花键冷滚打成形表层残余应力分布规律研究

为提高冷滚打成形花键的表层性能,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法进行冷滚打花键残余应力空间分布测量。对实验结果进行分析,研究冷滚打成形参数对花键齿廓齿根、分度圆和齿顶处残余应力分布规律以及残余压应力层深度分布规律的影响。结果表明：冷滚打花键的齿廓表层是残余压应力,分度圆处表层深度为0.35～0.45 mm的残余压应力较大;齿根处形成的残余压应力高于分度圆处和齿顶处的残余压应力,齿顶处形成的残余压应力值最小;冷滚打转速增大引起冷滚打花键齿廓表层残余压应力峰值的增加和残余压应力层深的下降,花键进给量增加使得花键齿廓表层残余压应力峰值和残余压应力层深增加;分度圆处残余压应力层深度达到0.68～ 0.98 mm,残 余压应力峰值达到67.4～80.8 MPa.     

冷滚打工艺参数对成形力及金属变形影响研究

冷滚打成形技术是一种常温状态下的金属体积成形技术,主要应用于零件外齿的成形。为分析工艺参数对成形过程中成形力和金属变形情况的影响规律,依据冷滚打成形原理和工艺特点,选取关键工艺参数,进行块体材料齿槽冷滚打成形试验和仿真。通过试验和仿真,研究成形过程中成形力和金属变形情况,解释在不同滚打方式下成形力的变化特点,阐明冷滚打成形工艺下金属的变形特点和成形缺陷产生的原因,讨论不同工艺参数对齿槽冷滚打成形成形力和成形质量的影响规律。结果表明：顺打时成形力小,逆打时成形力较稳定,不同滚打方式对成形精度影响不大;适当提高滚打密度有利于降低成形力并提高成形精度;相同滚打密度下主轴转速增大会增大成形力并诱发成形缺陷的发生。     

高速铣削模具钢3Cr2Mo加工硬化实验分析及建模

设计了3Cr2Mo塑料模具钢的高速铣削试验方案,借助显微硬度计和X线衍射分析仪测量了铣削加工后硬化层硬度沿层深的分布,用专业数据分析软件得出洛氏硬度与X线衍射峰半高宽之间的相关性曲线,同时建立两者之间的拟合公式,再用透射电镜观察硬化层的位错结构,用位错理论分析了加工硬化的形成机理。结果表明:随着主轴转速的增大,半高宽呈减小的趋势,说明表面硬化程度随主轴转速的提高略有下降;通过洛氏硬度与半高宽间的数学模型,可以较准确地预测3Cr2Mo的硬度;利用透射电镜观察到位错密度的增加,这与半高宽的增大一致。     

连续分度冷滚打机床滚打头结构改进

采用连续分度方式冷滚打花键时滚打轮和工件间存在一个干涉运动,实际生产中将机床滚打头部分整体倾斜一个安装角以减小干涉量。在安装角作用下,滚打轮成形轮廓发生变化,带来新的成形误差。分析了干涉现象产生的原理,设计了改进的滚打头结构,利用斜铜套将滚打轮自转轴反向倾斜一个安装角,使滚打轮成形轮廓不变。建立了计算滚打轮在键槽截面上成形曲线的数学模型,利用键槽宽度误差对冷滚打成形误差进行了表征。当冷滚打机床采用现有滚打头结构时,设置安装角虽然提高了成形精度,仍存在较大的成形误差;采用改进的滚打头结构时,安装角在一定范围内取值,干涉量和滚打头倾斜带来的成形误差均减小为0 mm. 改造机床滚打头部分进行冷滚打实验,精确测量了试样键槽轮廓,结果表明：不设置安装角时,键槽宽度误差的实测值与理论计算相符;设置安装角时,键槽宽度误差的实测值及其相对变化量都很小。实验验证了改进的滚打头结构的合理性。     

滚珠丝杠冷滚打的齿形理论误差研究

丝杠冷滚打加工打破了传统的材料"去除"式加工方法存在的局限,具有高效,节能、节材及产品耐磨性好、使用寿命长等优点。依据微分几何和啮合原理,建立了滚珠丝杠冷滚打过程中齿面啮合模型和理论误差模型,给出了啮合面的接触线函数,揭示了滚珠丝杠冷滚打过程中滚打轮和工件的相对运动关系,为滚打轮的正确设计奠定了基础。通过理论计算与仿真分析,对滚珠丝杠冷滚打的齿形误差和滚珠中心轨迹螺旋线误差进行研究,分析了误差产生的原因并给出了相应的解决方法。利用自行设计的滚打装置进行丝杠冷滚打试验,试验得到的实际加工轮廓线和理论接触线基本重合,对丝杠冷滚打精确成形提供了参考依据。     

