加工中工件表面材料微觀硬度計(jì)量分析儀器

  加工中工件表面材料還要經(jīng)歷加熱和冷卻，由于加熱和冷卻時(shí)
間極短，升溫和降溫速度極快，會使材料受到額外的溫度應(yīng)力。在
多種應(yīng)力的綜合作用下，可能使材料某點(diǎn)發(fā)生斷裂。凡經(jīng)歷加熱的
鋼質(zhì)工件，由于表面溫度升高，金屬組織也會發(fā)生相變，如表面層
產(chǎn)生回火或者過度回火，冷卻時(shí)又會產(chǎn)生重新淬火現(xiàn)象。由于加熱
和冷卻速度極快，因此僅能影響到較薄的表層，有時(shí)也會出現(xiàn)表層
為淬火層而次表層為回火層的現(xiàn)象，結(jié)果使表面硬度降低或過分增
高，甚至產(chǎn)生微觀裂紋。
  最后，如果切削速度過低，往往使加工表面產(chǎn)生硬化和殘余壓
應(yīng)力。已加工表面的硬度總是稍高于母體材料的硬度，這是因?yàn)椴?br>料經(jīng)過第一次塑性變形后，當(dāng)再次受到外力作用時(shí)會產(chǎn)生更高的抵
抗塑性變形的能力。殘余應(yīng)力是指引起應(yīng)力的外因消除后，仍然殘
留在工件內(nèi)部的應(yīng)力。由于不存在外力作用，所以工件內(nèi)的殘余應(yīng)
力必然相互平衡。按相互作用范圍不同，殘余應(yīng)力可分為宏觀應(yīng)力
和微觀應(yīng)力。微觀應(yīng)力是產(chǎn)生于晶體內(nèi)部并相互平衡的應(yīng)力，它對
材料的物理性能有影響。宏觀應(yīng)力則是在較大范圍內(nèi)產(chǎn)生的相互平
衡的應(yīng)力，它會引起工件的翹曲、歪扭等變形。
  精加工時(shí)，常以表面粗糙度、冷作硬化、殘余應(yīng)力等指標(biāo)來衡
量切削加工表面質(zhì)量，其中關(guān)于表面粗糙度的研究成果最多。
  以工件材料微觀硬度差異為主要干擾因素，建立了車削動態(tài)
物理仿真系統(tǒng)，針對具體零件的物理仿真過程給出了表面質(zhì)量的預(yù)
測結(jié)果。趙學(xué)智等M叫為提高表面質(zhì)量，進(jìn)行了導(dǎo)電加熱切削試驗(yàn)
，結(jié)果表明存在一個(gè)最佳的加熱電流值可獲得最佳加工表面質(zhì)量，
原因是通過加熱電流的變化可保持最佳的切削溫度。

  在加工硬化及殘余應(yīng)力研究方面，受到試驗(yàn)手段及條件等因素
的限制，文獻(xiàn)資料相對較少。從工件表面形貌、加工硬化和殘余應(yīng)
力等方面研究復(fù)合材料的切削加工，發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)體特征、分布及刀具
是影響工件表面形貌的主要因素。對于長纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，加
工表面既有突出的纖維也有因失去纖維而留下的凹槽和孔洞，缺陷
類型和分布與加工方向密切相關(guān)；對短纖維或晶須增強(qiáng)的復(fù)合材料
，加工中更多增強(qiáng)體被拔出；對于顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，加工表面存
在凹坑、碎顆粒、犁溝、基體涂抹等多種缺陷，增強(qiáng)顆粒大小對復(fù)
合材料表面形貌影響顯著。當(dāng)切削速度增加時(shí)，切削區(qū)在短時(shí)間內(nèi)
會產(chǎn)生大量熱量，同時(shí)由于切削熱向切屑和刀具內(nèi)部傳遞需要一定
時(shí)間而不易散發(fā)，大量聚集在切屑底部，導(dǎo)致加工表面硬化，而且
進(jìn)給量增加也會使硬化層深度增加。用金剛石刀具對鋁銅合金進(jìn)行
鏡面切削試驗(yàn)，通過研究材料狀況、加工條件與加工質(zhì)量間的關(guān)系
，發(fā)現(xiàn)工件狀態(tài)是影響表面特性的重要因素，在鏡面切削前，施加
穩(wěn)定化處理，有利于提高工件表面質(zhì)量；金剛石刀具背吃刀量越大
，表面殘余應(yīng)力越大；鏡面加工以后，工件材料表面的晶體間產(chǎn)生
了滑移帶，且產(chǎn)生了表面壓應(yīng)力，使表面顯微硬度增加

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