研磨工艺对18CrNiMo7-6钢表面粗糙度和残余应力的影响

目的 探究研磨工艺参数对18CrNiMo7-6钢渗碳前后工件表面粗糙度和残余应力的影响规律,从而为降低研磨加工工件表面粗糙度,提高表面质量提供依据。方法 分别采用三维表面轮廓仪和X射线残余应力分析仪对工件研磨前后的表面粗糙度和残余应力进行检测,通过单因素试验研究研磨垫粒度、研磨压力、研磨速度及研磨时间等研磨工艺参数对工件表面粗糙度和残余应力的影响规律。结果 随着研磨垫粒度从400#到3000#,渗碳前后工件表面粗糙度值均减小,Ra可达15~17 nm。渗碳前后工件表面残余应力值均增大,渗碳前表面表现为残余压应力,渗碳后表面可由较大的残余压应力升至残余拉应力。当研磨垫粒度为400#时,渗碳前后工件残余应力分别为–506.54 MPa和–587.29 MPa。研磨垫粒度为800#时,随着研磨压力、研磨速度及研磨时间的增大,渗碳前后工件表面粗糙度值均减小,且表面残余压应力值增大。结论 相同研磨条件下,渗碳后工件的表面粗糙度普遍小于基体件,而渗碳件的表面残余应力普遍大于基体件。18CrNiMo7-6钢渗碳后,硬度、耐磨性得到极大提高,其研磨过程中塑性变形程度减弱是导致上述现象的重要原因。     

后混合水射流喷丸工艺对18CrNiMo7-6渗碳钢表面性能的影响

目的探究不同后混合水射流喷丸工艺对18Cr Ni Mo7-6渗碳钢表面性能的影响。方法运用超景深三维显微系统、三维表面形貌测量系统、X射线残余应力分析仪及HV-1000显微硬度计等,对后混合水射流喷丸前后试样的表面形貌、表面粗糙度、残余应力及显微硬度随层深的变化情况进行分析。结果后混合水射流喷丸时,弹丸和水会对试样表层产生一定的冲蚀、磨损、剪切作用,使试样表面产生新的凹坑。表面粗糙度Ra值随着喷射压力P及喷射靶距H的增加而增大,随着喷嘴移动速度v的增加而减小。试样显微硬度最大值都出现在表面,且随层深的增加,硬度值逐渐减小,喷射压力P=300 MPa时,表面硬度值达到62.8HRC,比试样初始表面硬度值增加了7.35%。试样材料所能引入的残余压应力具有固有最大值σmirs,当引入的残余压应力未达到σmirs时,所产生的最大残余压应力值σmcrs随喷射压力P的增加而增大,但随喷射靶距H和喷嘴移动速度v的改变变化不大。当引入的残余压应力达到σmirs时,所产生的最大残余压应力值σmcrs即为σmirs,不再改变,但是最大残余压应力距表面距离值zm仍会随着喷射压力P的增加而增大。结论后混合水射流喷丸后,试样表面粗糙度变化较大,表层显微硬度有一定提高。残余应力的分布主要与喷射压力P有关,而与喷射靶距H和喷嘴移动速度v关系不大。     

超声滚压参数对18CrNiMo7-6齿轮钢表面性能的影响

目的研究在不同加工参数下,对18CrNiMo7-6齿轮钢进行超声滚压加工后表层质量的变化,并得出其显著性顺序。建立表面粗糙度的解析模型,研究进给量、滚压次数和初始表面粗糙度对表面质量的影响,并与试验结果作对比。方法采用车刀将固定在车床卡盘上的18CrNiMo7-6齿轮钢棒状材料的端面进行精车后,采用超声滚压试验装置对精车后端面进行加工处理。采用三维形貌测量仪等专用设备,对加工完成后的试样表面表面粗糙度、表层显微硬度、表面二维形貌和表层残余应力等进行检测,然后利用正交试验,寻找对试样表面粗糙度影响的显著性因素,建立表面粗糙度的解析模型,对比试验数据和解析模型数据,研究超声滚压对表面粗糙度、表面二维形貌、表层显微硬度和表层残余应力的影响。结果得到的显著性顺序为进给量、主轴转速、次数、振幅、静压力,并且前述给出的粗糙度解析模型可以较好地预测超声滚压后的表面粗糙度,计算得到的理论数据与试验数据较为接近。试样表面的粗糙度Ra由车削加工的3.003μm减小为0.468μm,齿轮钢表层形成了明显的加工硬化层,其深度约为260μm;表层显微硬度从未处理的360.9HV升至417.6HV,比率为15.7%;表层内形成了勺形分布的残余应力,在距离表层60μm处,最大残余压应力形成,为–790.97 MPa,残余压应力层深度达到了800μm。结论超声滚压加工可以显著提高18CrNiMo7-6齿轮钢试样的表面性能,其中以滚压进给量的影响最为显著。     

