外文翻譯--機(jī)械加工件表面層物理學(xué)性能改變的主要成因及處理措施

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）譯文</p><p>　　題目名稱：機(jī)械加工件表面物理學(xué)性能 </p><p>　　改變的主要成因及處理措施 </p><p>　　院系名稱： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué)

2、 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　Appendix 5</p><p>　　The main causes and treatment of the changes of th

3、e physical properties in machining</p><p>　　1. The main reasons</p><p>　　A metal’s machinability is its ease of achieving a required production of machined components relative to the cost. It ha

4、s many aspects, such as energy (or power) consumption, chip form, surface integrity and finish, and tool life. Low energy consumption, short (broken) chips, smooth finish and long tool life are usually aspects of good ma

5、chinability. Some of these aspects are directly related to the continuum mechanical and thermal conditions of the machining process. In principle, they may be </p><p>　　The required tool hardnesses to avoid

6、the yielding shown in Figure 3.19 have been obtained by a method due to Hill (1954).The requirement that the tool does not yield at its apex, together with force equilibrium in the tool, limits the difference between the

7、 rakeface contact stress and the zero stress on the clearance face and hence places a maximum value on the allowable rake face contact stress With the cylindrical polar coordinate system shown in Figure A5.1(a), in which

8、 the origin is at the </p><p>　　1) Hardening of the three main factors. (1) The geometry Cutting edge radius increases, the chip deformation increases, the radial cutting force increases, the face

9、 of the workpiece after the extrusion tool, increasing friction, plastic deformation of the workpiece increases, the hardening increases, increasing the depth of hardened layer.Therefore, increasing the rake angle and cu

10、tting edge radius can reduce the chip deformation decreases, reducing the degree of hardening. (2) t</p><p>　　2）Surface residual stress generation are the following reasons:</p><p>　　(1) Co

11、ld plastic deformation caused by residual stress.Role in the cuttingforce in cutting process, the metal layer of a sharp cutting plastic deformation than the volume of the metal surface increases, volume increases, but t

12、he changes are connected to the inner layer of metal barriers and residual in the surface layerstress.</p><p>　　(2) The plastic deformation caused by thermal residual stress.cutting process,the role of heat

13、in the cutting, processing, production of surface layer ofthermal expansion, but the low temperature metal matrix and hinder thethermoplastic deformation of the metal surface leaving the surface compressive stresses.Afte

14、r cutting, the surface layer temperature decreases,the contraction and obstruction by the matrix tensile stress.Therefore, thehigher the grinding temperature, the greater the thermoplas</p><p>　　(3) The micr

15、ostructure of the residual stress caused by the change.Cutting, when the surface temperature is higher than the metal phase transition temperature, can cause changes in microstructure of the metal surface.Different tempe

16、ratures at different depths, the phase transition is not the same.Because the density of the different microstructure is different from leaving would inevitably lead to changes in the volume of surface residual stress.

17、 3) the factors that affect the residual stre</p><p>　　4) Changes in metal microstructure and surface grinding burn (1) the surface microstructure changes and the reasons for grinding burn machining

18、process, when the role of cutting heat to the workpiece surface layer temperature exceeds the critical temperature of phase change materials, the microstructure of the workpiece surface will change,In general the cutting

19、 process, because the chip can take most of the cutting heat, cutting heat has little effect on the workpiece.In the grinding proce</p><p>　　Analysis of the surface layer of the physical and mechanical prope

20、rties, the use of machined parts has great influence on performance and service life, enhance and improve the processing of the surface layer of the physical and mechanical properties, mainly adopt the following measures

21、: 1) the final process to select the appropriate processing methodResidual stress on the surface of the workpiece or machine parts have a direct impact on work performance, and the nature of the surface residu</p

22、><p>　　2) Rolling Process</p><p>　　Processing is the use of a rolling wheel or ball high hardness at room temperature, under the squeeze on the surface, to produce plastic deformation, after rollin

23、g, so that the convex surface on the original peak to the adjacent concave valley fillto, reduce the surface roughness, and surface of the metal lattice distortion as a result chilled layer and the residual stress and im

24、prove the carrying capacity of the workpiece and fatigue strength.</p><p>　　3. Conclusion</p><p>　　Understand the physical properties of surface machining causes, and control, treatment measures

