机械加工表面质量的提升方案及热处理技术分析

郭山 李志勇

摘要：机械加工与人类的生活有着密切关系，在机械加工产品的不断精细化下，对产品的表面质量提出了严格要求。对此，机械加工的表面质量已经成为机械加工重点关注的内容。若想有效提升机械加工表面的质量，就应该利用热处理方式。而热处理作为一项新技术，必须要进行深入分析。本文主要对机械加工表面质量的提升与热处理技术进行了探讨

关键词：机械加工；表面质量；热处理技术

尽管我国是农业大国，可是生产的快速发展，机械加工已经成为生活与生产中不可或缺的内容，应该促进机械加工的进一步发展。因为现代化机械加工产品的精细化从而为了加强企业竞争力，因此对机械加工的表面质量提出严格要求。可是机械加工表面的质量提升需要应用热处理。而热处理技术的应用，在一定程度上有效改进了机械加工的表面质量。但是现阶段国内热处理技术依然存在一些问题，对此必须要有效完善热处理技术。

1 机械加工表面质量的影响要素

1.1 表面质量对配合质量造成的影响

表面粗糙度数值的大小直接影响着配合表面的整体配合质量。从间隙配合方面而言，粗糙度数值相对较大就会加大磨损，从而使间隙增大，严重破坏配合性能。从过盈配合方面而言，在进行装配时部分表面的凹缝被挤平，导致现实过盈量降低，严重影响配合间之间的连接强度。

1.2 表面质量对疲劳强度造成的影响

金属在交变荷载作用过后会形成疲劳破坏，一般情况下出现在零件表面与表面的冷硬层下，对此零件的表面质量严重影响着疲劳强度。若是表面的粗糙度相对比较大，而抗疲劳强度就相对较小。

1.3 表面质量对耐磨性造成的影响

零件的磨损通常可分成三个时期，主要有初期磨损阶段和正常磨损阶段以及剧烈磨损阶段。通常状况下，表面粗糙度数值比较小，而磨损性就比较好。可是表面粗糙度数值过小，润滑油就难以储存，而且接触面间比较容易出现分子粘结，造成磨损增加。对此，接触面粗糙度数值一定要合理，而粗糙度数值和零件的工作情形有着密切关系，若是工作荷载相对较大，初期的磨损量就加大，同时表面的粗糙度最佳数值也会增大。

2 加强机械加工表面质量的对策

2.1 改进切削条件

在进行切削时，切削与加工表面相应塑性变形的程度比较小，而粗糙度也会减小。刀瘤与鳞刺主要是在切削速度比较下形成的，对此科学选取切削用量，应用相对较高的切削速度完成塑性材料的切削，能够有效避免刀瘤的形成，降低进给量也能够减小表面的粗糙度，从而提升表面质量。科学选取有效切削液，在一定程度上提升高冷却润滑的效果，减小切削速度，防止表面出现烧伤问题，降低已经加工表面相应残余应力，同时还能够抑制刀瘤与鳞刺的形成，防止切削过程中塑性变形，降低表面粗糙度。

2.2 改进加工材料的性能

材料的塑性与金相组织严重影响着表面粗糙度。通常状况下，塑性材料在加工之后表面的粗糙度相对比较大，而脆性材料在加工之后表面粗糙度和理论粗糙度相对比较接近。另外，同种材料，若是晶粒相对比较大，该表面的粗糙度就大。对此，在进行切削加工之前，针对塑性相对较大的低碳钢和低合金钢材料，应该预先完成正火处理，从而获取均匀细密的晶粒组织，合理提升硬度，从而在一定程度上减小加工后表面的粗糙度。

2.3 选择合理的刀具几何形状和材质，加强刀具的刃磨质量

为了能够减小残留面积，应该利用刀尖圆弧半径相对比较大和副偏角相对较小或是精车刀等，科学选取刀具的几何形状，应用比较大的刀具前角与刀具后脚，同时在刃磨的过程中尽可能降切削刃口半径。选择和工件材料具备良好适应性的刀具材料，科学限制刀具的后面磨损宽度，防止应用磨损相对严重的刀具，从而在一定程度上降低表面粗糙度。

3 热处理技术分析

3.1 避免金属材料应力腐蚀开裂

金属材料会在拉伸应力以及特定腐蚀环境等作用下出现脆性断裂损坏，其称之为应力腐蚀开裂。许多发生应力腐蚀开裂的应力一般是因为残余拉应力造成的。而残余拉应力通常是在金属焊接时形成。金属进行加热时和加热过后的冷处理时，会改变材料内部组织与性能，并且形成金属热应力与相变应力。另外，金属材料在进行加热与冷却时，表层与心部加热以及冷却速度不同，主要指温差造成材料体积出现膨胀与收缩不均匀从而形成应力，也就是热应力。而在热应力的作用之下，因为冷却过程中金属的表层温度要比心部低，而且收缩表面要比心部大，所以心部就会承受拉应力。同时材料在进行热处理时，因为组织变化过程中，比容的加大会导致材料体积膨胀，且材料的各个位置先后相变，导致体积的长达不同，从而形成组织应力。另外，组织应力的变化会使表层承受拉应力，心部承受压应力，正好和拉应力相反。金属的热处理中热应力与相变应力的叠加结果为材料残余应力，从而导致应力腐蚀开裂。

3.2 材料质量对机械加工热处理造成的影响

因为国内钢厂冶炼质量相对比较低，对此在进行机械加工时常常会发生塑性变形，出现冷作硬化问题，同时切削热也会造成表面金相组织变化与残余应力等相关物理性能改变。因此制作的产品尽管可以满足质量审核需求，可是质量却相对较差。大部分企业为了追求低价格，就会向生产水平相对比较低的小钢厂进行采购，从而导致大部分企业的热处理发生异常问题。

3.3 提升金属材料断裂韧性

金属材料相关断裂韧性主要指裂纹材料在遭受外力作用下具备的抗裂纹扩展性能。有效提升金属的断裂韧性就应该避免金属晶体的中位错，从而使金属材料相应位错密度有效降低，加强金属强度。对此应该利用细晶强化手段，该原理就是经过细化晶粒，从而使晶界占据的比例提升，从而避免位错滑移，有效加强材料的韧性。

4 结束语

国内机械加工行业已经相对较为成熟，对此在生产时不但要加强产品的质量，还应该加强产品的外观表面质量。特别是在机械加工的表面质量不断提升下，对于机械装置的质量提出了严格要求。可是由于机械加工的表面质量提升需要利用热处理技术，对此一定要熟练掌握热处理技术，对热处理技术存在的问题进行处理，实现创新与改进，从而有效提升加工表面质量。

參考文献：

[1]郑玉皎.机械加工表面质量的影响因素及其对策[J].中国科技博览，2010，（21）.

[2]杨春雷等.浅谈机械加工影响配合表面的原因及对策[N].中华建筑报，2013，（10）.