磨削表面白层厚度影响因素的实验研究

通过淬硬轴承钢GCrl5的磨削实验,研究了砂轮速度、工件速度、磨削深度以及冷却方式等磨削参数对白层厚度的影响规律.实验表明:白层是由磨削过程中工件快速升温和快速冷却以及强烈的塑性变形引起的,白层厚度的变化是磨削加工过程中各种参数共同作用的结果,而其中磨削深度是主要原因,其次是砂轮速度和工件速度;白层厚度随砂轮速度和磨削深度的增大而增大;低的砂轮速度和磨削深度以及良好的冷却条件能有效抑制白层的产生.根据实验统计结果提出了预测磨削白层厚度的经验公式.     

磨削条件对45钢最大磨削淬硬层深度的影响

以磨削淬硬实验为基础,研究了单程磨削淬硬过程中磨削深度、工件进给速度对淬硬层深度的影响;同时通过建立最大磨削淬硬层深度的计算模型并结合Matlab软件的数值仿真功能,对45钢最大磨削淬硬层深度进行模拟仿真。结果表明:最大磨削淬硬层深度随着磨削深度的增加或者工件进给速度的减小而增加;采用Matlab对最大磨削淬硬层深度进行数值仿真得到的结果与实验结果吻合度较高,通过建立适当的数学模型可以有效地预测最大磨削淬硬层深度。     

磨削用量对65Mn钢磨削淬硬层深度及其均匀性的影响

采用刚玉砂轮在普通平面磨床上对65Mn钢进行磨削淬硬,研究磨削深度和工件进给速度对65Mn钢磨削淬硬层深度及其均匀性的影响。结果表明:试件淬硬层由完全淬硬层、过渡层组成;淬硬层最大深度随磨削深度的增大而增大,随工件进给速度的增加而减小;在本试验条件下,磨削深度ap0.4mm时,试件表层全部淬硬,均匀性较好。     

40Cr钢磨削淬硬工艺的试验研究

以切入式平面磨削淬硬加工试验为基础,对40Cr钢磨削淬硬层的宏观组织、显微硬度和淬硬层深度进行了研究.结果表明,磨削淬硬层由完全淬硬区和过渡区组成,磨削条件对磨削淬硬层高硬度区的组织及其显微硬度无显著影响,显微硬度值均在630～680HV0.5之间.选用细颗粒、高硬度的陶瓷结合剂刚玉砂轮和低进给速度、大切深参数并结合顺磨方式可增大磨削淬硬层深度.     

磨削用量对40Cr钢磨削淬硬层的影响

以平面磨削淬硬试验为基础，研究了磨削用量对40Cr钢磨削淬硬层组织与性能的影响。结果表明，在磨削淬硬加工中的热、力耦合作用下，磨削用量对磨削淬硬层的马氏体组织形貌及其高硬度区硬度值无显著影响，其高硬度值均在HV630～HV680之间。随着磨削速度的提高、磨削深度的增加或工件进给速度的降低，磨削淬硬层表面残余压应力值相应减小，但淬硬层深度以及应力作用深度相应增加。     

40Cr调质钢外圆磨削淬硬试验研究

采用外圆磨削方式对40Cr调质钢进行磨削淬硬试验,通过测量试样的金相组织和显微硬度对外圆磨削淬硬的可行性、磨削参数对淬硬效果的影响规律等进行研究。结果表明:40Cr钢外圆磨削淬硬是可行的;试样的表层组织由完全淬硬层、过渡层和基体组成;表面硬度均在690 HV左右,淬硬层深度最高可达1.10 mm;磨削深度对表面硬度无显著影响,但对淬硬层深度具有显著影响,工件速度和砂轮型号对表面硬度及淬硬层深度均无显著影响。     

液氮冷却磨削淬火后42CrMo钢的组织与硬度

用液氮作为冷却液对调质态42CrMo钢进行磨削淬火试验,之后对试验钢进行空冷和深冷处理,研究了淬硬层的组织、硬度和表面粗糙度,并将其组织与乳化液冷却磨削淬火试验钢的淬硬层组织进行对比。结果表明:与乳化液冷却磨削淬火相比,液氮冷却磨削淬火后,淬硬层中的马氏体更加细小;深冷处理后,淬硬层中的的马氏体和碳化物增多;随着磨削深度增加,液氮冷却磨削淬火试验钢淬硬层的厚度、峰值显微硬度和表面粗糙度均增大。     

