强化研磨加工中喷射角度对GCr15轴承钢板塑性变形的影响

利用ABAQUS有限元仿真软件研究不同喷射角度强化研磨加工GCr15轴承钢板过程的塑性变形,得到不同喷射角度与等效塑性应变沿真实路径距离的关系,并通过拉伸试验进行验证。喷射角度为90°的强化研磨加工伸长率为1.4%,相比未经过强化研磨加工的伸长率数值缩减了2.0%。断口收缩率由空白组的4.9%降低到喷射角为90°的2.2%。结合仿真和试验可知,强化研磨加工中喷射角度越大,塑性变形能力越低,材料加工越难。     

基于随机碰撞的GCr15钢强化研磨表面粗糙度数值模拟

目的 探索强化研磨工艺参数对表面粗糙度的影响规律.方法 采用小球均布大球模型来模拟研磨粉附着在钢珠表面对工件的强化作用,基于Abaqus/Python建立强化研磨随机碰撞有限元模型,设置不同喷射速度、喷射角度、钢珠直径、喷射时间等工艺参数进行仿真模拟.运用Matlab提取靶材表面形貌,并基于此形貌,沿4种不同路径计算表面粗糙度,分析不同参数下表面粗糙度的变化规律.结果 随喷射时间的增加,强化研磨表面粗糙度先增加,后趋于稳定.喷射角度θ为90°,钢珠直径D为0.8mm,喷射速度v分别为30、50、70 m/s条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在1～1.2、1.7～1.9、2～2.5μm波动;喷射速度v为50 m/s,钢珠直径D为0.8mm,喷射角度θ分别为30°、60°、90°条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在1.1～1.3、1.5～1.7、1.7～1.9μm波动;喷射速度v为50 m/s,喷射角度θ为90°,钢珠直径D分别为0.4、0.8、1.2 mm条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在0.7～0.8、1.7～1.9、2.4～2.6μm波动.经过试验验证,发现试验结果与仿真结果平均误差为8.15％.结论 强化研磨随机碰撞有限元模型能可靠预测强化研磨工艺下工件的表面粗糙度,可为后续研究提供理论基础.     

基于PLC的轴承强化研磨机控制系统设计

针对第一代强化研磨设备安全性能较差、加工效率较低、自动化程度不高等问题,设计基于S7-200smart PLC的轴承强化研磨机控制系统。该系统由输入层、CPU处理层和动作执行层组成,可实现复杂环境下的可靠控制,满足了轴承强化研磨机的功能要求,易于操作、界面友好、效果良好,为轴承套圈沟道强化加工提供了较好的解决方案。     

基于ANSYS的智能节水灌溉水网抗水锤研究

分析了智能节水灌溉水网中产生水锤现象的原因及危害,并讨论选择在水网中增设空气罐的方法减轻水锤破坏。利用ANSYS有限元软件分析在离管道阀门远近位置设置空气罐时水网的受压情况。通过对水锤压力和阀芯所受压强的分析表明,空气罐越靠近管道阀门设置,越能减轻水锤对水网的破坏。研究结论对工程中减少水网的水锤破坏有一定参考价值。     

强化研磨工艺下轴承滚道表面织构的变化规律

强化研磨可以使轴承滚道表面形成均匀分布的储油织构,为了研究这种织构的形成与变化规律,用扫描电镜对强化研磨后的套圈滚道表面形貌进行观察,基于MATLAB平台,通过图像处理技术对滚道表面形貌进行三维分析,再用TIME3230粗糙度仪测量其表面粗糙度。结果表明:采用经历25～125次强化研磨循环的研磨料加工套圈滚道,可以使滚道表面获得分布均匀、储油量良好的织构,加工效率较高;当强化研磨循环的次数达到200次时,研磨料切削能力几近丧失。     

