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机械加工中影响表面物理力学性能的因素分析

  机械加工过程中,工件由于受到切削力、切削热的作用,其表面与基体材料性能有很大不同,在物理力学性能方面发生较大的变化。

  一、加工表面层的冷作硬化

  在切削或磨削加工过程中,若加工表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移,晶格严重扭曲,并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化,引起表面层的强度和硬度提高的现象,称为冷作硬化现象。

  表面层的硬化程度取决于产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度。力越大,塑性变形越大,产生的硬化程度也越大。变形速度越大,塑性变形越不充分,产生的硬化程度也就相应减小。变形时的温度影响塑性变形程度,温度高硬化程度减小。

  (一)影响表面层冷作硬化的因素

  1.刀具

  刀具的刃口圆角和后刀面的磨损对表面层的冷作硬化有很大影响,刃口圆角和后刀面的磨损量越大,冷作硬化层的硬度和深度也越大。

  2.切削用量

  在切削用量中,影响较大的是切削速度V C和进给量f。当V C增大时,则表面层的硬化程度和深度都有所减小。这是由于一方面切削速度增大会使温度增高,有助于冷作硬化的回复;另一方面由于切削速度的增大,刀具与工件接触时间短,使工件的塑性变形程度减小。当进给量f增大时,则切削力增大,塑性变形程度也增大,因此表面层的冷作硬化现象也严重。但当f较小时,由于刀具的刃口圆角在加工表面上的挤压次数增多,因此表面层的冷作硬化现象也会增大。

  3.被加工材料

  被加工材料的硬度越低和塑性越大,则切削加工后其表面层的冷作硬化现象越严重。


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