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加工的表面上的完整性和疲乏的效果. 自控四甲 49812125 張文政. 摘 要. 鋼的零件為了維持好的外型通常需要在加熱後被加工 , 表面會影響鋼的特性，例如抗疲乏的強度 , 磨損力，腐蝕以及阻力等。嚴格轉化成允許製造商簡化的製造過程及持續完成表面所需的光潔度。不同的參數，例如裁剪速度，進給速率，刀尖的半徑這些都被認為是對完成表面光潔度上的影響。這份報告介紹了如何進給速度刀尖半徑影響表面的完整性和疲勞壽命轉動這份結果顯示慘餘的壓力如何比表面粗超的影響有更有效的進速率這項工作的目的是要確定的表面質量之間的關係及 34CrNiMo6. 疲勞效果 。. 介紹.
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加工的表面上的完整性和疲乏的效果 自控四甲 49812125 張文政
摘 要 鋼的零件為了維持好的外型通常需要在加熱後被加工,表面會影響鋼的特性，例如抗疲乏的強度,磨損力，腐蝕以及阻力等。嚴格轉化成允許製造商簡化的製造過程及持續完成表面所需的光潔度。不同的參數，例如裁剪速度，進給速率，刀尖的半徑這些都被認為是對完成表面光潔度上的影響。這份報告介紹了如何進給速度刀尖半徑影響表面的完整性和疲勞壽命轉動這份結果顯示慘餘的壓力如何比表面粗超的影響有更有效的進速率這項工作的目的是要確定的表面質量之間的關係及34CrNiMo6.疲勞效果。
介紹 加工部分的壽命強烈的依賴表面的狀態，一直以來裂縫都被認為是來自於自由表面，這些都是因為表面一層一層的體驗到最高的負荷量和暴露於環境的影響應力集中，氧化，燒出的合金元素在高操作溫度因子作用有助於裂紋萌生後的表面層。裂紋萌生和擴展，在大多數情況下，可由於生產加工表面完整性，有些部分的表面有兩個重要的方面必須被定義和控制，第一個方面是幾何凹凸的表面上
第二個方法被稱為表面完整性。Field and Kahles描述了表面完整性的關係表面幾何和物理值之間屬性：如殘餘應力，硬度和表面層的微觀結構，表面完整性影響加工的表面和次表面的質量，當兩個成為極顯著的製造結構元件承受高靜態和動態應力。 其他作者也已經發表影響加工零件表面完整性的困難表面完整性意味著表面特性（金相組織，硬度，表面粗糙度，殘餘應力），影響了部分功能。其中這些特性，殘餘應力扮演著主要的角色轉向留下的殘餘應力操作取決於不同的材料是加工和車削參數，各種不同的不同的參數例如切削速度，進給速度，和刀具的參數，對表面質量有很大的影響，因此了解製造過程如何影響加工是重要的，這份研究的目標是識別表面之間的關係誠信，車削工藝參數和疲勞行為34CrNiMo6。，
材料和實驗設置 切割和疲勞壽命測試所用的材料為0.34％的碳鋼。鋼筋類型34CrNiMo6（淬火和回火）本次調查中使用經熱處理得到的拉伸強度為1100兆帕鑄塊原料的顯微照片（截面AA，圖，提出了圖3）。如圖1所示，其中顯示的微觀結構貝氏體組成。這些化學成分和鋼的性能被列於表１，這個測試的式樣被轉換到潮濕的環境下加工車削用插入DCMT11 T302，04，08從山特維克4025。這三個軸襯不同與每一個半徑，一個普通的穩定兩軸標本用於縱向車削數控車床（森精機SL25 2001），刀削條件條件６及僱用的樣品都示於表2。殘餘應力被百葉窗的孔測量基本鑽孔過程成一個組件的表面鑽有小孔，在應變儀蓮座的中心測量勞損原本存在殘餘應力
