基于支持向量机的端面磨削淬硬效果预测

提出了一种基于支持向量机(SVM)的磨削淬硬效果预测方法,利用试验测得的淬硬硬度和淬硬层深度数据建立SVM预测模型,并将预测结果和模糊神经网络法结果进行对比分析。结果表明,采用SVM方法进行磨削淬硬效果预测是可行的,与试验值相比,其预测误差均在5%以内,精度较高,且预测效果优于BP神经网络的预测效果。     

基于横向进给的磨削淬硬层深度正交试验研究

以横向进给磨削正交试验为基础,研究了磨削深度a_p、工件进给速度vw和横向重磨量C_r对40Cr钢磨削淬硬层深度的影响。结果表明:磨削深度a_p和工件进给速度v_w是影响磨削淬硬层深度的高度显著因素,其显著性大小依次为:磨削深度a_p工件进给速度v_w横向重磨量C_r。随着磨削深度的增加或工件进给速度的减小,磨削淬硬层深度相应增大。从提高磨削淬硬层深度及其均匀性的角度出发,本试验的最优磨削淬硬工艺参数组合:磨削深度ap为0.4 mm,工件进给速度v为0.2 m/min,横向重磨量C_r为1 mm。     

齿轮成形磨削淬硬温度场与组织场仿真研究

为了真实反映成形磨削淬硬过程中温度、组织分布状态,基于热力学和相变动力学数学模型,根据ABAQUS用户子程序接口DFLUX、USDFLD,按照FORTRAN语法规则编写代码对CAE软件进行二次开发,模拟分析了成形磨削淬硬包括冷却全过程的温度场及组织转变过程,预测工件在不同方向的温度变化及磨削淬硬完成后马氏体组织分布情况,计算工件淬硬层深度,评定其淬透性。结果表明,距表层0.32mm以上的材料将激活相变,淬硬层深度约为0.291mm。仿真模拟对磨削淬硬中控制马氏体转变量具有一定的指导作用。     

40Cr双程磨削淬硬的数值模拟

基于40Cr的双程往复磨削淬硬试验,利用有限元软件Deform-2D对双程往复磨削淬硬进行数值模拟,并且对组织转变进行了二次开发.把工件看成多相组织,建立了往复磨削热流模型,利用组织转变动力学,模拟得到了工件的温度场,组织场,硬度场等变化关系仿真结果,仿真结果与实验数据较吻合.本研究为揭示磨削淬硬层的形成机理、优化磨削淬硬工艺和控制磨削淬硬层的质量提供了基础.     

40Cr钢磨削淬硬层残余应力的试验研究

以平面磨削淬硬加工试验为基础,利用X射线应力测定仪对40Cr钢磨削淬硬层残余应力进行了研究.结果表明,磨削淬硬层表面均存在残余压应力,次表层出现最大残余压应力.随着磨削速度的提高、磨削深度的增加或工件进给速度的降低,磨削淬硬层表面残余压应力值相应减小,但最大残余压应力和应力作用深度相应增加.采用单程干式磨削淬硬可增加淬硬层的最大残余压应力及应力作用深度.     

磨削用量对灰铸铁HT250磨削淬硬层的影响

在平面磨床上采用白刚玉砂轮对灰铸铁HT250进行磨削淬硬试验,研究磨削用量对灰铸铁HT250磨削淬硬层的影响。结果表明：灰铸铁HT250磨削后淬硬层由表及里依次是熔化层、完全淬硬层、过渡层和基体。熔化层由二次渗碳体、残留奥氏体和碳化物组成;完全淬硬层由马氏体、残留奥氏体和条状石墨组成;过渡层由马氏体、珠光体、残留奥氏体和条状石墨组成。改变磨削用量对淬硬层高硬度区显微硬度值没有显著影响,其硬度在800～900 HV0.2之间。磨削深度增加或者工件进给速度减小,都会使淬硬层深度增大。磨削深度和工件进给速度会对淬硬层的均匀性产生影响,致使切入端、中间端、切出端淬硬层深度不同,在本试验条件下当进给速度v_w=0.4 m/min时淬硬层的均匀性较好。     

原始组织对42CrMo钢磨削淬硬层的影响

在MKL7132X6/12数控强力成形磨床上对42CrMo钢进行磨削淬硬加工试验,通过光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计等测试仪器测量和分析磨削淬硬层的宏观组织、显微组织、硬度以及淬硬层深度,研究原始组织对42CrMo钢磨削淬硬层组织和硬度的影响。结果表明:完全淬硬层表层由针状马氏体和少量未溶碳化物组成;中间层由略粗针状马氏体和少量未溶碳化物组成;过渡层组织因原始组织而异。原始组织对完全淬硬区组织和硬度无明显影响,显微硬度620~700 HV。但随着工件材料原始组织均匀性的提高,略粗马氏体组织距工件表面的距离变大,且磨削淬硬层深度变大。     

