齿轮开裂失效分析

采用断口分析、化学成分分析、低倍检验、金相检验和硬度测试等方法对某批经渗碳、淬火热处理及磨齿加工后放置一段时间发生开裂的齿轮的失效原因进行分析。结果表明：齿轮渗碳层碳化物级别过高,加上淬火后齿轮齿部应力集中,磨齿时又产生磨削裂纹,齿轮在放置期间由于应力导致裂纹扩展而开裂。     

磨削加工对Al_2O_3陶瓷表面质量与力学性能的影响

航空航天等领域的快速发展对Al_2O_3陶瓷表面加工质量的要求越来越高。目前,磨削加工由于精度高、材料去除率高而成为陶瓷表面加工最主要、最常用的方法,因此,建立磨削加工方式、陶瓷表面质量和力学性能之间的联系具有十分重要的意义。本工作利用精密研磨抛光机和磨床对Al_2O_3陶瓷进行表面加工,探讨了不同磨盘转速、磨盘/磨床砂轮目数、砂轮进刀量、磨床横向平移速度等不同磨削加工条件对陶瓷表面质量(材料表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力)和力学性能的影响。研究结果表明:相比于磨盘加工,磨床加工对Al_2O_3陶瓷表面质量的影响较大,表现为磨床加工后的粗糙度数值较大,且磨削表面产生了较为明显的加工划痕。Al_2O_3陶瓷在磨削加工中的去除方式主要为脆性去除和延性域去除,加工后其表面残余应力均为压应力。特别地,在高的磨盘或砂轮目数、大的磨盘转速、较小的砂轮进刀量以及大的磨床平移速度情况下,Al_2O_3陶瓷以延性域去除为主,表面残余压应力最高达到-241 MPa。Al_2O_3陶瓷的力学性能是由表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力共同作用的,随着陶瓷表面粗糙度的减小、残余压应力的增大,陶瓷弯曲强度提高,最高可达528 MPa。     

磨削残余应力的产生与X射线衍射分析方法

采用X射线应力测定仪对某批磨削轴承钢件的残余应力进行了测定。结果表明:轴承钢(可推延至其他金属材料)在磨削加工中,由于塑性凸出效应、挤光作用、热应力和材料组织结构的变化等因素的影响,使其产生的残余应力有正有负,其绝对值或高或低,难以确定;甚至在强力磨削后,其表层会存在剧烈的应力梯度,使表层呈现为三维应力状态;对于该类磨削工件,需要通过一系列的测试和计算,才能得出其三维应力的各个分量。     

10Ni3MnCuAl钢加工表面析出硬化层的性能研究

对10Ni3MnCuAl钢磨削、电火花加工表面完整性进行了研究,测量出表面析出硬化层的显微硬度、三维形貌及表面粗糙度,并用X射线衍射法(XRD)分别测试了10Ni3MnCuAl钢析出硬化层的残余应力,得到磨削、电火花加工试样不同深度处残余应力的变化规律。实验结果表明,与电火花加工相比,使用磨削方式加工10Ni3MnCuAl钢可以得到较好的表面完整性,应力集中敏感性较低,而对复杂形状的零件进行加工时,电火花加工有磨削加工不可比拟的优势,为提高10Ni3MnCuAl钢加工表面完整性提供了依据。     

纳米结构陶瓷涂层的外圆磨削力以及磨削表面精度的实验研究

使用功率计监测磨削加工的能量消耗，探讨了纳米结构陶瓷涂层的外圆磨削过程；对纳米陶瓷涂层和传统陶瓷涂层在磨削力和磨削表面精度方面进行了比较．磨削实验使用了外圆磨床和陶瓷结合剂金刚石砂轮．通过测量主轴功率获得切向磨削力，讨论了加工参数，如切深、进给率以及砂轮粒度对切向磨削力的影响．还对磨削后的涂层表面用粗糙度仪和扫描电镜进行了评估，揭示了表面粗糙度与加工参数的关系．     