上面的孔的位置指的是從這些應變值。在鑽孔過程中，一個三元素的殘留應力應變計蓮座（MM系列EA-06-062RE120）被結合到試樣表面的，應變計，連接到一個合適的應變指示器。甲潛孔鑽機，它示於圖。如圖2所示，用於為此目的它採用了小銑刀（約1.6毫米直徑）安裝在一個空氣渦輪機達到的旋轉約30萬轉/分的速度。鑽探設備配用光學顯微鏡精地中心城區的中間孔中的蓮座，深度增量127流明的近表面層中使用的，對於每次增量工序中，勞損被取得，直到變化隨深度成為恆定。這種變化的刀具的刀尖圓弧半徑和進給率調查。顯微硬度，表面粗糙度和前測定的試樣的殘餘應力疲勞壽命試驗。圖３示顯出了配置了吧原料和疲勞試驗前後的試樣上面的孔的位置指的是從這些應變值。在鑽孔過程中，一個三元素的殘留應力應變計蓮座（MM系列EA-06-062RE120）被結合到試樣表面的，應變計，連接到一個合適的應變指示器。甲潛孔鑽機，它示於圖。如圖2所示，用於為此目的它採用了小銑刀（約1.6毫米直徑）安裝在一個空氣渦輪機達到的旋轉約30萬轉/分的速度。鑽探設備配用光學顯微鏡精地中心城區的中間孔中的蓮座，深度增量127流明的近表面層中使用的，對於每次增量工序中，勞損被取得，直到變化隨深度成為恆定。這種變化的刀具的刀尖圓弧半徑和進給率調查。顯微硬度，表面粗糙度和前測定的試樣的殘餘應力疲勞壽命試驗。圖３示顯出了配置了吧原料和疲勞試驗前後的試樣
圖1. 共聚焦激光掃描顯微鏡鑄塊原料 圖3. 鑄塊原料和疲勞試樣 圖2. 孔鑽機。
表1 化學成分和機械性能34CrNiMo6 ______________________________________________________ 鋼 化學成分（％） 機械 屬性 ___________________________________________________ 34CrNiMo6 碳 錳 鉻 鎳 莫 鉬 Rm A 0.36 0.64 1.52 1.44 0.15 1085 1100 7.0 表 2 切削條件下 ___________________________________ 進給速度（毫米/轉） 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 刀削半徑（毫米） 0.2, 0.4, 0.8 切削深度（毫米） 0.5 切割速度（米/分）80 ___________________________________ 0.36
結果與討論 加工影響次表層的顯微組織在蝕刻條件下，根據共焦檢測的激光掃描顯微鏡（LEXT）在切削過程中，產生的蝕刻地下的微觀結構如圖所示。圖4和圖5。 圖4示出的的LEXT縱向剖的圖表的（標記為B-B，在圖3） 與一個非常薄的局部塑性變形區，約3-4流明，同時使用不同的進料器和刀尖圓弧半徑相同的切割速度， 如表2中給。 加工表面層下面的掃描電子顯微鏡圖像（掃描電鏡（SEM），圖5）表明，在晶界往往由於在進給方向的變形過程中產生的高溫和力硬車削，區域A表示，原始晶粒不再是明顯的。顯然，上述的觀察結果表明，高塑性變形加工後產生。 1. 加工表面的金相檢驗
圖4.加工表面之下的局部塑性變形區 圖5. SEM圖像的加工表面層下面
2.表面製造的顯微分析 • 為了更清楚地確定地下微觀結構的改變程度，次表層的顯微硬度的變化，測量與自動化的顯微硬度計（FISCHERSCOPE H100C）配備一個維氏壓頭連續施加的載荷為100 MN，裝置測量根據ISO14577的通用硬度。圖6示出了在不同的位置下方的機加工表面的壓痕裝置。圖7詳細說明了下面的深度所產生的不同的切削條件下，如表2所示的加工表面的顯微硬度變化。分析的結果示於圖。圖7示出，沒有任何顯著的變化的硬度。
圖6. 壓痕安排下面的加工面 （f= 0.2，重=0.2) 圖7. 下方的機加工表面的顯微硬度變化
3．表面粗糙度測量 • 加工零件的表面粗糙度在強烈的程度上取決於進料和刀尖半徑，一個大型材料會給切削時間較短，但表面光潔度差。一個刀切的半徑將會產生更好的表面光潔度，但過大的刀尖圓弧半徑可導致振動的傾向，不完滿的斷屑，刀具壽命較短，因為尖端參與不足。因此，在實踐中，刀片的刀尖半徑的大小和進給的操作可能會受到限制。刀尖半徑和刀具進給的幾何貢獻，示於圖8，也被稱為表面粗糙度理論，一個基本的理論模型表面粗糙度近似下面的公式 = =
