超声振动滚齿的实验研究

针对一汽变速箱厂生产的一速直齿齿轮采用超声振动切削方法进行滚齿加工,通过生产现场各种工艺参数试验及小批量试生产,收到了令人满意的效果,具有较好的发展前景。     

超声滚挤压表面硬度预测模型研究

表面硬度是评价表面加工质量的一项重要指标,超声滚挤压强化加工技术对于表面强化具有十分显著的作用。以42CrMo轴承钢为对象,对超声滚挤压正交实验结果进行了极差分析,得到了工艺参数对表面硬度的作用显著性大小,运用k折交叉验证法,充分考虑模型的拟合能力和预测能力,分段对比分析了BP神经网络模型和逐步回归模型的可靠度和精确性。结果表明,逐步回归模型的验证误差分布范围和平均误差更小,具有更高的预测精度;最终所建的表面硬度预测模型整体及系数显著性强,能够应用于超声滚挤压加工表面质量的优化提高研究中。     

高温环境下超声深滚静压力对金属陶瓷涂层微观组织结构的影响

为提高金属陶瓷涂层与基体的结合性能,通过对Ni-WC金属陶瓷涂层实施电阻加热和超声深滚耦合处理,探究高温环境下不同超声深滚静压力对Ni-WC金属陶瓷涂层微观组织结构的影响。通过扫描电镜、X射线衍射仪和JADE软件对改性金属陶瓷涂层进行测试,通过分析改性金属陶瓷涂层的表面微观形貌、晶粒尺寸和表面残余应力,探讨改性金属陶瓷涂层结合强度,用ImageJ软件评价改性金属陶瓷涂层孔隙率。结果表明：高温下超声深滚提高了涂层表面光洁度,细化了晶粒,引入了残余压应力,提高了涂层综合性能;随静压力的增大,改性金属陶瓷涂层的表面微观形貌得到明显改善,表面残余压应力逐渐增大,涂层与基体之间形成了部分冶金结合,结合强度大大提高;静压力较大时出现了物相的转变,且随静压力的增大,其孔隙率也逐渐减小。     

超声振动挤压强化工艺中的工具头

本文介绍了超声振动挤压强化工艺中工具头的设计特点及修磨方法，并通过试验，对挤压工具头的磨损规律及各工艺参数对其耐用度的影响进行了分析。     

超声振动强化搅拌摩擦焊的热力行为及微观组织特征

为了利用超声振动降低搅拌摩擦焊过程中金属材料的屈服应力和流动应力,研发超声振动强化搅拌摩擦焊试验装置,开展6061-T6铝合金的焊接工艺试验。采用实时采集焊机电参数并将其转化成力矩和力的方法,测试超声振动作用下搅拌摩擦焊的焊接载荷,利用热电偶测试施加超声时的焊接热循环,通过体视显微镜和金相显微镜分别观测焊缝截面尺寸和接头微观组织,并与相同参数下常规搅拌摩擦焊的情况进行比对。研究结果表明,超声振动能够显著降低焊接轴向压力和搅拌头转矩,增大焊缝横截面尺寸,细化和均匀焊核区和热力影响区的晶粒组织。热循环的测量结果显示,超声振动的施加略微降低了测量点的焊接热循环峰值温度。分析认为,超声振动与搅拌头附近的塑性变形材料相互作用,降低了金属材料的屈服应力和流变应力,进而改变了原有的温度场,从而产生了优异的工艺效果。     

42CrMo轴承钢超声滚挤压表面加工硬化程度研究

为探究超声滚挤压强化对42CrMo轴承钢表面加工硬化程度的影响,本文通过正交试验、极差分析、方差分析探究各工艺参数对加工硬化程度的影响规律、显著性和贡献率,采用逐步回归的方法构建超声滚挤压表面加工硬化程度预测模型。研究表明:超声振幅和静压力是影响42CrMo材料应变的主要因素,而工件转速和进给速度影响应变的分布;振幅表面加工硬化程度影响最大,贡献率达到了71.61%,进给速度最小,贡献率仅为0.41%;表面硬化程度随超声振幅、静压力增大而增大,随工件转速的增大先增大后减小,随进给速度增大缓慢减小;基于逐步回归预测模型获得的加工硬化程度值与实测值基本一致,所构建的预测模型整体显著性较强具有很高的可靠性和预测能力。     

