塑性加工摩擦学研究的新方法

确定金属表面的粗糙度和结构是塑性加工摩擦学研究中的重要内容，但以往使用接触式粗糙度仪进行测量的方法有很大局限性，目前国外已采用三维表面分析的方法进行测量和研究，本文介绍了三维表面分析原理，设备，主要特征参数，对表面的分析实例及其特点，使读者对这一新技术有一全面的了解。     

5052铝合金薄板数控渐进成形制件表面质量分析

为研究影响5052铝合金薄板数控渐进成形制件表面质量的因素,分别制备了成形角为60°的圆锥台件、成形角为45°的圆锥台件和成形角为45°的方锥台件。首先在金相显微镜下对试样表面进行观察,然后使用三维表面轮廓仪对试样表面进行定量测量;基于小波分析对测量数据进行预处理,提取试样表面的粗糙度成分;采用功率谱和表面三维表征参数分析影响表面质量的因素。研究发现,由于受到成形工具的碾压和拖动的影响,渐进成形制件表面的磨粒磨损、划痕现象比较严重;成形角是影响制件表面质量的重要因素,成形角越小,制件表面粗糙度越大;几何形状对制件表面粗糙度没有显著影响;功率谱和表面的三维表征参数能很好的表征渐进成形制件表面质量。     

基于数字图像处理的铸造表面粗糙度自动检测

提出了一种用计算机对铸造表面粗糙度进行数字图像处理和三维参数自动检测的方法。该方法利用CCD摄像头摄取铸造表面图像并存入计算机，首先用中值滤波、图像边缘增强和图像二值化等对图像进行预处理，然后通过特征提取获得铸造表面粗糙度数值。试验结果表明，铸造表面粗糙度数字图像三维评价方法具有可行性。     

膜式燃气表阀盖密封性检测研究

膜式燃气表是一种应用广泛的燃气计量仪表,燃气表中阀盖与阀座是构成其计量误差的主要因素,而表面粗糙度大小决定着气阀密封性能的好坏。分析了非接触方法测量表面粗糙度方案,发现光谱共焦法更适合阀盖的表面粗糙度测量;利用光谱共焦法对二维气浮平台上的阀盖进行表面粗糙度测量,测量结果与采用东京精密公司生产的触针式粗糙度仪测量值相比,存在较小误差。研究结果表明了光谱共焦法测量燃气表阀盖表面粗糙度的可行性,为定量检测阀盖工作面密封性提供了有效手段。     

三维表面粗糙度对18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳寿命的影响

目的探究固定载荷下三维表面粗糙度S_a对18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳寿命的影响。方法通过砂纸研磨制备不同表面粗糙度及纹理方向的18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳试样,测量所有试样的表面粗糙度参数S_a及三维表面形貌参数S_q、S_z、S_(sk)、S_(ku)。对试样进行旋转弯曲疲劳试验,分析疲劳寿命。结果在相同或相近粗糙度的情况下,轴向纹理疲劳试样疲劳寿命大于周向纹理疲劳试样疲劳寿命。相同纹理方向的情况下,表面三维粗糙度S_a越低,试样疲劳寿命越高。试样疲劳寿命次数与表面粗糙度参数S_a及三维表面形貌参数S_q、S_z、S_(sk)、S_(ku)均有明显的相关性。结论对于18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳试样,拥有平行于疲劳应力的机械加工纹理比垂直于疲劳应力的机械加工纹理具有更小的危害性。降低18CrNiMo7-6试样表面粗糙度,能够有效提高试样旋转弯曲疲劳寿命。纹理方向平行于疲劳应力方向的试样,表面偏斜度S_(sk)对零件疲劳寿命影响不明显。     

