機械加工中影響表面物理機械性能因素分析

陳子軒

摘 要：隨著我國經濟的快速發展和社會的不斷變化，機械加工產品滲透人們的日常生活和工作中各個角落，它們的產品使用性能與組成的零件之間有著直接的聯系。零件加工的質量好有利于提高機械產品的使用性能，并延長機械產品的使用壽命。其中，衡量機械產品加工質量好壞的標準有兩個，分別是機械產品的加工精度和表面粗糙度。因此，本文的主要目的就是對機械加工中影響表面物理機械性能的因素進行分析和研究，并有針對性的提出了提高機械加工表面質量的工藝措施。

關鍵詞：機械加工 表面物理 機械性能 影響因素

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0107-02

隨著我國工業技術的飛速發展，在工業生產活動中，機械化水平顯著提高，現今機械化生產已經在加工行業得以普遍應用，各種機械設備的應用大大降低了加工人員的工作量，并提高了工作效率。機械加工的而質量與各種機器設備密切相關，零件在加工完成后裝配城機器，如果零件的表面機械性能出現故障，容易造成整個機器的使用性能失效。在機械加工過程中，零件容易受到周邊環境的影響，尤其是切削力和切削熱的作用，使其表面金屬的物理機械性能產生變化，進而影響機械加工產品的質量。機械加工產品表面物理機械性能產生的變化主要有3種，分別是表面層冷作硬化、金相組織發生變化以及產生殘余應力。

1 表面層的冷作硬化

表面層的冷作硬化是指在機械加工過程中，表面層的硬度出現細微的變化，即加工時出現的塑性變形現象，這主要是切削力作用所引起的表面層冷作硬化和受切削熱作用引起的金相組織變化綜合作用的結果。機械加工產品出現塑性變形現象會造成產品的晶體發生改變，并拉長晶粒，導致晶格嚴重扭曲，晶粒碎化，最終導致機械加工產品的硬化。

1.1 冷作硬化的特點

由于機械加工產品在加工過程中受力和熱兩種因素共同作用的影響，出現塑形變形現象，在這之后加工產品的延伸率會降低，但是變形度抗力會提高，也就是屈服點有所提高。表面層的冷作硬化使得機械加工產品處于不穩定的狀態，尤其是處于高能位狀態下，當條件適合的時候，機械加工產品的冷硬結構就會自動的轉變為比較穩定的狀態，用專業術語來說就是進行弱化作用。換而言之，就是機械加工表層物理機械受影響之后，塑形變形中所產生的冷硬現象可以恢復，其中恢復后表層金屬的性質程度主要取決于強化和弱化兩個的作用效果。機械加工產品表層的應化程度受外界條件因素的影響較大，其中包括塑形變形的里、變形速度以及變形時的溫度，所受到的力越大，塑形變形的效果就越大，硬化程度也比較嚴重。但是如果變形的速度過快，所受到力就相對較小，塑性變形的條件不夠充分，硬化程度也就相對較弱。

1.2 影響冷作硬化的因素

首先是機械加工產品的材質，產品原材料的本身材質對加工的影響較大，如果材料本身的硬度較低，那么在切削力和切削熱作用影響后所發生的塑形變形現象嚴重。其次是切削的用量，表面的冷作硬化主要就是由切削操作所引起的，當切削速度增大時，機械設備與產品之間的接觸時間就比較短，塑形變形的程度也相對較輕，硬化程度和硬度都會減小。當切削用量增加時塑形變形和硬化現象都會加重，其中需要注意的是切削量不能過小，否則硬化程度也會因為擠壓次數增加而增加。最后是刀具，機械加工過程中對刀具所造成的損傷也較大，這也是冷硬層深度和應硬度增加的一大因素。

