机器加工为何会在外表层发生剩余应力

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应力分为压应力和拉应力。金属工件经机器加工后,外表层构造会产生外形变革或构造变革,在外表层及其与基体质料的接壤处就会发生相互均衡的应力,即外表层的剩余应力。剩余压应力可进步工件外表的耐磨性和委顿强度,而剩余拉应力则起相反的作用。若拉应力值凌驾工件质料的委顿强度极限值时,则使工件外表发生裂纹,减速工件破坏。

剩余应力的发生,有以下三种缘故原由。

(1)冷态塑性变形惹起的剩余应力在机器加工历程中,由于切削力的作用使工件外表遭到激烈的塑性变形,而此时基体金属处于弹性变外形态。切削力消弭后,基体金属趋势规复,但遭到外表层的限定,因此要发生剩余应力。此中切削刀具对已加工外表的挤雎和摩擦的影响较大,使外表层发生伸长塑性变形,这时发生的剩余应力为压应力。

(2)热态塑性变形惹起的剩余应力 切削加工时.由于外表层与基体受热源作用的影响差别,发生的热收缩变形水平也差别。当切削完毕后,由于表层已发生塑性变形并遭到基体的限定,就要发生剩余拉应力。磨削温度越高,热塑性变形越大,剩余拉应力也越大,乃至呈现裂纹。

(3)金相构造变革惹起的剩余应力机器加工历程中发生的低温会惹起外表层的金相构造变革,差别的金相构造具有差别的比重,亦即具有差别的比热容。因而,假如外表层产生金相构造的变化,不管是收缩照旧紧缩,一定与基体之间发生剩余应力。

比方钢中马氏体的密度为7.75kg/m3,奥氏体的密度为7.96kg/m3,珠光体的密度为7.78kg/m3。磨削淬火钢时,假如发生回火,表层构造从马氏体变为屈氏体或索氏体(密度与珠光体相近),比热容减小遭到基体的拦阻发生剩余拉应力。但若表层温度凌驾ac3(加热时变化为奥氏体的停止温度),冷却又充实,则原表层的剩余奥氏体变化为马氏体,质量热容比增大受阻,这时工件外表i就要构成剩余压应力;

机器加工后金属外表层的剩余应力,是上述三者的综合后果。在差别的条件下,此中某一种或两种要素大概起主导作用。一样平常切削加工中,当切削温度不高时,起主导作用的是冷态塑性变形,发生剩余压应力。磨削加工巾,热态塑性变形和相变起到了主导作用,发生剩余拉应力。

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