機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

（１）表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響

    零件的耐磨性與摩擦副的材料、潤(rùn)滑條件和零件的表面加工質(zhì)量等因素有關(guān)。特別是在前兩個(gè)條件已確定的前提下，零件的表面加工質(zhì)量就起著決定性的作用。

     零件的磨損可分為三個(gè)階段，如圖1-17所示。第Ⅰ階段稱初期磨損階段。由于摩擦副開始工作時(shí)，兩個(gè)零件表面互相接觸，一開始只是在兩表面波峰接觸，實(shí)際的接觸面積只是名義接觸面積的一小部分。當(dāng)零件受力時(shí)，波峰接觸部分將產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，因此磨損非常顯著。經(jīng)過(guò)初期磨損后，實(shí)際接觸面積增大，磨損變緩，進(jìn)入磨損的第Ⅱ階段，即正常磨損階段。這一階段零件的耐磨性最好，持續(xù)的時(shí)間也較長(zhǎng)。最后，由于波峰被磨平，表面粗糙度參數(shù)值變得非常小，不利于潤(rùn)滑油的儲(chǔ)存，且使接觸表面之間的分子親和力增大，甚至發(fā)生分子粘合，使摩擦阻力增大，從而進(jìn)入磨損的第Ⅲ階段，即急劇磨損階段。

表面粗糙度對(duì)摩擦副的初期磨損影響很大，但也不是表面粗糙度參數(shù)值越小越耐磨。圖1-18是表面粗糙度對(duì)初期磨損量影響的實(shí)驗(yàn)曲線。從圖中看到，在一定工作條件下，摩擦副表面總是存在一個(gè)最佳表面粗糙度參數(shù)值，最佳表面粗糙度R_a值約為0.32～1.25μm。

    表面紋理方向?qū)δ湍バ砸灿杏绊�，這是因?yàn)樗�能影響金屬表面的�?shí)際接觸面積和潤(rùn)滑液的存留情況。輕載時(shí)，兩表面的紋理方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)，磨損最小；當(dāng)兩表面紋理方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，磨損最大。但是在重載情況下，由于壓強(qiáng)、分子親和力和潤(rùn)滑液的儲(chǔ)存等因素的變化，其規(guī)律與上述有所不同。

    表面層的加工硬化，一般能提高耐磨性0.5～l倍。這是因?yàn)榧庸び不�提高了表面層的�?qiáng)度，減少了表面進(jìn)一步塑性變形和咬焊的可能。但過(guò)度的加工硬化會(huì)使金屬組織疏松，甚至出現(xiàn)疲勞裂紋和產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，從而使耐磨性下降。所以零件的表面硬化層必須控制在一定的范圍之內(nèi)。

（２）表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響

    零件在交變載荷的作用下，其表面微觀不平的凹谷處和表面層的缺陷處容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋，造成零件的疲勞破壞。試驗(yàn)表明，減小零件表面粗糙度值可以使零件的疲勞強(qiáng)度有所提高。因此，對(duì)于一些承受交變載荷的重要零件，如曲軸的曲拐與軸頸交界處，精加工后常進(jìn)行光整加工，以減小零件的表面粗糙度值，提高其疲勞強(qiáng)度。

     加工硬化對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度影響也很大。表面層的適度硬化可以在零件表面形成一個(gè)硬化層，它能阻礙表面層疲勞裂紋的出現(xiàn)，從而使零件疲勞強(qiáng)度提高。但零件表面層硬化程度過(guò)大，反而易于產(chǎn)生裂紋，故零件的硬化程度與硬化深度也應(yīng)控制在一定的范圍之內(nèi)。

    表面層的殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度也有很大影響，當(dāng)表面層為殘余壓應(yīng)力時(shí)，能延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高零件的疲勞強(qiáng)度；當(dāng)表面層為殘余拉應(yīng)力時(shí)，容易使零件表面產(chǎn)生裂紋而降低其疲勞強(qiáng)度。

（３）表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響

     零件的表面粗糙度在一定程度上影響零件的耐腐蝕性。零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。因此，減小零件表面粗糙度值，可以提高零件的耐腐蝕性能。

     零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐腐蝕性，而表面殘余拉應(yīng)力則降低零件的耐腐蝕性。

（４）表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)及零件其他性能的影響

    相配零件間的配合關(guān)系是用過(guò)盈量或間隙值來(lái)表示的。在間隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，則會(huì)使配合件很快磨損而增大配合間隙，改變配合性質(zhì)，降低配合精度；在過(guò)盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，則裝配后配合表面的凸峰被擠平，配合件間的有效過(guò)盈量減小，降低配合件間連接強(qiáng)度，影響配合的可靠性。因此對(duì)有配合要求的表面，必須限定較小的表面粗糙度參數(shù)值。

    零件的表面質(zhì)量對(duì)零件的使用性能還有其他方面的影響。例如，對(duì)于液壓缸和滑閥，較大的表面粗糙度值會(huì)影響密封性；對(duì)于工作時(shí)滑動(dòng)的零件，恰當(dāng)?shù)谋砻娲植诙戎的芴岣哌\(yùn)動(dòng)的靈活性，減少發(fā)熱和功率損失；零件表面層的殘余應(yīng)力會(huì)使加工好的零件因應(yīng)力重新分布而變形，從而影響其尺寸和形狀精度等。

    總之，提高加工表面質(zhì)量，對(duì)保證零件的使用性能、提高零件的使用壽命是很重要的。