机械加工后的表面质量

一、机械加工表面质量的含义

表面质量是指机器零件加工后表面层的状态。其主要内容有下面两部分：

（一）表面层的几何形状特征

1、表面粗糙度：是加工表面的微观几何形状误差，其波长与波高的比值一般小于40。
2、表面波度：介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差，其波长与波高的比值在40—1000之间。它是由机械加工中的振动引起的。

当波长与波高比值大于1000时．称为宏观几何形状误差。例如：圆度误差，圆柱度误差等，它们属于加工精度范筹。

纹理方向：纹理方向是指表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中所采用的机械加工方法。
伤痕：是加工表面上一些个别位置上出现的缺陷。例如：砂眼、气孔、裂痕等。

（二）表面层的物理及机械性能

1、表面层冷作硬化(简称冷硬)：在机械加工中,零件表面层产生强烈的冷态塑性变形后,引起的强度和硬度都有所提高的现象。一般情况下表面硬化层的深度可达0.05—0.30mm。
2、表面层金相组织的变化：机械加工过程中，由于切削热或磨削热的作用引起工件表面温升过高，表面层金属的金相组织发生变化的现象。

3、表面层残余应力：是由于加工过程中切削变形和切削热的影响，工件表面层产生残余应力。

二、机械加工表面质量对机器使用性能的影响　

（一）表面质量对耐磨性的影响
1.表面粗糙度对耐磨性的影响
粗糙度过大或过小都会引起工作时的迅速磨损，一定工作条件下通常存在一个最佳表面粗糙度。

表面粗糙度值过大—〉实际接触面积↓—〉单位应力↑↑—〉峰部之间产生塑性变形、弹性变形和剪切破坏，引起严重磨损。
表面粗糙度值过小，润滑油不易储存，接触面之间容易发生分子粘接，磨损反而增加。

2.表面冷作硬化对耐磨性的影响
加工表面的冷作硬化使摩擦副表面层金属的显微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。

但过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表层金属的剥落，反而使耐磨性下降。

3.表面层金相组织变化对耐磨性的影响
表面层产生金相组织变化时，由于改变了基体材料原来的硬度，因而也直接影响其耐磨性。

（二）表面质量对疲劳强度的影响

金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面，因此零件的表面质量对疲劳强度影响很大。
1.表面粗糙度对疲劳强度的影响

粗糙度对疲劳强度的影响最大。表面愈粗糙，则在交变载荷作用下，凹谷部位应力集中现象愈严重，容易引起疲劳裂纹，造成疲劳破坏。

2.加工纹理方向：如刀痕与受力方向垂直，则疲劳强度将显著降低。

3.表面残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响

(1)表面层若存在残余压应力则可阻碍疲劳裂纹的产生与发展，提高零件的疲劳强度。当表面层存在残余拉应力时则效果正好相反，导致疲劳强度下降。

(2)适度的冷作硬化并伴有残余压应力时可提高疲劳强度。但冷硬过度或伴有残余拉应力时导致疲劳强度下降。

（三）表面质量对耐蚀性的影响

零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，则凹谷中聚积腐蚀性物质就愈多，抗蚀性就愈差。
表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂，降低零件的耐磨性；而残余压应力则能防止应力腐蚀开裂。

（四）表面质量对配合质量的影响

对于间隙配合，粗糙度值大会使磨损加大，间隙增大，破坏了要求的配合性质。
对于过盈配合，装配过程中一部分表面凸峰被挤平，实际过盈量减小，降低了配合件间的连接强度。

（五）表面质量对零件的其它影响

零件表面粗糙度过大—〉零件接触刚度降低；
表面质量还影响密封件的泄漏、滑动件的摩擦系数和运动灵活性。

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机械加工后的表面质量

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