试述机械加工中工件表面层产生残余应力的原因。

题目
问答题
试述机械加工中工件表面层产生残余应力的原因。
参考答案和解析
正确答案: 当切削及磨削过程中加工表面层相对基体材料发生形状、体积变化或金相组织变化时,在加工后表面层产生残留应力,其原因主要可归纳为以下三方面:
(1)冷塑性变形的影响
加工时在切削力的作用下,已加工表面层受拉应力产生伸长塑性变形,表面积趋向增大,此时里层处于弹性变形状态。当切削力去除后里层金属趋向复原,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,回复不到原状,因而在表面层产生残余压应力,里层则为拉应力与之相平衡。
(2)热塑性变形的影响
表面层在切削热的作用下产生热膨胀,此时基体温度较低,因此表面层热膨胀受基体的限制产生热压缩应力。当表面层的温度超过材料的弹性变形范围时,就会产生热塑性变形,(在压应力作用下材料相对缩短)。当切削过程结束,温度下降至与基体温度一致时,因为表面层已产生热塑性变形,但受到基体的限制产生了残余拉应力,里层则产生了压应力。
(3)金相组织变化的影响
切削时产生的高温会引起表面层的相变。由于不同的金相组织有不同的比重,表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。表面层体积膨胀时,因为受到基体的限制,产生了压应力。反之表面层体积缩小,则产生拉应力。
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第1题:

下列四个选项中,哪个是离子束加工所具有的特点()

  • A、加工中无机械应力和损伤
  • B、通过离子撞击工件表面将机械能转化成热能,使工件表面熔化而去除工件材料
  • C、工件表面层不产生热量,但有氧化现象
  • D、需要将工件接正电位(相对于离子源)

正确答案:A

第2题:

一般情况下,刨削加工使工件产生表面层残余应力的主要原因是()

  • A、冷态塑性变形
  • B、热态塑性变形
  • C、弹性变形
  • D、金相组织变化

正确答案:A

第3题:

什么是工件的残余应力?分析产生的原因和危害。


正确答案: 残余应力:残余应力是由于金属内部组织发生不均匀的体积变化而产生的。
产生的原因:由于热加工或冷加工导致金属内部组织发生不均匀的体积变化,具体表现在:
(1)因工件个部分受热不均或受热后冷却速度不同而引起的残余应力。
(2)工件冷态受力较大而引起的残余应力。
(3)机械加工带来的残余应力。
危害:具有残余应力的零件,其内部组织处于不稳定状态,丧失原有的加工精度。

第4题:

下列因素中,()不属于工件加工时产生残余应力的原因。

  • A、冷塑变形
  • B、切削参数的变化
  • C、热塑变形
  • D、金相组织的变化

正确答案:B

第5题:

机械加工表面质量中表面层的几何形状特征不包括()

  • A、表面加工纹理
  • B、表面波度
  • C、表面粗糙度
  • D、表面层的残余应力

正确答案:D

第6题:

在滚压加工中,常会在工件表面产生()。

  • A、残余拉应力
  • B、残余压应力
  • C、压痕

正确答案:B

第7题:

机械加工时,工件表面残余应力产生的原因有()。

  • A、塑性变形
  • B、表面烧伤
  • C、切削过程中的振动
  • D、金相组织变化
  • E、工件表面有裂纹

正确答案:A,D

第8题:

加工过程中,表面层若以冷塑性变形为主,则表面层产生()应力;若以热塑性变形为主,则表面层产生残余拉应力;若以局部高温和相变为主,则加工后表面层产生()应力。


正确答案:残余压;残余拉

第9题:

机械加工表面质量中表面层的物理力学性能不包括()

  • A、表面层的加工冷作用硬化
  • B、表面层金相组织的变化
  • C、表面粗糙度
  • D、表面层的残余应力

正确答案:C

第10题:

在加工过程中由于热作用,容积变化和机械力作用的结果,在工件表层将出现残余应力;磨削加工淬火钢料时,常常出现()

  • A、拉应力
  • B、压应力
  • C、拉应力和压应力

正确答案:A