TC11钛合金铣削的表面粗糙度建模及有限元分析

对铣削钛合金TC11的表面粗糙度进行研究。建立表面粗糙度的3种预测模型,分析模型与表面粗糙度测量值的拟合情况,并进行信噪比S/N分析和ANVOA分析,得到了各切削参数对表面粗糙度的影响程度的大小以及最佳切削参数组合。提出了采用有限元仿真铣削工件表面的位移大小,把表面的轮廓算数平均偏差作为表面粗糙度评定参数的方法。仿真结果与试验结果基本一致,表明了该方法的可行性及有效性。     

表面粗糙度对25Cr3MoA钢氮化层深度和组织的影响

选取25Cr3MoA钢为研究对象,采用不同的机加工方式结合干湿吹砂的方法,制备了不同表面粗糙度的25Cr3MoA钢试样。测量钢的表面粗糙度,然后对不同粗糙度的钢进行氮化处理。测量显微维氏硬度和观察氮化层,研究粗糙度对氮化层深度和组织的影响,分析产生不同差异的原因。     

开尔文探针技术检测不同表面粗糙度不锈钢早期点蚀敏感性

采用开尔文探针技术测量不同表面粗糙度不锈钢表面的功函数,得到功函数对应的粗糙度关系。其中表面粗糙度为0.25μm的不锈钢试样的功函数最低,为(-450±15)eV,随着表面粗糙度减小到0.10μm,功函数则升高到(-200±5)eV。并采用三维视频显微镜技术对不锈钢早期点蚀坑进行分析,从而了解不锈钢表面状态对点蚀敏感性的影响。结果表明,表面粗糙度高的不锈钢表面功函数波动很大,点蚀敏感区易发生点蚀,与三维视频显微镜监测结果一致。     

线接触铣削平面表面粗糙度的实验分析

为了验证线接触铣削平面表面粗糙度的计算方法的正确性,在三轴加工中心上实现了线接触平面铣削加工的比对实验.对实际的工件表面的微观形貌的形成和影响表面粗糙度测量的因素进行了分析.在排除了影响表面粗糙度测量的主要因素后,对其实际的实验工件表面粗糙度进行了测量,并与理论值进行了比较.结果表明:线接触铣削平面表面粗糙度的计算方法与实际情况吻合,可以作为实际加工中切削条件的选择依据.     

基于SFS的三维粗糙度特征提取

为了更准确地表征粗糙度,实现对表面粗糙度的三维检测,基于计算机视觉理论,运用明暗恢复形状(SFS)方法,以端铣工件表面图像的灰度值E(x,y)为输入量,对应的表面高度值z(x,y)为期望输出,构建了三维重建模型,实现了对端铣工件表面微观形貌的三维重建。运用最小二乘法原理确立最小二乘基准面,结合三维重建模型所求得的端铣工件表面三维形貌高度值,得到表面粗糙度三维特征参数的计算公式,提取出了4个能够表征表面粗糙度的三维特征参数。通过对所求得实验数据的研究,分析得出工件表面粗糙度三维特征参数与粗糙度Ra之间的关系曲线。实验结果表明,该方法可以有效地评估铣削表面粗糙度。     

汽车板180BH三维表面轮廓测试

目的测试汽车板的三维表面轮廓及表面结构参数波纹度和粗糙度,判定汽车板表面是否符合汽车厂标准的要求。方法利用白光干涉的三维光学轮廓仪,在15~30℃、湿度小于80%、无凝结的条件下,依照相关国际标准,测量汽车板表面三维轮廓及波纹度和粗糙度。通过分析汽车板表面结构的形成过程及其分类,介绍了基于白光相移干涉法测量的原理及方法。结果以180BH汽车板为例,厚度为0.8 mm,测试得到其表面最大高度可达到20μm,中间的高度较低,最低高度为-13μm。取样长度50 mm,水平方向经过一次多项式处理,然后经过5次多项式拟合,去除取样长度内的形状误差,最后利用高斯滤波器去除λc=0.8mm短波部分,得到取样长度内的波纹度Wa为0.404μm,表面粗糙度Ra为1.089μm。结论测试结果显示汽车板180BH的波纹度小于0.5μm,表面粗糙度小于1.2μm,均符合汽车厂产品的要求。白光相移干涉三维光学轮廓仪能够清晰地测量汽车板的表面轮廓,得到表面结构参数,为汽车板表面质量的评价提供了一个重要的手段。     

