浅谈表面质量对零件使用性能的影响

于淼

于淼青岛远洋船员职业学院266000

摘要：在机械零件加工中，我们都会注意零件的加工精度，测量零件的形状、位置公差是否符合图纸要求，而忽视了零件的表面质量。产品的性能，尤其是它的可靠性和实用性，在很大程度上都取决于零件的表面质量。本文从五个方面阐述了机械加工中表面质量对零件使用性能的影响，走出了生产和教学过程中的误区。

关键词：表面质量零件影响

机械零件的失效大多数是因零件的磨损、腐蚀、疲劳等破坏，从零件的表面开始的。由此可见，零件的表面质量将直接影响零件的工作性能，尤其是可靠性和寿命。因此，研究表面质量的工艺因素及变化规律，提高机械加工的表面质量，对保证产品质量与性能具有重要的意义。

一、表面质量对零件耐磨性的影响

表面粗糙度对耐磨性有较大的影响。零件的耐磨主要与摩擦副的材料热处理状况、表面质量和润滑条件有关。当两零件表面互相接触时，如果表面粗糙，只是表面凸峰相接触，实际接触面积小于理论接触面积，则单位面积上压力很大，破坏了润滑油膜，凸峰出现了干摩擦。如果一个表面的凸峰嵌入另一个表面的凹谷中，摩擦阻力很大，且会产生弹性变形、塑性变形和剪切破坏，引起严重的磨损。但是在实际生产中并不是表面粗糙度值越低越耐磨，过于光滑的表面会挤出接触面的润滑油，使分子之间的亲和力加强，从而产生表面冷焊、胶合，使得磨损加剧。在一定工作条件下，摩擦副总是存在一个最佳的表面粗糙度值，最佳表面粗糙度Ra的值约为0、8～0、2之间为宜。

表面形状和纹理方向对耐磨性也有影响，这是因为它能影响金属表面的实际接触面积和润滑液的存留情况。轻载时，两表面的纹理方向与相对运动方向一致时，磨损最小；当两表面纹理方向与相对运动方向垂直时，磨损最大。但是在重载情况下，由于压强、分子亲和力和润滑液的储存等因素的变化，其规律又有不同变化。所以说，重要零件的最终加工应规定最后工序的纹理方向。

表面层的加工硬化，一般能提高耐磨性0.5～1倍。加工硬化提高了表面层的强度，减少了表面层进一步塑性变形和咬焊的可能。但是过度的加工硬化会使金属组织疏松，甚至出现疲劳裂纹和产生剥落现象，从而使耐磨性下降。

二、表面质量对零件疲劳强度的影响

在交变载荷作用下，零件表面粗糙度、划痕、裂纹等缺陷最易形成应力集中，并发展成疲劳裂纹，导致零件疲劳破坏。因此，对于重要零件的表面如连杆、曲轴等，应进行光整加工（其精度一般要达到IT6～IT5）,减小表面粗糙度值，提高其疲劳强度。

表面残余应力对疲劳强度影响极大。由于疲劳破坏是从表面开始的，是由拉应力产生的疲劳裂纹引起的，因此，表面如有残余压应力，能延缓疲劳裂纹的产生、扩展，从而使零件疲劳强度提高。

表面层的加工硬化对疲劳强度也有影响。适当的加工硬化能阻碍已有裂纹的继续扩大和新裂纹的产生，有助于提高零件的疲劳强度；但加工硬化程度过大，反而容易产生裂纹，所以说加工硬化程度应控制在一定范围内。

三、表面质量对零件配合性质的影响

相配零件间的配合关系是用过盈量和间隙值来表示的。对于间隙配合而言，表面粗糙度值太大，会使配合表面很快磨损而增大配合间隙，改变了配合性质，降低了配合的精度。对于过盈配合而言，装配时配合表面的波峰被挤平，减少了实际的过盈量，降低了连接强度，影响了配合的可靠性。

此外，表面加工硬化严重，可能会造成表层金属与内部金属脱离的现象，也会影响配合精度和配合质量；零件的残余应力过大，将引起零件的变形，使零件的几何尺寸和形状改变，从而破坏配合性质和配合精度。

四、表面质量对零件接触刚度的影响

表面粗糙度大，零件之间的接触面积减小，接触刚度减小；表面粗糙度小，零件的实际接触面积大，接触刚度大。零件的加工硬化层也能提高表面层的硬度，从而增加表层的接触刚度。如机床导轨副的刮研、精密轴类零件加工时顶尖孔的修研等，都是提高配合精度和接触刚度行之有效的方法。

五、表面质量对零件抗腐蚀性的影响

零件在介质中工作时，腐蚀性介质会对金属层产生腐蚀作用。表面粗糙的凹谷，容易沉积腐蚀性介质而产生化学腐蚀和电化学腐蚀，逐渐渗透到金属的内部，使金属层剥落、断裂，形成新的凹凸表面。然后，腐蚀又由新的凹谷向内扩展，这样重复下去会使新的工作表面遭到严重的破坏。表面光洁的零件，凹谷较浅，沉积腐蚀性介质的条件差，不易被腐蚀。此外，凡是零件表面存在残余应力，对零件的耐腐蚀性也有较大的影响。残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性；而拉应力则降低了零件的耐腐蚀性。

总之，表面质量对零件的使用性能有着重要的影响，我们应该深入探讨和研究机械加工表面质量，掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量影响的因素，并应用这些规律控制加工过程。

参考文献

[1]郑修本《机械制造工艺学》。

[2]《机械制造工艺学》.中国劳动出版社，2004年。