射流冲击强化改性研磨对G30Cr15MoN轴承钢表面性能的影响

为探究射流冲击强化改性研磨加工对G30Cr15MoN轴承钢表面强化过程的影响规律，运用Abaqus有限元软件以单硬质球模型为基础，改变球心点距离进行多球数值模拟，分析不同球数加工后的G30Cr15MoN轴承钢沿采样路径产生的残余应力、等效塑性变形和表面形貌规律，并与试验结果对比分析。结果表明：随着硬质球数增加，G30Cr15MoN靶材在同一层深下产生的等效塑性变形值增大，等效塑性变形的深度不变，硬质球数从9粒增加到13粒时，产生的最大等效塑性变形、残余应力和表面粗糙度值增幅最大；不同数量硬质球均在0.2 mm处出现残余压应力峰值，具有次表层强化特征；残余应力变化幅度与等效塑性变形变化幅度趋势一致；13粒硬质球数值模拟获得的表面残余应力、最大残余应力、表面粗糙度值与射流冲击强化改性研磨加工试验数据基本吻合，验证了仿真模型的正确性。     

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。     

喷丸三维残余应力场的有限元模拟

运用大型有限元计算软件ABAQUS建立了模拟喷丸残余应力场的三维有限元模型,预测了在相同喷丸强度下玻璃丸和钢丸两种类型弹丸喷射所产生的残余应力场。模拟过程中,分析了线性减缩积分单元的沙漏参数、材料的应变硬化率、喷丸覆盖率以及初始残余拉应力等因素对304不锈钢靶材残余应力分布的影响。从计算结果可以看出,钢丸喷丸产生的残余压应力层较深,但在高覆盖率时,玻璃喷丸产生的残余压应力的平均值比钢丸喷丸处理后产生的大。在有初始残余拉应力(250 Mpa)存在的情况下,两种类型的喷丸处理均能使304不锈钢靶材表面形成残余压应力层,这说明喷丸工艺可以提高奥氏体不锈钢焊接构件的抗应力腐蚀开裂能力。本研究成果为进一步探讨喷丸强化不锈钢焊接头抗应力腐蚀性能的机理奠定了基础。     

工艺参数对TC4钛合金喷丸强化影响的仿真分析

利用有限元法针对TC4钛合金的喷丸强化过程,建立了数值模型。首先,运用Abaqus建立的TC4钛合金喷丸强化的有限元模型,分别计算喷丸速度分别为40、60、80、100 m/s的模型,结果表明：当喷丸速度逐渐增大的过程中,表面残余应力,最大残余压应力和残余压应力层厚度都逐渐增大;其次,建立的TC4钛合金喷丸强化的有限元模型,分别计算了垂直入射、入射角为10°和入射角为20°的模型,结果表明：随着入射角的增大,靶材的表面粗糙度并没有显著变化,但对残余压应力的影响不可忽视,主要体现在最大残余应力由607.3 MPa逐渐减小为504.4 MPa,降幅20.4%,残余压应力层的厚度由158.5μm降低到145.2μm,降幅8.4%。入射角度控制在0～10°之间最合适时可以使得喷丸强化效果最优。     

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。     

轴承套圈沟道强化研磨加工中碰撞数值模拟分析

针对球轴承套圈强化研磨加工过程中的钢球与沟道的碰撞,采用ABAQUS软件建立了三维有限元模型,利用ABAQUS/Explicit显式算法进行动态数值模拟,从系统能量转换、表面强化及表面残余应力3个方面进行了分析。结果表明:强化研磨加工能够改善轴承沟道表面性能,产生有利于延长轴承寿命的表面残余压应力。     

轴承强化研磨加工时间对沟道表面残余压应力的影响

通过试验探讨了在轴承强化研磨加工中加工时间对套圈沟道表面残余压应力的影响。试验结果表明,加工时间对残余压应力影响反应很快,开始加工时间区段,随着加工时间的增加,残余压应力增大,随着时间的推移,增加速度变慢并逐渐趋于稳定。     

