機(jī)械加工表面質(zhì)量的提升方案及熱處理技術(shù)分析

林捷

摘 要：機(jī)械加工與人類的生活有著密切關(guān)系，在機(jī)械加工產(chǎn)品的不斷精細(xì)化下，對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求。對(duì)此，機(jī)械加工的表面質(zhì)量已經(jīng)成為機(jī)械加工重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。若想有效提升機(jī)械加工表面的質(zhì)量，就應(yīng)該利用熱處理方式。而熱處理作為一項(xiàng)新技術(shù)，必須要進(jìn)行深入分析。本文主要對(duì)機(jī)械加工表面質(zhì)量的提升與熱處理技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；表面質(zhì)量；熱處理技術(shù)

盡管我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，可是生產(chǎn)的快速發(fā)展，機(jī)械加工已經(jīng)成為生活與生產(chǎn)中不可或缺的內(nèi)容，應(yīng)該促進(jìn)機(jī)械加工的進(jìn)一步發(fā)展。因?yàn)楝F(xiàn)代化機(jī)械加工產(chǎn)品的精細(xì)化，而為了加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，就應(yīng)該對(duì)機(jī)械加工的表面質(zhì)量提出嚴(yán)格要求。可是機(jī)械加工表面的質(zhì)量提升需要應(yīng)用熱處理。而熱處理技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上有效改進(jìn)了機(jī)械加工的表面質(zhì)量。但是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)熱處理技術(shù)依然存在一些問(wèn)題，對(duì)此必須要有效完善熱處理技術(shù)。

1 機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響要素

1.1 表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量造成的影響

表面粗糙度數(shù)值的大小直接影響著配合表面的整體配合質(zhì)量。從間隙配合方面而言，粗糙度數(shù)值相對(duì)較大就會(huì)加大磨損，從而使間隙增大，嚴(yán)重破壞配合性能。從過(guò)盈配合方面而言，在進(jìn)行裝配時(shí)部分表面的凹縫被擠平，導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)過(guò)盈量降低，嚴(yán)重影響配合間之間的連接強(qiáng)度。

1.2 表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度造成的影響

金屬在交變荷載作用過(guò)后會(huì)形成疲勞破壞，一般情況下出現(xiàn)在零件表面與表面的冷硬層下，對(duì)此零件的表面質(zhì)量嚴(yán)重影響著疲勞強(qiáng)度。若是表面的粗糙度相對(duì)比較大，而抗疲勞強(qiáng)度就相對(duì)較小。

1.3 表面質(zhì)量對(duì)耐磨性造成的影響

零件的磨損通?？煞殖扇齻€(gè)時(shí)期，主要有初期磨損階段和正常磨損階段以及劇烈磨損階段。通常狀況下，表面粗糙度數(shù)值比較小，而磨損性就比較好。可是表面粗糙度數(shù)值過(guò)小，潤(rùn)滑油就難以儲(chǔ)存，而且接觸面間比較容易出現(xiàn)分子粘結(jié)，造成磨損增加。對(duì)此，接觸面粗糙度數(shù)值一定要合理，而粗糙度數(shù)值和零件的工作情形有著密切關(guān)系，若是工作荷載相對(duì)較大，初期的磨損量就加大，同時(shí)表面的粗糙度最佳數(shù)值也會(huì)增大。

2 加強(qiáng)機(jī)械加工表面質(zhì)量的對(duì)策

2.1 改進(jìn)切削條件

在進(jìn)行切削時(shí)，切削與加工表面相應(yīng)塑性變形的程度比較小，而粗糙度也會(huì)減小。刀瘤與鱗刺主要是在切削速度比較下形成的，對(duì)此科學(xué)選取切削用量，應(yīng)用相對(duì)較高的切削速度完成塑性材料的切削，能夠有效避免刀瘤的形成，降低進(jìn)給量也能夠減小表面的粗糙度，從而提升表面質(zhì)量?？茖W(xué)選取有效切削液，在一定程度上提升高冷卻潤(rùn)滑的效果，減小切削速度，防止表面出現(xiàn)燒傷問(wèn)題，降低已經(jīng)加工表面相應(yīng)殘余應(yīng)力，同時(shí)還能夠抑制刀瘤與鱗刺的形成，防止切削過(guò)程中塑性變形，降低表面粗糙度。

2.2 改進(jìn)加工材料的性能

材料的塑性與金相組織嚴(yán)重影響著表面粗糙度。通常狀況下，塑性材料在加工之后表面的粗糙度相對(duì)比較大，而脆性材料在加工之后表面粗糙度和理論粗糙度相對(duì)比較接近。另外，同種材料，若是晶粒相對(duì)比較大，該表面的粗糙度就大。對(duì)此，在進(jìn)行切削加工之前，針對(duì)塑性相對(duì)較大的低碳鋼和低合金鋼材料，應(yīng)該預(yù)先完成正火處理，從而獲取均勻細(xì)密的晶粒組織，合理提升硬度，從而在一定程度上減小加工后表面的粗糙度。

