42CrMo钢超声喷丸强化模拟与实验研究

以42CrMo钢作为研究对象,利用超声喷丸工艺对42CrMo钢进行表面强化处理,并对超声喷丸过程进行有限元模拟,分析超声喷丸工艺与材料表面残余应力、显微硬度和表面形貌之间的关系。有限元模拟计算结果表明,超声喷丸冲击针头直径越小、冲击速度越大,喷丸后材料硬度越大,表面形貌越差;冲击针头直径对材料残余压应力场深度有显著影响;冲击速度对材料最大残余压应力值和残余压应力场深度有显著影响。     

轴承淬硬钢硬车残余应力有限元仿真分析及实验验证

高速、小余量、硬车削是轴承淬硬钢加工的重要发展方向。为了研究小进给条件下轴承淬硬钢硬车加工后表层残余应力的分布问题,采用二维有限元方法对轴承淬硬钢AISI 52100硬车加工过程进行了仿真,获得了加工后材料表层残余应力。基于Konti Cut用户子程序对稳态切削过程进行建模,并对加工后的表面残余应力进行了预测。通过不同加工参数下的残余应力仿真与实验对比,得出仿真与实验预测趋势基本一致的结论,在工件表层0.02～0.06mm以上形成了较大数值的残余压应力。     

淬硬轴承钢磨削后的表面硬度

基于Jeager 的移动热源理论建立热模型, 预测磨削表面温度。研究了淬硬轴承钢及一些低合金钢回火硬度与回火温度的关系。建立了回火硬度与回火温度关系的回火效应模型。磨削热导致回火引起淬硬钢磨削后表面硬度变化。通过合并磨削热模型和回火效应可以预测工件磨削后的表面硬度变化。进行了淬硬GCr15 轴承钢的高速磨削试验, 研究了工件速度和磨削深度对磨削后表面硬度的影响。试验值与预测值能够较好吻合。     

预应力淬硬磨削工件淬硬层深度试验研究

预应力淬硬磨削是一种将磨削、残余应力控制及表面淬火三者集成于一体的复合加工技术.基于45#钢工件预应力淬硬磨削试验,以工件的淬硬层深度为研究对象,采用方差分析的统计学方法研究加工过程中预应力与磨削深度对工件淬硬层深度的影响与作用.结果表明:淬硬层由硬化区及过渡区组成,在此次研究范围内,预应力的影响主要集中于硬化区,而磨削深度的影响可扩散至整个淬硬层.在显著性水平α=0.05时,磨削深度对硬化区深度有显著性影响;当显著性水平放宽到α=0.06时,预应力对硬化区深度有显著性影响,而磨削深度对整个淬硬层深度有显著影响,但二者对淬硬层深度均匀性均无显著性影响.随磨削深度的增加,淬硬层深度变大;随预应力的增加,硬化区深度变小.该研究为预应力淬硬磨削技术的推广与应用提供了试验与理论基础.     

多频率超声磨削工程陶瓷表面残余应力特征研究

针对当前对多频率超声磨削特性的研究较为贫乏的现状,用X射线衍射法对工程陶瓷试件磨削表面的残余应力进行了测试,研究了多频率超声激励下工程陶瓷磨削表面的残余应力特征.研究表明,超声激励有助于陶瓷磨削表面产生残余压应力,在35 kHz频率附近,试件表面残余压应力达到峰值;在砂轮轴向产生的残余压应力大于砂轮主切削方向的残余压应力;砂轮粒度越细,磨削后获得的表面应力越小;ZTA陶瓷较之纳米氧化锆陶瓷,磨削后其表面的残余压应力值较小.     

磨削淬硬热力相变数值分析

磨削淬硬技术是以磨削力做功产生足够的热量,以达到奥氏体相变温度,工件表面需承受高温、磨削力和相变等的综合作用。文章基于磨削淬硬热力相变作用,进行了温度场有限元分析和结构分析,通过耦合有限元法计算了三种高度不同工件加载过程中不同时刻工件应力-应变分布及变形情况、工件内部应力—应变分布情况以及工件高度对工件变形的影响规律。结果表明:应力、应变集中在工件表层,在磨削弧区其值最大,越远离工件表面,应力、应变越小;相同加工参数下,工件越高,应力、应变集中区域所占工件体积比例越小,总体变形也较小。     

