轴承钢GCr15高速外圆磨削试验研究

为充分发挥轴承钢GCr15的优越性能,保证GCr15轴承等产品的加工质量和效率,开展其高速磨削研究。选用陶瓷CBN砂轮进行GCr15的高速外圆磨削正交试验,采用极差分析方法从最大未变形切屑厚度ag,max等探究砂轮线速度、工件速度和磨削深度对磨削力、磨削温度、表面粗糙度、表面形貌、表面硬度以及变质层深度等加工结果的影响,并进一步分析金相组织、残余应力。结果表明,较好的GCr15磨削表面质量和较大的材料去除率可以通过较大的砂轮线速度、适当的工件速度与磨削深度来实现。     

砂轮粒度对42CrMo钢磨削强化层的影响

在精密卧式磨床M7132A上,利用磨削加工产生的大量磨削热对磨削加工表面进行淬火处理。采用砂轮作为磨削淬火的加工工具,研究不同粒度的刚玉砂轮对42CrMo钢进行磨削淬火试验及强化层的组织和硬度的影响。结果表明:随着砂轮粒度的减小,距加工表面的强化层组织越细小;强化层的显微硬度分布曲线基本相同,但是距强化层至加工表面0.25mm时,随着砂轮粒度的减小,强化层显微硬度增大,磨削强化层厚度增加。     

18Cr2Ni4WA钢渗碳件的软化回火工艺

本文研究了18Cr2Ni4WA钢渗碳件软化回火工艺,找出了最佳工艺参数,使硬度降至HRC28～30范围内,保证了切削加工的硬度要求,减少了刀具磨损,提高了切削加工精度。     

淬硬超高强度钢45CrNiMoVA硬车削加工性研究

为避免淬硬钢磨削工艺易引入残余拉应力以及大量使用切削液对环境造成严重污染的问题，采用硬车削代替磨削的加工方法。针对淬硬-回火45CrNiMoVA钢进行以车代磨工艺的研究，分析硬车削过程中的切削力、加工表面形貌、残余主应力及显微硬度。结果表明，切削力随切削深度和进给量的增大而增大，切削速度的改变对切削力的影响不大；硬车削后工件表面形貌一致性良好，表面粗糙度Ra值可达0.64μm；残余主应力随进给量和切削深度的增大而减小，随切削速度的增大先减小后增大；最大残余主应力的方向角随切削速度与切削深度的增大在37°～45°范围内保持稳定，随进给量的增大在22°～45°范围内先增大后保持稳定；表面显微硬度随切削速度的增大而减小，硬车削后表面显微硬度提高了13%，硬化层深度约200μm。     

25Cr2Ni4WA钢稀土渗碳的组织与性能

本文通过在固体渗碳剂中加入稀土,研究了25Cr2Ni4WA钢经渗碳处理后的显微组织、显微硬度梯度、表面应力及耐磨性。结果表明:在渗剂中加入稀土,可以使渗层深度增加28％;沿渗层深度硬度提高,梯度平缓;表面压应力增加250％;耐磨性显著提高。     

基于响应曲面法的氮化硅陶瓷磨削工艺参数优化

为加强氮化硅陶瓷的应用,实现高效精密磨削加工,必须深入研究氮化硅陶瓷磨削表面质量的影响规律及其工艺参数优化。根据氮化硅陶瓷磨削试验,建立磨削力、表面粗糙度、等效加工时间和亚表面损伤深度等4个磨削加工结果的理论计算模型和二次回归响应曲面模型;利用模型的响应曲面图直观分析砂轮线速度、工件速度、磨削深度等磨削工艺参数对磨削加工结果的影响规律。以磨削加工结果综合最小为目标,进行磨削工艺参数的多目标参数优化,得出砂轮线速度为30 m/s、工件速度为40 mm/s、磨削深度为5μm的优化工艺参数组合。     

基于粒子群算法的钛合金高速外圆磨削参数优化

采用正交试验法研究砂轮线速度、工件转速、磨削深度对磨削后TC4钛合金表面粗糙度的影响规律,并采用粒子群算法对建立的表面粗糙度数学模型进行优化,最后用工艺试验法对优化结果进行验证。结果表明:工件表面粗糙度基本随砂轮线速度的增大而减小,随工件转速、磨削深度的增大而增加;磨削深度对表面粗糙度的影响最大,砂轮线速度次之,工件转速最小;当砂轮线速度为150 m/s、工件转速为60 r/min、磨削深度为0.005 mm时,工件表面粗糙度最小,其优化值为1.444μm,与工艺试验结果(1.468μm)的误差小于5%,表明采用粒子群算法对表面粗糙度数学模型进行优化是有效的。     

