强化研磨微纳加工残余应力的数值模拟分析

为了探究强化研磨微纳加工中磨粒喷射速度和喷射角度对残余应力场分布的影响,采用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,建立了表面覆盖为100%的单颗粒磨粒撞击GCr15轴承钢靶材的模型。利用单一控制变量的方法对比了不同速度和不同角度下仿真模拟靶材表面残余应力的大小以及残余应力层深。研究结果表明,强化研磨微纳加工可以在靶材引入0.09~0.143 mm的残余应力层,最大残余压应力和表面残余压应力值具有一定的正相关性,在喷射角度为5π/12和喷射速度在60 m/s的组合工艺参数下,可以获得最大残余应力。     

金刚石刀具低温硬车削轴承钢的表面残余应力研究

应用CVD金刚石刀具,在低温CO2冷却下,进行GCr15轴承钢的低温硬车削试验,分析GCr15轴承钢加工表面残余应力的分布规律,探讨切削速度、进给量以及切削深度等切削参数对表面残余应力的影响.结果表明:在试验参数范围内,GCr15轴承钢的加工表面残余应力均为残余压应力,随着切削速度和进给量的增大,周向和轴向最大残余应力幅值均呈现出随之增大的变化趋势;随着切削深度的增加,周向最大残余应力幅值随之增大,但轴向最大残余应力幅值无明显变化.研究结果为GCr15轴承钢切削参数的选择和加工表面残余应力控制提供数据支撑.     

GCr15SiMn轴承钢表面超声滚压处理改性分析

使用HK30数控车床对GCr15SiMn轴承钢进行表面超声滚压处理,利用金相显微镜和扫描电镜观察试样超声滚压前后表面形貌和截面组织,并对比分析了超声滚压处理前后试样的硬度、表面粗糙度和残余应力。研究结果表明:超声滚压处理后,试样表面显微组织发生明显的塑性变形,形成约1μm的塑性变形层;试样平均表面粗糙度Ra值降低,表面更加平整,表面硬度和表面残余压应力升高;超声滚压处理改变了表面压应力的分布规律,即试样的残余压应力最大值都不在表面,而在次表面,残余压应力作用层由100μm增加至700μm。     

强化研磨喷射压力对轴承表面残余应力的影响

为研究强化研磨加工与轴承工件强度之间的关系,首先从理论上分析表面残余压应力对轴承工件裂纹扩展速率的影响,并通过实验验证强化研磨对提高轴承表面残余应力具有显著效果。结果表明,在保证工件粗糙度的情况下,要提高轴承表面残余应力,在强化研磨加工中喷射压力最好控制在0.4-0.6MPa。     

工程陶瓷材料放电加工表面微观塑性变形强化

工程陶瓷材料对微裂纹和残余拉应力等加工表面缺陷十分敏感,其抗弯强度与加工表面缺陷之间的对应关系紧密.采用抗弯强度来综合评估工程陶瓷材料的加工表面完整性,并通过威布尔统计方法进一步分析抗弯强度值的分布情况.试验结果表明,Syalon501陶瓷的放电加工表面质量和表面完整性较差,需要进行表面改性或强化处理.微观塑性变形是工程陶瓷材料加工表面改性和强化的关键.     

超声波辅助滚压GCr15轴承钢表面完整性灰色关联分析

为了实现超声波辅助滚压加工工件表面完整性的合理控制。以GCr15轴承钢为研究对象,选用转速、进给速度和静压力为主要加工参数,通过超声波辅助滚压试验,将灰色理论、响应曲面法和遗传算法相结合,对超声波辅助滚压GCr15轴承钢表面粗糙度、残余应力和硬度进行关联分析,建立灰色关联度预测模型,并对该模型进行优化研究。结果表明:静压力对超声波辅助滚压加工工件表面完整性影响最大,转速次之,进给速度最小;最优加工参数组合为进给速度25 mm/min,转速300 r/min,静压力247 N;此时所对应的表面粗糙度为0. 299μm,残余应力为-376. 4 N,硬度为759. 8 HV。研究结果对提高超声波辅助滚压加工工件表面完整性,确定最优超声波辅助滚压加工参数具有重要的工程意义。     

喷丸工艺对1Cr11Ni2W2MoV钢螺母表面性能和显微组织的影响

采用3种不同喷丸强化工艺(干喷丸、先干喷丸后湿喷丸以及湿喷丸)对1Cr11Ni2W2MoV钢螺母表面进行强化处理,比较了喷丸工艺对螺母表面残余应力、粗糙度、显微组织的影响.结果表明:湿喷丸后螺母表面残余压应力最大,且最大残余压应力出现在大圆弧截面处,达到550 MPa,同时表面粗糙度Ra最小,分布在0.75～0.85μ...     