铸造表面粗糙度评价标准及检测方法评述

研究铸造表面粗糙度评价方法,对于控制铸件表面质量和提高铸件使用性能具有非常重要的实际意义。文中总结了铸造表面粗糙度评价标准和检测方法研究及应用现状,分析了铸造表面粗糙度检测技术未来发展趋势。目前,铸造表面粗糙度二维评价标准和各种检测仪器研究已经比较成熟,制定铸造表面粗糙度三维评价标准和研制与之配套的检测装置已成为铸造工作者关注的课题。     

纯水射流间接强化对18CrNiMo7-6钢表面粗糙度和残余应力的影响

目的减小高压水射流强化中冲蚀现象对材料表面的影响。方法选择水射流喷射压力、喷射靶距和覆盖小钢珠直径为可变参数,对18CrNiMo7-6渗碳合金钢进行高压水射流强化单因素试验。运用三维表面形貌测量系统和X射线残余应力分析仪对试验后的材料进行测量分析。结果随着压力的增大,表面粗糙度增加,残余应力最大可达693 MPa,但继续增大喷射压力反而会使残余压应力减小。随着靶距的增加,表面残余应力几乎直线减小,表面粗糙度则在靶距为110 mm时达到最小值0.77μm。随着小钢珠直径的增加,表面残余压应力先增大后减小,最大值为782 MPa;表面粗糙度先变小后增大,最小值为0.76μm。结论水射流喷射压力、喷射靶距和覆盖小钢珠直径对18CrNiMo7-6钢的表面粗糙度和残余应力影响明显。同时,每个参数在不同的变化范围,对材料表面主要的影响方式不同,对材料的表面粗糙度和表面残余压应力的影响也存在着差异。     

改进中值滤波和最小二乘法在三维表面评定中的应用

为保证三维表面形貌评定的准确性,消除测量过程中产生的脉冲噪声和基准偏斜面的影响,提出了一种基于改进中值滤波和最小二乘法的三维表面形貌评定方法。该方法通过改进中值滤波去除表面形貌测量中产生的脉冲噪声,采用最小二乘法提取基准偏斜面,表面形貌去除脉冲噪声和测量基准偏斜面后得到评定表面形貌,在此基础上,通过高斯滤波法提取粗糙度表面,并计算表面形貌典型评定参数。实验结果表明,评定表面形貌的典型评定参数可更加准确地评定三维表面形貌。     

铸造表面粗糙度数字图像三维评价方法研究

介绍了一种利用数字图像技术评价铸造表面粗糙度的方法,初步确立了一套用于评价铸造表面粗糙度的三维参数及其算法,给出了数字图像获取和参数求解方法,组建了相应的测试系统,初步试验结果表明,铸造表面粗糙度数字图像三维评价方法是可行的。     

