機(jī)械加工中影響表面物理機(jī)械性能因素分析

陳子軒

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷變化，機(jī)械加工產(chǎn)品滲透人們的日常生活和工作中各個(gè)角落，它們的產(chǎn)品使用性能與組成的零件之間有著直接的聯(lián)系。零件加工的質(zhì)量好有利于提高機(jī)械產(chǎn)品的使用性能，并延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命。其中，衡量機(jī)械產(chǎn)品加工質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，分別是機(jī)械產(chǎn)品的加工精度和表面粗糙度。因此，本文的主要目的就是對(duì)機(jī)械加工中影響表面物理機(jī)械性能的因素進(jìn)行分析和研究，并有針對(duì)性的提出了提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 表面物理 機(jī)械性能 影響因素

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）11（a）-0107-02

隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，機(jī)械化水平顯著提高，現(xiàn)今機(jī)械化生產(chǎn)已經(jīng)在加工行業(yè)得以普遍應(yīng)用，各種機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用大大降低了加工人員的工作量，并提高了工作效率。機(jī)械加工的而質(zhì)量與各種機(jī)器設(shè)備密切相關(guān)，零件在加工完成后裝配城機(jī)器，如果零件的表面機(jī)械性能出現(xiàn)故障，容易造成整個(gè)機(jī)器的使用性能失效。在機(jī)械加工過(guò)程中，零件容易受到周邊環(huán)境的影響，尤其是切削力和切削熱的作用，使其表面金屬的物理機(jī)械性能產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)械加工產(chǎn)品表面物理機(jī)械性能產(chǎn)生的變化主要有3種，分別是表面層冷作硬化、金相組織發(fā)生變化以及產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

1 表面層的冷作硬化

表面層的冷作硬化是指在機(jī)械加工過(guò)程中，表面層的硬度出現(xiàn)細(xì)微的變化，即加工時(shí)出現(xiàn)的塑性變形現(xiàn)象，這主要是切削力作用所引起的表面層冷作硬化和受切削熱作用引起的金相組織變化綜合作用的結(jié)果。機(jī)械加工產(chǎn)品出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象會(huì)造成產(chǎn)品的晶體發(fā)生改變，并拉長(zhǎng)晶粒，導(dǎo)致晶格嚴(yán)重扭曲，晶粒碎化，最終導(dǎo)致機(jī)械加工產(chǎn)品的硬化。

1.1 冷作硬化的特點(diǎn)

由于機(jī)械加工產(chǎn)品在加工過(guò)程中受力和熱兩種因素共同作用的影響，出現(xiàn)塑形變形現(xiàn)象，在這之后加工產(chǎn)品的延伸率會(huì)降低，但是變形度抗力會(huì)提高，也就是屈服點(diǎn)有所提高。表面層的冷作硬化使得機(jī)械加工產(chǎn)品處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，尤其是處于高能位狀態(tài)下，當(dāng)條件適合的時(shí)候，機(jī)械加工產(chǎn)品的冷硬結(jié)構(gòu)就會(huì)自動(dòng)的轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^穩(wěn)定的狀態(tài)，用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)就是進(jìn)行弱化作用。換而言之，就是機(jī)械加工表層物理機(jī)械受影響之后，塑形變形中所產(chǎn)生的冷硬現(xiàn)象可以恢復(fù)，其中恢復(fù)后表層金屬的性質(zhì)程度主要取決于強(qiáng)化和弱化兩個(gè)的作用效果。機(jī)械加工產(chǎn)品表層的應(yīng)化程度受外界條件因素的影響較大，其中包括塑形變形的里、變形速度以及變形時(shí)的溫度，所受到的力越大，塑形變形的效果就越大，硬化程度也比較嚴(yán)重。但是如果變形的速度過(guò)快，所受到力就相對(duì)較小，塑性變形的條件不夠充分，硬化程度也就相對(duì)較弱。

1.2 影響冷作硬化的因素

首先是機(jī)械加工產(chǎn)品的材質(zhì)，產(chǎn)品原材料的本身材質(zhì)對(duì)加工的影響較大，如果材料本身的硬度較低，那么在切削力和切削熱作用影響后所發(fā)生的塑形變形現(xiàn)象嚴(yán)重。其次是切削的用量，表面的冷作硬化主要就是由切削操作所引起的，當(dāng)切削速度增大時(shí)，機(jī)械設(shè)備與產(chǎn)品之間的接觸時(shí)間就比較短，塑形變形的程度也相對(duì)較輕，硬化程度和硬度都會(huì)減小。當(dāng)切削用量增加時(shí)塑形變形和硬化現(xiàn)象都會(huì)加重，其中需要注意的是切削量不能過(guò)小，否則硬化程度也會(huì)因?yàn)閿D壓次數(shù)增加而增加。最后是刀具，機(jī)械加工過(guò)程中對(duì)刀具所造成的損傷也較大，這也是冷硬層深度和應(yīng)硬度增加的一大因素。

