淺談石油企業(yè)中影響機(jī)械表面加工質(zhì)量的因素

王倩

【摘要】石油企業(yè)中機(jī)械的使用壽命與機(jī)械零件的質(zhì)量有著很大的關(guān)系，機(jī)械零件的好壞對(duì)于機(jī)械而言是非常重要的，而機(jī)械零件的質(zhì)量與使用期限又取決于機(jī)械表面加工質(zhì)量，因此本文將著力探討石油企業(yè)中機(jī)械表面加工質(zhì)量的影響因素以期通過分析掌握這些影響因素來達(dá)到改善機(jī)械表面加工質(zhì)量、提高機(jī)械的使用性能的目的。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械 表面 加工 質(zhì)量 因素

機(jī)械加工表面質(zhì)量是指零件在機(jī)械加工之后被被加工面的粗糙度或者微觀不平度，通常以Ra/Ry/Rz這三種代號(hào)加上數(shù)字進(jìn)行指代，如果工件表面的粗糙度Ra<0.8um則稱之為鏡面。產(chǎn)品的工作性能、壽命與可靠性在很大程度上依賴于主要零件的表面質(zhì)量，因此對(duì)于關(guān)鍵或者重要的零件其表面加工質(zhì)量的要求會(huì)相對(duì)要高以提高機(jī)械的抗疲勞破損度和耐磨性、耐腐蝕性。[1]機(jī)械加工后的零件表面不可能是完美、理想的磨損、刻痕的表面，由于加工手段不同、所使用的加工工具不同都會(huì)造成機(jī)械表面加工質(zhì)量的不同，在零件表面留下不同程度的金相組織變化、殘余應(yīng)力、冷作硬化、粗糙等缺陷是在所難免的，這些缺陷長(zhǎng)期的使用過程中不僅會(huì)影響零件的疲勞強(qiáng)度、耐磨性還會(huì)影響零件的耐腐蝕性和相互配合性。[2]因而分析機(jī)械加工表面的物理力學(xué)性能、表面粗糙度的影響因素及其變化發(fā)展規(guī)律對(duì)于提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量與使用功能有著重大意義。[3]

按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)影響機(jī)械表面加工質(zhì)量的因素可以是物理因素、幾何因素、工藝系統(tǒng)震動(dòng)因素，也可以是由于采用不同的加工工藝所引起的影響因素的變化。[4]

1 在切削加工中影響機(jī)械表面加工質(zhì)量的因素有刀具幾何形狀的復(fù)映、加工工件材料的性質(zhì)、切削的用量與速度等

（1）刀具幾何形狀的復(fù)映對(duì)于機(jī)械表面加工質(zhì)量的影響是巨大的。在切削加工中刀具相對(duì)于加工工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)因而會(huì)在加工表面留下一部分未被切除的材料使得工件表面粗糙，殘留面積越大則機(jī)械加工工件表面的粗糙度也越大，殘留的面積形狀是刀具的幾何形狀的復(fù)映。不同 的刀具其對(duì)于加工工件的幾何復(fù)映是不盡相同的，成型刀、定尺寸刀、寬刃刀等刀具的切削刃本身的粗糙度對(duì)于機(jī)械表面加工質(zhì)量影響頗大。[5]

（2）工件材料本身的性質(zhì)韌性越好則金屬的塑性變形越大，加工表面會(huì)比較粗糙；同樣質(zhì)地的材料如果金相組織越粗大則工件表面的粗糙度就會(huì)越大。[6]

（3）切削速度也會(huì)對(duì)機(jī)械表面加工 質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。例如低速切削低碳鋼時(shí)會(huì)產(chǎn)生鱗刺和積屑瘤加上在切削分離時(shí)所產(chǎn)生 的撕裂作用和擠壓變形會(huì)使得機(jī)械加工表面的粗糙度增加。另外在精加工時(shí)由于切削厚度比較薄導(dǎo)致刀刃容易打滑從而增加切削表面的粗糙的。[7]

2 在磨削加工中影響機(jī)械表面加工質(zhì)量的因素包括砂輪的硬度、砂輪的粒度、砂輪的修整、磨削速度和所加工工件的材料、冷卻潤(rùn)滑液等

2.1 砂輪的硬度

砂輪的硬度在很大程度上決定了工件表面的磨削質(zhì)量。如果砂輪硬度不夠則磨粒容易脫落進(jìn)而減弱了砂輪 的磨削作用使得工件表面的粗糙度增加；如果砂輪的硬度太大，磨粒不容易脫落，在砂輪被磨鈍之后不能夠及時(shí)的被新的磨粒所取代那么工件表面的粗糙度就會(huì)增加。