L-M神经网络的磨削淬硬参数预测

针对基于传统BP算法的神经网络训练中收敛速度较慢的缺点,提出一种基于L-M(Lev-enberg-Marquardt)算法的磨削淬硬层厚度预测,并开发了基于L-M算法的磨削淬硬神经网络预测系统.仿真结果表明:该系统模型显著缩短了训练时间,具有较高的准确性.通过网络训练和网络检验,得出该神经网络系统的预测值与实测值十分接近的结论,可充分证明L-M法BP神经网络对于磨削淬硬参教预测具有很好的效果.     

42CrMo钢磨削淬硬加工中磨削力的研究

磨削力对磨削淬硬层的形成及其质量具有重要影响。本研究在MKL7132X6/12型数控强力成形磨床上对42CrMo钢进行磨削淬硬加工试验。试验结果表明,磨削深度、磨削速度和工件进给速度都是影响切向和法向磨削力的因素,且磨削深度的影响程度最大,工件进给速度最小。切向和法向磨削力会随着磨削深度和工件进给速度的增加、磨削速度的降低而增大。对磨削力比影响程度最大的是磨削深度,最小的是磨削速度。磨削力比会随着磨削速度、磨削深度的增加或工件进给速度的降低而增大。本研究为提高磨削淬硬加工质量提供了依据。     

磨削淬火对60Si2Mn钢性能的影响

采用刚玉砂轮在普通平面磨床上对60Si2Mn钢进行了磨削硬化,研究其硬化层组织及变化规律。结果表明:表面磨削强化工艺可获得760HV以上的高硬度淬硬层,最大淬硬层深达2.0 mm;磨削淬火加热速度极快,细化了奥氏体晶粒,淬火马氏体组织非常细小,得到板条马氏体和片状马氏体的混合组织。     

磨削淬火技术中温度场的理论研究

磨削淬火是利用磨削热对工件表面进行热处理,使工件表层发生马氏体相变,达到与表面强化处理一样的性能。本文采用倾斜移动热源模型对工件温度场进行了理论计算并与Jeager移动热源模型进行了比较;分析了各加工参数对工件表面最高温度的影响;利用实验研究验证了理论分析结果。研究结果表明,在磨削淬火技术中,采用倾斜移动热源模型,可提高磨削淬火技术温度场的预测精度。     

Experiment research on grind-hardening of AISI5140 steel based on thermal compensation

The grind-hardening process utilizes the heat generated to induce martensitic phase transformation. However, the maximum achievable harden layer depth is limited due to high grinding forces, and the tensile residual stress appears on the ground surface in the grind-hardening process. This paper proposes a new grind-hardening technology using thermal compensation. The workpiece of AISI5140 steel is preheated by electric resistance heating, and ground under the condition of the workpiece temperature 25°C, 120°C, 180°C and 240°C. The grinding force, harden layer depth and surface quality including residual stress on ground surface, surface roughness and micro-hardness are investigated. The experimental results show that a deep harden layer with a fine grain martensite can be obtained with the thermal compensation. The ground workpiece surface produces a certain compressive residual stress, and the residual compressive stress value increases with preheating temperature. As the preheating temperature increases, grinding force slightly decreases, while there is slightly increment of surface roughness. Compared with the conventional grind-hardening process, both the harden layer depth and residual stress distribution are significantly improved.

