模具加工表面質量的含義
(一)加工表面質量的含義
機械加工的表面質量也稱表面完整性,它包含表面的幾何特征和表面層的力學物理性能個方面的內容。
1、表面的幾何特征
如下圖所示,表面的幾何特征主要由以下幾部分組成:
?。?)表面波度即介于宏觀幾何形狀誤差與表面粗糙度之間的中間幾何形狀誤差。它主要是由切削刀具的偏移和振動造成的,其波高與波長的比值一般為1:50~1000;
(3)表面加工紋理即表面微觀結構的主要方向。它取決于形成表面所采用的機械加工方法,即主運動和進給運動的關系;
(4)傷痕在加工表面上一些個別位置上出現的缺陷。它們大多是隨機分布的,如砂眼、氣孔、裂痕和劃痕等。
2、表面層的力學物理性能
表面層力學物理性能的變化,主要有*個方面的內容: ①表面層的加工硬化; ②表面層金相組織的變化; ③表面層的殘余應力。
?。ǘ┝慵谋砻尜|量對零件使用性能的影響
?。?)零件的表面質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質量等因素有關。特別是在前兩個條件已確定的前提下,零件的表面質量就起著決定性的作用。當兩個零件的表面接觸時,其表面的凸峰頂部先接觸,其實際接觸面積大大小于理論上的接觸面積。表面越粗糙,實際的接觸面積就愈小,凸峰處的單位面積壓力就會增大,表面磨損更容易。即使在有潤滑油的條件下,也會因接觸處的壓強超過油膜張力的臨界值,破壞了油膜的形成而加劇表面層的磨損。
表面粗糙度雖然對摩擦面的影響很大,但并不是表面粗糙度愈小零件愈耐磨。從下圖所示的實驗曲線可知,表面粗糙度Ra與初期磨損量△o之間存在一個佳值。此點所對應的是零件耐磨的表面粗糙度。在一定條件下,若零件的表面粗糙度過大,實際壓強增大,凸峰間的擠裂、破碎和切斷等作用加劇,磨損也就明顯。在零件表面粗糙度過小的情況下,緊密接觸的兩個光滑表面間的貯油能力很差。一旦潤滑條件惡化,則兩表面金屬分子間產生較大的親和力,因黏合現象而使表面產生“咬焊”,導致磨損加劇。因此零件摩擦表面的粗糙度偏離佳值太大(無論是過小還是過大)都是不利的。
?。?)零件的表面質量對零件疲勞強度的影響零件在交變載荷的作用下,其表面微觀上不平的凹谷處和表面層的缺陷處容易引起應力集中而產生疲勞裂紋,造成零件的疲勞破壞。試驗表明,減小表面粗糙度可以使零件的疲勞強度有所提高。因此,對于一些重要零件的表面,如連桿、曲軸等,應進行光整加工,以減小零件的表面粗糙度,提高其疲勞強度。加工硬化對零件的疲勞強度影響也很大。表面層的加工硬化可以在零件表面形成一個冷硬層,因而能阻礙表面層疲勞裂紋的出現,從而使零件的疲勞強度提高。但如果零件表面層的冷硬程度過大,反而易產生裂紋,故零件的冷硬程度與硬化深度應控制在一定范圍之內。
表面層的殘余應力對零件的疲勞強度也有很大影響。當表面層為殘余壓應力時,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力時,容易使零件表面產生裂紋
而降低其疲勞強度。
?。?)零件的表面質量對零件耐腐蝕性能的影響零件的耐腐蝕性在很大程度上取決于零件的表面粗糙度。零件表面越粗糙,越容易積聚腐蝕性物質,凹谷越深,滲透與腐蝕作用越強烈。因此,降低零件的表面粗糙度可以提高零件的耐腐蝕性能。表面殘余應力對零件的耐腐蝕性能也有較大影響。零件表面的殘余壓應力使零件表面緊密,腐蝕性物質不易進入,可增強零件的耐腐蝕性,而表面殘余拉應力則降低零件的耐腐蝕性。
?。?)零件的表面質量對配合性質及其他方面的影響相配零件間的配合關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,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,降低配合件間的連接強度,影響配合的可靠性。因此對有配合要求的表面,必須規定較小的表面粗糙度。
總之,提高加工表面的質量,對保證零件的使用性能、提高零件的壽命是很重要的。
