機械加工表面質量的提升方案及熱處理技術分析

郭山 李志勇

摘要：機械加工與人類的生活有著密切關系，在機械加工產品的不斷精細化下，對產品的表面質量提出了嚴格要求。對此，機械加工的表面質量已經成為機械加工重點關注的內容。若想有效提升機械加工表面的質量，就應該利用熱處理方式。而熱處理作為一項新技術，必須要進行深入分析。本文主要對機械加工表面質量的提升與熱處理技術進行了探討

關鍵詞：機械加工；表面質量；熱處理技術

盡管我國是農業大國，可是生產的快速發展，機械加工已經成為生活與生產中不可或缺的內容，應該促進機械加工的進一步發展。因為現代化機械加工產品的精細化從而為了加強企業競爭力，因此對機械加工的表面質量提出嚴格要求。可是機械加工表面的質量提升需要應用熱處理。而熱處理技術的應用，在一定程度上有效改進了機械加工的表面質量。但是現階段國內熱處理技術依然存在一些問題，對此必須要有效完善熱處理技術。

1 機械加工表面質量的影響要素

1.1 表面質量對配合質量造成的影響

表面粗糙度數值的大小直接影響著配合表面的整體配合質量。從間隙配合方面而言，粗糙度數值相對較大就會加大磨損，從而使間隙增大，嚴重破壞配合性能。從過盈配合方面而言，在進行裝配時部分表面的凹縫被擠平，導致現實過盈量降低，嚴重影響配合間之間的連接強度。

1.2 表面質量對疲勞強度造成的影響

金屬在交變荷載作用過后會形成疲勞破壞，一般情況下出現在零件表面與表面的冷硬層下，對此零件的表面質量嚴重影響著疲勞強度。若是表面的粗糙度相對比較大，而抗疲勞強度就相對較小。

1.3 表面質量對耐磨性造成的影響

零件的磨損通常可分成三個時期，主要有初期磨損階段和正常磨損階段以及劇烈磨損階段。通常狀況下，表面粗糙度數值比較小，而磨損性就比較好。可是表面粗糙度數值過小，潤滑油就難以儲存，而且接觸面間比較容易出現分子粘結，造成磨損增加。對此，接觸面粗糙度數值一定要合理，而粗糙度數值和零件的工作情形有著密切關系，若是工作荷載相對較大，初期的磨損量就加大，同時表面的粗糙度最佳數值也會增大。

2 加強機械加工表面質量的對策

2.1 改進切削條件

在進行切削時，切削與加工表面相應塑性變形的程度比較小，而粗糙度也會減小。刀瘤與鱗刺主要是在切削速度比較下形成的，對此科學選取切削用量，應用相對較高的切削速度完成塑性材料的切削，能夠有效避免刀瘤的形成，降低進給量也能夠減小表面的粗糙度，從而提升表面質量。科學選取有效切削液，在一定程度上提升高冷卻潤滑的效果，減小切削速度，防止表面出現燒傷問題，降低已經加工表面相應殘余應力，同時還能夠抑制刀瘤與鱗刺的形成，防止切削過程中塑性變形，降低表面粗糙度。

2.2 改進加工材料的性能

材料的塑性與金相組織嚴重影響著表面粗糙度。通常狀況下，塑性材料在加工之后表面的粗糙度相對比較大，而脆性材料在加工之后表面粗糙度和理論粗糙度相對比較接近。另外，同種材料，若是晶粒相對比較大，該表面的粗糙度就大。對此，在進行切削加工之前，針對塑性相對較大的低碳鋼和低合金鋼材料，應該預先完成正火處理，從而獲取均勻細密的晶粒組織，合理提升硬度，從而在一定程度上減小加工后表面的粗糙度。

2.3 選擇合理的刀具幾何形狀和材質，加強刀具的刃磨質量

為了能夠減小殘留面積，應該利用刀尖圓弧半徑相對比較大和副偏角相對較小或是精車刀等，科學選取刀具的幾何形狀，應用比較大的刀具前角與刀具后腳，同時在刃磨的過程中盡可能降切削刃口半徑。選擇和工件材料具備良好適應性的刀具材料，科學限制刀具的后面磨損寬度，防止應用磨損相對嚴重的刀具，從而在一定程度上降低表面粗糙度。

3 熱處理技術分析

3.1 避免金屬材料應力腐蝕開裂

金屬材料會在拉伸應力以及特定腐蝕環境等作用下出現脆性斷裂損壞，其稱之為應力腐蝕開裂。許多發生應力腐蝕開裂的應力一般是因為殘余拉應力造成的。而殘余拉應力通常是在金屬焊接時形成。金屬進行加熱時和加熱過后的冷處理時，會改變材料內部組織與性能，并且形成金屬熱應力與相變應力。另外，金屬材料在進行加熱與冷卻時，表層與心部加熱以及冷卻速度不同，主要指溫差造成材料體積出現膨脹與收縮不均勻從而形成應力，也就是熱應力。而在熱應力的作用之下，因為冷卻過程中金屬的表層溫度要比心部低，而且收縮表面要比心部大，所以心部就會承受拉應力。同時材料在進行熱處理時，因為組織變化過程中，比容的加大會導致材料體積膨脹，且材料的各個位置先后相變，導致體積的長達不同，從而形成組織應力。另外，組織應力的變化會使表層承受拉應力，心部承受壓應力，正好和拉應力相反。金屬的熱處理中熱應力與相變應力的疊加結果為材料殘余應力，從而導致應力腐蝕開裂。

3.2 材料質量對機械加工熱處理造成的影響

因為國內鋼廠冶煉質量相對比較低，對此在進行機械加工時常常會發生塑性變形，出現冷作硬化問題，同時切削熱也會造成表面金相組織變化與殘余應力等相關物理性能改變。因此制作的產品盡管可以滿足質量審核需求，可是質量卻相對較差。大部分企業為了追求低價格，就會向生產水平相對比較低的小鋼廠進行采購，從而導致大部分企業的熱處理發生異常問題。

3.3 提升金屬材料斷裂韌性

金屬材料相關斷裂韌性主要指裂紋材料在遭受外力作用下具備的抗裂紋擴展性能。有效提升金屬的斷裂韌性就應該避免金屬晶體的中位錯，從而使金屬材料相應位錯密度有效降低，加強金屬強度。對此應該利用細晶強化手段，該原理就是經過細化晶粒，從而使晶界占據的比例提升，從而避免位錯滑移，有效加強材料的韌性。

4 結束語

國內機械加工行業已經相對較為成熟，對此在生產時不但要加強產品的質量，還應該加強產品的外觀表面質量。特別是在機械加工的表面質量不斷提升下，對于機械裝置的質量提出了嚴格要求。可是由于機械加工的表面質量提升需要利用熱處理技術，對此一定要熟練掌握熱處理技術，對熱處理技術存在的問題進行處理，實現創新與改進，從而有效提升加工表面質量。

參考文獻：

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