Целостность поверхности - это состояние поверхности детали после модификации в процессе производства . Этот термин был введен Майклом Филдом [1] и Джоном Ф. Калесом [2] в 1964 году [3].
Целостность поверхности заготовки или предмета изменяет свойства материала. Последствия изменения целостности поверхности - проблема проектирования машиностроения , но сохранение этих свойств является производственным соображением. [4]
Целостность поверхности может иметь большое влияние на работу деталей; например, Inconel 718 может иметь предел выносливости до 540 МПа (78000 фунтов на квадратный дюйм) после щадящего шлифования или до 150 МПа (22000 фунтов на квадратный дюйм) после электроэрозионной обработки (EDM). [5]
Определение
Есть два аспекта целостности поверхности: топография характеристики и характеристики поверхностного слоя . Топография состоит из шероховатости поверхности , волнистости , ошибок формы и изъянов. Характеристики поверхностного слоя, которые могут измениться в процессе обработки: пластическая деформация , остаточные напряжения , трещины, твердость , износостойкость, фазовые переходы , рекристаллизация , межкристаллитное разрушение и водородное охрупчивание . Когда используется традиционный производственный процесс, такой как механическая обработка , поверхностный слой выдерживает локальную пластическую деформацию. [3] [4]
Процессы, влияющие на целостность поверхности, можно удобно разделить на три класса: традиционные процессы , нетрадиционные процессы и отделочные обработки . Традиционные процессы определяются как процессы, при которых инструмент контактирует с поверхностью заготовки; например: шлифование , токарная обработка и механическая обработка. Эти процессы могут повредить целостность поверхности только в случае использования неподходящих параметров, таких как затупившийся инструмент, слишком высокая скорость подачи, неправильная охлаждающая жидкость или смазка или неправильная твердость шлифовального круга. Нетрадиционные процессы определяются как процессы, при которых инструмент не контактирует с заготовкой; Примеры этого типа процесса включают EDM, электрохимическую обработку и химическое фрезерование . Эти процессы будут обеспечивать различную целостность поверхности в зависимости от того, как ими управляют; например, они могут оставить поверхность без напряжений, переплавленную поверхность или чрезмерную шероховатость поверхности. Отделочные обработки определяются как процессы, которые сводят на нет отделку поверхности, придаваемую традиционными и нетрадиционными процессами, или улучшают целостность поверхности. Например, сжимающее остаточное напряжение может быть увеличено за счет упрочнения или вальцевания, или повторно отлитый слой, оставшийся после электроэрозионной обработки, можно удалить путем химического измельчения. [6]
Финишная обработка может повлиять на поверхность заготовки по-разному. Некоторые чистые и / или устранить дефекты, такие как царапины, поры, заусенцы , вспышки , или пятна. Другие процессы улучшают или изменяют внешний вид поверхности за счет улучшения гладкости, текстуры или цвета. Они также могут улучшить коррозионную стойкость , износостойкость и / или уменьшить трение . Покрытия являются еще одним типом чистовой обработки , которые могут быть использованы для пластины дорогой или дефицитного материала на менее дорогой материал основы. [6]
Переменные
Производственные процессы имеют пять основных переменных: деталь, инструмент , станок , окружающая среда и переменные процесса. Все эти переменные могут повлиять на целостность поверхности детали, производя: [3]
- Высокие температуры, связанные с различными процессами обработки
- Пластическая деформация детали (остаточные напряжения)
- Геометрия поверхности (шероховатость, трещины, искажения)
- Химические реакции , особенно между инструментом и заготовкой
Рекомендации
- ↑ Доктор Майкл Филд , получено 28 августа 2009 г.
- ^ Поле, Майкл, Джон Ф. Kahles , извлекаться 2009-08-28
- ^ a b c Degarmo, Black & Kohser 2003 , стр. 778.
- ^ a b Degarmo, Black & Kohser 2003 , стр. 779.
- ^ ДеГармо, Black & Kohser 2003 , стр. 777.
- ^ a b Degarmo, Black & Kohser 2003 , стр. 780.
Библиография
- Дегармо, Э. Пол; Black, J T .; Козер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.