简答题

试述机械加工中工件表面层产生残余应力的原因。

正确答案

当切削及磨削过程中加工表面层相对基体材料发生形状、体积变化或金相组织变化时,在加工后表面层产生残留应力,其原因主要可归纳为以下三方面:
(1)冷塑性变形的影响
加工时在切削力的作用下,已加工表面层受拉应力产生伸长塑性变形,表面积趋向增大,此时里层处于弹性变形状态。当切削力去除后里层金属趋向复原,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,回复不到原状,因而在表面层产生残余压应力,里层则为拉应力与之相平衡。
(2)热塑性变形的影响
表面层在切削热的作用下产生热膨胀,此时基体温度较低,因此表面层热膨胀受基体的限制产生热压缩应力。当表面层的温度超过材料的弹性变形范围时,就会产生热塑性变形,(在压应力作用下材料相对缩短)。当切削过程结束,温度下降至与基体温度一致时,因为表面层已产生热塑性变形,但受到基体的限制产生了残余拉应力,里层则产生了压应力。
(3)金相组织变化的影响
切削时产生的高温会引起表面层的相变。由于不同的金相组织有不同的比重,表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。表面层体积膨胀时,因为受到基体的限制,产生了压应力。反之表面层体积缩小,则产生拉应力。

答案解析

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  • 电火花和电化学加工是非接触加工,加工后的工件表面无残余应力。

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  • 磨削加工中,工件表层因受高温影响,金相组织发生变化,金属比重从7.75转变为7.78,则表面产生残余()。

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  • 何为残余应力?产生表面残余应力的原因是什么?

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  • 加工表面质量包含()、表面冷作硬化、表面层残余应力()和几个方面。

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  • 表面层的物理机械性能主要指表面层的()、()和残余应力。

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