產(chǎn)生表面殘余應力的主要原因
去掉外載荷時,零件中保留的內(nèi)應力稱為殘余應力。應力可
分第一類應力、第二類應力和第三類應力。第一類應力在零件的
體積內(nèi)或在其大部分體積中保持平衡;第二類應力是束縛一個或
幾個金屬晶粒體積的局部應力。第二類應力的出現(xiàn)可能與譬如多
晶體中晶粒的結晶平面的不同方向有關。因而與個別晶粒的不同
的彈性和塑性變形程度有關。第三類應力在一個晶粒的次顯微體
積范圍內(nèi)保持平衡,也就是說它束縛幾個晶胞體積。
車削加工時表面層產(chǎn)生殘余應力的原因有以下幾種
1)金屬表面層的塑性變形改變了它的一切機械特性,其中
包括減小密度,因而擴大了體積。下面的不變形層阻礙表面層體
積擴大,結果在接近表面的那一層中出現(xiàn)壓縮應力,而在下面的
層中出現(xiàn)拉伸應力。
切削溫度隨著切削速度增大而升高,在熱因素增強積屑瘤減
少時,導致金屬向后刀面方向的塑性流動減小和力因素的作用降
低。切削速度提高到某一定值時便促使拉應力形成、塑性區(qū)縮小
并引起剪切角擴大和前角改變。在這種情況下,在表面層個別晶
粒最大伸長軸線方向和速度向量之間的角度擴大,從而促使拉應
力產(chǎn)生。由于后刀口摩擦系數(shù)的減小,在增大切削速度時
便出現(xiàn)了形成拉應力的有利條件。
所研究的出現(xiàn)在切削區(qū)中并使加工硬化深度和程度降低的物
理現(xiàn)象,在一定情況下隨著切削速度的增大而促使正在增長的殘
余拉應力在表面層中出現(xiàn)。但是在一定切削速度下,大多數(shù)上述
因素的作用減弱了,或者說停止了,而另外一些促使應力降低的
因素開始發(fā)生作用。