機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)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:3207

(1)表面質(zhì)量對(duì)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(gè)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(gè)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(shí),兩個(gè)零件表面互相接觸,一開始只是在兩表面波峰接觸,實(shí)際的接觸面積只是名義接觸面積的一小部分。當(dāng)零件受力時(shí),波峰接觸部分將產(chǎn)生很大的壓強(qiáng),因此磨損非常顯著。經(jīng)過初期磨損后,實(shí)際接觸面積增大,磨損變緩,進(jìn)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(shí)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(chǔ)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(jìn)入磨損的第Ⅲ階段,即急劇磨損階段。


表面粗糙度對(duì)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(duì)初期磨損量影響的實(shí)驗(yàn)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(gè)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?yàn)樗苡绊懡饘俦砻娴膶?shí)際接觸面積和潤滑液的存留情況。輕載時(shí),兩表面的紋理方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí),磨損最;當(dāng)兩表面紋理方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí),磨損最大。但是在重載情況下,由于壓強(qiáng)、分子親和力和潤滑液的儲(chǔ)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?yàn)榧庸び不岣吡吮砻鎸拥膹?qiáng)度,減少了表面進(jìn)一步塑性變形和咬焊的可能。但過度的加工硬化會(huì)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(duì)零件疲勞強(qiáng)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(yàn)表明,減小零件表面粗糙度值可以使零件的疲勞強(qiáng)度有所提高。因此,對(duì)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(jìn)行光整加工,以減小零件的表面粗糙度值,提高其疲勞強(qiáng)度。


     加工硬化對(duì)零件的疲勞強(qiáng)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(gè)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(qiáng)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(duì)零件疲勞強(qiáng)度也有很大影響,當(dāng)表面層為殘余壓應(yīng)力時(shí),能延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展,提高零件的疲勞強(qiáng)度;當(dāng)表面層為殘余拉應(yīng)力時(shí),容易使零件表面產(chǎn)生裂紋而降低其疲勞強(qiáng)度。


(3)表面質(zhì)量對(duì)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(qiáng)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(jìn)入,可增強(qiáng)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(duì)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(huì)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(qiáng)度,影響配合的可靠性。因此對(duì)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(duì)零件的使用性能還有其他方面的影響。例如,對(duì)于液壓缸和滑閥,較大的表面粗糙度值會(huì)影響密封性;對(duì)于工作時(shí)滑動(dòng)的零件,恰當(dāng)?shù)谋砻娲植诙戎的芴岣哌\(yùn)動(dòng)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(huì)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(duì)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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