Surface Integrity and Classification
Surface integrity covers the interior effects of a machining process. This includes the outermost layers whose properties differ measurably from those of the base material. Figure 3.36 shows a principal machined surface and subsurface, and their schematic physical and technological properties: mainly the properties of machined surfaces.
Figure 3.36.
Properties of surface layers in a machined workpiece
Figure options
The American Standard for Surface Integrity classifies the surface alterations by the principal modes that produce them:
•
mechanical,
•
metallurgical,
•
chemical,
•
thermal, and
•
electrical.
This functional classification after the topics cannot differentiate between cause and effect of the surface integrity.
‘Surface integrity’ is defined as the properties of a part that are influenced by physical and chemical effects of the machining process [39]. Regardless of whether they are physically or chemically effected, geometrical properties are also included. Material deficits such as pores, cracks, material excesses, or residual stress-induced deflections could be such geometric properties. The surface material properties grouped by geometrical, physical, and chemical properties are shown in Figure 3.37[40]. The physical properties of the surface layer can be divided into fundamental groups of physics. The function of a component is influenced geometrically by cracks and flaws, physically by mechanical stresses, and by the structure of the material. The subsurface structure is based on chemical effects which cause the physical properties of a material and is characterized by grain size, grain boundary, texture, dislocations, or hardness. Normally, this can be analyzed by using metallurgy or ceramography. Strictly, the hardness depends on the measuring method and is more a technological than a physical property.
Figure 3.37.
Table of subsurface properties
Figure options
Influences on Surface Integrity
Starting from an initial state of the workpiece, cutting processes influence the surface, subsurface, and the properties of the machined component. Beside the process itself, the initial state of the workpiece and the surroundings are important for surface integrity.
The concentrated energy consumption at the contact region of a machining process can be divided into mechanical, thermal, and chemical effects which lead to differing intensities of surface property alterations.Figure 3.38 depicts the areas of differing energy consumption mechanisms in cutting with geometrically defined and undefined tools. The generation of mechanical and thermal effects are comparable in both, but the geometric dimensions differ in at least one order.
Figure 3.38.
Mechanisms of energy transformation in machining processes
Figure options
The mechanical, thermal, and chemical effects overlay during the process and decide on the output quantity which is the result of the process. The thermal and mechanical effects are the most important consequences of the process. Figure 3.39 shows, for most cutting processes, how these effects influence the material removal, and therefore the surface integrity in grinding. Both influences are rendered inseparable by the process and lead to fundamentally different effects on material removal mechanisms, and therefore in surface integrity.
Figure 3.39.
Thermal and mechanical effects influence the material removal mechanisms
Figure options
The input quantities of a process are composed of the disturbances machine settings, and system parameters: wheel and workpiece speed, depth of cut, or wheel specifications. These factors lead to process quantities which mainly influence the surface integrity. The process quantities are physical quantities such as: cutting forces and moments, temperatures, thermal power, and energy. Figure 3.40 shows different machine settings and system parameters of a grinding process, which influence the temperature in the contact region.
Figure 3.40.
Influence of system and setting quantities on temperature in grinding
Figure options
In the contact region of a grinding, lapping, honing, or polishing process, the cutting grits lead to elastic-plastic deformations of the surface. In machining steels, dislocations or hyinnings lead to hardness increase or decrease. In machining brittle materials, cracks are induced by mechanical or thermal effects. After the abrasive passes, the material rebounds and either cracks or spalls-off occur due to the acting tensile stresses.
A very high sensitive indicator for thermal or mechanical influences on surface integrity are residual stresses, especially in machining metals. The mechanical effects of the grits lead to plastic deformations and cracks. The strong negative effective cutting angle in grinding induces plastic deformations on the surface. Therefore, changes in lattice lead to micro- and macro-residual stresses and strains. The material compression and deformation cause surface compressive residual stresses. In grinding steels, temperature effects lead to tensile residual stresses.
Roughness
The quality of the surface topography - the surface roughness - can be defined as the deviation from the geometrical ideal surface. The most common measuring system of surface roughness are the contact stylus analyzer or optical measuring systems. Figure 3.41 shows the most common roughness data: Rz, Rp, Rq, Rmax, and Ra. Rz is the average value of 5 single measurements for each evaluation length. The arithmetical mean deviation of the profile Ra, the root-mean-square deviation of the profile Ra, and the maximum profile peak height Rp are integrated roughness quantities.
