零件表面完整性与加工质量

表面完整性

表面完整性是零件加工后的表面纹理和表面层冶金质量，又称表面层质量。表面层冶金质量主要包括显微结构变化、再结晶、晶间腐蚀、显微裂纹、塑性变形，残余应力、合金贫化等。

目录

∙ 1 表面完整性

∙ 2 正文

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表面完整性是零件加工后的表面纹理和表面层冶金质量，又称表面层质量。

表面纹理

表面纹理主要包括粗糙度、波纹度、刀纹方向、宏观裂纹、皱折和撕裂等。

表面层冶金质量

表面层冶金质量主要包括显微结构变化、再结晶、晶间腐蚀、显微裂纹、塑性变形，残余应力、合金贫化等。受加工影响而在零件表面下一定深度处产生的受扰材料层称表面层（见图)。表面层的深度通常为百分之几毫米,在特殊的加工条件下深度可达0.3毫米左右。

表面完整性

飞行器事故和故障的分析表明：疲劳破坏大都起源于工作应力高、形状复杂、工作条件恶劣的飞行器零件表面或接近表面的部位。这个问题起先并未为人们所认识。设计和修理人员只是单纯地选择高强度的材料或增加零件的断面面积。这样既提高了成本又增加了重量，还不能根本防止事故的发生。重要受力零件大都用高强度或高温材料（包括各种高温合金、钛合金、高强度合金钢等）制成，在高温、高速条件下承受反复载荷和腐蚀介质的侵蚀时，表面层的质量严重影响这类零件的可靠性和使用寿命。

常见的表面层质量问题

切削工艺可以影响到最终成品零件的表面完整性，可能最终导致薄壁零件变形、或降低关键旋转零件（盘和轴）的疲劳寿命。

切削力和加工期间所形成的高温的共同作用会导致零件微观结构的改变，进而引起显微硬度，晶界塑性变形，以及零件表面下的的残余应力的变化。

飞机起落架零件在磨削加工时的烧伤；镍基铸造合金发动机涡轮叶片榫头磨削裂纹；切削加工后表面层的残余拉应力所造成的零件畸变和疲劳强度的降低，含氯离子的切削液对钛合金抗应力磨蚀能力的减弱；加工过程中由于对氢、氧等元素的化学吸收引起的脆性；在电火花加工或激光加工中由于表面的再铸层引起疲劳强度的降低等。

在飞行器生产中广泛使用各种光饰加工来改善飞行器重要零件的表面层质量。常用的处理工艺有：磨粒流加工，喷丸强化，滚轮压光，珩磨，低应力磨削，电化学抛光和振动消除应力等方法。

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第一节机械加工表面质量的含义及其对零件的使用性能的影响

一、机械加工表面质量含义

包括：微观几何形状

表层物理力学性能

一）加工表面的几何形状特征

纹理方向：表面刀纹的方向

表面波度：50<波长/波幅<1000

表面粗糙度：波长/波幅<50，一般与工艺系统的振动有关。

（二）表面层的物理力学性能

1、冷作硬化

2、表面层因受热而发生金相组织变化

3、产生残余应力

二、表面质量对零件使用性能的影响

（一）表面质量对零件耐磨性的影响

耐磨性则与表面几何质量、表面力学性能有关

一般的磨损过程分为三个阶段：

初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段

初期磨损阶段结束时的磨损量称为初期磨损量。

（二）表面质量对耐腐蚀性的影响

表面质量越差，存在裂纹时，耐腐蚀性降低

（三）表面质量对零件疲劳强度的影响

表面缺陷会引起应力集中，降低疲劳强度。若

表面存在残余压应力，疲劳强度将会提高。

（四）表面质量对配合性质的影响

表面比较粗糙时，轮廓峰在工作中被逐渐磨掉，

零件尺寸发生变化，进而影响到配合性质。

一般来说，表面粗糙度应与加工精度相适应

三、表面完整性的概念。其内容主要有：

（1）表面形貌

（2）表面缺陷

（3）微观组织与表面层的冶金化学特性

1）微观裂纹

2）微观组织变化，包括晶粒大小和形状、析出和再结晶等的变给。

3）晶间腐蚀和化学成分的优先溶解。

4）对于氢氧等元素的化学吸收作用所引起的脆性等。

（4）表面层物理学性能它主要包括表面层硬化深度和程度、表面层残余应力的大小、方向及分布情况等。

（5）表层其他工程技术特性主要有摩擦特性、光的反射率、导电性和导磁性等。

由此可见，表面质量从表面完整性的角度来分析，更强调了表面层内的特性，对现代科学技术的发展有重大意义。