加工表面质量对机器零件使用性能的影响

1）表面质量对耐磨性的影响

（1）表面粗糙度对耐磨性的影响

表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说来，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。但是表面粗糙度值太小，因接触面容易发生分子黏结，且润滑液不易储存，磨损反而增加。究其原因，主要是由于零件表面存在微观不平度，当两个零件表面相互接触时，实际上有效接触面积只是名义接触面积的一小部分，表面越粗糙，有效接触面积就越小。在两个零件做相对运动时，开始阶段由于接触面小，压强大，在接触点的凸峰处会产生弹性变形、塑性变形及剪切等现象，这样凸峰很快就会被磨掉。即使在有润滑存在的情况下，也会因接触点处压强过大，破坏油膜，形成干摩擦，加剧磨损。因此，零件表面在初期磨损阶段的磨损速度很快，起始磨损量较大。随着磨损的继续，有效接触面积不断增大，压强也逐渐减小，磨损将以较慢的速度进行，进入正常磨损阶段。之后，由于有效接触面积越来越大，零件间的金属分子亲和力增加，表面的机械咬合作用增大，使零件表面又产生急剧磨损而进入快速磨损阶段，此时零件将失效。表面粗糙度对零件表面的磨损关系曲线如图5.17所示。

（2）表面纹理对耐磨性的影响

表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性也有一定影响，其原因在于纹理形状及刀纹方向将影响有效接触面积与润滑液的存留。一般来说，圆弧状、凹坑状表面纹理的耐磨性好；尖峰状的表面纹理由于摩擦副接触面压强大，耐磨性较差。在运动副中，两相对运动零件表面的刀纹方向均与运动方向相同时，耐磨性较好；两者的刀纹方向均与运动方向垂直时，耐磨性最差；其余情况居于上述两种状态之间。

（3）冷作硬化对耐磨性的影响

加工表面的冷作硬化，是指加工后的零件表面的强度和硬度都比其内部硬度有提高的现象。它一般都能使耐磨性有所提高。其主要原因是冷作硬化使表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹塑性变形，故可减少磨损。但并不是说冷作硬化的程度越高耐磨性越好，冷作硬化程度太高时，会使工件的硬化层易脱落。

图5.17　磨损曲线

1—轻载工况；2—重载工况(www.xing528.com)

2）表面质量对耐疲劳性的影响

（1）表面粗糙度对耐疲劳性的影响

表面粗糙度对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在循环交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，其抵抗疲劳破坏的能力越差。

（2）表面层金属的力学物理性能对耐疲劳性的影响

表面层金属的冷作硬化能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳强度。在实际加工中，加工表面在发生冷作硬化的同时，必然会有残余应力。残余应力有拉应力和压应力之分，拉伸残余应力将使耐疲劳强度下降，而压缩残余应力则可使耐疲劳强度提高。

3）表面质量对耐蚀性的影响

零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值越大，加工表面与气体、液体接触的面积越大，腐蚀物质越容易沉积于凹坑中，耐蚀性能就越差。

4）表面质量对零件配合质量的影响

表面质量对零件配合质量的影响很大。对于间隙配合的表面，如果太粗糙，初期磨损量就很大，配合间隙迅速加大，改变了配合性质。对于过盈配合表面，表面粗糙度越大，两表面相配合时表面凸峰易被挤掉，会使过盈量减少。表面的残余应力影响零件配合的稳定性。因此配合质量要求高时，表面的粗糙度值要小。