纵-扭复合振动超声深滚加工残余应力场数值分析

为研究平面试件在纵-扭复合振动超声深滚加工后材料应力分布及变化规律,采用有限元方法对Q345钢进行了纵-扭复合振动超声深滚加工残余应力场数值模拟。首先分析了加工后试件材料各应力分量沿深度方向的分布情况,然后研究了静压力、滚压速度、振幅和相位差对加工后材料残余应力的影响规律。结果表明:经纵-扭复合振动超声深滚加工后材料表层残余应力分布较均匀,表面为压应力,压应力沿试件深度方向先增后减;试件最大残余压应力及最大横向残余压应力深度和残余压应力层深度随静压力的增大而增大,随滚压速度的增大而减小,而表面残余压应力和最大纵向残余压应力深度无显著变化;试件横向残余压应力层深度随振幅的增加小幅度地增大,但最大残余压应力幅值和深度和纵向残余压应力层深度几无变化;相位差对残余应力影响可忽略不计。     

高速干铣削高强钢加工表面硬化及残余应力研究

针对AISI 4340高强钢加工质量较差的问题,采用硬质合金涂层刀具进行高速干铣削试验,研究切削参数对加工表面硬化和残余应力的影响。结果表明:铣削速度对加工表面硬化程度和硬化层深度影响最大,且随着铣削速度的增加,加工表面硬度值减小,硬化层深度逐渐减小;加工表面在进给、切削以及45°方向均产生残余压应力,铣削速度和每齿进给量对残余应力的影响较大;在v_c=400~500 m/min,f_z=0.03~0.06 mm/齿,a_p=0.2~0.3 mm,a_e=3~4 mm的切削条件加工时,可以获得较小的加工表面硬化程度和较大的表面残余压应力。该结果对高强度钢类零部件的生产具有理论指导意义。     

液动压悬浮抛光中磨粒与工件表面作用的数值模拟研究

针对液动压悬浮抛光固-液两相流中固相磨粒与工件表面撞击的过程中,对磨粒以不同的速度和不同的角度撞击工件表面后残余应力沿工件深度方向的分布规律进行了研究,利用ABAQUS软件建立了单颗磨粒撞击工件表面的三维有限元模型。对磨粒流撞击工件表面时的速度场进行了输出,利用PFC/3D软件建立了磨粒流撞击工件表面的三维离散元模型。研究结果表明:随着撞击角度和速度的增大,在工件表层形成的压应力场会增大,沿深度方向残余应力值急剧下降,磨粒流中磨粒间的撞击对磨粒撞击工件表面的速度场影响不大。     

单晶蓝宝石的延性研磨加工

为实现单晶蓝宝石的延性研磨加工,采用纳米压痕和划痕法测试并分析了单晶蓝宝石(0001)面的微纳力学特性,建立了单颗圆锥状磨粒的压入模型并计算了延性研磨加工的受力临界条件,分析了金刚石磨粒嵌入合成锡研磨盘表面的效果.对单晶蓝宝石进行了延性研磨加工试验,采用NT9800白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等方法分析了单晶蓝宝石的延性研磨表面特征.试验结果表明:采用纳米压痕和划痕法可以为单晶蓝宝石的延性研磨加工提供工艺参数,单晶蓝宝石的延性堆积的极限深度为100 nm,金刚石磨粒的嵌入及在适当载荷下可以实现蓝宝石的延性研磨加工,实验条件下的最佳载荷为21 kPa,延性研磨后单晶蓝宝石表面划痕深度的分布情况较好,分散性小,研磨后的表面发生了位错滑移变形.     

预应力切削钛合金的有限元分析

为揭示预应力切削对钛合金Ti6Al4V加工表面残余应力的调整机理,探讨切削时锯齿形切屑的形成过程,基于预应力切削原理建立了钛合金的预应力切削有限元模型,模拟了0、280 MPa和560 MPa这3种预应力下的锯齿形切屑形成过程以及已加工表面的残余应力分布。结果表明:采用预应力切削方法可以调整钛合金已加工表面的残余应力状态;预应力对锯齿形切屑的形成过程和切屑特征无明显影响;在材料弹性极限内施加越大的预应力,表面层残余压应力效果越显著,次表层最大残余压应力值越高,残余压应力层分布也越深。     

基于正交试验法的喷丸工艺多目标参数优化

结合正交试验法和显式动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同工艺条件下的喷丸过程进行模拟分析,运用综合评分法对喷丸后的工件表面层残余压应力层深度、表面残余压应力、最大残余压应力值深度及最大残余压应力值4个目标值进行综合评判。通过对综合目标值的极差分析,确定弹丸直径、冲击角度、冲击速度、搭接率、同一位置的冲击次数、弹丸与工件的摩擦因数,以及弹丸材质7个喷丸工艺参数对综合目标值的影响程度,通过综合评判结果分析得出最优的喷丸工艺参数组合方案,并对该工艺参数组合方案进行模拟验证。     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面特性的实验研究

主要对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面特性进行研究.利用平面磨床M7120和磨粒喷射装置对45钢进行喷射光整加工实验,用TALYSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值,用扫描电镜和金相显微镜观察表面微观形貌和断面金相组织变化,用HVS-1000型数字显微硬度计测量表面硬度,用X射线能谱仪对工件表面进行物相分析,用PW3208 X射线衍射仪Cr靶辐射测试残余应力.实验结果表明,该加工方法在减小表面粗糙度值和均化波纹度的同时,不仅提高表面硬度,而且在光整加工表面产生残余压应力,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性.     

