研磨工艺对不锈钢制品管表面残余应力的影响

       表面残余应力会影响不锈钢制品管的疲劳强度及尺寸精度，研磨工艺除了对表面粗糙度有影响之外，还对表面残余应力有着直接影响。接下来从磨料粒度、研磨压力和研磨速度等工艺参数，来详细了解一下研磨工艺对不锈钢制品管表面残余应力的影响。

       一、磨料粒度

       磨料粒度是影响研磨过程的重要因素，不仅影响研磨加工过程中的研磨力、研磨温度，而且影响研磨不锈钢制品管的表面质量。分别采用不同牌号的碳化硅磨料，固定其它研磨参数（转速30rpm，研磨压力20N，研磨时间30min）进行研磨试验，得到工件表面残余应力变化曲线如图3、图4所示。        由图4可见，经研磨加工的工件表面均呈压应力状态。这是因为研磨过程是由大量高硬度的磨料作为刀具进行微量切削不锈钢制品管表面的过程，而磨料作为刀具具有很大的负前角，以致于研磨过程中，磨料在工件表面产生了很大的压应力和塑性变形。不均匀的塑性变形加工后残存在表面，形成了残余压应力。由图3还可看出，表面残余压应力的数值随磨料粒度变大而增加。这是因为磨料粒度变大时，同时作用于工件加工表面上的磨粒数量相应减少，每个磨粒上的作用力增大，磨粒在其表面划出沟痕的两侧出现了较大的隆起，工件表面的压应力和不均匀塑性变形程度随之增加，导致残余压应力上升。

       二、研磨压力

       改变施加在精密不锈钢管上的研磨压力，而固定其它研磨参数（磨料粒度W1，转速30rpm，研磨时间30min）进行研磨试验，得到研磨压力对表面残余应力的影响曲线。        由图6可见，增大研磨压力，工件表面的残余压应力增大。这是因为增大研磨压力，相应就增加了磨料对工件表面的压应力，使得不锈钢管表面的塑性变形程度增大，这必然导致管材表面的残余压应力增加。当研磨压力增大到某一临界值后，表面残余压应力增大速度开始趋缓，这可能是由于在过大的研磨压力下，研磨后不锈钢管表面由于残余应力的作用而产生了微量变形，使得部分残余应力得以释放的缘故。

       三、研磨速度

       固定其它工艺参数（磨料粒度W1，压力20N，研磨时间30min），改变研磨速度进行了研磨试验，得到研磨速度与表面残余应力之间的关系曲线。        由图8可见，随研磨速度的提高，不锈钢制品管表面残余压应力的数值随之增大。其原因在于，研磨速度增大，相应地使磨料作用于工件表面的次数增加。从图9可以看出，钢管表面的旧划痕上产生了许多新划痕，随着研磨速度的增加，工件表面的塑性变形减少，但是管材表面所受到的力却比研磨速度低时大得多，所以表面残余应力随着研磨速度的增加而增大。

       以上就是研磨工艺对不锈钢制品管表面残余应力的影响，从曲线图可知，残余应力随磨料粒度和研磨压力的增大而增加，但研磨压力超过某一临界值时，工件表面的残余压应力变化趋缓。研磨速度的增大会增加工件表面的残余压应力。

参考资料：陈建，原一高，吴贺龙，朱世根—研磨工艺对工件表面粗糙度及残余应力的影响