2 表面的金相組織變化

在機械加工的過程中，機械加工區的溫度有所提高，尤其是加工的表面溫度，因為切削加工需要耗費很大的能量，這些能量在過程中就轉換成了熱能，為機械加工增加了很多的熱量，溫度上升。產品表面的金相組織發生變化需要達到一定的條件，當加工去的溫度達到那個臨界點時，金相組織就會發生變化。通常情況下，一般的切削加工所產的熱能都會被切削操作帶走，也就會不會引起加工區間的溫度大變化，對產品表面的影響也就不大。但是，對于一些大量消耗切削功率的機械加工方式來說，金相組織發生變化是普遍存在的。有的企業，為提高加工生產的工作效率，采用的磨削加工方法，這種加工方法所需要的切削力大得多，切削速度也快，在加工過程中所產生熱能也就大大增加，然后傳輸到加工的產品當中，引起金相組織發生變化。

影響金相組織變化的因素主要有兩個。其一是磨削用量，磨削用量中還包括磨削深度、縱向進給量兩以及工件速度，當磨削深度增加時機械加工的產品表面溫度都會增加，且越升越高，引起金相組織變化；當縱向進給量增加時，產品表面溫度會降低，減少對工件的損傷；當工件速度增加時，磨削區的溫度上升，所造成傷害磨削深度的小，但是他會造成產品表面變粗糙。其二就是冷卻方法，磨削加工方式必然會造成工件的燒傷，如果不能采取有效的冷卻方法，也會對工件表面造成影響。

3 表面的殘余應力

經過機械加工后的工件的表面都存在殘余應力，這些殘余應力與殘余壓應力的作用是完全相反的，殘余壓應力可以起到一定的保護作用，增加工件表面的耐磨性，而殘余應力則會對工件帶來傷害。殘余應力作用的主要表現就是工件表面出現裂紋，由于工件材料的疲勞強度無法承受過大的拉應力，進而加速工件的損壞。

加工表面的殘余應力是三方面共同作用的結果，因此，殘余應力的影響因素主要就是冷塑形變形、熱塑形變形以及金相組織，根據上面的描述，不難發現這三者之間的聯系。當然，除了這結果主要因素的影響之外，殘余應力的產生還和加工工藝有關聯。

4 解決問題的措施

4.1 基礎管理

“合理配置、安全實用、養修并重、專業管理”是機械設備使用和管理過程中應一直貫徹的原則，應大力強化機械設備的管理，保證在機械設備進行加工作業時，有相關負責人在現場對機械設備進行全過程、全方位的盯控，明確現場加工作業的分工，嚴格按照計劃使用機械。對機械設備進行定期檢查，發現問題時及時處理。對于停置或是廢舊的機械設備在未經批準的情況下，不能對其進行拆卸，而應積極在基礎管理的方式和技術上進行創新，廣泛采用現代經營管理辦法和技術手段，努力提高機械設備完好率、利用率和經濟效益。

4.2 安全管理

安全管理是所有機械加工項目的重要組成部分，所以必須要加強對相關人員在設備的安全生產方面的領導和教育，建立健全的生產規章制度，定期對機械設備組織檢查，發現問題及時解決，并從中進行經驗累積和總結。對機械加工的操作人員，必須進行專業技術訓練及安全操作規程的學習，并經過考試取得操作證書后才能進行操作。并嚴格遵守操作規程、保修規程，機械設備的安全防護裝置必須完整可靠。

4.3 操作人員管理

機械加工的加工方式眾多，為滿足需求，加工的種類愈加繁多，導致在加工人員流動性較大的當下，加工人員的新陳代謝越來越快，對機械設備的操作人員的要求也相對有所提高。為解決這一問題，在機械加工的管理過程中應建立相應的管理措施，最大限度地確保工作人員的穩定性和對工作的積極性。

5 結語

影響機械加工表面物理機械性能的因素有很多，要求在機械加工過程中小心謹慎，盡量避免問題的出現。

參考文獻

[1] 艾思源，王文中，趙自強.油氣條件下供油時間對彈流潤滑性能的影響分析[J].摩擦學學報，2015（1）：1-7.

[2] 李金.淺談機械加工表面質量與熱處理的提高[J].黑龍江科技信息，2014（15）：105.

[3] 楊志超.淺談提高機械加工表面質量的措施及熱處理技術[J].黑龍江科技信息，2014（28）：107.