精密机械工程学把加工变质层包含在评价项目内,对于精密机械工程学来说,加工变质层是决定表面性能的重要因素之一。
图2.2.13 旋转精度测定法的例子(Vanherck)
表面有各种各样的性能,其中与母材是否具有同样性质的表面是非常重要的项目。在设计时选择材料,使用其表面,表面必须具与母材同样的性质。这个因素影响最终制品的性能。具体来说,常年变化的形状尺寸所引起的残留应力,对表面处理性、反射率、导电性、耐蚀性、耐磨性等都会产生影响。
最近,精密机械工程学将表面处理性作为其主要的研究项目。例如,磁盘的磁性膜、多角镜的保护膜、无结晶合金硅感光筒的半导体感光膜,由于涂布、电镀、喷镀、蒸着等表面处理是很普及的,就是说,表面处理性是影响制品最终性能的重要项目,这样一来其与加工变质层就有关系了。
常年变化的形状尺寸对尺寸精度、形状精度有很大影响,例如,量块等在26年间有0.8μm的变形,这个常年变化对加工变质层有很大的影响。
加工变质层因加工方法不同而有各种各样的值和形态,不能一概而论,但一般切削加工时可举例如图2.2.14所示,最表层近于非品质层叫作层,厚度在1μm以下。下面一层是纤维层,承受一定强度的塑性变形,与压延材料的组织相似,厚度在10μm。再下一层是塑性变形层,承受塑性变形而呈破坏形状。再往下是晶粒内滑移层,结晶粒没有大的破坏,仅在内部发生滑移。
如图2.2.14所示,加工变质层的厚度还不能确定,但从常识上看,非晶质层、纤维层、塑性变形层即为加工变质层。由此可见,表面的性质和母材有很大的区别。
加工变质层的测定法,主要有6种:超声波显微镜法、腐蚀法、显微镜组织法、X线回折法、硬度法、再结晶法。
1)超声波显微镜法如图2.2.15所示。用反射型超声波显微镜解析来自试料的超声波反(www.xing528.com)
图2.2.14 加工变质层模型举例(根据加工条件而形状变化)
射以研究加工变质层,其测定精度可达微米级,是非常高的精度,但尚未普及。
图2.2.15 用超声波显微镜法测定加工变质层
2)腐蚀法是将试料切成只露出加工变质层的那面,其他的面用石蜡等覆盖。用腐蚀液浸之,每隔一定时间用高感度、高精度的质量计测量其质量,当腐蚀量(腐蚀速度)达一定时,可以测出腐蚀深度值。腐蚀液一般用1%的硝酸溶液,液体温度可令腐蚀速度改变,在一个测定试验期间温度必须保持恒定。
3)显微镜组织法是将试料侧面研磨后,用显微镜观察,以目视测定加工变质层的深度。
4)X线回折法是将试料用硝酸在其表面按一定的深度(例如每隔10μm)顺次腐蚀,拍摄X线回折像。加工变质层的回折环不鲜明,加工变质层除去后回折像鲜明起来。
5)硬度法是在断面处从表层向内部顺次用微型测头测定硬度,由此推定加工变质层的深度,太浅的加工变质层不能采用此方法。
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