CBN砂轮磨削深度对渗碳淬火钢表面质量的影响

用CBN砂轮对渗碳淬火20Cr钢进行了磨削试验,研究了不同磨削深度对工件表面层硬度、残余应力、表面形貌及组织的影响.结果表明,工件表面质量是由砂轮磨削时产生的磨削力和磨削热对工件共同作用的结果,随磨削深度的增加,表层硬度逐渐降低,残余应力由压应力转化为拉应力;当磨削深度为0.15 mm时,工件严重烧伤,组织由回火马氏体转化为屈氏体,组织内部产生空洞,表面出现微裂纹.     

48MnV钢曲轴裂纹分析

某曲轴轴颈经磁探伤发现有微裂纹,经裂纹形貌观察、能谱分析、轴颈表面残余应力测试及显微硬度分析等,确定失效曲轴轴颈裂纹为磨削裂纹。裂纹的产生主要是由于砂轮磨削量过大,磨削的瞬间温度过高而且集中在工件表面层的局部部位,造成工件表面层显微组织的局部转变为回火托氏体;组织的变化不但使轴颈表面产生二次收缩,而且还产生很大的组织应力;同时磨削烧伤让轴颈表面产生低温回火脆性,碳化物沿晶界析出,导致沿晶开裂。     

超声振动磨削纳米氧化锆陶瓷材料的磨削力及表面残余应力的研究

纳米陶瓷由于其相对于工程陶瓷优越的力学性能及物理特性,在各行业都有广泛的应用前景。采用超声复式加工方法,针对不同的磨削参数对纳米ZrO2陶瓷进行了普通和超声磨削实验,研究了磨削参数对磨削力的影响,并通过X射线衍射分析了在普通和超声磨削状态下对工件表面残余应力及纳米ZrO2陶瓷各晶相的影响。研究结果表明:利用超声振动磨削能有效减少磨削力,不同的磨削方式对纳米ZrO2陶瓷表面残余应力影响较大,采用普通磨削工件表面残余应力为拉应力,当超声振动方向平行于砂轮速度方向时,工件表面残余应力为压应力,振动方向垂直于砂轮速度方向时工件表面残余应力绝对值较小。     

预应力干磨削加工40Cr工件表面微结构损伤

表面残余应力、表面烧伤、磨削裂纹等表面微结构损伤是评价零件表面质量的重要指标,直接影响零件的使用寿命,严重时造成零件失效。为研究预应力干磨削加工零件表面微结构损伤特征及规律,以40Cr材料为载体,开展预应力磨削加工试验研究,检测残余应力、硬度,并采用SEM、EDS等方法分析表面层形貌和化学成分。结果表明,试件加工表面存在淬硬现象,预应力对工件表层残余应力有较好的抑制作用,表层残余拉应力随磨削深度增大而增大,随预应力增大而减小。磨削深度对熔融涂覆及表面微裂纹损伤影响程度较大,磨削烧伤表面形成氧化膜会影响零件使用性能。预拉应力通过改变残余应力状态而对表面磨削微裂纹损伤起到抑制作用。     

高速磨削砂轮磨损对磨削表面质量的影响研究

基于陶瓷CBN砂轮对渗碳钢20Cr Mn Ti开展了高速外圆磨削试验。在外圆磨削余量和工艺参数固定的情况下对工件进行连续磨削,以工件上的磨除体积为砂轮磨损指标,考察了砂轮磨损对工件表面粗糙度、残余应力、表层金相组织和显微硬度变化的影响。实验结果表明工件表面粗糙度会随着砂轮磨损而上升,表面残余应力随着砂轮磨损逐渐呈现拉应力的趋势,磨削表面会出现回火软化变质层。该结果可为进一步研究高速磨削机理及优化工艺参数提供依据。     

低温冷却磨削机理的研究

磨削是各种加工材料获得精确尺寸和表面完整性的主要加工方法,但在加工过程中,由于磨削区温度过高,经常导致工件表面热损伤、微裂纹和产生残余拉应力,严重影响工件表面质量和完整性的提高。本文通过采用低温CO2和液态氮为磨削冷却介质,有效地控制磨削区温度。实验结果表明,与干磨削和油冷却磨削相比,液态氮低温冷却磨削力、比磨削能、磨削区温度明显降低,工件表面质量和完整性显著提高,同时明显提高了砂轮的使用寿命和减少了冷却液对环境地污染。     

磨削力对磨削表面层质量的影响的试验研究

用控力磨削的方法进行了试验研究,结果表明,由砂轮磨损或磨削参数变化引起的磨削力增大会使工件表面残余压应力减小,加工表面粗糙度增大。由于导致法向磨削力变化的原因很多,它与残余应力之间没有确定的对应关系。     

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...     