25、, according to the role of the workpiece using different processing methods, resulting in better surface quality, and improve product performance. </p><p><b>　　附錄5.1</b></p><p>　　機(jī)械加

26、工件表面層物理學(xué)性能改變的主要成因及處理措施</p><p><b>　　1.主要原因</b></p><p>　　一種金屬材料的可加工性是能夠簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)所需要求的加工工件的相對(duì)成本。它包括許多方面，例如能源（或動(dòng)力）的消耗。磨屑的形成，表面的完整性，和刀具的壽命。低的能量消耗，短的（或斷的磨屑），光潔度和具有較長(zhǎng)壽命的刀具通常表現(xiàn)出良好的切削性能的方面。這些方面的一部

27、分直接關(guān)系到機(jī)械的連續(xù)運(yùn)行和加工過(guò)程的熱學(xué)條件。原則上，這些方面可通過(guò)機(jī)械的力學(xué)性能和熱分析進(jìn)行預(yù)測(cè)(但目前有些是超出預(yù)測(cè)的)。還有其他方面，主要是刀具的壽命，不僅取決于表面的應(yīng)力和連續(xù)變化的溫度，而且也取決于切削和刀具之間的微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械和化學(xué)性能。</p><p>　　在1954年，希爾提出一個(gè)方法，可以避免如圖3.19所示從而得到所需的工具的硬度。按照原來(lái)的說(shuō)法，工具不會(huì)在其屈服點(diǎn)達(dá)到力平衡，工具表面的接觸

28、應(yīng)力和間隙上的零點(diǎn)應(yīng)力之間的差異是有限制的，前刀面上所允許的最大受力值為表面接觸應(yīng)力。</p><p>　　如下圖所示圓柱極坐標(biāo)系，其中，坐標(biāo)原點(diǎn)在工具的頂端，在前刀面的表面上，角變量的變化可以從0到b。</p><p>　　1）.影響加工硬化的因素主要有三方面。</p><p>　　( 1) 具幾何形狀的影響</p><p>　　刃口半徑增

29、大,切屑變形增大, 徑向切削分力增大,后刀面對(duì)工件的擠壓、 摩擦作用加劇, 工件塑性變形增大,硬化程度增大, 硬化層深度也增大。因此,增大刀具前角與減小刃口半徑都能減小切屑變形,減小硬化程度。</p><p>　　( 2) 切削用量的影響</p><p>　　切削用量中,對(duì)加工硬化影響最大的是切削速度和進(jìn)給量。在中、 低速階段, 增大切削速度, 后刀面與工件的作用時(shí)間縮短, 使塑性變形的擴(kuò)

30、展深度減小, 且切削速度增大使工件材料的屈服極限提高, 塑性降低。此外, 在此范圍中切削速度增大還會(huì)使切削溫度升高, 加強(qiáng)硬化的回復(fù)作用,硬化層深度減小。當(dāng)切削速度大于 90m/ min 時(shí), 切削熱在工件表面層上的作用時(shí)間也縮短了, 回復(fù)作用減弱, 硬化程度增加。隨著進(jìn)給量增大, 切削力也增大, 表面層金屬的塑性變形增大,硬化程度加劇。但當(dāng)進(jìn)給量過(guò)小時(shí)( 如 f: 0. 05~0. 08mm) ,可能使切削厚度小于刀具刃口半徑,此時(shí)刀

31、具與工件摩擦力加劇,使加工硬化現(xiàn)象反而增大。</p><p>　　( 3) 被加工材料的影響</p><p>　　工件材料硬度越低,塑性越大, 切削后硬化程度越嚴(yán)重。根據(jù)不同的工件材料和加工條件,采用合適的切削液,有助于減輕加工硬化現(xiàn)象。</p><p>　　2) 表層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生有以下幾方面原因:</p><p>　　(1) 冷態(tài)塑性變形