機械加工的表面質量也稱表面完整性,它包含表面的幾何特征和表面層的力學物理性能個方面的內容。
1、表面的幾何特征
如下圖所示,表面的幾何特征主要由以下幾部分組成:

?。?)表面波度即介于宏觀幾何形狀誤差與表面粗糙度之間的中間幾何形狀誤差。它主要是由切削刀具的偏移和振動造成的,其波高與波長的比值一般為1:50~1000;
(3)表面加工紋理即表面微觀結構的主要方向。它取決于形成表面所采用的機械加工方法,即主運動和進給運動的關系;
(4)傷痕在加工表面上一些個別位置上出現的缺陷。它們大多是隨機分布的,如砂眼、氣孔、裂痕和劃痕等。
2、表面層的力學物理性能
表面層力學物理性能的變化,主要有*個方面的內容: ①表面層的加工硬化; ②表面層金相組織的變化; ③表面層的殘余應力。
?。ǘ┝慵谋砻尜|量對零件使用性能的影響
?。?)零件的表面質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質量等因素有關。特別是在前兩個條件已確定的前提下,零件的表面質量就起著決定性的作用。當兩個零件的表面接觸時,其表面的凸峰頂部先接觸,其實際接觸面積大大小于理論上的接觸面積。表面越粗糙,實際的接觸面積就愈小,凸峰處的單位面積壓力就會增大,表面磨損更容易。即使在有潤滑油的條件下,也會因接觸處的壓強超過油膜張力的臨界值,破壞了油膜的形成而加劇表面層的磨損。
表面粗糙度雖然對摩擦面的影響很大,但并不是表面粗糙度愈小零件愈耐磨。從下圖所示的實驗曲線可知,表面粗糙度Ra與初期磨損量△o之間存在一個佳值。此點所對應的是零件耐磨的表面粗糙度。在一定條件下,若零件的表面粗糙度過大,實際壓強增大,凸峰間的擠裂、破碎和切斷等作用加劇,磨損也就明顯。在零件表面粗糙度過小的情況下,緊密接觸的兩個光滑表面間的貯油能力很差。一旦潤滑條件惡化,則兩表面金屬分子間產生較大的親和力,因黏合現象而使表面產生“咬焊”,導致磨損加劇。因此零件摩擦表面的粗糙度偏離佳值太大(無論是過小還是過大)都是不利的。

?。?)零件的表面質量對零件疲勞強度的影響零件在交變載荷的作用下,其表面微觀上不平的凹谷處和表面層的缺陷處容易引起應力集中而產生疲勞裂紋,造成零件的疲勞破壞。試驗表明,減小表面粗糙度可以使零件的疲勞強度有所提高。因此,對于一些重要零件的表面,如連桿、曲軸等,應進行光整加工,以減小零件的表面粗糙度,提高其疲勞強度。加工硬化對零件的疲勞強度影響也很大。表面層的加工硬化可以在零件表面形成一個冷硬層,因而能阻礙表面層疲勞裂紋的出現,從而使零件的疲勞強度提高。但如果零件表面層的冷硬程度過大,反而易產生裂紋,故零件的冷硬程度與硬化深度應控制在一定范圍之內。
表面層的殘余應力對零件的疲勞強度也有很大影響。當表面層為殘余壓應力時,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力時,容易使零件表面產生裂紋
而降低其疲勞強度。
?。?)零件的表面質量對零件耐腐蝕性能的影響零件的耐腐蝕性在很大程度上取決于零件的表面粗糙度。零件表面越粗糙,越容易積聚腐蝕性物質,凹谷越深,滲透與腐蝕作用越強烈。因此,降低零件的表面粗糙度可以提高零件的耐腐蝕性能。表面殘余應力對零件的耐腐蝕性能也有較大影響。零件表面的殘余壓應力使零件表面緊密,腐蝕性物質不易進入,可增強零件的耐腐蝕性,而表面殘余拉應力則降低零件的耐腐蝕性。
?。?)零件的表面質量對配合性質及其他方面的影響相配零件間的配合關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,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,降低配合件間的連接強度,影響配合的可靠性。因此對有配合要求的表面,必須規定較小的表面粗糙度。
總之,提高加工表面的質量,對保證零件的使用性能、提高零件的壽命是很重要的。










