2 表面的金相組織變化

在機(jī)械加工的過(guò)程中，機(jī)械加工區(qū)的溫度有所提高，尤其是加工的表面溫度，因?yàn)榍邢骷庸ば枰馁M(fèi)很大的能量，這些能量在過(guò)程中就轉(zhuǎn)換成了熱能，為機(jī)械加工增加了很多的熱量，溫度上升。產(chǎn)品表面的金相組織發(fā)生變化需要達(dá)到一定的條件，當(dāng)加工去的溫度達(dá)到那個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，金相組織就會(huì)發(fā)生變化。通常情況下，一般的切削加工所產(chǎn)的熱能都會(huì)被切削操作帶走，也就會(huì)不會(huì)引起加工區(qū)間的溫度大變化，對(duì)產(chǎn)品表面的影響也就不大。但是，對(duì)于一些大量消耗切削功率的機(jī)械加工方式來(lái)說(shuō)，金相組織發(fā)生變化是普遍存在的。有的企業(yè)，為提高加工生產(chǎn)的工作效率，采用的磨削加工方法，這種加工方法所需要的切削力大得多，切削速度也快，在加工過(guò)程中所產(chǎn)生熱能也就大大增加，然后傳輸?shù)郊庸さ漠a(chǎn)品當(dāng)中，引起金相組織發(fā)生變化。

影響金相組織變化的因素主要有兩個(gè)。其一是磨削用量，磨削用量中還包括磨削深度、縱向進(jìn)給量?jī)梢约肮ぜ俣?，?dāng)磨削深度增加時(shí)機(jī)械加工的產(chǎn)品表面溫度都會(huì)增加，且越升越高，引起金相組織變化；當(dāng)縱向進(jìn)給量增加時(shí)，產(chǎn)品表面溫度會(huì)降低，減少對(duì)工件的損傷；當(dāng)工件速度增加時(shí)，磨削區(qū)的溫度上升，所造成傷害磨削深度的小，但是他會(huì)造成產(chǎn)品表面變粗糙。其二就是冷卻方法，磨削加工方式必然會(huì)造成工件的燒傷，如果不能采取有效的冷卻方法，也會(huì)對(duì)工件表面造成影響。

3 表面的殘余應(yīng)力

經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后的工件的表面都存在殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力與殘余壓應(yīng)力的作用是完全相反的，殘余壓應(yīng)力可以起到一定的保護(hù)作用，增加工件表面的耐磨性，而殘余應(yīng)力則會(huì)對(duì)工件帶來(lái)傷害。殘余應(yīng)力作用的主要表現(xiàn)就是工件表面出現(xiàn)裂紋，由于工件材料的疲勞強(qiáng)度無(wú)法承受過(guò)大的拉應(yīng)力，進(jìn)而加速工件的損壞。

加工表面的殘余應(yīng)力是三方面共同作用的結(jié)果，因此，殘余應(yīng)力的影響因素主要就是冷塑形變形、熱塑形變形以及金相組織，根據(jù)上面的描述，不難發(fā)現(xiàn)這三者之間的聯(lián)系。當(dāng)然，除了這結(jié)果主要因素的影響之外，殘余應(yīng)力的產(chǎn)生還和加工工藝有關(guān)聯(lián)。

4 解決問(wèn)題的措施

4.1 基礎(chǔ)管理

“合理配置、安全實(shí)用、養(yǎng)修并重、專業(yè)管理”是機(jī)械設(shè)備使用和管理過(guò)程中應(yīng)一直貫徹的原則，應(yīng)大力強(qiáng)化機(jī)械設(shè)備的管理，保證在機(jī)械設(shè)備進(jìn)行加工作業(yè)時(shí)，有相關(guān)負(fù)責(zé)人在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全過(guò)程、全方位的盯控，明確現(xiàn)場(chǎng)加工作業(yè)的分工，嚴(yán)格按照計(jì)劃使用機(jī)械。對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)處理。對(duì)于停置或是廢舊的機(jī)械設(shè)備在未經(jīng)批準(zhǔn)的情況下，不能對(duì)其進(jìn)行拆卸，而應(yīng)積極在基礎(chǔ)管理的方式和技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，廣泛采用現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)管理辦法和技術(shù)手段，努力提高機(jī)械設(shè)備完好率、利用率和經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 安全管理

安全管理是所有機(jī)械加工項(xiàng)目的重要組成部分，所以必須要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)人員在設(shè)備的安全生產(chǎn)方面的領(lǐng)導(dǎo)和教育，建立健全的生產(chǎn)規(guī)章制度，定期對(duì)機(jī)械設(shè)備組織檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，并從中進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)累積和總結(jié)。對(duì)機(jī)械加工的操作人員，必須進(jìn)行專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練及安全操作規(guī)程的學(xué)習(xí)，并經(jīng)過(guò)考試取得操作證書后才能進(jìn)行操作。并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程、保修規(guī)程，機(jī)械設(shè)備的安全防護(hù)裝置必須完整可靠。

4.3 操作人員管理

機(jī)械加工的加工方式眾多，為滿足需求，加工的種類愈加繁多，導(dǎo)致在加工人員流動(dòng)性較大的當(dāng)下，加工人員的新陳代謝越來(lái)越快，對(duì)機(jī)械設(shè)備的操作人員的要求也相對(duì)有所提高。為解決這一問(wèn)題，在機(jī)械加工的管理過(guò)程中應(yīng)建立相應(yīng)的管理措施，最大限度地確保工作人員的穩(wěn)定性和對(duì)工作的積極性。

5 結(jié)語(yǔ)

影響機(jī)械加工表面物理機(jī)械性能的因素有很多，要求在機(jī)械加工過(guò)程中小心謹(jǐn)慎，盡量避免問(wèn)題的出現(xiàn)。

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