重載情況下,由于壓強、分子親和力和潤滑液的儲存等因素的變化,其規(guī)律與上述有所不同。
表面層的加工硬化,一般能提高耐磨性0.5~l倍。這是因為加工硬化提高了表面層的強度,減少了表面進一步塑性變形和咬焊的可能。但過度的加工硬化會使金屬組織疏松,甚至出現(xiàn)疲勞裂紋和產(chǎn)生剝落現(xiàn)象,從而使耐磨性下降。所以零件的表面硬化層必須控制在一定的范圍之內(nèi)。
圖1-17 磨損過程的基本規(guī)律 | 圖1-18 表面粗糙度與初期磨損量 |
(2)表面質(zhì)量對零件疲勞強度的影響
零件在交變載荷的作用下,其表面微觀不平的凹谷處和表面層的缺陷處容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋,造成零件的疲勞破壞。試驗表明,減小零件表面粗糙度值可以使零件的疲勞強度有所提高。因此,對于一些承受交變載荷的重要零件,如曲軸的曲拐與軸頸交界處,精加工后常進行光整加工,以減小零件的表面粗糙度值,提高其疲勞強度。
加工硬化對零件的疲勞強度影響也很大。表面層的適度硬化可以在零件表面形成一個硬化層,它能阻礙表面層疲勞裂紋的出現(xiàn),從而使零件疲勞強度提高。但零件表面層硬化程度過大,反而易于產(chǎn)生裂紋,故零件的硬化程度與硬化深度也應(yīng)控制在一定的范圍之內(nèi)。
表面層的殘余應(yīng)力對零件疲勞強度也有很大影響,當表面層為殘余壓應(yīng)力時,能延緩疲勞裂紋的擴展,提高零件的疲勞強度;當表面層為殘余拉應(yīng)力時,容易使零件表面產(chǎn)生裂紋而降低其疲勞強度。
(3)表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性的影響
零件的表面粗糙度在一定程度上影響零件的耐腐蝕性。零件表面越粗糙,越容易積聚腐蝕性物質(zhì),凹谷越深,滲透與腐蝕作用越強烈。因此,減小零件表面粗糙度值,可以提高零件的耐腐蝕性能。
零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密,腐蝕性物質(zhì)不易進入,可增強零件的耐腐蝕性,而表面殘余拉應(yīng)力則降低零件的耐腐蝕性。
(4)表面質(zhì)量對配合性質(zhì)及零件其他性能的影響
相配零件間的配合關(guān)系是用過盈量或間隙值來表示的。在間隙配合中,如果零件的配合表面粗糙,則會使配合件很快磨損而增大配合間隙,改變配合性質(zhì),降低配合精度;在過盈配合中,如果零件的配合表面粗糙,則裝配后配合表面的凸峰被擠平,配合件間的有效過盈量減小,降低配合件間連接強度,影響配合的可靠性。因此對有配合要求的表面,必須限定較小的表面粗糙度參數(shù)值。
零件的表面質(zhì)量對零件的使用性能還有其他方面的影響。例如,對于液壓缸和滑閥,較大的表面粗糙度值會影響密封性;對于工作時滑動的零件,恰當?shù)谋砻娲植诙戎的芴岣哌\動的靈活性,減少發(fā)熱和功率損失;零件表面層的殘余應(yīng)力會使加工好的零件因應(yīng)力重新分布而變形,從而影響其尺寸和形狀精度等。
總之,提高加工表面質(zhì)量,對保證零件的使用性能、提高零件的使用壽命是很重要的。
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