18CrNiMo7-6渗碳钢相变塑性系数对残余应力的影响

目的 研究碳含量对相变塑性系数的影响,并精确仿真18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后的残余应力分布。方法 制备四种不同碳含量(0.21%、0.49%、0.65%、0.87%)的全渗透试样,分别进行不同应力水平下的膨胀试验,测得不同碳含量试样的相变塑性系数K,并输入DEFORM-HT中进行残余应力仿真,同时对 16.72 mm的圆柱试样进行渗碳淬火试验,以验证残余应力模拟的准确性。结果 前三种碳含量下马氏体相变动力学参数α变化不大。基于此,提供了一种便于计算高碳含量试样不完整膨胀曲线的K值的方法,计算四种不同碳含量试样的相变塑性系数分别为7.16×10^–5、5.45×10^–5、5.53×10^–5、6.01×10^–5 MPa^–1。分别采用不考虑相变塑性即K=0 MPa^–1、取为基体值即K=7.16×10^–5 MPa^–1和试验测得与碳含量相关的相变塑性系数进行残余应力仿真,其中采用试验测得相变塑性系数仿真结果与实测的残余应力吻合度最高,残余压应力从表面到心部呈现先增大后减小的趋势。结论 经渗碳淬火后的试样表层存在碳梯度,不同碳含量下影响相变塑性系数数值的主导机制不同,导致相变塑性系数随着碳含量的增加而先降低后升高,且其对18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后残余应力分布的影响显著。     

基于高压纯水射流的45钢表面强化研究

目的对高压纯水射流强化后的45钢表面进行研究,分析工艺参数对强化表面残余压应力与表面粗糙度的影响。方法采用正交试验法研究射流压强、靶距、横移速度、进给量和循环次数对强化质量的影响。利用Minitab软件对试验结果进行分析,研究其影响规律,并探究最佳工艺组合。结果工艺参数对纯水射流强化表面残余压应力影响程度的主次顺序依次为:循环次数进给量压强横移速度靶距;工艺参数对纯水射流强化表面粗糙度影响程度的主次顺序依次为:压强循环次数进给量横移速度靶距;工艺参数对纯水射流强化表面质量影响程度的主次顺序依次为:压强靶距进给量循环次数横移速度。综合强化表面残余压应力与表面粗糙度,得到最优工艺参数:射流压强200 MPa、靶距10 mm、进给量0.5 mm、循环次数2次、横移速度100 mm/min。结论高压纯水射流对45钢的表面强化效果显著,所得强化表面残余压应力提升明显,但表面粗糙度提升不明显,表面粗糙度值低于1.1μm。     

干式切削20Cr表面粗糙度和残余应力研究

针对低渗碳钢20Cr材料制作齿轮轴等零件表面质量要求,如表面粗糙度低于1.6μm,零件表面耐疲劳性能良好。试验采用干式切削20Cr钢材方式,在背吃刀量固定的工序中,研究切削速度和进给量对20Cr材料表面粗糙度的影响,同时结合有限元技术,分析切削速度和进给量对20Cr表面残余应力的影响。干式切削试验采用单因素方法,进行多组干式切削20Cr工件,对比分析各组工件表面粗糙度,结果表明当进给量较小时,切削速度对工件表面粗糙度有显著影响,表现为表面粗糙度随切削速度增加而变大;当切削速度一定时,进给量增加导致表面粗糙度变大,并且进给量对表面粗糙度的影响大于切削速度;对于工件表面残余应力,增加切削速度和进给量均导致残余应力变大,因而较小的切削速度和进给量可以降低工件表面残余应力,改善应力分布状态。     

刀片表面粗糙度对工件表面残余应力分布影响的分析

目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质合金刀片,通过对不同表面粗糙度的刀片进行四因素四水平的正交切削实验获得切削力,结合切削力的实验结果及刀-屑之间的摩擦模型,获得刀-屑间的摩擦系数,基于Advant Edge FEM对切削残余应力进行模拟仿真。最后,结合实验对仿真模型的合理性进行验证。结果采用表面粗糙度为0.02、0.04、0.08、0.2μm的硬质合金刀片切削45钢时,工件表面的最大残余应力分别为621.51、655.46、654.69、687.29 MPa。采用表面粗糙度为0.02μm的硬质合金刀片切削与采用表面粗糙度为0.2μm的硬质合金刀片切削相比,工件表面的最大残余应力减小了10.58%。结论硬质合金刀片的表面粗糙度越小,切削工件表面的残余应力越小。     

18CrNiMo7-6钢高速外圆磨削残余应力和硬度的试验分析

针对18CrNiMo7-6渗碳钢工件,以砂轮线速度vs、工件转速nw、砂轮径向进给速度vfr和砂轮CBN磨料粒度为变量设计单因素试验,分别采用X射线残余应力分析仪和显微硬度计对工件的表面残余应力和硬度进行检测.结果表明:高速外圆磨削可为18CrNiMo7-6渗碳钢工件的表面引入残余压应力,X方向的压应力小于Y方向的压应...     

