轴承钢顺次磨削表面残余应力离散度试验研究

以轴承钢顺次磨削表面的残余应力离散度为研究对象,基于X射线衍射法顺次测试了轴承套圈淬硬热处理、粗磨、精磨和超精磨削后,轴承滚道表面环向和轴向残余应力.测试结果表明,淬硬热处理工件的残余应力标准差约为超精工序的3倍;淬硬热处理轴承套圈经超精磨削工序,其表面的环向和轴向残余应力离散度降至20 MPa.研究表明淬硬轴承钢热处理及同一道磨削工序工件表面残余应力存在较大离散性,"粗磨-精磨-超精"顺次磨削工艺叠加后,工件表面残余应力离散度呈现收敛性;淬硬热处理轴承套圈经过顺次磨削工序叠加加工后,表面残余压应力平均值获得大幅提高.这为进一步系统揭示磨削工艺对淬硬轴承钢套圈表面残余应力及其离散度影响规律提供了科学数据.     

初始残余应力对齿轮磨削后应力分布的影响

磨削作为齿轮加工的重要工序,对齿轮的精度和应力分布有决定性的影响,然而大部分关于齿轮磨削的研究极少考虑初始残余应力的影响,使得分析结果的准确度有所降低。利用有限元方法模拟了齿轮的热处理过程,获取了齿轮磨削前的初始残余应力,在此基础上进行了齿轮磨削仿真,得到了考虑初始残余应力的齿面残余应力分布和齿轮变形情况,给出了12Cr2Ni4A齿轮淬火温度的最佳区间。为精确获取齿轮磨削后的应力与变形情况提供了一种方法,同时为优化齿轮的热处理工艺提供了理论参考。     

发动机曲轴制造工艺进展及敏捷柔性生产线

1．20世纪70年代以前 发动机曲轴粗加工采用的加工方式是多刀车床车削曲轴主轴颈和连杆轴颈。采用这种方式加工精度较低，柔性很差，工序质量稳定性低，且容易产生较大的内部应力，难以达到合理的加工余量。在粗加工后一般需要进行去应力回火处理，释放应力。因此粗加工需要给后续精加工工序留较大的加工余量，以去除弯曲变形量。曲轴精加工采用的是普通磨削工艺，一般采用MQ8260曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光。通常靠手工操作，加工质量不稳定，废品率较高。     

基于ANSYS的磨削残余应力场仿真研究

作为影响工件表面完整性的关键因素之一,残余应力影响工件强度,在制造时会导致产生变形和开裂等工艺缺陷,同时在制造后的自然释放过程中也会导致材料的疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。本文借助有限元分析软件ANSYS,采用热—力顺序耦合方法,建立了平面磨削残余应力场的有限元模型。该模型能够动态反映磨削加工过程中工件表层残余应力的变化情况。在此基础上,分析了不同磨削参数对工件表层残余应力的影响,从计算机仿真角度对磨削加工工艺参数进行了优化。仿真结果表明,在磨削过程中,工件表层同时存在着残余拉应力和残余压应力,与其他磨削参数相比,磨削深度对残余应力的影响最为显著。     

基于梯度降温的叠层制备热残余解析解

叠层制备工件因高温制备环境易出现热残余应力和变形。实际制备工艺因制备时间差会产生降温梯度,充分考虑成型过程中沿厚度方向形成的温度梯度,建立了热残余变形和应力的解析解。根据具体的叠层工艺,采用不同的梯度降温模式。算例表明,梯度降温会造成显著的热残余现象;讨论了4种梯度降温模式对热残余程度的影响;合理解释了工件因降温梯度会产生明显的弯曲变形;揭示了弯曲变形实际上是工件降低残余应力的调节机制,以增大弯曲变形为代价来降低残余应力。研究结果为叠层制备工艺优化提供了可靠的理论依据。     

螺旋锥齿轮热处理和磨削残余应力有限元分析

为了对螺旋锥齿轮加工过程中表面残余应力进行分析和控制,应用DEFORM和ABAQUS软件建立螺旋锥齿轮热处理和磨削仿真模型,研究热处理和磨削过程残余应力提取与叠加方法,分析磨削速度、磨削切深、进给速度对残余应力的影响规律。通过磨削加工试验,验证有限元仿真的可信性,为齿轮热处理和磨削工艺参数的确定提供理论指导。     

