第五章机械加工表面质量

精度； 对滑动零件，减小表面粗糙度可降低其摩擦பைடு நூலகம்数，从而
减少发热和功率损失。 表面层的残余应力会使零件在使用过程中继续变形，失
去原来的精度，降低机器的工作质量。
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加工表面质量对零件使用性能的影响
过渡配合:因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合 变松。
2.表面残余应力对零件工作精度的影响
表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响： 减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （四）表面质量对零件配合质量的影响
1.表面粗糙度对零件配合精度的影响
间隙配合:粗糙度值增大会使磨损增大，造成间隙增大，破 坏了要求的配合性质。
过盈配合:装配过程中一部分表面凸峰被挤平，产生塑性变 形，实际过盈量减小，降低了配合件间的联接强度。
在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易 引起应力集中，产生疲劳裂纹。
表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性 越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深， 应力集中越严重，其抗疲劳破坏的能力越差。
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
2.表面层冷作硬化与残余应力对耐疲劳性的影响
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5.1 加工表面质量的概念
加工表面质量：工件加工后表面层的状态。
加工 表面质量
表面层几何 形状特征
表面粗糙度 表面波度 纹理方向 表面缺陷(伤痕)
微观几 何轮廓
宏观几 何轮廓
表面层物理、 力学性能变化
表面层冷作硬化 表面层金相组织的变化 表面层残余应力
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4.表面层产生的金相组织变化对零件耐磨性的影响 金相组织的变化引起基体材料硬度的变化，进而
影响零件的耐磨性。
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （二）表面质量对零件疲劳强度的影响
1. 表面粗糙度对疲劳强度的影响
表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。
对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。
过分的冷作硬化，将引
起金属组织过度“疏松”，
磨损量 (μm)
在相对运动中可能会产生
金属剥落，在接触面间形
成小颗粒，使零件加速磨
损。
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 3. 表面纹理对耐磨性的影响
表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹 理形状及刀纹方向影响有效接触面积与润滑液的存留。
图5-1 加工质量包含的内容
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第五章 机械加工表面质量
机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑 表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂 纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米~几 十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、 耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而 影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的 重视。
零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段
图5-1第五磨章机损械过加工程表面的质量基本规律
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
（一）表面质量对零件耐磨性的影响
1. 表面粗糙度对耐磨性的影响
▪ 表面粗糙度太大和太小都不耐磨 ▪ 表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗
糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；
（三）表面质量对耐蚀性的影响
1. 表面粗糙度对耐腐蚀性的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越 深，渗透与腐蚀作用越强烈。减小零件表面粗糙度， 可以提高零件的耐腐蚀性能。
2.表面残余应力对耐腐蚀性能的影响 零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质 不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应 力则降低零件耐腐蚀性。
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一般情况下表面硬 化层的深度可达 0.05 — 0.30mm。
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
（一）表面质量对零件耐磨性的影响 1. 表面粗糙度对耐磨性的影响
零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。
图5-1第五表章机面械加粗工糙表面度质量与初期磨损量的关系 13
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
2. 冷作硬化对耐磨性的影响
▪ 加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。
因为表面的冷作硬化使磨擦副表面层金属的显微
硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性
变形和塑性变形。
▪ 并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。
▪ 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度；
残余应力有拉应力和压应力之分，
▪残余拉应力：易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而
降低疲劳强度。
▪ 残余压应力：能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，
延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
第五章 机械加工表面质量
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机械加工质量
零件的机械加工质量包括加工精度和加工表面质量。
加工精度
尺寸精度 形状精度 位置精度
（通常形状误差限制在位置公差内，位 置公差限制在尺寸公差内）
表面质量
表面几何形状特征
表面粗糙度 波度 纹理方向 伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）
表面缺陷层
表层加工硬化 表层金相组织变化 表层残余应力
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第五章 机械加工表面质量
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5.1 加工表面质量的概念 5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 5.3 影响加工表面粗糙度的因素 5.4 影响加工表面层物理机械性能的因素 5.5 改善表面粗糙度的方法 5.6 工件表面强化的常见方法
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▪ 表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面
太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜， 容易发生分子粘结而加剧磨损。
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5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
▪表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载
荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度 值也随之右移。