外圆纵向磨削工艺对18CrNiMo7–6钢表面完整性的影响

为了探究工件转速n_w、磨削深度a_p和纵向进给速度v_f等磨削工艺参数对18CrNiMo7–6钢表面粗糙度和表层残余应力的影响,用端面外圆磨床开展其单因素外圆纵向磨削试验。结果表明：随着n_w的增大,工件表面粗糙度R_a先减小后增大,当nw为120 r/min时,R_a达到最小值,此时工件表面的残余压应力最大;当n_w大于120 r/min时,工件表面残余应力出现起伏。随着a_p的增大,工件表面粗糙度R_a先减小后增大,工件表面残余拉应力随着磨削深度的增大而增大。随着v_f的增大,工件表面粗糙度R_a先减小后增大,当v_f为210mm/min时,R_a值最小;且随v_f的增大,工件表面残余压应力逐渐减小,并最终转变为逐渐增大的残余拉应力。     

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。     

高速磨削对18CrNiM07-6表面完整性的影响研究

目的对试件表面粗糙度和残余应力进行分析,为研究高速磨削齿轮材料表面完整性提供试验依据,并对齿轮材料高速磨削工艺进行深入探讨。方法选择以平面磨削为主要研究方式,根据Salomon理论和高速磨削理论,提出以单因素法对齿轮材料18CrNiMo7-6进行高速磨削工艺试验,试验变量为砂轮线速度、磨削深度和工作台速度,以此得到了高速磨削工艺参数与表面完整性(主要为表面粗糙度和残余应力)之间的关系。结果齿轮材料18CrNiMo7-6的表面粗糙度随砂轮线速度的增大、磨削深度和工作台速度的降低而得以改善,用三维粗糙度表征法可以准确地评定工件表面形貌。试验得到砂轮线速度对残余应力的影响最大,磨削深度次之,工作台速度的影响较小。除V_s=160 m/s外,经高速磨削的渗碳淬火18CrNiMo7-6试件表面残余压应力值得到提升。结论通过分析高速磨削对表面完整性的影响,可得到该研究材料的最优磨削参数组合为:V_s=120 m/s,V_w=4 m/min,a_p=0.02 mm。在此磨削参数下,试件的残余压应力值最大,将有利于提高试件表面完整性。     

18CrNiMo7-6钢研抛工艺试验研究

探究研抛工艺参数对工件材料去除率和表面粗糙度的影响。以砂纸和金刚石喷雾抛光剂为研抛介质,通过正交试验研究砂纸细度、研抛压力、研抛速度、研抛时间对18CrNiMo7-6工件材料去除率和表面粗糙度的影响。采用三维形貌仪、千分尺、电子天平和超景深显微镜对18CrNiMo7-6工件的表面粗糙度、厚度、质量和表面形貌进行测量分析,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,得到最佳的研抛工艺参数组合。在最佳工艺参数组合下,砂纸研磨工件的材料去除率为0.86μm/min,表面粗糙度为Ra0.048μm,金刚石抛光剂抛光后工件表面粗糙度为Ra0.024μm。砂纸研磨最佳工艺参数为:砂纸细度800#,研磨压力0.2MPa,研磨速度30rpm,研磨时间30min。抛光最佳工艺参数为:抛光压力0.2MPa,抛光速度30rpm,抛光时间15min。     

304不锈钢水射流强化工艺的多目标优化设计

目的得到水射流强化技术工艺参数(水压、靶距、速度、进给量)对304不锈钢表层性能指标(残余应力、硬度和粗糙度)的影响程度。方法采用X射线残余应力分析仪、三维形貌仪和显微硬度计,分别测试304不锈钢水射流后表面的残余应力、粗糙度和显微硬度值。利用显著性方法分析正交试验结果,并通过多目标优化设计对不同水射流工艺参数下的强化效果进行综合性研究。结果影响304不锈钢表层性能指标的水射流工艺参数由强到弱的顺序依次为:进给量、水压、速度和靶距。经过多目标优化设计,得到了304不锈钢水射流强化工艺参数的最佳组合:水压300 MPa,靶距15 mm,速度400 mm/min,进给量0.125 mm。结论水射流工艺参数的制定主要考虑进给量和水压两者的影响,而速度和靶距对表层性能指标的影响较小。