超高速预应力磨削实验研究

基于一种预应力切削方法及理论,进行了GCr15轴承钢预应力磨削实验,对磨削力进行了测量,并分析了加工后的工件表面形貌。实验结果表明:磨削力随砂轮线速度的增大而减小,随工件速度、磨削深度的增大而增大,但基本不受预应力的影响;随着预应力的增大,加工表面的残余拉应力逐渐下降,逐渐产生残余压应力,磨削烧伤程度和凹痕深度略微加深,但预应力在某一区间时,工件表面质量较好,且存在残余压应力,从而验证了超高速预应力磨削的可行性。     

以σ_z/σ_t判断砂轮磨损及确定砂轮耐用度的研究

本文通过恒速磨削及恒力磨削条件下砂轮磨损对加工表面质量的影响的系统研究,提出了以工件表面轴向残余应力σ_x与切向残余应力σ_t的比值σ_z/σ_t判断砂轮磨损及确定砂轮耐用度的新方法。试验结果表明,σ_x/σ_t之值的变化与砂轮磨损有很强的对应关系,在砂轮钝化后,σ_z/σ_t之值急剧增大,并产生无规律波动,与目前以表面粗糙度确定砂轮耐用度方法相比,以σ_z/σ_t确定砂轮对角度可获得具有更好的表面完整性的加工工件,且工艺过程稳定。     

CBN砂轮磨肖IjSKH模具钢纳米缀表面的研究

本研究以不同系列SKH模具钢材作前置加工,再用精密砂轮磨削达Ra=10～15μm预留为微细加工部分,然后又以CBN砂轮精密研磨模具钢表面。探讨不同主轴转速、进给率及工件硬度之一些加工机制,包括CBN砂轮特性,磨削力、工件表面粗糙度及磨痕显微相片等变化。结果显示在较低硬度SKH51模具钢磨削时提高转速时明显改善表面粗糙度,但是对较高硬度SKH59模具钢磨削时转速的影响较不显著。此外,当较低磨削速度时,磨削力变化很大,造成工件表面粗糙质量变化相当显著。但当较高磨削速度时,磨削力变化几乎维持原水平,导致工件表面粗糙度质量改善趋于缓和,无法再进一步得到较精致表面粗糙度。     

超声干磨削对金属材料残余应力影响实验研究

采用电镀金刚石砂轮对45钢进行超声干磨削实验,研究了磨削深度、砂轮速度、工件速度和超声振幅对工件表面残余应力的影响。结果表明:在干磨削工况下,添加超声振动能增大表面残余压应力,磨削深度和工件速度的增加对增大残余压应力有益,而砂轮速度的增大将使残余压应力减小。     

GH4169超声辅助磨削表面完整性研究

为研究超声辅助磨削对GH4169表面完整性的影响,开展GH4169超声辅助磨削与普通磨削加工试验,研究超声振动及磨削参数对其显微硬度、残余应力与微观组织的影响。结果表明:GH4169磨削表面层均产生加工硬化与残余压应力,并生成晶粒细化层;与普通磨削相比,超声辅助磨削增大其表面层显微硬度,同时增加其表面层残余压应力与晶粒细化层厚度。砂轮转速增加使显微硬度最大值先减小后增大,残余压应力与晶粒细化层厚度增加;磨削深度增加使显微硬度最大值、残余压应力与晶粒细化层厚度同时增加;且位错密度的变化趋势与显微硬度变化趋势一致。      

关于普通砂轮与cBN砂轮加工工件时的温度实验

在许多磨削应用领域,磨削速度取决于温度效应,例如：表面烧伤、残余应力、微裂纹等。热损伤是常见的影响生产力因素之一,由于价格优势,在加工过程中大量使用普通砂轮。与普通砂轮相比,cBN砂轮具有良好的热传导性能,它的磨削速度更快,消除了影响生产力的顾虑。本文研究了使用普通砂轮和cBN砂轮加工型号为52100钢时表面的最高温度。此实验在干磨和湿磨的条件下进行。     

用超硬磨料砂轮对钢材和陶瓷进行磨槽加工

1.引言 CBN砂轮是高效磨削碳钢和合金钢的得力工具。近年来,由于其加工表面质量好,CBN砂轮更引起了磨削工作者的注意。CBN砂轮加工过的钢材表面产生了压应力,从而提高了工件的疲劳强度。但是,几乎所有有关CBN磨削的文献中讨论的都是平面磨削和外圆磨削,关于磨槽加工的资料极少。金刚石砂轮适于加工脆性材料,但用金刚石砂轮磨槽加工的机理也鲜见报道。     

20CrMnTi磨削表面质量试验研究

为了探讨磨削工艺参数对20CrMnTi磨削表面质量的影响,采用CBN砂轮开展单因素磨削试验,选取表面洛氏硬度H、表面残余应力σ_s和亚表面残余应力分布σ_ss作为指标,通过试验分析20CrMnTi的磨削加工特性。试验结果表明:相同条件下,H随着砂轮线速度v_s和磨削深度a_p的增大而减小,随着工件进给速度v_w的增大而增大,且a_p的影响最大、v_w的次之、v_s的最小;磨削后工件表面表现为残余压应力,压应力σ_s的大小(绝对值)随着v_w增大而增大,随着a_p增大而减小,随v_s增大呈现波动;磨削后工件的σ_ss随着a_p增大逐渐由压应力转变为拉应力,最后趋于0;在小v_s和较小a_p时,在相同亚表面深度情况下可以获得更大的压应力或者更小的拉应力。在本试验所讨论的参数范围内,v_s=60 m/s,v_w=1.045 m/s,a_p=3 μm时可以获得较高H和残余压应力以及较好的σ_ss,即20CrMnTi磨削加工质量较好。      