基于纵向往复和横向间歇进给的磨削淬硬层研究

在平面磨床上采用双道磨削方式对40Cr钢进行了磨削淬硬试验,研究了横向上淬硬层组织形貌及显微硬度分布规律。结果表明,双道磨削时,横向上越靠近工件中部地区,淬硬层厚度越薄,磨削区可以分成完全淬硬区、过渡区、回火区和重磨区（无重磨时存在未淬区）。横向上淬硬层中间部分存在显微硬度较低的“软化带”,且随着磨削深度的增加或工件进给速度的减小,软化带长度增加;当表面硬化层没有未淬区域时,随着砂轮重叠量的增加,软化带长度也增加。     

冷却方式及试样尺寸对42CrMo钢磨削淬硬层影响

在MM7132平面磨床上对42CrMo钢进行了磨削淬火试验,研究了冷却方式及试样尺寸对淬硬层厚度及淬硬区组织的影响。结果表明:在湿磨条件下,随磨削深度的增加,淬硬层厚度总体呈增加趋势,淬硬层厚度均达到1.5 mm。磨削深度为0.2 mm、试件高度为100 mm干磨时,淬硬层厚度为0.75 mm,淬硬层显微硬度最高为771.8 HV;试件高度为150 mm时淬硬层厚度为0.5 mm,淬硬层显微硬度最高为605.4 HV。干磨时马氏体组织更细小。     

砂轮特性对40Cr钢磨削淬硬层的影响

以平面磨削淬硬试验为基础,研究了不同砂轮特性条件下40Cr钢磨削淬硬层的组织与性能。结果表明,在磨削淬硬加工中的热、机械耦合作用下,砂轮特性对磨削淬硬层的马氏体组织形貌及其高硬度区硬度值无显著影响。随着砂轮粒度或砂轮硬度的提高,磨削淬硬层深度相应增加。与树脂结合剂砂轮相比,采用陶瓷结合剂砂轮可使淬硬层深度增加近40％。     

40Cr钢外圆磨削表面淬硬层的组织

研究了外圆磨削淬硬试验中磨削用量对表面淬硬层组织的影响.结果表明,磨削深度ap＝0.2 mm时,外圆磨削淬硬件表层局部存在未淬硬区;磨削深度ap＞0.2 mm时,由于砂轮切入和切出时磨削热的作用,表面淬硬层局部存在回火区.淬硬区和回火区具有相同的显微硬度分布规律,但各区的最高硬度值随着该区组织的不同而异.在实际应用中,通过合理组合磨削深度ap和进给速度vw,可获得满意的外圆磨削表面淬硬层.     

厚钢板瞬时淬火淬硬层深度预测

厚钢板经瞬时淬火处理后可获得表层有高硬度和耐磨性,而心部有足够塑性和韧性的厚向性能差异化钢板。为实现厚钢板瞬时淬火淬硬层深度预测,在电源频率、电源输出功率、高温层深度(温度超过该钢种的Ac3)、加热时间、钢板移动速度之间建立一种计算模型,并采用Visual C++编写计算程序。本文将高温层深度作为淬硬层深度的预测值,对比淬硬层深度的预测值与实测值,结果表明:其差值均在±0.3 mm以内。该计算模型为厚钢板瞬时淬火淬硬层深度预测提供了理论依据。     

磨削淬硬中磨削区温度自动控制系统的设计

磨削淬硬是利用磨削区热量对工件表面进行热处理的新技术。在磨削淬硬过程中,工件表面温度的变化直接影响工件表面热处理层的质量。高温热管是一种很好的控制热量传输的器件,为了使磨削淬硬过程中工件的温度变化较小,设计一种温度控制系统,将高温热管与被磨削工件接触,利用红外辐射测温仪检测磨削加工中工件的表面温度,温度数据通过PID控制器传递用以控制高温热管与工件的接触热阻来调节工件的表面温度,从而达到控制表面淬火的要求。     

磨削用量对42CrMo钢淬硬层残余应力的影响

磨削淬硬是集成表面淬火与磨削加工的制造技术,衡量其表面质量的主要特征参数是残余应力。对42Cr Mo钢进行了平面磨削加工试验,分别研究了磨削速度vs、磨削深度ap、进给速度vw对残余应力σx的作用,初步总结了vs、ap、vw对残余应力的影响规律,揭示了淬硬层残余应力与显微硬度分布之间的关系。试验研究发现,当vs、ap的值增加,vw减少的时候,磨削淬硬层表面残余应力σx的值会随之减少,但最大残余应力和其作用的深度却随之增加。本研究为主动控制磨削淬硬加工质量提供了理论与试验依据。     

40Cr钢磨削淬硬层的磨损试验

在平面磨床上对40Cr钢进行了磨削淬硬处理,研究了磨削淬硬层的组织、耐磨性和磨损机理.结果表明,40Cr钢磨削淬硬层主要由板条马氏体和孪晶马氏体组成,位错密度较高;淬硬层显微硬度高达670 HV0.5,且存在残余压应力.与调质态基体相比,磨削淬硬层的耐磨性提高6～11倍;在干摩擦条件下,磨削淬硬层的磨损机理主要为磨粒磨损和氧化磨损.     