32、引起的殘余應(yīng)力。切削過(guò)程中在切削力作用下,金屬切削層產(chǎn)生劇烈的塑性變形, 使金屬表層的比容積增大,體積增大, 但其變化受到與之相連的里層金屬的阻礙而在表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。</p><p>　　(2) 熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力。切削過(guò)程中, 在切削熱的作用下,加工表面的表面層產(chǎn)生熱膨脹,但金屬基體溫度較低, 阻礙表層金屬的熱塑變形而使表層產(chǎn)生壓應(yīng)力。切削結(jié)束后, 表面層溫度降低,其收縮又受到基體的阻礙而產(chǎn)生拉應(yīng)

33、力。所以磨削溫度越高,熱塑變形就越大, 殘余拉應(yīng)力也越大, 甚至?xí)?dǎo)致磨削表面產(chǎn)生裂紋。</p><p>　　(3) 金相組織變化引起的殘余應(yīng)力。切削時(shí),當(dāng)工件表面溫度高于金屬相變溫度,會(huì)引起金屬表層金相組織變化。不同深度處溫度不同,其相變也不相同。由于不同的金相組織的密度不同, 必然引起體積的變化而使表層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。</p><p>　　3) 影響殘余應(yīng)力的因素</p>

34、<p>　　(1) 在切削加工中, 凡影響加工硬化、 熱塑性變形及金相組織變化的因素,都會(huì)引起表面殘余應(yīng)力。影響較大的因素有工件材料、切削速度、 刀具前角等,且一種因素在不同的切削條件下,其影響是不相同的。例如用正前角車(chē)刀車(chē)削 45 鋼時(shí),無(wú)論切削速度如何變化,工件表層始終產(chǎn)生的是殘余拉應(yīng)力, 主要原因是 45 鋼淬火性能差,切削中熱因素起了主導(dǎo)作用,沒(méi)有產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的條件。</p><p>　　(2

35、) 在磨削加工中,塑性變形嚴(yán)重,工件表面溫度高, 因而, 熱因素與塑性變形對(duì)工件表層殘余應(yīng)力的影響都很大。首先, 磨削深度對(duì)工件表層殘余應(yīng)力的性質(zhì)、 大小有很大影響。當(dāng)其較小時(shí), 磨削溫度較低,塑性變形起主導(dǎo)作用, 工件表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力; 當(dāng)其增大,磨削熱隨之增加,雖塑性變形加劇, 在工件表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力,當(dāng)其增大到一定程度后, 塑性變形又會(huì)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位,殘余壓應(yīng)力逐漸增大。其次, 工件材料及其熱處理狀態(tài)對(duì)殘余應(yīng)力的性質(zhì)、 磨削

36、裂紋產(chǎn)生也有很大關(guān)系, 一般而言表層殘余應(yīng)力的性質(zhì)取決于工件材料的強(qiáng)度、 導(dǎo)熱性、 塑性等因素。材料的強(qiáng)度越高,導(dǎo)熱性越差, 塑性越低, 磨削時(shí)金屬表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的傾向就越大,產(chǎn)生磨削裂紋的可能性也越大。</p><p>　　4) 表層金屬金相組織變化與磨削燒傷</p><p>　　(1) 表層金相組織變化與磨削燒傷的原因機(jī)械加工過(guò)程中,當(dāng)切削熱的作用使工件表面層溫度超過(guò)工件材料的相變

37、臨界溫度時(shí),工件表層的金相組織就會(huì)發(fā)生變化, 在一般的切削加工中,因切屑能帶走大部分的切削熱,切削熱對(duì)工件的影響不大。而在磨削加工中, 由于磨削速度很高( 一般在 35~80m/ s 范圍內(nèi)) ,磨削比壓大, 單位切削面積上產(chǎn)生的磨削熱比一般的切削加工要大幾十倍,且由于磨削時(shí)切屑很小,帶走的熱量很少(不到總熱量的 20%) , 大部分熱量都傳給工件表層, 使工件表層具有很高的溫度。嚴(yán)重時(shí)往往會(huì)使表層金屬的金相組織發(fā)生變化,使金屬表層的硬

38、度和強(qiáng)度下降, 產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至引起顯微裂紋,這就是磨削燒傷現(xiàn)象, 它將嚴(yán)重影響零件的使用性能。</p><p>　　(2) 改善磨削燒傷的工藝措施</p><p>　　a) 合理選擇磨削用量。以磨外圓為例說(shuō)明磨削用量對(duì)燒傷的影響。徑向進(jìn)給量增大,表面及表層以下不同深度的溫度都會(huì)升高,燒傷增加。此時(shí), 如增大磨削速度, 則會(huì)加重工件表面燒傷的程度。工件縱向進(jìn)給量增加,砂輪與工件表面接觸時(shí)間