带圆角圆弧头铣刀设计的关键技术

淬硬钢为典型难加工模具材料,其加工过程中受强热力耦合载荷作用,易导致刀具磨破损,进而降低模具加工表面质量。为了提高工件加工表面质量和刀具寿命,对带圆角圆弧头铣刀的设计进行了研究。首先,结合球头立铣刀和平底圆角立铣刀切削特性,提出了一种适用于大型淬硬钢模具加工的带圆角圆弧头铣刀。其次,对带圆角圆弧头铣刀几何特征进行定义,建立了铣刀轮廓面数学模型,推导了螺旋切削刃参数方程。最后,通过仿真、刀具磨削试验和检测中心对所设计的带圆角圆弧头铣刀进行了检验。检验结果表明:带圆角圆弧头铣刀的刀具直径、圆角半径、圆弧头半径、刃形的磨削精度误差范围在±0.001 mm以内,螺旋角、前角和后角的磨削精度误差范围在±0.05°以内,为刀具的推广应用提供了技术保障。     

硬切削加工表面完整性及预测方法研究

硬切削取代磨削加工的关键是如何获得理想的加工表面完整性,以硬切削加工的表面粗糙度、白层、残余应力分布等表面完整性因素的形成机制、影响作用规律、预测方法和服役性能为对象,总结了PCBN刀具切削淬硬钢表面完整性的研究状况,提出了从零件使役性能角度来控制和优化硬切削加工表面完整性的研究思路,为硬切削加工表面完整性的控制及其疲劳磨损性能的提高,提供了理论和实用基础.     

T8A钢激光淬火工艺的研究

论述了不同原始状的T8A钢激光淬火后的组织和性能特征,并测定了淬硬层宽度、深度、残余奥氏体量及表面硬度等参数。实验结果表明:当功率密度一定时,改变扫描速度,T8A钢的淬硬层深度、宽度、残余奥氏体量及表面硬度均发生明显变化,当功率密度为2143W/cm~2,扫描速度为6mm/s时,最大淬硬层深度为0.77～0.83mm,表面层的组织为隐针马氏体、残余奥氏体和细小的碳化物,表面硬度达Hv790～1000。     

对40Cr钢表层硬度残余应力及接触疲劳性能的研究

研究了表面淬火、离子氮化＋表面淬火的复合热处理以及复合热处理＋喷丸处理3种表面强化处理工艺对40Cr钢的表层硬度残余应力分布以及接触疲劳性能的影响,结果表明：经过复合热处理＋喷丸工艺处理的40Cr钢可获得最高的表层硬度和残余压应力,同时也表现出最为优异的接触疲劳性能。据此提出,高的表层硬度和残余应力能够有效地抑制接触疲劳裂纹在试样表面的萌生和扩展,因而可大大提高40Cr钢的接触疲劳寿命。     

高强度钢Cr12MoV硬态切削已加工表面变质层形成机理

在高强度钢的精加工中,硬态切削已经逐步成为了部分代替磨削的先进新兴工艺.已加工表面质量直接影响精加工后工件的使用性能,在诸多已加工表面质量评价指标中变质层尤为重要.以聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削高强度模具钢Cr12MoV过程中表面变质层生成情况为研究对象,在变质层的各项指标中重点关注表面显微硬度、白层厚度及其连续性和变质层的厚度,分析了切削速度、进给量、切削深度和刀具磨损等因素对已加工表面变质层生成的影响,研究结果为控制变质层生成及合理选择切削加工参数提供,理论依据.     

超声滚压18CrNiMo7-6齿轮钢表面变质层性能分析

研究了18CrNiMo7-6齿轮钢超声滚压后表面变质层的性能和加工工艺。分别运用三维表面形貌测量系统、显微硬度计、超景深三维显微系统和高速大功率X射线残余应力分析仪等工具观察试样加工前后的表面变质层变化,并采用单因素试验分析试验数据,研究超声滚压工艺参数对试样表面变质层的影响。结果表明:经过超声滚压加工,表面粗糙度由未经超声滚压处理的3. 003μm减少到0. 468μm,显著的加工硬化在该材料表面形成,表面显微硬度从最开始的360. 9 HV升高到442. 9 HV,升高了22. 7%,高硬度层达到了300μm;平整的表面在超声滚压加工后出现;在距离表面40μm处残余压应力形成峰值,其值约为-790. 97 MPa。超声滚压技术显著提高了材料的变质层性能。     

磨削残余应力产生机理的研究

本文对现行磨削残余应力产生机理的假说进行了归纳分析,在此基础上,对磨削过程和法向磨削力对磨削残余应力的影响进行了试验研究,详细探讨了磨削残余应力的产生机理,提出了磨削过程中的约束越多加工残余应力越大及砂轮材料扩散到工件表面层可以提高加工残余压应力的新观点,并对残余应力的平衡机理给出了新的解释.     

