机械零件加工变形的原因

概要

如果机器零件在加工过程中发生变形，将导致零件故障甚至设备运行故障。本文将具体介绍机器零件在加工过程中变形的原因。

机器零件或部件在外力作用下发生形状或尺寸变化的现象称为变形。过度变形是机械零件失效的重要类型，是判断韧性断裂的明显标志。因此，我们需要分析机器零件在加工过程中出现以下变形的原因，并采取相应的措施。

根据外力去除后变形能否恢复，机械零件或部件的变形可分为弹性变形和塑性变形两大类。

1、弹性变形

当施加的应力小于材料的屈服强度时，金属零件的变形称为弹性变形。

(1)当外力撤除时，零件变形消除，恢复原状。

(2)材料发生弹性变形时，应变与应力成正比，其比值称为弹性模量，表示材料抵抗弹性变形的能力。在其他条件相同的情况下，材料的弹性模量越高，用这种材料制成的机器零件或部件的刚性就越高，在受到外力时保持其固有尺寸和形状的能力也就越强。

(3)弹性变形量很小，一般不超过材料原长度的0.1%～1.0%。

金属零件在使用过程中，如果发生过大的弹性变形（弹性变形过大是指超过设计允许的弹性变形），就会影响零件的正常工作。例如，传动轴在工作时，过大的弹性变形会导致轴上的齿轮啮合情况恶化，影响齿轮和支撑它的滚动轴承的使用寿命；机床导轨或主轴弹性变形过大，会导致加工精度下降，甚至达不到加工要求。准确性。

因此，在机器设备运行中，防止弹性变形过大是非常必要的。除了正确的设计，正确的使用也很重要。严防超负荷运行，注意使用温度规范，防止热变形。

2、塑性变形

塑性变形又称永久变形，是指机械零件在除去所施加的载荷后所留下的一部分不可恢复的变形。从宏观形态特征看，金属零件的塑性变形主要包括翘曲变形、体积变形和时效变形三种形式。

(1)翘曲变形

当金属零件本身受到一定的应力（如机械应力、热应力或结构应力等）时，实际应力值超过该状态下金属的拉伸屈服强度或压缩屈服强度，就会发生翘曲.弯曲、椭圆形或扭曲的塑性变形。因此，金属零件的翘曲变形是复合应力作用的结果。翘曲变形常见于细长轴、薄板状零件、薄壁环套零件。

(2)体积变形

金属零件在加热和冷却过程中，由于金相组织转变引起的比容变化，使金属零件发生体积膨胀和收缩的现象称为体积变形。例如，钢在淬火相变过程中，奥氏体转变为马氏体或下贝氏体时，比体积增大，体积膨胀。淬火相变后，残余奥氏体的比容减小，体积缩小。

马氏体形成过程中体积变化的程度与淬火转变过程中马氏体中的碳含量有关。钢中含碳量越多，马氏体形成时的比容变化越大，膨胀越大。此外，钢中碳化物分布不均匀，往往会增加变形程度。

(3)时效变形

钢经热处理后产生不稳定组织，由此引起的内应力处于不稳定状态；铸件在浇注过程中形成的铸件内应力也处于不稳定状态。在常温下长期放置或使用时，处于不稳定状态的应力会逐渐变化，趋于稳定。伴随的变形称为时效变形。

塑性变形导致机器零件各部分的尺寸和形状发生变化，会引起一系列不良后果。例如，机床主轴的塑性弯曲将无法保证加工精度，导致废品率增加，甚至使主轴无法工作。

机器基础件的局部塑性变形虽然不像零件整体塑性变形那样引起明显的失效，但也是引起零件失效的重要形式。

在设计和生产过程中，一定要尽量保证机器零件不变形，否则会严重影响机器零件的性能。如果您在阅读以上内容后还想了解更多关于机械零件的信息，可以联系我们获得更全面的解决方案。

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