用STM对高速磨削表面微观形貌的研究

本文运用扫描隧道显微镜（STM）对微观三维表面形貌进行了研究,与常规方法对高速磨削表面粗糙度的影响进行了比较,对影响磨削微观三维表面形貌的磨削参数进行了探讨。     

超声喷丸FGH97粉末高温合金表面粗糙度试验与数值分析

目的 为了探究超声喷丸对FGH97粉末高温合金表面粗糙度的影响规律,验证超声喷丸有限元粗糙度预测模型的可行性.方法 在0.13 A与0.18 A的喷丸强度下进行超声喷丸表征试验及数值模拟分析,研究了FGH97粉末高温镍基合金超声喷丸后的粗糙度变化.建立了超声喷丸三维有限元模型(腔室几何模型、批量弹丸模型、振动系统、Johnson-Cook材料本构模型),两种喷丸强度下沿试样横向与纵向的Ra、Rz试验值测量数目均为25个,计算了两种喷丸强度下试样横纵向粗糙度均值的相对标准偏差.结果 0.18 A超声喷丸试验横纵向整体粗糙度均值Ra、Rz值分别为0.96μm、4.25μm,0.18 A超声喷丸数值仿真横纵向粗糙度Ra、Rz均值分别为1.02μm、4.3μm,横纵向粗糙度仿真值与试验数据最终评估值的差异小于10％,证实了FGH97粉末高温合金超声喷丸数值仿真预测的有效性,得出10个极值的取样测量数目更能准确反映出超声喷丸后试样表面粗糙度情况.结论 喷丸强度的增加降低了粗糙度值分布的离散度,同时,相对标准偏差的差异性结果证明,在超声喷丸强化表面粗糙度分析前,对试样前处理状态进行测量分析是必要的.     

喷砂表面的多尺度分析与表征

目的对喷砂表面的复杂轮廓特征进行分析和表征,以选取能表征最佳工艺参数的三维粗糙度参数。方法以喷砂工作距离为变量对AISI 304L不锈钢试样进行喷砂处理,对喷砂处理后试样的表面形貌开展多尺度分析,选取5个评价尺度,每个评价尺度下采用12个常用的三维粗糙度参数进行表面形貌表征;分析各个粗糙度参数对于评价尺度的变化规律,同时进一步考虑喷砂工作距离对喷砂表面形貌的影响,在适宜评价尺度下建立粗糙度参数和工艺参数之间的线性回归模型。结果大部分三维粗糙度参数(Sku)的最优评价尺度均为80μm,在该评价尺度下,Sku与喷砂工作距离之间存在线性关系,且其线性相关系数最大;随着喷砂工作距离的增加,Sku随之增大,试样表面形貌的峰谷数量也随之增大。结论本次喷砂工艺实验的最优评价尺度为80μm,最优表面形貌表征参数为Sku,与普遍使用的Sa和Sq相比,Sku包含更多三维形貌信息,能更好地刻画喷砂工作距离对表面形貌的影响。     

TB9钛合金车削系统振动特性与表面粗糙度关系的试验研究

目的 通过车削加工TB9钛合金试验,定量研究不同位置的振动特性对表面粗糙度的影响规律,并建立基于振动参数的表面粗糙度预测模型。方法 选用涂层硬质合金刀具对TB9钛合金线材进行车削加工。通过8704B25和3333A2加速度传感器对试验过程中不同位置的切削振动进行检测。运用Matlab对振动加速度信号进行处理和分析。采用TR2000高精度表面粗糙度仪测量工件表面粗糙度。结果 车削系统不同位置的振动特性均与表面粗糙度存在线性关系。车削系统中刀具振动加速度均方根值、主轴振动加速度均方根值以及后导向振动加速度均方根值与表面粗糙度的Pearson相关系数分别为0.379 93、0.331 90、0.181 95。表面粗糙度预测模型的预测平均百分比误差小于3%。结论 车削加工时刀具、主轴以及后导向的车削振动均对表面粗糙度有一定影响。车削系统不同位置的振动特性对表面粗糙度的影响次序为刀具>主轴>后导向,可见距离切削位置越近的振动对车削加工表面粗糙度的影响越大。基于振动参数的表面粗糙度预测模型的准确度较高,可作为表面粗糙度的预测模型。     

磨削表面粗糙度国外研究简述

文中综述了近年国外关于磨削表面粗糙度研究的现状与发展趋势,分析了磨削表面粗糙度的形成机理,介绍了表征磨削表面粗糙度的各种参数及其与零件使用性能的关系。着重介绍了国外几种先进的磨削表面粗糙度的测量和控制方法。