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。     

中碳Ni-Cr-Mo钢中绝热剪切带的形成及其特征

为进一步了解绝热剪切带的形成及特征,对高速冲击后的中碳Ni-Cr-Mo钢进行金相组织、显微硬度检验及透射电镜观察和分析。结果表明:绝热剪切带的产生通常伴随着明显的组织变形,继续发展就会产生裂纹。绝热剪切带发生相变硬化,而变形区则只发生由变形引起的加工硬化,绝热剪切带的硬度远高于变形区及基体的硬度。另外绝热剪切带为淬火马氏体组织,其位错密度明显高于基体。     

冷塑性变形对 Al-Li 合金时效行为的影响

研究了冷塑性变形对Ａｌ－Ｌｉ二元合金时效行为的影响。结果表明，随变形量增大，显微硬度提高，锂含量高的合金具有较强的冷作硬化能力；冷变形后，时效动力学曲线上出现了硬度双峰现象，第一硬度峰由高密度位错与细小的δ′交互作用引起，而δ′相的弥散析出强化是第二硬度峰出现的主要原因；冷拔后自然时效对Ａｌ－Ｌｉ合金不敏感。     

AgCu板爆炸硬化试验研究

通过爆炸冲击载荷作用对AgCu板表面硬化效应进行试验研究。试验采用梯形布药方法获得单位面积AgCu板在不同爆炸冲击载荷后与其表面硬化程度的关系曲线。通过检测硬化后AgCu板表面硬度、耐磨性等主要指标,均表现出突出的硬化效应和耐磨效果。通过对其表面组织进行微观分析,得出硬化层是由晶粒细化、大量形变孪晶、位错缠结、析出相阻碍位错运动等综合因素引起。     

45钢在爆炸加载条件下的表面硬化效应

通过提高金属材料表面的硬度,改善耐磨性,可提高材料的环境服役行为。利用爆炸加载方法可在45钢板的表面制备出晶粒尺寸细小、界面密度高的硬化层。结果表明:爆炸加载使材料表面发生强烈塑性变形,表层晶粒得到充分细化,硬度和磨损量随着距表面距离的增加呈梯度变化;与原始试样相比,爆炸加载后45钢表面显微硬度提高2.46倍,磨损量为原始试样的45%。     

齿轮钢18Cr2Ni4WA磨削烧伤实验及仿真预测研究

18Cr2Ni4WA钢以其韧性好和强度高的特点,广泛使用于螺旋伞齿轮等重载齿轮的生产与制造。磨齿作为齿轮加工的最后工序,磨削区域较高温度场容易引起磨削烧伤发生,使加工表面质量和疲劳寿命难以保证。针对齿轮钢18Cr2Ni4WA磨削烧伤问题,设计SG砂轮磨削实验,研究其发生磨削烧伤时表面形貌、显微硬度的变化规律,并通过有限元仿真预测烧伤层深。研究结果表明：当砂轮速度为20.3 m/s、工件速度为0.03 m/s、磨削深度大于0.05 mm时工件发生磨削烧伤,随着磨削深度的增加,烧伤程度加重,磨削表面氧化层颜色由淡黄色转为褐色最后呈现青色,表面形貌由纹理清晰转为涂覆;工件产生回火烧伤时,产生硬度较低的回火索氏体;烧伤层深的仿真模拟值与实验测量值基本吻合,验证了有限元仿真对磨削烧伤预测的可行性。     

42CrMo钢激光淬火组织和硬度的研究

采用YLS-3000型光纤激光器对42CrMo钢进行表面熔凝淬火处理,通过金相显微镜、扫描电镜及维氏硬度计的观察与检测,分析淬硬层组织、硬度、深度及其与激光工艺参数之间的相互关系。结果表明,淬硬层深度随激光功率的增大和扫描速度的降低而增大,随激光功率的减小和扫描速度的增加而减小,而硬度的变化不大。激光熔凝淬火后表层出现深约0.3 mm的熔化区,其硬度比内侧稍低,淬硬层深度可达2 mm以上,硬度约为660HV,但熔化区域中心会出现不均匀的变形,进行熔凝淬火时需预留0.2 mm的加工余量。     

纯Cr粉末激光熔覆层组织分析

为了提高工件的抗烧蚀及耐磨性,利用激光在PCrNi3Mo钢上熔覆纯Cr粉末,并对激光熔覆和等离子喷涂层进行组织对比分析。从X射线衍射图谱可以看出激光熔覆层中只含有Cr一种物相,而等离子喷涂层含有Cr物相和Cr2O3物相。从显微组织可以看出激光熔覆区和热影响区之间,热影响区与基体之间没有明显的界面特征,已经形成了冶金结合。激光熔覆后获得了细化晶粒组织,产生位错和晶界。因此激光熔覆的力学性能、硬度和耐磨性均优于等离子喷涂。