PCBN刀具硬态切削过程中金属软化效应的研究

通过分析PCBN刀具切削淬硬GCrl5轴承钢时，工件硬度和切削速度对切削力和切削温度的影响，给出了产生金属软化效应的条件．对比金属软化效应产生前后已加工表面粗糙度．硬化层深度和表层基体组织，得出了金属软化效应对已加工表面质量不存在负面影响的结论．     

基于剪切平面与磨损平面的磨削淬硬热量分配比研究

磨削淬硬技术利用磨削热对工件表层进行表面热处理,磨削热和工件温度场分布均是影响磨削淬硬技术的关键因素,本文基于单颗磨粒对热源产生位置进行了分析,忽略在磨粒与磨屑界面产生的热量,考虑磨屑-工件界面和磨粒-工件界面热源,建立了磨削淬硬热量分配比模型,并利用有限元分析和实验的方法对建立的热量分配比模型进行了验证.     

拉伸装夹铣削对铝合金表层残余应力的影响

以铝合金为研究对象,提出将拉紧装夹应用到铣削加工中,以便对加工后工件表层的应力状态进行控制,改善零件的疲劳性能。通过试验,得出了拉伸应力、工件厚度及铣削用量等因素对表面残余应力的影响趋势。研究表明,拉伸装夹条件下铣削可以一次性实现对工件表面残余应力的控制,从而获得理想的残余压应力,对改善零件的疲劳性能极其有益。在文章的实验条件下,获得的工件表面残余应力均为压应力,最大达-250M Pa。     

低温冷风对铲齿磨削表面残余应力的影响

传统铲齿磨削通常为干式磨削,在其铲磨过程中由于磨削深度的加大,导致刀具表面产生微裂纹,影响刀具的使用性能.通过在铲齿磨削加工中应用低温冷风技术,对成型铣刀进行了铲磨加工,观察研究了其磨削烧伤和表面残余应力的情况.利用X射线衍射法对其磨削表面的残余应力进行了检测,试验结果发现,在铲磨过程中加入低温冷风能有效地减轻刀具表面烧伤,减小刀具的热塑性变形,改善刀具表层的残余应力,提高刀具表面质量.     

细晶ZrO_2陶瓷超声振动磨削表面特征试验研究

进行了细晶ZrO2陶瓷二维超声振动磨削表面微观特征试验研究.应用原子力显微镜和扫描电镜分析了磨削表面微观特性.试验结果表明:同样磨削条件下,二维超声振动磨削表面峰谷较均匀,磨削表面均匀一致性优于普通磨削表面,二维超声振动磨削更易于实现塑性域磨削.分析表明:二维超声振动磨削单颗磨粒的切削运动轨迹状态和单颗磨粒与工件的接触状态是影响二维超声振动磨削表面质量的主要因素.磨削表面粗糙度实验表明:相同磨削条件下,材料的力学性能也是影响陶瓷磨削表面质量的重要因素之一.     

低温冷风磨削加工高速钢试验研究

为解决高速钢磨削加工时工件表面质量难以保证问题,采用低温冷风和常温干式两种冷却方式对高速钢试件进行了不同冷却条件下磨削试验,分别从表面粗糙度、表面烧伤、金相组织变化等方面进行了对比分析.试验结果表明:当采用低温冷风磨削时,工件表层金相组织变化深度较干式磨削减少了1~1.5倍,低温冷风磨削温度降低,磨削烧伤抑制,工件表面粗糙度值较干式磨削减小,工件表面质量较干式磨削提高.     

2024铝合金超精密车削表面残余应力模拟及参数优化

基于ABAQUS软件对2024铝合金的超精密车削过程进行热力耦合仿真模拟,研究了切削三要素对工件表面残余应力的影响规律,并采用了评价函数的方法,以低残余应力为目标进行了切削参数优化。结果表明:2024铝合金已加工表面（切削稳定区域）以压应力为主,随着距已加工表面距离的增加,残余压应力值减小并逐渐变为拉应力,残余应力分布深度在10μm内。随着切削深度（10～30μm范围内）的增大、切削速度(50～150 m·min-1范围内)的减小、进给量（10～24μm范围内）的增大,2024铝合金工件表面残余应力呈现增大趋势,采用评价函数进行优化,确定了当切削速度129.865 0 m·min-1(实际切削加工可取130 m·min-1),进给量为8.9μm,背吃刀量为1μm时,总体表面残余应力最小,表面质量更优,经过车削实验也验证了结论的可靠性。