基于人工神经网络-遗传算法的展成法球面精密磨削 参数优化

航空制造业的迅速发展对球面磨削加工精度提出了更高的要求，国内目前广泛依靠加工者经验选取磨削参数，工件球面轮廓度最高仅为2.2μm。为实现球面高精度加工，针对GCr15材料柱塞零件的展成法球面磨削加工，提出一种可靠的工艺参数优化方法。以砂轮速度、工件转速、进给速度为影响因素，以磨削后球面轮廓度和磨削加工时间为目标函数，设计了正交试验，分析了各磨削参数对球面轮廓度的影响程度。考虑到各磨削参数和球面轮廓度之间关系的复杂性，在正交试验的基础上利用遗传算法优化的BP（back propagation，反向传播）人工神经网络建立了球面轮廓度和各磨削参数之间的非线性映射关系，并进一步利用遗传算法进行极值寻优，得到最优的磨削参数组合。最后，根据最优磨削参数组合进行了多组验证实验。结果表明，使用优化后的磨削参数能够在保证加工效率的前提下将工件球面轮廓度提高到1.4μm，较传统经验法提高了36%。所提出的磨削参数优化方法可靠、有效，可直接应用于实际工程，对实现球面精密加工意义显著。     

电脉冲加工叶片变形的探讨

电脉冲床加工造成叶片的热应力、组织应力和磨削应力叠加使叶片变形超差。工艺改进后达到设计要求。     

齿轮磨削裂纹成因分析

某齿轮磨削后表面产生了裂纹,其中齿顶裂纹为常规的磨削裂纹,而齿根裂纹为纵深较大的非常规磨削裂纹,采用化学成分分析、非金属夹杂物检验、金相检验等方法对裂纹产生的原因进行了分析,并从应力角度对磨削裂纹进行了分类。结果表明:磨削齿轮时进刀量过大使得摩擦应力陡增,在该摩擦应力与热应力的共同作用下材料表面被拉裂,导致该齿轮齿顶、齿根产生裂纹;从致使磨削裂纹产生的主导应力角度将磨削裂纹分为内应力主导的磨削裂纹和摩擦应力主导的磨削裂纹,该齿轮齿顶裂纹属于内应力主导的磨削裂纹,齿根裂纹属于摩擦应力主导的磨削裂纹。     

从失效案例分析轴承的早期失效

通过对几起由不同原因引起的轴承早期失效件进行分析,讨论了影响轴承失效的常见因素。分析认为导致轴承早期失效的原因有:磨削加工不当导致局部烧伤形成软点;尺寸不当,改变了原有的配合间隙丧失运转精度;未溶解的碳化物在轴承运转的过程中脱落形成空坑,造成轴承运转不平稳;夹杂物也会导致轴承的寿命明显降低;装配不当使轴承运转不良;分析了润滑和载荷对轴承失效的影响。为提高轴承的使用寿命和可靠性,轴承的设计制造、加工过程以及使用过程方面都必须做到精细,尤其是磨削加工和装配环节要有合理的工艺参数和有效的预防措施。     

12Cr2Ni4A钢球面垫圈开裂原因

某航空发动机经工厂试车后，发现其球面垫圈外圆发生开裂。采用宏观观察、断口分析、能谱分析、金相检验、硬度测试等方法对该球面垫圈的开裂原因进行了分析。结果表明：该球面垫圈经氰化处理后，在磨削加工过程中，磨削温度过高导致磨削烧伤，形成黑色团状区域，该区域在快速冷却后，存在较大的残余应力，从而在该区域产生磨削裂纹，最终导致该球面垫圈发生开裂。     

基于Simufact的割草盘控制杆焊接成形质量控制研究

目的保证割草机割草盘控制杆焊后的装配精度和尺寸稳定性。方法采用Simufact Welding软件对割草盘控制杆焊接过程进行模拟仿真。通过建立合适的热源模型,得到焊后变形和焊接应力分布情况。结果椭圆板焊缝处为焊接变形最大的区域,最大总变形量为0.73 mm;焊后最大等效应力为395.59 MPa,且沿焊缝两侧向外扩展,等效应力呈递减趋势。结论通过工装优化方案,实现了焊后残余变形控制,最大变形量由0.73 mm降低到0.41 mm,且未引起焊接残余应力的上升,但焊后残余应力仍处于较高的水平,可通过焊后退火消除残余应力。     