减少精密导轨热处理变形的措施及稳定化处理

通过对光刻机与激光精密工作台中的氮化钢与轴承钢制造的七种精密导轨进行油浴时效,氨气、氢气与低真空保护的消除应力退火试验,得出了真空退火可充分消除机械加工的残余应力,并减少导轨最终热处理的变形的结果。在温度520～560℃低真空下或氢气保护下,加压校正可减少导轨的弯曲变形。冷热循环处理和工序间的热时效,可降低并稳定工件内的残余应力,从而可减少导轨在精加工中以及工序周转与存放期间的变形。通过对导轨热处理变形的原因和影响因素的分析,提出并采取了减少变形的措施。     

汽车渗碳淬火齿轮的表面残余应力研究

研究了汽车齿轮生产中渗碳热处理过程中淬火冷却和回火状况，以及磨削加工对汽车齿轮表面残余应力的影响。研究表明，充分淬火冷却有利于表面残余压应力的提高，正确的磨削工艺不改变残余应力的分布，但过多的磨削热会在次表层产生高的拉应力。     

轴承零件振动时效工艺探讨

针对轴承零件（23148CA外圈，22244内圈）在磨削过程中出现的变形，试图通过在粗磨后增加振动时效（VSR）工序，以消除应力，提高轴承零件精磨后的尺寸精度，基于现场试验，应用动应力分析和残余应力对比测量，结合压磁法测量残余应力以及后续工艺精度跟踪，了解轴承零件振动时效过程的动应力状况以及内应力的变化，探索轴承零件振动时效工艺的可行性。     

基于DEFORM有限元仿真的弧齿锥齿轮热处理过程残余应力与变形分析

基于传热学基本原理和热弹塑性理论,采用有限元方法,建立了弧齿锥齿轮热处理分析模型,利用DEFORM软件模拟了渗碳淬火工艺对轮齿残余应力分布和变形量的影响,得到了渗碳淬火过程中微观组织、齿面残余应力和轮齿变形随时间的变化规律,并研究了不同淬火温度对轮齿残余应力、变形及抗疲劳性能的影响规律。仿真结果表明,热处理后轮齿齿面形成压应力,芯部形成拉应力,随着淬火温度的升高,残余压应力增大,这有利于改善弧齿锥齿轮的疲劳特性和使用性能,同时轮齿齿面变形量的分析能够为后续的弧齿锥齿轮磨削加工工艺参数的确定提供一定的理论指导。     

磨齿表面残余应力研究进展

综述了国内外有关磨齿表面残余应力的研究进展,分析了磨削变质层残余应力的产生机理;可通过控制热处理工艺与磨削工艺,且后续可选择表面恢复与强化技术,使磨齿表面残余应力合理分布。     

细长轴磨削加工的关键技术研究

细长轴刚性较差,在加工过程中因机床及刀具等多种因素影响,工件易产生弯曲变形,特别是磨削加工的细长轴,由于零件的尺寸公差、表面粗糙度要求较高,又因磨削前工件一般已经进行过淬火或调质等热处理,磨削时的切削力和切削热更容易引起工件变形,从而影响尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。从消除工件残余应力、如何选择砂轮和修整砂轮、合理选择磨削用量、适当选用辅助支撑减振棒和中心架跟刀架、正确运用切削液和减少顶尖压力等措施,很好地解决了细长轴加工的问题,成为加工细长轴的关键技术。     

单磨粒磨削对表面残余应力影响的仿真分析

通过分析单磨粒仿真模型中磨削参数对材料表面残余应力的影响,得到使材料表面残余应力稳定性更好的磨削参数值,针对Ti6Al4V合金建立热—力耦合的单磨粒平面仿真模型。单磨粒磨削深度取相应磨粒刃圆半径大小相近的数值,并得到两组使表面残余应力数值稳定性较好的磨削参数值:一组是圆锥角θ=60°、刃圆半径r=10μm的磨粒,磨削后的残余应力约为100MPa;另一组是圆锥角θ=60°、刃圆半径r=1μm的磨粒,单磨粒磨削后的残余应力约为400MPa。分析发现:磨削温度的热软化效应会使残余应力的数值降低;单磨粒圆锥角对材料表面残余应力的影响比刃圆半径的更加显著。     

