机械加工中影响表面物理机械性能因素分析

陈子轩

摘 要：随着我国经济的快速发展和社会的不断变化，机械加工产品渗透人们的日常生活和工作中各个角落，它们的产品使用性能与组成的零件之间有着直接的联系。零件加工的质量好有利于提高机械产品的使用性能，并延长机械产品的使用寿命。其中，衡量机械产品加工质量好坏的标准有两个，分别是机械产品的加工精度和表面粗糙度。因此，本文的主要目的就是对机械加工中影响表面物理机械性能的因素进行分析和研究，并有针对性的提出了提高机械加工表面质量的工艺措施。

关键词：机械加工 表面物理 机械性能 影响因素

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）11（a）-0107-02

随着我国工业技术的飞速发展，在工业生产活动中，机械化水平显著提高，现今机械化生产已经在加工行业得以普遍应用，各种机械设备的应用大大降低了加工人员的工作量，并提高了工作效率。机械加工的而质量与各种机器设备密切相关，零件在加工完成后装配城机器，如果零件的表面机械性能出现故障，容易造成整个机器的使用性能失效。在机械加工过程中，零件容易受到周边环境的影响，尤其是切削力和切削热的作用，使其表面金属的物理机械性能产生变化，进而影响机械加工产品的质量。机械加工产品表面物理机械性能产生的变化主要有3种，分别是表面层冷作硬化、金相组织发生变化以及产生残余应力。

1 表面层的冷作硬化

表面层的冷作硬化是指在机械加工过程中，表面层的硬度出现细微的变化，即加工时出现的塑性变形现象，这主要是切削力作用所引起的表面层冷作硬化和受切削热作用引起的金相组织变化综合作用的结果。机械加工产品出现塑性变形现象会造成产品的晶体发生改变，并拉长晶粒，导致晶格严重扭曲，晶粒碎化，最终导致机械加工产品的硬化。

1.1 冷作硬化的特点

由于机械加工产品在加工过程中受力和热两种因素共同作用的影响，出现塑形变形现象，在这之后加工产品的延伸率会降低，但是变形度抗力会提高，也就是屈服点有所提高。表面层的冷作硬化使得机械加工产品处于不稳定的状态，尤其是处于高能位状态下，当条件适合的时候，机械加工产品的冷硬结构就会自动的转变为比较稳定的状态，用专业术语来说就是进行弱化作用。换而言之，就是机械加工表层物理机械受影响之后，塑形变形中所产生的冷硬现象可以恢复，其中恢复后表层金属的性质程度主要取决于强化和弱化两个的作用效果。机械加工产品表层的应化程度受外界条件因素的影响较大，其中包括塑形变形的里、变形速度以及变形时的温度，所受到的力越大，塑形变形的效果就越大，硬化程度也比较严重。但是如果变形的速度过快，所受到力就相对较小，塑性变形的条件不够充分，硬化程度也就相对较弱。

1.2 影响冷作硬化的因素

首先是机械加工产品的材质，产品原材料的本身材质对加工的影响较大，如果材料本身的硬度较低，那么在切削力和切削热作用影响后所发生的塑形变形现象严重。其次是切削的用量，表面的冷作硬化主要就是由切削操作所引起的，当切削速度增大时，机械设备与产品之间的接触时间就比较短，塑形变形的程度也相对较轻，硬化程度和硬度都会减小。当切削用量增加时塑形变形和硬化现象都会加重，其中需要注意的是切削量不能过小，否则硬化程度也会因为挤压次数增加而增加。最后是刀具，机械加工过程中对刀具所造成的损伤也较大，这也是冷硬层深度和应硬度增加的一大因素。

2 表面的金相组织变化

在机械加工的过程中，机械加工区的温度有所提高，尤其是加工的表面温度，因为切削加工需要耗费很大的能量，这些能量在过程中就转换成了热能，为机械加工增加了很多的热量，温度上升。产品表面的金相组织发生变化需要达到一定的条件，当加工去的温度达到那个临界点时，金相组织就会发生变化。通常情况下，一般的切削加工所产的热能都会被切削操作带走，也就会不会引起加工区间的温度大变化，对产品表面的影响也就不大。但是，对于一些大量消耗切削功率的机械加工方式来说，金相组织发生变化是普遍存在的。有的企业，为提高加工生产的工作效率，采用的磨削加工方法，这种加工方法所需要的切削力大得多，切削速度也快，在加工过程中所产生热能也就大大增加，然后传输到加工的产品当中，引起金相组织发生变化。

影响金相组织变化的因素主要有两个。其一是磨削用量，磨削用量中还包括磨削深度、纵向进给量两以及工件速度，当磨削深度增加时机械加工的产品表面温度都会增加，且越升越高，引起金相组织变化；当纵向进给量增加時，产品表面温度会降低，减少对工件的损伤；当工件速度增加时，磨削区的温度上升，所造成伤害磨削深度的小，但是他会造成产品表面变粗糙。其二就是冷却方法，磨削加工方式必然会造成工件的烧伤，如果不能采取有效的冷却方法，也会对工件表面造成影响。

3 表面的残余应力

经过机械加工后的工件的表面都存在残余应力，这些残余应力与残余压应力的作用是完全相反的，残余压应力可以起到一定的保护作用，增加工件表面的耐磨性，而残余应力则会对工件带来伤害。残余应力作用的主要表现就是工件表面出现裂纹，由于工件材料的疲劳强度无法承受过大的拉应力，进而加速工件的损坏。

加工表面的残余应力是三方面共同作用的结果，因此，残余应力的影响因素主要就是冷塑形变形、热塑形变形以及金相组织，根据上面的描述，不难发现这三者之间的联系。当然，除了这结果主要因素的影响之外，残余应力的产生还和加工工艺有关联。

4 解决问题的措施

4.1 基础管理

“合理配置、安全实用、养修并重、专业管理”是机械设备使用和管理过程中应一直贯彻的原则，应大力强化机械设备的管理，保证在机械设备进行加工作业时，有相关负责人在现场对机械设备进行全过程、全方位的盯控，明确现场加工作业的分工，严格按照计划使用机械。对机械设备进行定期检查，发现问题时及时处理。对于停置或是废旧的机械设备在未经批准的情况下，不能对其进行拆卸，而应积极在基础管理的方式和技术上进行创新，广泛采用现代经营管理办法和技术手段，努力提高机械设备完好率、利用率和经济效益。

4.2 安全管理

安全管理是所有机械加工项目的重要组成部分，所以必须要加强对相关人员在设备的安全生产方面的领导和教育，建立健全的生产规章制度，定期对机械设备组织检查，发现问题及时解决，并从中进行经验累积和总结。对机械加工的操作人员，必须进行专业技术训练及安全操作规程的学习，并经过考试取得操作证书后才能进行操作。并严格遵守操作规程、保修规程，机械设备的安全防护装置必须完整可靠。

4.3 操作人员管理

机械加工的加工方式众多，为满足需求，加工的种类愈加繁多，导致在加工人员流动性较大的当下，加工人员的新陈代谢越来越快，对机械设备的操作人员的要求也相对有所提高。为解决这一问题，在机械加工的管理过程中应建立相应的管理措施，最大限度地确保工作人员的稳定性和对工作的积极性。

5 结语

影响机械加工表面物理机械性能的因素有很多，要求在机械加工过程中小心谨慎，尽量避免问题的出现。

参考文献

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