不同强度喷丸处理后铝锂合金表面的残余应力

在不同喷丸强度下对铝锂合金进行了表面喷丸处理,采用X射线衍射法和盲孔法分析了其表面及近表层的残余应力。结果表明:采用不同喷丸强度处理后试样表面90°方向(平行喷嘴移动方向)的残余压应力高于0°方向(垂直喷嘴移动方向)的,90°方向的衍射峰积分宽度大于0°方向的,说明喷丸强化后试样在90°方向产生了更大的微应变;试样近表层残余压应力随层深的增加先增大后减小,最终趋于0;较高强度喷丸处理后试样表面和距表面0.15mm内的残余压应力小于较低喷丸强度处理的,而最大残余压应力、最大残余压应力深度以及残余压应力场深度均大于较低强度喷丸处理后的。     

水射流喷丸强化残余应力场的有限元模拟

针对水射流的高湍动特性与受喷靶体材料复杂的弹塑性形变行为,提供一种水射流喷丸强化残余应力场的有限元分析方法.基于准静态压力分布和非线性轴对称面分布载荷,采用多线性各向同性强化的Mises率不相关弹塑性模型,应用Prandtl-Reuss塑性增量理论及增量初应力法,利用线性斜坡载荷加载制度,运用ANSYS有限元软件模拟不同压力作用下水射流喷丸在2A11铝合金材料表层产生的残余应力场,获得残余应力场的分布规律及残余应力沿层深和径向的变化规律,指出残余应力沿层深分为残余压应力区和残余拉应力区,沿径向分为第Ⅰ残余压应力区、残余拉应力区和第Ⅱ残余压应力区,得到表面残余压应力、表层最大残余压应力、残余压应力层深度随着喷丸压力的增加而增大.为验证有限元模拟的正确性,对喷丸表面残余压应力进行试验验证,结果表明,有限元法计算的表面残余压应力值与试验数据近似吻合.     

轴承套圈强化研磨表面残余应力试验研究

结合疲劳裂纹扩展原理,分析残余压应力对材料表面的疲劳裂纹扩展速率的影响。采用电磁无心夹具对轴承套圈进行定位,利用新型轴承强化研磨机对轴承套圈表面进行加工,基于X射线衍射法测定轴承套圈加工后的表面残余应力。试验结果表明,强化研磨加工使轴承套圈表面的残余压应力增大,提高工件服役可靠性。     

研磨工艺对工件表面粗糙度及残余应力的影响

通过试验探讨了研磨过程中磨料粒度、研磨压力和研磨速度等工艺参数对工件表面粗糙度及残余应力的影响。试验结果表明,磨料粒度和研磨压力对工件表面粗糙度的影响较大,而研磨速度的影响较小;研磨使工件表面产生残余压应力,日残余压应力随磨料粒度、研磨压力及研磨速度的增大而增大。     

强化研磨喷射时间对内圈沟道尺寸和残余应力的影响

以SKF61910深沟球轴承内圈加工为例,基于Abaqus/Explicit建立强化研磨三维随机碰撞模型,分析强化研磨喷射时间对轴承内圈沟道尺寸和残余应力的影响,结果表明:随喷射时间增加,在2 min前内圈沟道尺寸增大,2～ 12 min时内圈沟道尺寸减小,12 min后不再显著变化;随喷射时间增加,轴承内圈沟道表面残...     

强化研磨加工最佳工艺参数的实验研究

简要介绍了强化研磨加工的原理,并讨论了影响强化研磨加工效果的工艺参数,通过实验研究,分析了喷射压力、喷头移动速度、喷射距离这三个主要因素对加工后模具钢表面粗糙度和表面硬度的影响,根据试验数据,分析得出了强化研磨加工针对45#模具钢表面处理的最佳工艺参数为:喷射压力0.5MPa,喷头移动速度50mm/min,喷射距离45mm。