基于正交试验的大尺寸平面磨削淬硬研究

在平面磨床上采用"纵向往复进给+横向间歇进给怕勺方式对40Cr钢进行大尺寸平面磨削淬硬正交试验,研究了横向截面上软化带宽度与各因素之间的变化规律。结果表明:随磨削深度的增大或工件进给速度的减小,软化带宽度增大,而随着重磨区宽度的增大,软化带宽度则先减小后增大;各因素对软化带宽度的影响顺序为工件进给速度v_w重磨量C_r磨削深度a_p;最优磨削淬硬参数组合为V_w=0.8 m/min,C_r=1mm,a_p=0.1mm。     

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。     

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.     

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。     

40Cr钢双道搭接磨削淬硬回火软化特征

对退火态40Cr钢进行双道搭接磨削淬硬试验,并结合单道磨削淬硬试验和磨削淬硬表面温度仿真,研究了搭接量对软化区硬度分布、形状特征和组织形貌的影响。结果表明,第一道磨削淬硬表面存在回火软化现象。搭接量C_r=0时,软化区近似梯形,C_r≥1 mm时,软化区近似平行四边形。随着搭接量的增加,软化区宽度相应增大;其组织也由回火屈氏体、回火索氏体、铁素体、珠光体和马氏体转变为回火屈氏体、回火索氏体和马氏体。从提高磨削淬硬面积和磨削淬硬加工效率的角度出发,宜采用C_r=1 mm的搭接量。     

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。     

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.     

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。     

预应力淬硬磨削工件淬硬层深度预测研究

预应力淬硬磨削是将磨削、残余应力控制及表面淬火集成于一体的复合加工技术。基于预应力淬硬磨削工件的淬硬层深度试验结果,提出了基于PSO_LSSVM算法的工件淬硬层深度预测模型。结果表明,样本集分为训练集及测试集,在本次研究范围内,PSO_LSSVM模型训练集误差为0.7%,测试集误差为4.4%。与BP神经网络模型相比,PSO_LSSVM模型的拟合性好、预测精度高、泛化能力强且预测结果更接近真实情况,能够满足对预应力淬硬磨削工件淬硬层深度的预测需求。该研究为预应力淬硬磨削技术的推广与应用提供了技术及理论基础。     

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。     

金刚石砂轮磨削铁氧体的表面粗糙度与形貌分析

本文研究了树脂结合剂金刚石砂轮磨削铁氧体材料时,磨削深度、工件进给速度对磨削表面粗糙度和材料去除方式的影响规律,以此探索提高铁氧体磨削表面质量的有效途径。采用单因素法设计试验方案对铁氧体进行磨削,测量表面粗糙度数据并对其进行方差分析,对铁氧体磨削表面形貌进行观察。结果表明：随着磨削深度、工件进给速度的增加,表面粗糙度值升高,同时表面塑性痕迹减少,脆性断裂痕迹增加,且磨削深度对表面粗糙度的影响要比工件进给速度的更显著,因此,制定磨削工艺时,考虑到粗磨为了提高效率,降低表面损伤,优化得到磨削工艺为磨削深度5μm,工件进给速度10 m/min;精磨为了获得较低的表面粗糙度,采用磨削深度5μm、工件进给速度为5 m/min,可以提高磨削表面延展性。     

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。     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

DD9镍基单晶高温合金的缓进给磨削烧伤实验

针对第三代单晶高温合金DD9磨削烧伤问题，设计三因素五水平实验，从表面形貌、显微硬度和显微组织等角度出发，研究磨削工艺参数对烧伤的影响规律。结果表明：当工件进给速度小于等于250 mm/min时，磨削表面粗糙度Ra在0.8μm左右小幅度变化，表面质量较好；当工件进给速度大于250 mm/min，磨削深度超过1.0 mm后，磨削区域温度急剧上升，磨削纹路被破坏，出现涂覆、凹坑等磨削缺陷，工件表面发生烧伤；DD9合金缓进给磨削工件表面及表层均表现为加工硬化，显微硬度为400～600 HV，硬化层深度在50～110μm，塑性变形层厚度为1～10μm。推荐的DD9磨削工艺参数组合为：砂轮线速度vs=20 m/s，进给速度vw=250 mm/min，磨削深度ap=0.6 mm。     