强化研磨对GCr15轴承钢耐蚀性的影响

通过改变强化研磨喷射角度对GCr15轴承钢进行加工，并开展盐雾腐蚀试验，结合腐蚀动力学曲线、傅里叶红外光谱图、腐蚀微观形貌图、三维形貌图进行腐蚀机理分析。结果表明：盐雾腐蚀试验后强化研磨试样得到的n=0.723 8,且腐蚀产物中γ-FeOOH的占比较低，表明强化研磨试样腐蚀产物层对基体材料的保护性能更好；随着强化研磨喷射角度的增加，试样耐蚀性能变好，试样表面逐渐由均匀腐蚀转化为边缘点蚀，试样的腐蚀速率逐渐降低；强化研磨喷射角度为90°时，GCr15轴承钢腐蚀速率为0.060 4 mm/a,耐蚀等级为5,腐蚀速率远低于未强化研磨试样，表明强化研磨加工可使工件具有较好的耐蚀性。     

高精度氮化硅陶瓷球批量加工研磨工艺研究

为解决高精度氮化硅陶瓷球批量研磨加工的问题,将超精密研磨技术应用到氮化硅陶瓷球的加工实验中.开展了研磨过程的分析,建立了不同研磨阶段陶瓷球球度、表面质量及材料去除率与所选不同大小粒度磨料之间的关系,并提出了对比分析的方法,在通过专业设备检测的基础上对成品球球度、表面粗糙度和振动值进行了评价.研究结果表明,氮化硅陶瓷球能够批量生产且球度达到0.062μm以下,表面粗糙度达到1.48 nm以下,振动值达到24 dB以下,实现了批量生产G3级氮化硅陶瓷球的目的.     

滚挤压方法在孔精加工中的应用

正滚挤压加工是一种对工件表面进行光整和强化的无切屑加工工艺,具有显著降低工件表面粗糙度值和改善工件质量的作用。其加工原理是利用金属在常态下的冷塑性特点,应用特制滚、挤压工具(刀具)对工件表面施加一定的压力,使金属表面产生塑性变形,修正工件表面微观不平度,降低工件表面粗糙度值,改善表面金相组织,形成有利的残余应力分布,从而提高零件的机械性能和使用寿命。滚挤压加工工艺特点为:(1)加工表面粗糙度值低,可达0.08~0.32μm,加工精度可达IT5~IT6级公差。     

强化研磨加工的仿真及试验

强化研磨加工可改善轴承零件表面残余应力状态,介绍了新型强化研磨机的结构和工作原理,利用有限元分析软件建立强化研磨加工的碰撞分析模型,并对深沟球轴承套圈进行了强化研磨试验,结果表明,该方法可以使轴承零件加工表面产生残余压应力,提高工件服役可靠性。     

表面滚压处理对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

表面强化可提高高速列车车轴疲劳性能，延长使用寿命。对广泛应用于高速列车的EA4T车轴钢表面进行滚压处理，使用激光共聚焦显微镜表征表面形貌和粗糙度；借助光学显微镜分析滚压处理前后试样的显微组织，并采用EBSD测试滚压试样表层晶粒尺寸；采用显微硬度计测试强化层显微硬度分布并与未处理试样进行对比，采用X射线衍射残余应力分析仪分析其残余应力分布；基于旋转弯曲疲劳试验和扫描电子显微镜下的断口观测分析试样的疲劳性能。研究结果显示：滚压强化后，试样表层发生塑性变形，表面质量得到改善，且形成厚度约为400μm的硬化层，表层产生纳米晶；显微硬度提高了29%,表面最大残余应力为-576MPa,试样显微硬度和残余应力变化趋势一致，均为从表面向心部减小；滚压试样疲劳强度增幅为28%。试验结果表明，滚压是车轴延长寿命的一种有效方式。     

用PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢

通过切削试验研究了PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢时的切削力特征、切屑形态、刀具磨损特性等切削性能 ,并从表面粗糙度、硬化层深度、亚表层白层现象、残余应力分布等方面研究了PCBN刀具精密切削淬硬轴承钢的加工表面质量     

散料研磨工艺对工件表面质量及材料去除率的影响

通过实验探讨了散料研磨过程中磨料种类、磨料粒度和研磨剂装入量等工艺参数对工件表面质量和材料去除率的影响.实验结果表明,随磨料粒度的增大,工件表面粗糙度值、残余应力和材料去除率增大;采用相同粒度磨料研磨,磨料的硬度越高,工件表面残余应力和材料去除率越大.硬度高、脆性大的磨料,可有效减小研磨表面粗糙度值;随研磨剂装入量的增大,表面残余应力减小.对工件表面粗糙度和材料去除率而言,研磨剂装入量有一最佳值,装入量过小或过大,均会降低工件表面质量和研磨效率.     