     

基于分段变磨削力的磨削强化层仿真

分析了磨削强化工艺过程中实际磨削时间以及磨削过程中磨削力的变化规律,提出了分段变磨削力磨削温度仿真方法来预测磨削强化层深度分布。首先对磨削力进行离散,计算相应的热流密度;然后将热流密度按砂轮与工件实际接触长度依次施加到工件的磨削表面,对工件磨削过程中的温度场进行仿真分析,得到了磨削强化层的分布;最后将所提出仿真方法与实验和传统仿真方法进行了比较分析。结果表明,基于分段变磨削力仿真可以更准确地预测工件沿磨削方向的磨削强化层分布。     

40Cr钢磨削强化的试验与数值仿真

利用磨削过程中产生大量的磨削热使40Cr钢表层的温度升高,超过奥氏体化的温度,然后快速冷却,使40Cr钢表层发生马氏体相变,达到强化40Cr钢表层的目的。在磨床上对40Cr钢进行磨削试验,观测并分析工件横断面相变层的组织变化、厚度值和硬度变化,以及加工后工件表面的粗糙度。借助有限元分析方法,对工件的温度场进行仿真,得出工件各处的温度变化历程,由马氏体相变条件来获得表层马氏体相变层的厚度值。试验结果表明,40Cr钢的表层发生了马氏体相变,表层的硬度值得到极大提高,表面粗糙度也满足常规磨削的要求。由有限元仿真得出的相变层厚度值和试验结果相吻合。因此利用磨削强化技术替代40Cr钢高频淬火强化工艺是可行的,并且这项技术可以对其他合金钢进行强化。借助有限元方法对工件表层的温度场进行仿真,可以预测相变是否发生和相变层的厚度,优化磨削参数,减少试验研究的次数和成本。     

磨削淬火技术的温度场分析和材料相变研究

磨削淬火技术是利用磨削热对工件表面进行热处理 ,使工件表层发生马氏体相变 ,达到与表面强化处理一样的性能。通过对温度场的分析和材料相变的研究 ,发现利用计算机仿真磨削淬火温度场 ,不仅可以节省大量分析时间和试验费用 ,而且可以利用磨削温度场仿真技术 ,通过选择不同的工艺参数来预测和控制相变层厚度     

磨削淬硬技术研究现状及其展望

磨削淬硬技术是一种绿色表面淬火技术,该技术视磨削热为积极因素,主动利用磨削热对工件表面进行热处理,使工件表层发生马氏体相变,达到与表面强化处理一样的性能.对磨削淬硬技术的研究现状进行总结,指出存在的问题.提出磨削淬硬技术的发展方向和展望.     

断续磨削时工件表层温度场解析

建立了周期变化的移动热源模型,并引进卷积概念,推导了计算断续磨削时工件表层非稳态脉动温度场的理论公式。该公式可以包容连续磨削的情况,且可计算任意时刻的瞬态温度分布。利用推得的公式对断续磨削时的温度场及其降温机理作了深入的研究,并对关于理论公式进行了实验校核。     

基于磨削加工的表面形变淬火工艺--磨削淬硬

磨削淬硬是利用未淬硬钢零件磨削加工中产生的热—机械复合作用直接对其进行表面形变淬火的新工艺。研究表明 ,该工艺可使淬硬层获得超细化马氏体和压缩残余应力 ,同时可显著改善零件的摩擦磨损和疲劳性能 ,在生产应用中具有显著的经济和社会效益。     

Experimental study and theoretical analysis of the form grinding of gears using new type micro-crystal corundum grinding wheels

The purpose of the research is to study the form grinding processes and properties of self-developed, new micro-crystal corundum grinding wheels. Aiming at this, this study conducted experimental research and theoretical analysis to form grinding 20CrMnTi steel tooth surfaces by using micro-crystal grinding wheels. The theoretical models and formulae for grinding forces of the form grinding of involute gears were constructed which were able to demonstrate actual experimental situations and show a better theoretical basis and applicability. This research also deduced the relationships between the grinding parameters and the roughness of tooth surfaces, grinding temperature, and grind-hardening burns, which provided constraints for optimally selecting grinding parameters in subsequent work. Furthermore, this study also established the relationship between the tangential grinding forces and the grinding temperature and grind-hardening burns, offering an important reference for the prediction of grinding temperature and avoiding tooth burning through on-line detection of the tangential grinding forces. In addition, this study also described the relationships between the grinding forces and the temperature and roughness of the tooth surfaces with grinding speed, and the radial feed and axial feed rates.