2.2 砂輪的粒度

砂輪的粒度越大則磨粒的尺寸就越小，單位面積內(nèi)參加的磨粒數(shù)就越多，在工件表面上的刻痕就精密，則工件表面的粗糙度就越小。對(duì)于那些粗粒度的砂輪如果進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)修整則加工出的工件表面的粗糙度也越小。[8]

2.3 砂輪的修整

砂輪 的修整工作是為了確保砂輪工作表面形成銳利而又排列整齊的微小鋒刃，同時(shí)使得砂輪具有整齊、正確的幾何形狀。徑向進(jìn)給量和修整導(dǎo)程越大則磨出的工件表面就越粗糙，反之則越光滑。

2.4 砂輪的磨削速度

砂輪的磨削速度越高則所加工工件表面的粗糙度就越低，反之粗糙度就越高。這是由于砂輪磨削速度越高時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過的被磨削表面的磨粒數(shù)就會(huì)越多，而且在砂輪高速磨削時(shí)材料的塑性變形速度大大小于磨削速度因而材料來不及變形就完成了磨削工藝，所以工件的表面加工質(zhì)量較高；相反，如果砂輪的磨削速度較低或者換言之磨削時(shí)的工件增加速度大于磨削速度則單位時(shí)間內(nèi)通過的被磨表面的磨粒數(shù)將大大減少使得工

件表面的粗糙度增加。[9]

2.5 被加工工件材料的性質(zhì)

通常情況下太軟、太硬及韌性大的材料都不易被磨光。銅鋁合金等性質(zhì)軟的材料由于塑性大因而在磨削時(shí)磨屑很容易堵塞砂輪，導(dǎo)致工件表面的粗糙度增加；太硬的材料使得磨粒很容易發(fā)生鈍化，磨削時(shí)的摩擦加劇和塑性變形會(huì)導(dǎo)致加工工件的粗糙度增加，而且太硬的材料其表面易灼傷甚至裂痕，這樣零件就很容易報(bào)廢。韌性大而導(dǎo)熱性差的耐熱合金材料會(huì)使磨削砂粒早期崩裂脫落，造成磨砂砂輪表面不平則加工工件的表面粗糙度就會(huì)增大。[10]

2.6 冷卻潤(rùn)滑液的作用

在磨削加工時(shí)由于切削溫度過高很容易使得所加工工件產(chǎn)生變形從而影響到加工表面的粗糙度。在這種情況下冷卻潤(rùn)滑液的作用是顯而易見的，采用冷卻潤(rùn)滑液可以降低所磨削部位的溫度以減少燒傷率、可以沖去脫落的切屑和磨粒以避免工件的劃傷從而提高所加工工件的表面光滑質(zhì)量。

3 工件表面的物理力學(xué)性能因素

在機(jī)械的加工過程中工件表面的物理力學(xué)性能主要受加工表面的冷作硬化和表面殘余應(yīng)力的影響。

3.1 加工表面的冷作硬化因素

冷作硬化是指在磨削和加工過程中加工表層的塑性變形使得畸變、晶格扭曲與晶粒間產(chǎn)生剪切滑移導(dǎo)致晶粒纖維化、被拉長(zhǎng)或者破碎從而引起表層金屬的強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象被稱作冷作硬化。由于工件表層的硬度得到提高因此其接觸的剛度也得到加強(qiáng)從而降低了接觸處的塑性變形和彈性變形，工件表面的加工質(zhì)量可以得到提升。冷作硬化的程度主要取決于產(chǎn)生塑性變形的速度、變形的力和塑性變形時(shí)的溫度，如果變形越大、力越大則硬化程度也就越高。

3.2 工件表面殘余應(yīng)力因素

工件表面殘余應(yīng)力是指工件在機(jī)械加工過程中其表層發(fā)生組織或者形狀的變化使得表層和基體材料的交界處或者表層本身產(chǎn)生相互平衡的應(yīng)力。工件表面的殘余應(yīng)力可以在很大程度上提高工件表面的奈拉疲勞強(qiáng)度和耐磨損性。

4 結(jié)語

綜上所述影響機(jī)械表面加工質(zhì)量的因素復(fù)雜而又多種多樣，既有采用不同的加工工藝的因素又有材料本身的性能因素，在某一特定的條件下影響因素可以是一種、兩種，也可以是多種因素共同作用，因此必須謹(jǐn)慎分析影響機(jī)械表面加工的因素才能夠提高工件的加工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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