凸轮型面摆动磨削残余应力有限元建模及分析

为分析摆动磨削工艺参数对表面残余应力的影响规律,基于热-力顺序耦合理论,建立基于温度场的凸轮残余应力有限元仿真模型,研究摆动频率、摆动幅度、砂轮线速度、磨削深度、工件转速、砂轮宽度、砂轮直径等工艺参数对凸轮型面残余应力的影响规律。结果表明：残余应力随工件转速、磨削深度、砂轮线速度的增加而增加,随砂轮宽度的增加先增加然后趋于平缓,随砂轮直径的增加而减少,随摆动频率与摆动幅度的增加而缓慢增加。     

TC4钛合金纵扭超声磨削表面残余应力及其试验研究

目的 探究纵扭超声磨削工艺参数对TC4钛合金加工表面残余应力状态的影响规律,提高TC4钛合金的抗疲劳性能.方法 通过纵扭超声磨削力模型,对磨削过程中的机械应力和热应力展开理论分析,并进一步建立纵扭超声磨削表面残余应力模型,通过MATLAB仿真获取磨削加工残余应力分布状况.基于力-热耦合作用,建立纵扭超声单颗磨粒磨削有限元模型,分析磨削参数对残余应力的影响规律,并通过TC4钛合金纵扭超声磨削试验,对模型的合理性进行验证.结果 TC4钛合金超声磨削加工表面残余应力为残余压应力,且该应力沿工件深度方向的分布曲线与"对号"相似.工件表面残余压应力起初随磨削深度增加逐渐增大,当磨削深度增加到8μm时,残余压应力达到最大值,为-488 MPa,之后随磨削深度的增加,呈现减小趋势.随磨削线速度的增大,残余压应力整体呈现减小趋势,随纵扭超声振幅的增大,整体呈现增大趋势.加工表面残余应力仿真与试验结果的平均误差为9.8％,且变化趋势具有一致性.结论 纵扭超声辅助磨削加工可有效消除加工表面的残余拉应力,并获得较为理想的残余压应力,进而显著提高TC4钛合金的抗疲劳性能.     

超声振动辅助ELID磨削淬硬12Cr2Ni4A合金钢表面特性的研究

目的 提高淬硬12Cr2Ni4A钢的加工质量,消除工件表面残余应力.方法 采用普通磨削(OG)、超声振动辅助磨削(UVAG)以及超声振动辅助ELID磨削(UVAEG)3种磨削方式,分别对淬硬12Cr2Ni4A合金钢进行加工,分析3种加工方式下被加工工件的表面粗糙度以及残余应力.结果 在超声振动辅助磨削、超声振动辅助ELID磨削下,工件表面粗糙度都低于普通加工,而超声振动辅助ELID磨削后的工件表面质量最高,相对普通磨削加工,超声振动辅助ELID磨削后的表面粗糙度降低了66％,相对于超声振动辅助磨削,超声振动辅助ELID磨削后,表面粗糙度降低了约41％.对工件表面进行残余应力测定发现,普通磨削加工后工件表面为残余拉应力,而超声振动辅助磨削、超声振动辅助ELID磨削后的工件表面都产生了残余压应力,超声振动辅助ELID磨削后,工件表面的残余压应力高于超声振动辅助磨削约30％.普通磨削加工中,随磨削深度的增加,残余拉应力一直变大,而超声振动辅助磨削和超声振动辅助ELID磨削的残余压应力总体呈现减小的趋势.在磨削深度达到22.5μm后,超声振动辅助磨削加工表面的残余压应力转变为残余拉应力.在超声振动辅助磨削和超声振动辅助ELID磨削后,随超声振幅的增大,表面残余压应力增大,超声振动辅助ELID磨削表面的残余压应力随占空比的增大而增大.结论 超声振动辅助ELID磨削加工后,能得到更小的表面粗糙度及更大的表面残余压应力.     

磨削加工对GCr15SiMn轴承钢表面组织性能的影响

采用扫描电镜,电子背散射衍射、X射线衍射、显微硬度计及三维表面轮廓仪等对磨削加工后的GCr15SiMn轴承钢的显微组织、硬度、残余应力及物相进行了研究。结果表明:磨削后GCr15SiMn轴承钢表面的硬度远高于基体,并且残留奥氏体发生分解,表面呈现压缩残余应力。试样表层组织存在由于塑性变形引起的几何必须位错密度(GND)增加的现象,这是轴承钢表面硬度上升的主要原因。将轴承服役过程以及磨削加工后的组织性能变化进行对比,发现有相似之处。磨削加工引起的表层变化可能是诱发裂纹在表面萌生的原因。