渣漿泵葉輪的表面在加工過程中其表層相對自身材料將發(fā)生形狀、體積大小以及金相組織的變化，這時，在加工后的葉輪表層中留有殘余應(yīng)力，應(yīng)力的大小隨葉輪深度而變化，而其最外層的應(yīng)力和表面層與基本體材料的交界處(其內(nèi)層)的應(yīng)力符號是相反的，而且內(nèi)外相互平衡殘余應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因可歸納以下幾個方面：
1.影響材料金相組織的變化
機(jī)床加工時產(chǎn)生的高溫會引起表面層的相變而不同的金相組織將產(chǎn)生不同的比重，表面層金相變化的結(jié)果造成了體積的變化表面層體積膨脹時由于受到基本體的限制，就產(chǎn)生了壓應(yīng)力，相反表面層體積縮小時則產(chǎn)生拉應(yīng)力各種金相組織大馬氏體的比重量小，到奧氏體的比重量大，磨削淬火鋼時倘若表層產(chǎn)生回火現(xiàn)象，馬氏體轉(zhuǎn)化成索氏體或屈氏體，這時因體積組小，表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力，內(nèi)層產(chǎn)生殘余應(yīng)力如果表面產(chǎn)生二次淬火現(xiàn)象，則表面層產(chǎn)生二次淬火馬氏體，體積比內(nèi)層的回火組織大，這時葉輪表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，內(nèi)層產(chǎn)生拉應(yīng)力。
2.材料的熱塑性變形影響
渣漿泵葉輪表面層在切削溫的作用下產(chǎn)生熱膨脹，而此時的基本體的溫度較低，固表面層的熱膨脹受其基本體的限制產(chǎn)生熱壓縮應(yīng)力。而當(dāng)表層的溫度超過材料的彈性變形范圍時，這時材料在壓應(yīng)力的作用下相對縮短。當(dāng)切削過程結(jié)束，溫度下降到與基本體的溫度一致的時候，因?yàn)槿~輪表面層已產(chǎn)生熱塑變形，此時葉輪表面受到基本體的限制產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力，內(nèi)層則產(chǎn)生了壓應(yīng)力根據(jù)圖1所示的圖解法來分析在切削區(qū)內(nèi)溫度升高時，表面層受熱膨脹產(chǎn)生熱壓縮應(yīng)力盯此應(yīng)力隨著溫度的升高而線性地增大沿OA)。
此時當(dāng)切削溫度繼續(xù)升高至TA時。熱應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度值(A點(diǎn)處)，當(dāng)溫度再升高至TB時，表面層將產(chǎn)生了熱塑性變形，熱應(yīng)力值將停留在材料不同溫度時的屈服強(qiáng)度范圍(沿A、B)，磨削完畢表面層溫度下降，熱應(yīng)力按原斜率下滑(沿BC)，直到與葉輪基本體溫度一致時，表面層即產(chǎn)生拉應(yīng)力。
未產(chǎn)生熱塑性變形時，表面層在溫度TB時的熱應(yīng)力值：仃B——切削時材料在溫度TB時的屈服強(qiáng)度。如果磨削溫度超過TA時，表面層將產(chǎn)生熱塑性變形，就會產(chǎn)生殘余的拉應(yīng)力，且當(dāng)磨削溫度越升高時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也就越大，而材料的性能好壞直接受到葉輪表面層的殘余應(yīng)力大小的影響。
3.影響材料的冷塑性變形因素
渣漿泵葉輪加工時在切削力的作用下，加工表面層受拉應(yīng)力作用產(chǎn)生伸長塑性變形，葉輪表面積趨向擴(kuò)大，此時內(nèi)層就處在彈性狀態(tài)下，然而當(dāng)切削力除去后內(nèi)層金屬又趨向復(fù)原，但是葉輪表面層已受到已產(chǎn)生的塑性變形的限制，不能恢復(fù)到原來的形狀，因而這時在葉輪的表面層就會產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，與內(nèi)層的拉應(yīng)力相之平衡。
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