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影響表面金屬殘余應力的因素及控制措施

發布時間:2023-11-20
影響表層金屬殘余應力的主要因素有刀具幾何參數及磨損,切削用量和工件材料等。
刀具幾何參數
刀具幾何參數中對殘余應力影響最大的是刀具前角。圖4.68給出了硬質合金刀具切削45鋼時,刀具前角γo對殘余應力的影響規律。當γo由正變為負時,表層殘余拉應力逐漸減小。這是因為γo減小,rn增大,刀具對加工表面的擠壓與摩擦作用加大,從而使殘余拉應力減??;當γo為較大負值且切削用量合適時,甚至可得到殘余壓應力。
刀具磨損
刀具后刀面磨損vb值增大,使后刀面與加工表面摩擦增大,也使切削溫度升高,從而由熱應力引起的殘余應力的影響增強,使加工表面呈殘余拉應力,同時使殘余拉應力層深度加大(見圖4.69)。
工件材料
工件材料塑性越大,切削加工后產生的殘余拉應力越大,如:工業純鐵、奧氏體不銹鋼等。切削灰鑄鐵等脆性材料時,加工表面易產生殘余壓應力,原因在于刀具的后刀面擠壓與摩擦使得表面產生拉伸變形,待與刀具后刀面脫離接觸后在里層的彈性恢復作用下,使得表層呈殘余壓應力。
切削用量
切削用量三要素中的切削速度vc和進給量f對殘余應力的影響較大。因為vc增加,切削溫度升高,此時由切削溫度引起的熱應力逐漸起主導作用,故隨著vc增加,殘余應力將增大,但殘余應力層深度減小。進給量f增加,殘余拉應力增大,但壓應力將向里層移動。背吃刀量ap對殘余應力的影響不顯著。
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