钢珠损伤对轴承套圈强化研磨加工表面粗糙度和硬度的影响

目的 探索在强化研磨加工中,钢珠损伤对轴承套圈表面粗糙度和硬度的影响规律。方法 采用单一变量法改变钢珠循环使用次数,分别对11个轴承套圈工件进行强化研磨加工实验。采用场发射扫描电子显微镜、粗糙度测量仪和洛氏硬度计分别检测所得钢珠和工件试样的表面微观形貌、表面粗糙度、表面硬度以及横截面形貌,并分析钢珠损伤与工件试样表面粗糙度、硬度的关系。结果 在工艺条件保持不变的前提下,随着循环使用次数的增加,钢珠表面由微点蚀向翘起及疏松损伤演化,加工所得工件表面粗糙度和硬度增量也随之下降。循环使用150次以内,钢珠表面损伤以微点蚀为主,损伤程度较轻微,加工所得工件强化层厚度在50 μm以上,表面平均粗糙度为1.2~1.6 μm,表面平均硬度增量为1~1.3HRC。循环超过150次后,钢珠表面由翘起微颗粒和薄片向疏松表层缺陷演化,损伤程度加重,加工所得工件强化层厚度低于50 μm,表面平均粗糙度下降至1.0 μm,表面硬度增量则在0.06~0.6HRC之间。结论 本研究实验条件下,钢珠循环使用次数不宜超过150次,否则将导致加工所得工件的表面粗糙度和硬度增量显著下降。     

强化研磨微纳加工参数对轴承套圈滚道表面硬度的影响

目的 探明不同加工参数对加工表面平均硬度的影响规律。方法 用强化研磨微纳加工技术对6012深沟球轴承内圈滚道表面进行强化处理,通过设置不同的喷射压力、加工时间、喷射角度及钢珠配比获得加工试样。采用洛氏硬度计分别检测加工前后套圈滚道表面硬度,并分析其随各参数变化的规律。结果 加工时间为5 min,喷射角度为45°,喷射压力为0.4～0.6 MPa时,表面硬度随喷射压力的增大而增大,0.6 MPa后维持在HRC61.60附近;喷射压力为0.6 MPa,喷射角度为45°,加工时间为1～5 min时,表面硬度及其增量随时间增加而增大,其后在HRC61.50附近徘徊;喷射压力为0.6MPa,加工时间为5min,喷射角度为35°～55°时,试样表面硬度及其增量先减小后增大,喷射角度达50°后,表面硬度达最大值HRC63.45;钢珠配比则对试样表面硬度影响不大,加工所得试样在HRC61.67～HRC61.80之间。结论 试样表面硬度及其增量随喷射压力、加工时间及喷射角度的增加而增加,且受加工时间影响最大。当加工时间为5 min,喷射压力为0.6 MPa,喷射角度为50°时,可获得较高的平均表面硬度。     

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。     

强化研磨喷射角度对GCr15轴承钢加工的影响

利用ABAQUS有限元仿真软件进行强化研磨加工模拟,并采用用户子程序UMAT定义材料的本构关系。在保持喷射平均速度和喷射压力不变时,通过改变喷射角度得到Mises应力和碰撞能量在55°时最佳。对比应力—应变曲线图与强度与塑性的配合曲线图可知,GCr15轴承钢是中等强度、中等塑性和高韧性的材料。试验表明,在55°～60°时强化厚度最优,具备良好的油囊结构;在45°～55°时硬度表现最佳。结合仿真和试验强化研磨喷射角度可知,在55°左右可获得良好的机械性能。     

强化研磨对轴承套圈表面耐蚀性的影响

目的 探明强化研磨加工对轴承套圈表面耐蚀性的影响规律.方法 采用单一变量法改变强化研磨加工中的喷射压力,制备不同加工工艺的试样.通过电化学腐蚀实验,测试各试样在常温NaCl溶液环境下的耐蚀性,并记录相关数据.采用光学金相显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪分别检测试样的显微组织、显微硬度、晶粒尺寸及位错密度,并进一步分析金相组织、显微硬度与轴承套圈耐蚀性的关系.结果 在其他加工参数保持不变的前提下,强化研磨试样腐蚀速率分别为13.40、10.83、7.50 mm/a,明显低于未加工试样(18.24 mm/a).同时,试样表层组织均匀性、强化层厚度、位错密度及显微硬度均随喷射压力的增加而增加,晶粒尺寸则随之减小.喷射压力由0.50 MPa增加至0.70 MPa时,腐蚀速率下降50％,强化层厚度则由42μm增加至78μm,晶粒尺寸由6.72μm近似线性减小至3.04μm,位错密度由14.49×1014 m–2近似线性增加至71.09×1014 m–2.而截面显微硬度随深度的变化曲线则呈交错状态.在距加工表面30μm和90～110μm处,0.60 MPa加工所得试样显微硬度最高,且最大硬化层厚度达110μm.结论 强化研磨加工技术可使轴承套圈获得组织均匀、硬度高、位错密度大、晶粒尺寸小的致密强化表层,进而增强其表面耐蚀性.