车削参数和滚挤压参数对滚轮滚挤压表面质量影响分析

滚挤压是一种金属表面微塑性连续变形精加工工艺,现在日益被用作切削加工后的表面强化终处理工艺以获得具有压缩残余应力的高性能低粗糙度的镜面零件表面。本文分析了车削前处理工艺对后续滚挤压加工效果的影响,采用考虑交互作用的L27(313)正交试验设计与分析方法研究了车削滚挤压复合工艺中车削三要素(即车削速度v、车削进给量f、车削深度ap)和滚挤压三要素(即滚挤压速度vb、滚挤压进给量fb、滚挤压深度ab)对滚轮滚挤压45号钢的滚挤压效果(即表面粗糙度Ra、小负荷维氏硬度Hv的影响规律),其中考虑了对滚挤压效果影响最显著的车削进给量f、滚挤压深度ab与滚挤压进给量fb两两之间的交互作用,分析得出了对滚挤压效果影响最显著的主要因素及其规律。从试验的角度发现车削进给量对滚挤压效果有显著影响,与理论分析和预测相吻合。     

纵-扭复合振动超声深滚表面粗糙度研究

将纵-扭复合振动超声加工与常规深滚加工工艺相耦合,创建纵-扭复合振动超声深滚加工工艺,并对其加工原理进行阐述。理论分析了超声振动对表面粗糙度的影响;采用单因素试验法对6061-T6铝合金轴件进行常规深滚与纵-扭复合振动超声深滚处理,研究深滚工艺参数对工件表面粗糙度的影响。试验结果表明:在相同的工艺参数下,辅助纵-扭复合振动后,超声深滚所获得的表面粗糙度Ra值均小于常规深滚,且在设定参数范围内,静压力对表面粗糙度的影响最为显著,最高降低约50%。     

纵-扭复合振动超声深滚加工工艺试验

采用正交试验法对Q235钢端面进行了纵-扭复合振动超声深滚加工,探索了工艺参数对表面粗糙度和显微硬度的影响,并基于试验结果构建了表面粗糙度和显微硬度的预测模型。试验结果表明：经纵-扭复合振动超声深滚加工后,工件表面粗糙度值显著减小,而显微硬度有大幅提高;表面粗糙度值随静压力增大先增后减,随进给量的增大而急剧增大,而随滚压速度的增大变化不明显,且进给量对表面粗糙度的影响最显著;显微硬度随静压力的增大而提高,随进给量和滚压速度的增大有微小波动,且静压力对显微硬度的影响最显著;基于t-检验与相关系数计算结果发现,进给量与静压力的交互作用对表面粗糙度的影响最大,而静压力与滚压速度的交互作用对显微硬度的影响最大。基于正交试验结果和预测模型获得了最优工艺参数,两者的结果接近,表明预测模型可靠。     

超声椭圆振动切削轨迹倾斜角度及速比对工件表面微观形貌的影响

超声椭圆振动改变了切削加工的微观过程,对改善工件表面加工质量具有明显优势.在分析超声椭圆振动切削微观过程的基础上,对不同倾斜角度和切削速比下的超声椭圆振动切削轨迹进行数值仿真.结果 表明,倾斜角度从0°增至90°的过程中,工件表面振纹角度先增至45°,再逐渐减小;振纹高度从0.38μm增至1.33μm.随着切削速比的提...     

超高强度钢热场-超声复合滚压表层微观组织强化机制

针对超高强度钢冷塑性变形能力弱、表面形变强化难度大的问题,提出热场-超声复合滚压强化方法。开展45CrNiMoVA钢表面热场-超声复合滚压试验,利用SEM、EBSD和TEM等检测手段,结合表面层残余应力分布结果,表征、分析表层微观组织的演变与强化机制。发现在声软化效应和热软化效应耦合作用下,热场-超声复合滚压后45CrNiMoVA钢表层材料的塑性变形程度加剧,塑性变形层深度增加,表层材料发生晶粒细化,形成沿深度方向晶粒尺寸呈梯度分布的微观组织结构,细晶强化和位错强化是主要的强化机制。证明了热场-超声复合滚压方法的有效性,对超高强度钢零件表面强化处理技术的发展具有重要意义。     

X80钢超声表面滚压加工残余应力场的有限元模拟

建立了超声表面滚压加工(USRP)的接触分析模型,模拟了X80钢的USRP过程,分析了等效塑性应变和残余应力的分布,并将残余应力的模拟结果与实测结果进行比较。结果表明:X80钢经USRP处理后表层发生了剧烈的塑性变形,并产生了残余压应力;随着距表面的深度增大,表层的残余压应力逐渐减小,并转变为残余拉应力;残余压应力峰值和残余压应力层厚度随位移载荷增大而增大;X80钢表面残余应力的模拟结果的与实测结果的误差约为4.8%,验证了模型的可靠性。     

