加工后的工件表面,虽然有时看起来很光亮,但从微观看,总存在许多高低不平的峰谷或其他缺陷,它们不仅影响工件的工作性能,而且使工件加速磨损、腐蚀或失效。其主要影响有如下几个方面:
1.对零件配合精度的影响
表面粗糙度将影响零件的实际配合性质和配合精度。
如果零件的配合表面粗糙,在间隙配合中,表面顶峰处产生很大的剪切压力,在相对运动时,很容易被切断,使实际配合间隙增大,从而降低了配合精度;在过盈配合中,装配时表面上的凸峰即被剪切挤平,使实际过盈量减少,降低了过盈配合的强度,影响零件的使用寿命。因此,为了提高配合的可靠性和稳定性,对有配合要求的表面都必须规定较小的粗糙度值。
表面残余应力会使零件产生变形或出现裂纹,引起零件形状或尺寸的变化,对配合精度也有一定的影响。
2.对零件耐磨性的影响
零件的耐磨性主要与零件本身的材质、热处理状况和润滑条件有关。这些条件确定后,在一定程度上还取决于零件的表面质量。
由于加工后的零件表面存在着凸峰低谷,所以,相互配合的表面上只是在一些凸峰顶部接触,实际接触面积远小于理论接触面积。因此,当零件受到力的作用时,接触部分的实际压强很大。当它们作相对运动时,在接触处就会产生弹性变形、塑性变形和剪切断裂现象,造成峰顶之间相互挤裂、破碎,产生很大的磨损量,并逐渐失去原有的尺寸和形状精度。
零件表面的加工痕迹方向对耐磨性能也有显著影响。在轻载并充分润滑的条件下,两配合加工痕迹方向相同时,它们的磨损量较小,如曲轴轴径与轴瓦加工痕迹方向相同,在充分润滑的条件下工作时,耐磨性能较好。而在重载又无充分润滑的条件下,两配合表面加工痕迹方法垂直时,磨损量较小,如机床导轨与床鞍是在边界摩擦条件下工作,它们的加工痕迹以相互垂直为好。所以,对于相互配合的重要零件,应规定最后工序的加工痕迹方向。(www.daowen.com)
3.对疲劳强度的影响
零件表面微观不平的凹谷、划痕、裂纹等缺陷,在交变荷载作用下,容易形成应力集中现象,产生和加剧疲劳裂纹,造成零件的疲劳损坏。
零件表面的冷硬层能阻碍裂纹的出现或扩大,提高零件的疲劳强度。但冷硬层过深或过硬,则容易产生细小的裂纹及剥落,反而会降低疲劳强度,所以冷硬程度和冷硬层深度应适当。
表面层的残余拉应力,与工作荷载产生的拉应力叠加后并大于材料的强度时,零件表面会产生疲劳裂纹而降低疲劳强度。而零件表面层的残余压应力可抵消工作荷载施加的拉应力,延缓疲劳裂纹的扩展,提高零件的疲劳强度。所以,在交变荷载下工作的零件,其表面一般需要具有很高的残余压应力。
4.对表面腐蚀性的影响
表面粗糙度值大的零件表面,与腐蚀介质的接触面积较大,吸附在表面上的腐蚀性气体或液体也越多,容易引起化学腐蚀。同时,凹谷中容易积留腐蚀介质,在峰谷间产生电化学作用而引起电化学腐蚀,凹谷越深,腐蚀越严重。
零件表面的残余应力在工作应力状态下,会产生应力腐蚀,若有裂纹,更增加了应力腐蚀的敏感性,所以都会降低零件的抗腐蚀性能。
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