双程切入磨削表面硬化层的研究

采用缓进给磨削方式和不同的磨削行程对40Cr钢进行了磨削淬硬,对单程和双程磨削表面硬化层的组织与性能进行了比较。结果表明,尽管单程和双程磨削时的原始组织不同,但两者的表面硬化层组织及其变化趋势完全相同。双程磨削淬硬可使表面硬化层深度及其均匀性、显微硬度及耐磨性得到进一步提高;但其最大残余压应力值及应力影响深度有所降低。双程磨削硬化层组织的形成机制同样适用于多程磨削淬硬或淬硬钢的磨削淬硬等场合。     

金刚石砂轮磨削轴承用ZrO2 陶瓷表面质量研究

在氧化锆陶瓷磨削中为获得较高质量表面,采用单因素试验研究磨削深度、砂轮线速度、工件进给速度对氧化锆陶瓷精密磨削表面质量的影响规律及材料去除机理,通过超景深三维显微镜以及扫描电子显微镜,观察氧化锆陶瓷试件磨削后的表面形貌,最后用正交试验法进行优选并验证。结果表明:磨削表面的粗糙度随磨削深度、工件进给速度增大而增大,随砂轮线速度增大先减小、后增大。在磨削深度5 μm、砂轮线速度40 m/s、工件进给速度1 000 mm/min的优化组合条件下,磨削3组氧化锆陶瓷的平均表面粗糙度R_a为0.388 9 、0.417 0和0.403 7 μm。      

亚共晶白口铸铁等离子弧表面淬火的淬硬层性能研究

运用等离子弧束作为热源对亚共晶白口合金铸铁进行表面淬火处理,采用正交试验法优化等离子弧表面淬火工艺参数,分析各主要工艺参数对淬硬层硬度、深度的影响规律,并对处理后淬硬层显微硬度和显微组织状态进行分析与讨论.结果表明:对淬硬层硬度影响的主要参数是工作电流,其次是喷嘴工件间距,然后才是弧束的扫描速度;对淬硬层深度影响最大的参数是弧束的扫描速度,其次为工作电流;随着电流值的增加,淬硬层深度、硬度提高,但需要控制工作电流值;随着扫描速度的提高和喷嘴到工件距离的不断增加,淬硬层的硬度、深度下降;利用等离子弧束对工件进行表面淬火处理,需确定最佳工艺参数.     

ZrO2陶瓷平面磨削温度仿真分析与实验研究

目的研究工程陶瓷磨削参数对磨削温度的影响,磨削参数包括金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度。方法以金刚石砂轮平面磨削ZrO_2陶瓷为例,运用ABAQUS建立单颗金刚石磨粒磨削ZrO_2陶瓷的有限元模型,分析磨粒磨削陶瓷过程。同时通过正交实验法设计多组关于金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度的磨削组合参数实验,利用人工热电偶法对磨削温度进行测量,将实验结果与仿真结果进行对比分析。结果砂轮线速度由30 m/s增加到50 m/s,磨削深度由5μm增加到15μm,工件进给速度由1000 mm/min增加到3000 mm/min,磨削温度和磨削热分配比均增加,仿真结果与实验结果基本一致。结论磨削过程中磨削深度和工件进给速度对磨削温度的影响较大,随着金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度的增加,磨削温度和磨削热分配比均增大。     

42CrMo钢单程与往复磨削淬硬试验研究

在MM7132平面磨床采用单程、往复磨削对调质态42CrMo钢进行磨削淬硬试验.结果表明:0.2 mm 三次往复磨削、0.3 mm两次往复磨削、单程0.6 mm磨削条件下淬硬层均获得了马氏体组织.0.2 mm 三次往复磨削淬硬层为细小的针状马氏体组织,其显微硬度最高值为824.2 HV;0.3 mm两次往复磨削淬硬层为板条状马氏体组织,其显微硬度最高值为752.2 HV,单程0.6 mm磨削淬硬层为体积略大的板条状马氏体组织,淬硬层的硬度最高值为724.4 HV.     

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。