AZ31B镁合金超声滚压表层力学性能的纳米压痕测试

超声滚压可以使镁合金表面纳米化,从而影响表层的力学性能。研究多道次超声滚压AZ31B镁合金表层力学性能,可以为镁合金超声滚压仿真分析提供依据。本文通过车削和多道次超声滚压对AZ31B镁合金棒进行表面处理,采用白光干涉ZeGageTM Plus光学轮廓仪对车削和超声滚压后试样的表面形貌进行观测,通过纳米压痕仪测定试样表层的纳米硬度和弹性模量,并获得载荷-位移曲线。结果表明,经3道次超声滚压加工后,AZ31B镁合金表面粗糙度由车削后的0.568um降低至0.192um,下降了66.2%;相同的加载方式下,越接近超声滚压表面,纳米压痕深度越浅;在距离表面300μm深度内,纳米硬度得到明显提升,且越接近超声滚压表面,纳米硬度越大;在距离表面200μm深度内,弹性模量明显增大,说明3道次超声滚压对AZ31B镁合金表层纳米力学性能的显著影响层深度达到200μm。多道次超声滚压提高了材料表层的纳米硬度和弹性模量,起到了表面强化的作用。     

ER307Mo不锈钢热轧开裂原因分析

采用宏观分析、光谱成分分析、金相分析、扫描电镜-能谱分析对热轧6道次后表面开裂的ER307Mo不锈钢进行了全面分析。结果表明,化学成分控制导致铁素体含量偏高且化学元素在断面上分布有偏析使得铁素体分布不均匀。奥氏体相和铁素体相在高温变形时不同步,材料整体高温塑性偏低,在轧制变形力的作用下产生了开裂。     

超声滚压中颤振对零件表面质量的影响

基于超声波滚压加工,研究了超声滚压加工过程中颤振的产生机理。通过改变加工参数,进行超声滚压加工实验,采用HV-50A型维氏硬度计对超声滚压加工前后试样表面硬度进行测量,总结了重叠系数、主轴转速和滚压次数对超声滚压的影响规律,阐明了抑制颤振的方法和途径,为提高超声滚压系统的表面加工质量提供可靠指导。     

双相钢铸坯表面孔状缺陷热轧过程演变规律

针对双相不锈钢在铸坯易出现因氮气上浮形成孔状缺陷的问题,在铸坯上进行热轧轧制,发现铸坯表面孔状缺陷随轧制过程的演变规律,确定可增加轧制道次,消除缺陷。     

金属材料超声滚压表面强化的研究进展

超声滚压表面强化技术具有良好的光整特性,能够实现对被处理材料的表面改性,提高其综合性能,不同程度地克服了滚压、喷丸等传统工艺的缺陷,具有广阔的发展前景。本文介绍了超声滚压技术的加工原理,总结了目前国内外超声滚压技术的研究进展,指出其重点研究方向是将该技术应用于工程部件的表面强化与修复,并对超声滚压表面强化技术的研究趋势进行了展望。     

轴承钢球在生产过程中表面剥落原因分析

采用金相、扫描电镜及能谱分析等方法对钢球的表面剥落原因进行了分析.结果表明,钢球表面存在有严重的脆性非金属夹杂物.由于非金属夹杂物强度低,在研磨过程中很容易产生疲劳剥落,是造成钢球废品的根本原因.     

终轧温度对钛微合金化Q345B钢组织与力学性能的影响

在Q345B钢的基础上,将锰的质量分数降至0.8%,并添加质量分数为0.05%的钛设计了钛微合金化Q345B钢;将该钢分别在820,850,880℃下进行终轧,研究了终轧温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着终轧温度升高,试验钢的屈服强度和伸长率均表现为先升高后降低的趋势,在850℃达到最大,分别为490MPa和34.0%;抗拉强度则随终轧温度升高而逐渐降低,这主要是由铁素体晶粒尺寸随终轧温度升高而不断长大导致的;当终轧温度为850℃时试验钢可获得最佳的综合力学性能。     

大变形量下高碳钢环件冷轧变形过程模拟与试验研究

研究了大变形量下高碳钢环件冷轧变形行为,利用有限元模拟方法分析了环件冷轧过程中的形变规律,采用光学显微镜、SEM等材料表征手段研究了大变形量下环件冷轧过程中的组织演化特点。结果表明：在较小的变形量下,环件内外侧应变较中间应变大,且变形首先发生在环件外侧;整个环件变形过程中,环件中间层的晶粒变形程度最小,外层次之,内层的变形最为剧烈;铁素体基体沿轧制方向呈现明显的方向性,碳化物颗粒分布更为均匀,且数量变少;随着变形量的增大,环件内层的应变明显大于外层的应变,且最小应变的位置偏移至靠外层比较近的区域,其组织中碳化物颗粒脱落加重;当变形量达到625%时,环件达到塑性极限,在内侧表面产生裂纹发生破坏。