Figure 3.41.
Surface characterization
ความซื่อสัตย์และความสมบูรณ์ของพื้นผิวพื้นผิวการจำแนก
ครอบคลุมผลภายในของการกัดแม่พิมพ์ นี้รวมถึงด้านนอกชั้นที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน ซึ่งสามารถวัดได้จากวัสดุพื้นฐาน รูปทั้งหมดแสดงให้เห็นหลักกลึงผิวและใต้ผิวดิน และแผนผังทางกายภาพและเทคโนโลยี คุณสมบัติ : ส่วนใหญ่คุณสมบัติของพื้นผิวกลึง
รูปที่ 3.36 .
คุณสมบัติของชั้นผิวในกลึงชิ้นงาน
รูปตัวเลือกมาตรฐานอเมริกันสำหรับความสมบูรณ์คือการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวพื้นผิวโดยหลักโหมดที่ผลิต :
-
-
เครื่องกล , โลหะ ,
-
-
เคมี ความร้อน และไฟฟ้า
-
.
ฟังก์ชั่นนี้หมวดหมู่ตามหัวข้อไม่ได้ ความแตกต่างระหว่างเหตุ และ ผลของพื้นผิว
สมบูรณ์' สมบูรณ์ ' พื้นผิวหมายถึงคุณสมบัติของการเป็นส่วนหนึ่งที่ได้รับอิทธิพลจากลักษณะทางกายภาพ และเคมีของกระบวนการกลึง [ 39 ] ไม่ว่าจะเป็นทางกายภาพหรือทางเคมีที่มีผลต่อคุณสมบัติทางเรขาคณิตรวมอยู่ด้วย วัสดุการขาดดุล เช่น รู รอยแตก มาตรฐานวัสดุ หรือตกค้าง stress-induced deflections อาจจะมีคุณสมบัติทางเรขาคณิต เช่นพื้นผิววัสดุคุณสมบัติการจัดกลุ่มตามเรขาคณิต ฟิสิกส์ และเคมีสมบัติจะแสดงในรูปที่ 3.37 [ 40 ] คุณสมบัติทางกายภาพของชั้นพื้นผิวสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มพื้นฐานของฟิสิกส์ ฟังก์ชันขององค์ประกอบที่เป็นอิทธิพลทางเรขาคณิตโดยรอยแตกและรอยร้าว ทางกายภาพ ทางกล เน้น และด้วยโครงสร้างของวัสดุโครงสร้างของดินจะขึ้นอยู่กับผลทางเคมี ซึ่งทำให้คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุและมีลักษณะ ขนาด เม็ด เม็ด ขอบเนื้อหลุดไป หรือ ความแข็ง ปกตินี้สามารถวิเคราะห์โดยการใช้โลหะหรือ ceramography . อย่างเคร่งครัด ความกระด้างขึ้นอยู่กับวิธีการวัด และมีเทคโนโลยีกว่าคุณสมบัติทางกายภาพ .
รูปที่ 3.37 .
ตารางคุณสมบัติของดิน
รูปที่ตัวเลือกที่มีอิทธิพลต่อความสมบูรณ์ผิวตั้งแต่ขั้นเริ่มต้นของกระบวนการตัดชิ้นงานที่มีพื้นผิวดินและคุณสมบัติของกลึงชิ้นส่วน นอกจากกระบวนการเอง สถานะเริ่มต้นของชิ้นงานและสภาพแวดล้อมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสมบูรณ์ของพื้นผิว .