20CrMnTi渗碳钢齿轮成形磨削工艺优化试验研究

为优化20CrMnTi渗碳钢齿轮高效精密成形磨削工艺,对砂轮线速度、工作台进给速度、磨削深度和V型槽深度4个磨削参数进行粗、精磨正交试验分析。基于灰色关联分析法分析不同砂轮线速度、工作台进给速度和磨削深度对粗磨磨削力及磨削温度的影响规律;基于极差分析法分析不同磨削深度、V型槽深度对精磨表面质量的影响规律;通过细化试验,获得最优成形磨削工艺参数。结果表明,运用优化后的工艺参数,齿轮表面粗糙度可达到精密级,且不会产生磨削烧伤。     

18Cr2Ni4WA钢渗碳针阀体中间回火工艺探讨

本文探讨了18Cr2Ni4WA钢渗碳针阀体中间回火新工艺。采用渗碳后于高温区延迟的方法,与现行工艺相比,可以减少回火次数,缩短回火时间,最终淬火后,硬度还略有提高。     

氮化硅陶瓷的单颗金刚石磨粒磨削试验研究

为深入探讨磨削材料去除机理,以氮化硅陶瓷的单颗金刚石磨粒磨削为研究对象,进行旋转变切深的连续划痕正交磨削实验,分析砂轮线速度、工件速度、磨削深度等磨削参数对切向磨削力、法向磨削力以及工件划痕形貌的影响规律。结合压痕断裂力学模型分析可知,氮化硅陶瓷在单颗金刚石磨粒磨削时,材料主要以显微塑性变形为主,存在少量脆性破碎。     

花键冷滚打成形表层加工硬化研究

依据冷滚打成形原理,分析花键成形表层加工硬化机理,进行冷滚打成形的仿真和花键试件的扫描电镜实验、透射电镜实验和显微硬度实验,得到了花键成形过程中等效应变和温度分布情况;分析花键表层晶粒、位错和花键齿不同部位的硬度沿硬化层深的变化情况,阐明沿层深方向晶粒大小、位错密度和硬度三者之间的关系,揭示了冷滚打工艺参数对加工硬化程度的影响规律。结果表明：冷滚打成形花键表层加工硬化主要受到位错密度影响,分度圆硬化程度最大,齿廓不同部位硬化程度随着工件进给量的增大而上升,随着滚打轮转速的增大而下降。研究结果为揭示20号钢 冷滚打花键成形表层加工硬化行为提供了参考依据。     

某重型车辆侧减速器齿轮接触疲劳失效分析

某重型车辆侧减速器主动齿轮在使用过程中因严重的点蚀与剥落而早期失效。通过化学成分检验、硬度检测、断口分析和金相分析等方法研究该齿轮的失效机理,并采用有限元建模进行失效齿轮的接触应力分析。分析结果证明渗碳层中存在白色网状碳化物、渗碳层深度不足以及齿轮接触应力较大是造成失效齿轮接触疲劳的主要原因。     

气压砂轮双层结构弹性力学分析及加工特性

为了提升激光强化后高硬度模具自由曲面的光整效果,提出基于软固结磨粒和双层结构弹性体的气压砂轮加工方法。对气压砂轮双层结构弹性力学特性进行分析。在圆形均布载荷环境下,分别引入磨粒层弹性模量与橡胶层弹性模量的比值m及橡胶层厚度与载荷半径的比值n,建立了双层结构弹性体加工应力计算模型以及接触形变公式。通过有限元分析软件ANSYS建立了气压砂轮双层结构弹性力学模型,给出了气压砂轮的应力分布规律以及形变特征。在试验分析中,通过短纤维增补的方法增强内橡胶层,通过耐水黏结剂控制外磨粒层,微观分析证实了双层结构弹性力学的分析假设。搭建气压砂轮加工试验平台,验证了气压砂轮可在短时间内提升高硬度激光强化模具表面质量的加工效果。试验结果表明,面向凹面工件时,较低n值的气压砂轮有助于提升表面质量;面向凸面工件时,在获得相同表面质量的情况下,较高n值的气压砂轮有助于提升加工效率。     