39、減短, 熱作用減少,磨削燒傷減輕。為彌補(bǔ)因縱向進(jìn)給量增大而使表面粗糙度增大的缺陷,可采用寬砂輪磨削。工件圓周進(jìn)給速度增大, 磨削區(qū)表面溫度增高,由于熱源的作用時(shí)間減短, 使燒傷減輕, 但會(huì)使工件表面粗糙度增大。一般采用提高砂輪磨削速度來(lái)彌補(bǔ)。因此,為了減輕磨削燒傷又能得到較小的表面粗糙度,可以同時(shí)提高磨削速度和工件圓周進(jìn)給速度。</p><p>　　b) 工件材料。工件材料的硬度和強(qiáng)度越高,韌性越大,熱導(dǎo)率越小,

40、磨削時(shí)的磨削熱越多, 相應(yīng)的磨削區(qū)的溫度越高。但工件材料的硬度過(guò)低,則砂輪易堵塞, 磨削的效果也不好。</p><p>　　c) 正確選擇砂輪。砂輪硬度太高,磨粒磨鈍后不易脫落, 易引起燒傷。所以,選用粒度大的、 較軟的砂輪能提高砂輪的磨削性能,又不易塞屑, 有利于防止發(fā)生燒傷。</p><p><b>　　2. 處理措施</b></p><p&g

41、t;　　分析工件表面層的物理力學(xué)性能, 對(duì)加工件的使用性能與使用壽命有很大影響,提高和改善加工件表面層的物理力學(xué)性能, 主要可采用以下幾個(gè)措施:</p><p>　　1) 選擇適當(dāng)?shù)淖罱K工序加工方法</p><p>　　工件表層的殘余應(yīng)力對(duì)零件或機(jī)器的工作性能有直接影響,而表層殘余應(yīng)力的性質(zhì)主要取決于工件最終加工工序的加工方法。因此,工件最終工序加工方法的選擇, 應(yīng)考慮該工件的具體工作條件

42、及可能產(chǎn)生的破壞形式。受交變應(yīng)力作用的工件, 從提高工件疲勞強(qiáng)度出發(fā), 應(yīng)選擇使工件產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力避免產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的最終加工方法。</p><p>　　作相對(duì)滑動(dòng)的兩個(gè)工件,滑動(dòng)面將逐漸產(chǎn)生磨損。引起滑動(dòng)磨損有多方面原因,既有滑動(dòng)磨損的機(jī)械作用,也有粘結(jié)、 擴(kuò)散與氧化磨損等物理化學(xué)因素綜合作用。當(dāng)表層所受壓縮工作應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力時(shí),將使表層金屬磨損。為提高工件抵抗滑動(dòng)摩擦的能力, 最終加工工序應(yīng)選擇在工件

43、表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的加工方法。</p><p>　　作相對(duì)滾動(dòng)的兩個(gè)工件,其相對(duì)運(yùn)動(dòng)面也存在機(jī)械或滾動(dòng)摩擦作用, 也存在粘結(jié)、擴(kuò)散、氧化等物理化學(xué)方面的綜合作用, 滾動(dòng)面同樣將逐漸磨損。但引起滾動(dòng)磨損的決定性因素是表層下深 h 處的最大拉應(yīng)力。</p><p><b>　　2) 滾壓加工</b></p><p>　　滾壓加工是利用具有較高硬度的

44、滾輪或滾珠, 在常溫狀態(tài)下對(duì)工件表面進(jìn)行擠壓, 使其產(chǎn)生塑性變形, 經(jīng)過(guò)滾壓,使工件表面上原有的凸峰填充到相鄰的凹谷中去, 減小表面粗糙度值, 并且由于表層金屬晶格發(fā)生畸變而產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力,提高了工件的承載能力和疲勞強(qiáng)度。</p><p><b>　　3. 總結(jié)</b></p><p>　　了解了機(jī)械加工件表面物理學(xué)性能的成因, 及其控制、 處理措施,可根據(jù)工