2.3 選擇合理的刀具幾何形狀和材質(zhì)，加強(qiáng)刀具的刃磨質(zhì)量

為了能夠減小殘留面積，應(yīng)該利用刀尖圓弧半徑相對(duì)比較大和副偏角相對(duì)較小或是精車刀等，科學(xué)選取刀具的幾何形狀，應(yīng)用比較大的前角與后腳，同時(shí)在刃磨的過(guò)程中盡可能降切削刃口半徑。選擇和工件材料具備良好適應(yīng)性的刀具材料，科學(xué)限制刀具的后面磨損寬度，防止應(yīng)用磨損相對(duì)嚴(yán)重的刀具，從而在一定程度上降低表面粗糙度。

3 熱處理技術(shù)分析

3.1 避免金屬材料應(yīng)力腐蝕開裂

金屬材料會(huì)在拉伸應(yīng)力以及特定腐蝕環(huán)境等作用下出現(xiàn)脆性斷裂損壞，其稱之為應(yīng)力腐蝕開裂。許多發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力一般是因?yàn)闅堄嗬瓚?yīng)力造成的。而殘余拉應(yīng)力通常是在金屬焊接時(shí)形成。金屬進(jìn)行加熱時(shí)和加熱過(guò)后的冷處理時(shí)，會(huì)改變材料內(nèi)部組織與性能，并且形成金屬熱應(yīng)力與相變應(yīng)力。另外，金屬材料在進(jìn)行加熱與冷卻時(shí)，表層與心部加熱以及冷卻速度不同，主要指溫差造成材料體積出現(xiàn)膨脹與收縮不均勻從而形成應(yīng)力，也就是熱應(yīng)力。而在熱應(yīng)力的作用之下，因?yàn)槔鋮s過(guò)程中金屬的表層溫度要比心部低，而且收縮表面要比心部大，所以心部就會(huì)承受拉應(yīng)力。同時(shí)材料在進(jìn)行熱處理時(shí)，因?yàn)榻M織變化過(guò)程中，比容的加大會(huì)導(dǎo)致材料體積膨脹，且材料的各個(gè)位置先后相變，導(dǎo)致體積的長(zhǎng)達(dá)不同，從而形成組織應(yīng)力。另外，組織應(yīng)力的變化會(huì)使表層承受拉應(yīng)力，心部承受壓應(yīng)力，正好和拉應(yīng)力相反。金屬的熱處理中熱應(yīng)力與相變應(yīng)力的疊加結(jié)果為材料殘余應(yīng)力，從而導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂。

3.2 材料質(zhì)量對(duì)機(jī)械加工熱處理造成的影響

因?yàn)閲?guó)內(nèi)鋼廠冶煉質(zhì)量相對(duì)比較低，對(duì)此在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)常常會(huì)發(fā)生塑性變形，出現(xiàn)冷作硬化問(wèn)題，同時(shí)切削熱也會(huì)造成表面金相組織變化與殘余應(yīng)力等相關(guān)物理性能改變。因此制作的產(chǎn)品盡管可以滿足質(zhì)量審核需求，可是質(zhì)量卻相對(duì)較差。大部分企業(yè)為了追求低價(jià)格，就會(huì)向生產(chǎn)水平相對(duì)比較低的小鋼廠進(jìn)行采購(gòu)，從而導(dǎo)致大部分企業(yè)的熱處理發(fā)生異常問(wèn)題。

3.3 提升金屬材料斷裂韌性

金屬材料相關(guān)斷裂韌性主要指裂紋材料在遭受外力作用下具備的抗裂紋擴(kuò)展性能。有效提升金屬的斷裂韌性就應(yīng)該避免金屬晶體的中位錯(cuò)，從而使金屬材料相應(yīng)位錯(cuò)密度有效降低，加強(qiáng)金屬?gòu)?qiáng)度。對(duì)此應(yīng)該利用細(xì)晶強(qiáng)化手段，該原理就是經(jīng)過(guò)細(xì)化晶粒，從而使晶界占據(jù)的比例提升，從而避免位錯(cuò)滑移，有效加強(qiáng)材料的韌性。

4 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)機(jī)械加工行業(yè)已經(jīng)相對(duì)較為成熟，對(duì)此在生產(chǎn)時(shí)不但要加強(qiáng)產(chǎn)品的質(zhì)量，還應(yīng)該加強(qiáng)產(chǎn)品的外觀表面質(zhì)量。特別是在機(jī)械加工的表面質(zhì)量不斷提升下，對(duì)于機(jī)械裝置的質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求。可是由于機(jī)械加工的表面質(zhì)量提升需要利用熱處理技術(shù)，對(duì)此一定要熟練掌握熱處理技術(shù)，對(duì)熱處理技術(shù)存在的問(wèn)題進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與改進(jìn)，從而有效提升加工表面質(zhì)量。

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