การใช้พลังงานเข้มข้นที่ติดต่อเขตของกระบวนการกลึงสามารถแบ่งออกเป็นกล ความร้อน และสารเคมีที่มีผลทำให้ความเข้มของการดัดแปลงคุณสมบัติพื้นผิว รูป , แสดงให้เห็นพื้นที่แตกต่างของพลังงานในการตัดด้วยวิธีกลไกการกำหนดเครื่องมือเดียว .สร้างผลความร้อนเชิงกลและเทียบเท่ากับกับทั้งคู่ แต่มิติทางเรขาคณิตที่แตกต่างกันในอย่างน้อยหนึ่งใบ
รูปที่ 3.38 . กลไกของการเปลี่ยนแปลงพลังงานในเครื่องจักร
รูปที่เลือกกระบวนการทางกล ความร้อน และสารเคมี ผลทับซ้อนในระหว่างกระบวนการ และตัดสินใจเกี่ยวกับปริมาณการส่งออกซึ่งเป็นผลของกระบวนการผลของความร้อนและทางกลที่สำคัญที่สุดของกระบวนการ รูปแสดงกระบวนการตัดปี ส่วนใหญ่แล้วผลเหล่านี้มีผลต่อการกำจัดวัสดุและดังนั้นพื้นผิวที่สมบูรณ์ในการบด ทั้งอิทธิพล จะแสดงแยกออกตามกระบวนการ และนำไปสู่ผลที่แตกต่างกันลึกซึ้งในกลไกการกำจัดวัสดุและดังนั้นในความสมบูรณ์ของผิว
รูป 3.39 . ผลทางความร้อนและเชิงกลมีผลต่อกลไกการกำจัดวัสดุ
รูปที่เลือกใส่ปริมาณของกระบวนการประกอบด้วยการแปรปรวนเครื่องจักรการตั้งค่าและค่าพารามิเตอร์ของระบบล้อ และชิ้นงานความเร็ว , ความลึกของการตัดหรือล้อข้อกําหนดปัจจัยเหล่านี้นำไปสู่กระบวนการปริมาณซึ่งส่วนใหญ่มีผลต่อผิวสมบูรณ์ กระบวนการปริมาณปริมาณทางกายภาพ เช่น การบังคับ และช่วงเวลา อุณหภูมิ ความร้อน ไฟฟ้า และพลังงาน รูปแรกแสดงการตั้งค่าเครื่องที่แตกต่างกันและพารามิเตอร์ของระบบของกระบวนการบดซึ่งมีผลต่ออุณหภูมิในเขตติดต่อ
รูปแรก .
อิทธิพลของระบบและการตั้งค่าปริมาณอุณหภูมิในตัวเลือกคัฟ
รูปในเขตติดต่อของบด , พับ , ขัด , ขัดหรือกระบวนการ ตัด บด นำพลาสติกรูปร่างของพื้นผิว ในการกลึงเหล็ก ค่าธรรมเนียม หรือ hyinnings นำไปสู่ความแข็งเพิ่มขึ้นหรือลดลง ในการตัดเฉือนวัสดุเปราะรอยแตกจะเกิดจากผลหรือเครื่องกลความร้อน หลังจากผ่าน abrasive วัสดุ rebounds และรอยแตกหรือ spalls ปิดเกิดขึ้นเนื่องจากการทำหรือ ความเค้นดึง .
สูงมากไวบ่งชี้อิทธิพลความร้อนหรือเครื่องจักรกลบนความสมบูรณ์ของพื้นผิวเป็นที่เหลือเน้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดเฉือนโลหะ ผลกระทบเชิงกลของ grits นํารูปพลาสติกและรอยแตกแข็งแรงมีประสิทธิภาพในการบดตัดมุมลบ ก่อให้เกิดรูปพลาสติกบนพื้นผิว ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงในแลตทิซนำไมโคร - แมโครตกค้างและความเครียดและสายพันธุ์ วัสดุและพื้นผิว เพราะการบีบอัดเหลือหน่วยแรง ในการบดเหล็ก , ผลกระทบของอุณหภูมิทำให้ความเครียดแรงดึงผิว
เหลือ .คุณภาพของพื้นผิวภูมิประเทศ - ผิวหยาบกร้าน - สามารถกำหนดเป็นค่าเบี่ยงเบนจากพื้นผิวในเรขาคณิต . ที่พบมากที่สุดระบบการวัดของความขรุขระพื้นผิวเป็นติดต่อสไตลัสวิเคราะห์ หรือวัดแสงระบบ รูปแสดงข้อมูลความ 3.41 บ่อยที่สุด : RZ RP rmax RQ , , , , และ รายังเป็นค่าเฉลี่ย 5 วัดเดียวสำหรับแต่ละด้านยาว ในส่วนของระดับโปรไฟล์ รา , รากค่าเฉลี่ยตารางของข้อมูลรา และสูงสุดสูงสุดมีปริมาณสูงโปรไฟล์ของ RP แบบ
รูป 3.41 .
ลักษณะพื้นผิว
การแปล กรุณารอสักครู่..