不同加工工艺对EA4T车轴表面性能的影响

对车削加工后的EA4T车轴进行打磨、滚压和超声滚压等工艺的表面强化处理,测量了经过不同工艺处理后车轴圆弧处的表面粗糙度、表面残余应力和表层硬度,对比观察了不同工艺处理后车轴的表面形貌和表层微观组织。结果表明:超声滚压处理的车轴圆弧表面光洁度最好,粗糙度值低至0.074μm;车轴圆弧处车削加工后表面轴向和周向残余应力都为拉应力,经过打磨、滚压和超声滚压处理后都转变为压应力,超声滚压处理后轴向残余压应力达到-770MPa;超声滚压处理车轴的表面硬度值最大,硬化层深度也最深;超声滚压处理后车轴表层微观组织最均匀,且细晶层的厚度最大。     

GCr15长方形工件的纳米级表面超精密研磨技术研究

针对材质为GCr15轴承钢的长方形工件纳米级超光滑表面的技术要求,在CJY500超精密研磨机上,采用机械研磨和化学抛光相结合的非接触式超精密研磨(浮动研抛)方法,对长方形GCr15轴承钢工件进行超精密研磨抛光.结果表明:与其它研磨方法相比,此方法在获得纳米级表面粗糙度的同时,还能获得极高的面形精度,而且无加工变质层.     

研磨加工层对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的影响

为了阐明磨石研磨加工层对高碳铬轴承钢JIS SUJ2超长寿命疲劳行为的影响,分别使用经砂纸研磨和电解研磨的砂漏形试样,在室温空气环境下进行旋转弯曲疲劳试验.砂纸研磨试样被除去部分磨石研磨层,电解研磨试样被除去了全部的磨石研磨层.结果表明,两种试样的S-N曲线由位于短寿命区的表面破坏模式和位于长寿命区的内部破坏模式的两条组成,表面破坏模式的S-N曲线受表面粗糙度和表面压缩残余应力的影响.内部破坏模式的S-N曲线不受表面条件的影响,是材料固有的特性.砂纸研磨试样表面破坏模式的疲劳极限最高,是电解研磨试样1.11倍和磨石研磨的1.20倍.表面压缩残余应力对表面破坏模式疲劳极限的影响可以用修正Goodman图表示.还讨论裂纹的萌生和扩展条件,推定超长寿命的疲劳极限.     

ZK60镁合金表面滚压强化试验研究

试验研究了ZK60镁合金表面滚压加工中工艺参数对试件表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力和表层显微硬度的影响,结果表明滚压力和重复滚压次数对试件的表面粗糙度、表面形貌以及表面残余应力和表层硬度影响程度较大,滚压速度影响较小。对精车ZK60镁合金试件进行滚压加工,试件表面粗糙度R a、R z最大减小了50.3%和48.1%;残余压应力最大可达-54.55 MPa;显微硬度从试件表层到内部基体材料逐渐降低,表层硬度值最大为92.83 HV 0.25,比基体材料硬度提高了15.32%。     

显微组织对Ti-15-3合金喷丸处理效果的影响

对Ti-15-3合金分别进行淬火、炉冷和淬火+500,540℃时效处理,得到不同的显微组织,然后进行相同工艺的喷丸处理,研究喷丸处理后合金显微组织、残余应力、硬度、表面粗糙度等的演化规律。结果表明:经喷丸处理后,淬火态合金组织中出现大量孪晶,炉冷态合金发生应力诱发马氏体相变,而时效态合金的显微组织无明显变化;喷丸处理后,淬火态合金的表层残余压应力最小,炉冷态的最大;淬火态合金的硬度最低,导致由喷丸处理所产生的塑性变形范围最大,表面粗糙度最大;炉冷态合金经喷丸处理后的表面硬度最大,塑性变形范围较小;500℃时效处理合金的硬度最高,喷丸处理后其表面粗糙度最小,时效温度升至540℃时,合金的硬度和塑性变形范围均减小。     

强化研磨时工件转速对轴承套圈表面加工质量的影响

强化研磨是一种基于复合加工方法的抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损金属材料精密加工技术,利用该技术可加工出具有残余应力的轴承套圈。为了提高强化研磨轴承套圈的加工质量,在其他工艺参数保持不变的情况下,对工件转速进行了单一变量试验,通过检测轴承套圈内圈沟道表面粗糙度与硬度的变化,分析了工件转速对加工质量的影响及作用机制。