卡板加工新工艺——以磨代研

在机加工批量零件时,常用卡板作专用量具。一般卡板工作面平面度为 0.5—2 μm,尺寸公差在 2 μm以内,工作表面粗糙度 R。为 0.1—0.025 μm,传统的加工工艺是先精磨后研磨,这样工人劳动强度大,生产效率低、成本高。 我厂何永祥师傅研究成功了高效加工卡板的新工艺——以磨代研。它利用一种专门配制的磨削剂涂在砂轮工作表面,可以直接磨出 Ra为 0.1、0.025 μm的表面粗糙度,同时达到所有的技术要求,取代了传统的工艺过程,并将生产效率提高6倍之多,加工成本也大大降低。卡板精磨工艺如下: 1.所用工具磨床主轴跳动不超过 2～5 μm,磨头轴转速…     

微结构模具磨削加工仿真分析与实验研究

微结构工件在磨削加工过程中产生的残余应力将导致工件变形,表面机理受到破坏,严重影响其工作性能和加工精度。本文采用实验与回归法相结合推导了超硬材料Si C的磨削力公式,找出影响磨削力大小的相关因素。为分析V形槽结构磨削加工过程中残余应力的分布规律,提出了V形槽结构磨削加工有限元建模方法。同时,采用不同数值的磨削深度进行模拟,以分析磨削用量对残余应力大小的影响,为磨削过程中参数选取、残余应力分析提供参考。     

弧齿锥齿轮磨削齿面残余应力生成及影响因素研究

弧齿锥齿轮齿面残余应力是磨削条件下各种因素综合作用而产生的。建立了影响磨削残余应力的磨削基本参数、磨削热和磨削力的数学模型。在有限元3D单齿模型基础上,进行了弧齿锥齿轮磨削残余应力的有限元仿真与分析,并试验验证了此方法是可行的。结果表明:残余压应力呈现在弧齿锥齿轮齿面上,而残余拉应力在齿内;磨削残余应力与磨削深度、砂轮速度、展成速度、磨削液有关;磨削残余应力的降低能有效地预防磨削裂纹。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层的高速磨削机理试验研究

针对超音速火焰喷涂WC-17Co高硬涂层的加工难题,对WC-17Co涂层进行了高速/超高速磨削试验。通过考察不同金刚石砂轮和磨削工艺参数对磨削力、磨削温度和表面残余应力、表面/亚表面微观形貌和表面粗糙度的影响,讨论了最大未变形切屑厚度与比磨削能的内在关系,分析了磨削温度对表面残余应力的作用规律,探讨了法向磨削力对涂层亚表面损伤的作用规律。结果表明：WC-17Co涂层磨削去除是脆性和延性去除并存;提高砂轮线速度将使磨削力先快速减小后缓慢增大,磨削温度持续升高,涂层磨削从脆性去除转为延性去除的趋势也逐渐增强,表面残余应力由压应力逐渐转变为拉应力,而磨削高温引起涂层热塑性变形是表面残余应力状态转变的根本原因。涂层亚表面磨削损伤层平均深度随法向磨削力的增大而变大。提高砂轮线速度、降低工作台速度和减小磨削深度均能增大涂层磨削塑性去除的比例。     

X射线衍射法测量高温合金波纹管残余应力

X射线衍射法是一种晶体材料残余应力无损检测方法,可快速、精确地对材料局部残余应力进行测量。波纹管是运载火箭管路系统中的关键部件,其成型过程中材料会发生较大变形,由此产生的残余应力对波纹管的疲劳寿命有重要影响。采用X射线衍射法对高温合金波纹管成型前管坯、波纹管成型后和波纹管退火热处理后的残余应力进行了测量,结果表明,高温合金管坯存在较大的残余应力,成型后波纹管波峰外壁周向残余应力与管坯状态时残余应力大小相当,而轴向残余应力相对于管坯状态大幅增加;退火热处理后,波纹管轴向残余应力大幅降低,但周向残余应力降低有限。退火热处理可有效改善波纹管的轴向残余应力。     

曲轴离子渗氮弯曲后的热校直装置

我公司是国内最大的发动机曲轴专业生产厂,在曲轴的生产过程中,经过精磨曲轴之后,采用离子渗氮方式对曲轴表面进行强化处理。在此过程中,由于加工过程中产生的残余应力在热态下得到释放,以及离子渗氮处理产生的热应力,常导致曲轴发生弯曲变形。为解决该问题,特设计了如下图所示的装置。     

关于采用焊后消除残余应力热处理克服钢制焊接构件变形的研究

根据焊后热处理消除残余应力机制，为防止薄板焊接构件的焊后回弹变形，稳定构件尺寸，通过缝隙试样、板条及板块试样强制变形焊接后再进行热处理，由此证明，焊后热处理可有效地克服钢制焊接构件的变形。