其中f是進給速度（毫米/轉）和重新刀尖半徑（mm），根據這個模型，只需要降低進料速率或增加刀尖半徑，以改善所希望的表面粗糙度，刀具的振動和芯片粘附這樣的效果：在這個模型中，導致表面粗糙度的降解，轉向操作後，零件表面光潔度，使用激光掃描顯微鏡測定，圖9示出了已加工表面的三D地形圖其中f是進給速度（毫米/轉）和重新刀尖半徑（mm），根據這個模型，只需要降低進料速率或增加刀尖半徑，以改善所希望的表面粗糙度，刀具的振動和芯片粘附這樣的效果：在這個模型中，導致表面粗糙度的降解，轉向操作後，零件表面光潔度，使用激光掃描顯微鏡測定，圖9示出了已加工表面的三D地形圖 在本次調查中，零件表面光潔度的表面粗糙度參數RMAX通過評估，此參數的任意的加工表面的示意性描述，示於圖中10。需要注意的是的最大高度粗糙度（Rmax的）描述的總和的最大峰值的高度Rp和上面的基準長度的輪廓曲線的最大谷深度Rv的，這個實驗室執行不同的刀尖圓弧半徑和進給率的實驗調查。表面粗糙度的測量，每一個測試至少重複五次，圖11示出的實際的表面粗糙度不匹配的理論表面粗糙度和方程。（２）描述了真實的和理論的表面粗糙度之間的關係，從表2的切削條件：圖12示刀削半徑的表面上的效果切削條件受聘為粗糙度疲勞試驗（= 0.2，再=0.2，0.4，0.8），目前的結果，得到的Rmax的參數值的樣品增加，降低刀尖半徑。
圖8. 插圖成品表面的粗糙度。 圖9. 三維地形圖的加工表面。 圖10. 表面粗糙度參數示意圖
圖11. 現實和理論的表面粗糙度 圖12. Rmax的刀尖圓弧半徑，進給率=0.2毫米/轉。
4.殘餘應力測量 在轉換操作後，使用盲孔法測量殘餘應力，加工的圓形樣品的加工進行了不同的進給速率F和刀尖圓弧半徑重。圖13示出用這種方法測量的已加工表面的殘餘應力的方法，沿圓周方向和軸向的測量採取，沿著軸向方向的殘餘應力，預期會影響試樣的旋轉彎曲疲勞壽命，在這項研究中，積分的方法是作為一個程序，用於確定從鑽孔方法中使用的應變弛豫數據的非均勻的殘餘應力場研究。在積分的方法中，在所有深度的總的測量的應變弛豫的貢獻被認為是同時每個增量內的深度，這提供了一個殘餘應力的評價，這種方法的描述中可以找到Schajer[18]。圖14和圖15示出在深度的範圍內應力的平均值從0到0.127毫米的樣品具有不同的工藝參數，所有發生應力都可被壓縮，由此可以看出，進料速率的增加會導致在兩個方向上的壓應力增加，另一方面，插入刀削半徑的增加導致的殘餘壓應力的減少。
圖13. 加工表面的殘餘應力分佈 圖14. 與進給速率軸向殘餘應力R3 圖15. 週向殘餘應力R1與進給速度。
旋轉彎曲疲勞試驗的試驗片，按表3中所示的切削條件下進行。轉速為3800轉/分，至少16個試樣被用來驗證的每個組合的疲勞效果的原料和刀削半徑。轉數超過107時，停止測試所有發生應力壓縮旋轉，這意味著試樣不會打破條件（試件用完），圖16示出了切削條件和疲勞壽命之間的關係。雖然=0.2試樣的表面粗糙度高於重= 0.4和0.8的樣品，結果表明，標本用刀削半徑的重=0.2，有較高的疲勞壽命比試樣0.4和0.8毫米的刀尖半徑，這意味著更高的壓縮殘餘應力，導致更高的疲勞效果和殘餘應力對疲勞效果以上的表面粗糙度的影響。 對疲勞壽命的影響 圖16. 疲勞壽命不同的刀尖半徑轉身樣本。 表 3 疲勞試驗切削條件 ________________________________________ 進給速度（毫米/轉）0.2 刀削半徑（mm）0.2，0.4，0.8 切削深度（毫米）0.5 切割速度（米/分）80 ________________________________________
５.總結 這項工作提出的實驗研究表面完整性的關係，把工藝參數和疲 勞行為34CrNiMo6。可以得出以下結論： １.發現在第一個3-4流明的次表層加工後的晶粒邊界的塑性變形。 2.觀察到下面的加工面所產生的不同的切削條件，硬度沒有顯著的變化 3.在相同速率時，當刀削速率被使用時，表面粗糙會變得更高 4. 隨著進料速率的增加，車削過程中的殘餘應力引起的趨於變得更抗壓強度的另一方面，插入刀削半徑的增加將導致減少的殘餘壓應力。因此，顯而易見的是，進給速度和刀尖圓弧半徑殘餘應力的轉動控制的關鍵參數。 5. 由此可以看出，壓縮殘餘應力的增加會導致疲勞壽命增加。