基于缓进给湿磨的表面硬化研究

采用缓进给磨削方式和不同的冷却方式对非淬硬钢进行了磨削淬硬,对于式和湿式磨削表面硬化层的组织与性能进行了比较。结果表明,采用缓进给湿磨并通过选择适当的磨削工艺条件,可以获得满意的表面硬化层。在冷却液的作用下,湿磨表面硬化层具有与干磨表面硬化层相同的马氏体组织及变化趋势,但湿磨硬化层马氏体组织的变化梯度更为陡峭。湿磨硬化层表面的残余压应力及耐磨性有不同程度的提高,而硬化层及完全硬化区深度有所减小。本文实现了非淬硬钢的缓进给湿磨表面硬化,在磨削加工与金属材料表面改性领域具有广阔的应用前景。     

铁基粉末冶金材料的激光淬火研究

主要研究了铁基粉末冶金材料激光淬火处理后的显微组织和硬度变化。结果表明 ,沿层深方向 ,显微组织可分为淬硬层、过渡层和原始组织高温回火区。淬硬层的最高硬度达到 82 0HV ,与基体硬度相比提高了 3倍多 ,硬度提高的主要原因是晶粒细化 ,固溶强化和位错密度的提高。     

某大口径机枪内膛损伤对弹头挤进过程的影响研究

为研究大口径机枪枪管寿命过程中内膛损伤对弹头动态挤进过程的影响,分析影响枪管寿命的关键因素,在进行大量射击试验获得枪管内膛损伤发展规律基础上,建立了不同寿命阶段含内膛损伤枪管的精确有限元模型。采用Fortran子程序的方式实现了内弹道过程与显式有限元方法的迭代数值求解,获得了弹头挤进过程中表面形貌及运动姿态随内膛损伤发展的变化数据。对比数值模拟结果与试验数据验证了弹-枪耦合模型的准确性。仿真结果表明：内膛损伤导致的弹头挤进过程中,质心偏移量和弹头摆动角的增加、表面形貌及气动力参数的改变,以及由于导转侧损伤较严重引起的弹头所受导转力和转速下降等3个因素是导致弹头外弹道飞行稳定性降低及枪管寿终的主要原因。研究结果为进一步研究枪管寿终机理,提高枪管寿命具有一定的参考意义。     

超声辅助磨削陶瓷材料的裂纹产生与扩展仿真研究

基于光滑质点流体动力学(SPH)法,研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况,揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明:磨粒以不同速度压入工件一定深度后,工件开始产生侧向裂纹和径向裂纹;随着冲击速度的增大,工件材料受冲击部位周围的局部崩碎现象明显减少,产生侧向裂纹时磨粒压入工件的临界深度减小,而产生径向裂纹时的临界深度无明显变化。磨粒压入工件的深度增加,观察两种裂纹的扩展情况发现:冲击速度提高,侧向裂纹扩展速度变慢、尺寸减小,而径向裂纹则无明显变化。证实了随着冲击速度的提高,即超声效果加强时,工件的塑性域去除范围增大,但不会引起表面层损伤增大,最终表面质量得到提高。     

Ti- 6Al- 4V表面双层辉光离子渗Cr研究

利用双层辉光离子渗金属技术,在Ti-6Al-4V的表面渗入Cr元素,形成Ti-Cr阻燃合金层。系统地研究了温度、保温时间、源极电压、工件电压、极间距等工艺参数对渗层显微组织、成分及厚度的影响,得出了合理的工艺参数。870℃渗Cr 2 h,渗层厚度可达到60μm以上。阻燃合金层的成分呈梯度分布,显微组织为基体组织加少量弥散分布的Cr2Ti金属间化合物。初步阻燃试验证明,渗Cr合金层起到了预期的阻燃效果。     

沸石分子筛纳米压痕实验影响因素的数值研究

以方沸石ANA为例,采用二维轴对称有限元模型,对其纳米压痕实验进行有限元模拟,考察摩擦、压深和压头尖端半径对模拟结果的影响。摩擦因数除了对卸载后Von-Mises应力分布有很大的影响外,对模拟结果的影响较小;压深对弹性能、塑性能、硬度、弹性恢复、应力,以及压痕接触面轮廓有明显的影响;尖端半径小于150nm时对模拟结果无影响。