40Cr零件预应力淬硬磨削表面粗糙度值分析

表面粗糙度值是重要的表面完整性指标之一,其数值及分布特征对机械零件使用性能影响显著。为研究预应力淬硬磨削复合加工零件表面粗糙度值特征及影响机理,以40Cr材料为载体,开展预应力淬硬磨削复合加工试验,分别测量加工后试件表面切入段、中间段、切出段的表面粗糙度值,分析表面粗糙度值及分布特征与机理。结果表明:试件表面粗糙度值沿表面分布不均匀,从切入段到切出段表面粗糙度值呈逐渐增大的趋势。预应力一定时,随着磨削深度的增加,试件表面粗糙度值逐渐增加;磨削深度不变,预应力增大时试件表面粗糙度值降低,表面完整性有所提高。      

砂轮粒度、砂轮转速对42CrMo钢磨削淬硬层的影响

在MM7132平面磨床上对正火态的42CrMo钢进行了磨削淬火试验,研究了砂轮粒度及砂轮转速对淬硬层深度及组织的影响。结果表明:磨削深度在0.1～0.6 mm变化时,砂轮粒度对淬硬层深度影响不明显,砂轮转速由1500 r/min增加至3000 r/min过程中,磨削淬火的工艺稳定性得到提高。磨削淬火后,42CrMo钢的完全淬硬区显微硬度为510～850 HV,完全淬硬区由细小的板条状马氏体组成,过渡区由马氏体、铁素体、珠光体以及回火索氏体组织组成。     

磨削深度及原始组织对42CrMo磨削淬硬层的影响

在磨削深度为0.1～0.6 mm的条件下对调质态、正火态及退火态42CrMo钢进行了磨削淬火试验。结果表明:磨削淬火后,三种原始组织试样磨削淬火后的完全淬硬区显微硬度为510～878 HV。正火、调质及退火态试件的淬硬层厚度分别为1.75、1.5和1.25 mm。磨削淬火后,调质态的42CrMo钢完全淬硬层组织为略大的板条状马氏体组织,正火态的42CrMo钢完全淬硬层的马氏体组织最为细小,退火态的42CrMo钢完全淬硬层板条状马氏体尺寸居于二者之间。     

基于频谱特征的淬硬层深度脉冲涡流检测仿真分析与试验

对淬火材料表面淬硬层深度进行无损检测是当前的研究热点之一。但目前在利用脉冲涡流检测技术定量检测淬硬层深度的研究中,主要关注的是时域,这种方法容易受到干扰,为此提出基于频谱特征的淬硬层深度脉冲涡流检测方法。该方法首先在脉冲涡流检测淬硬层深度原理的基础上,建立了两层仿真模型;分别在时域和频域分析了不同深度下的检测信号,提出在频域下对淬硬层深度定量检测的频谱新特征量——频率;使用频率特征量计算了淬硬层深度,结果显示频率特征量与淬硬层深度具有良好的线性关系;最后,采用试验的方法对仿真结果进行验证,试验结果证明了所提出的频率特征量的正确性。     

磨削用量对球墨铸铁QT400磨削淬硬层及其均匀性的影响

采用逆磨+顺磨的双程平面磨削方式对球墨铸铁QT400进行磨削淬硬试验,研究了磨削深度a_p和试样进给速度v_w对淬硬层及其均匀性的影响。结果表明,磨削后试样表层存在熔化、完全相变淬硬和未完全相变淬硬等3种情况,其中,熔化层组织为二次渗碳体、残留奥氏体和碳化物,完全相变淬硬层组织为针状马氏体、残留奥氏体和球状石墨,未完全淬硬层组织为针状马氏体、铁素体、残留奥氏体和球状石墨。显微硬度分布曲线中高硬度区的平均硬度值在850~950 HV0.2之间,与基体(190~230 HV0.2)相比,显微硬度提高近3倍。随着磨削深度a_p的增大或试样进给速度v_w的减小,试样表层呈现“完全未淬硬→未完全淬硬→完全淬硬→熔化”的变化规律,显微硬度分布曲线中高硬度区的范围也变宽,淬硬层的深度也增大且均匀性良好。