成型砂轮廓形设计的CAD法

将作图法和计算法相结合,提出成型砂轮廓形的CAD设计方法。该方法以啮合原理为根据,采用反求设计的思路;通过做一系列垂直于砂轮轴线的截面,得到相应的砂轮与螺旋槽的接触点,连接这些接触点得到接触线,将接触线绕砂轮轴线旋转360°,即是成型砂轮的廓形。该方法具有简单直观、结果准确的特点。以球头铣刀螺旋槽的成型磨削为实例,对用CAD法设计成型砂轮的过程进行说明。该方法可用于各种按展成原理进行加工的成型工具的轮廓设计。     

磨削表面损伤对RBSiC弯曲强度的影响

借助X射线衍射方法测量了反应烧结碳化硅(RBSiC)材料的磨削表面的残余应力状态,并根据断裂力学评价了磨削引入的裂纹尺寸,分析了RBSiC的弯曲强度受磨削引入裂纹和残余应力的影响.研究表明,由于磨削过程中与磨削方向有关的机械载荷占主导作用,使磨削后的表面残余应力具有方向依赖性.砂轮轴向进给从0.90μm/s增加到1.35μm/s,磨削表面的残余压应力数值降低,计算得到的磨削引入的裂纹尺寸增大,导致强度下降.     

基于灵敏度分析的盘式开沟机性能分析及优化

为了解决某盘式开沟机工作时刀盘断裂的问题,采用响应面分析方法和灵敏度分析方法对开沟机进行性能分析及优化.首先,建立了开沟机仿真模型,利用有限元分析法对开沟机刀具进行动力学仿真,通过响应面分析得出了刀盘边缘应力集中是刀盘断裂的主要原因;其次,通过灵敏度分析得到了导致刀盘断裂的最大应力对各刀具受力的灵敏度,建立了基于不同刀...     

残余应力对轴承套圈磨削变形的影响

针对薄壁类轴承套圈的磨削变形问题,从内应力的角度进行了分析和讨论,提出了以调整热处理工艺为主,调整磨削工艺为辅的方法,解决了薄壁类轴承套圈的磨削变形问题。     

Randschichteigenspannungen durch mechanisches Schleifen bei hochfesten Federstählen

Oil tempered steel, like the high strength spring steel 54SiCr6 (1.7102), is mainly used for helical springs. To enlarge the contact area between spring and adjacent parts, the spring tail is often flat‐grinded. Due to wire‐drawing process residual stress is already existing before spring manufacturing. The spring manufacturing process contains several sequenced steps like winding, even grinding and shot peening. All of these steps cause additional or influence the existing residual stress in wire. The knowledge of these mechanisms and the level of residual stress is mandatory for design of application and its operation. Grinding processes in general has major influence to the residual stress level. In fact the choice of grinding parameter is essential for the stress height. In general: thermal effects while grinding cause basically tensile stress, mechanical effects cause basically pressure stress. Presented investigation shows the qualitative influence of several grinding parameters like infeed, conventional or synchronized grinding operation mode and the optional usage of cooling lubricant. The superposition of grinding‐based residual stress with different residual stress depends not only on the stress‐height but also on the characteristic. Therefore universally statements are not available.     

Topographic error analysis of a gear plunge shaving cutter finished by a cone grinding wheel

Abstract

Gear shaving is one of the most efficient and economical ways to finish gears roughed by hobbing or shaping. The theoretical pitch surface of a gear plunge‐shaving cutter is a hyperboloid with hollow tooth form. The tooth profile of a plunge shaving cutter is usually ground by a cone grinding wheel. In this paper, we propose a mathematical model to calculate the topographical error of the tooth surface of a ground plunge‐shaving cutter compared with the theoretical tooth surface that is conjugated with the work gear. The proposed mathematical model can be used to calculate the profile data of the cone grinding wheel and the corresponding machine setup at a predetermined operating pitch cylinder. The topographic error sensitivities of the plunge‐shaving cutter due to varied operating pitch cylinder, helix angle, and grind wheel data are discussed based on the proposed mathematical model. This paper provides approximate guidance for choosing the proper operation cylinder, the helix angle, and the geometrical data of the cone grinding wheel for the finishing or resharpening of the plunge shaving cutter.     

钛合金疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

目的 探究钛合金TC4低周疲劳试样加工过程中残余应力的变化及残余应力对低周疲劳寿命的影响.方法 采用X射线衍射法分别对车、磨、抛后的试样进行表面残余应力的表征,分析加工工艺对其的影响,利用液压伺服万能试验机进行低周疲劳试验,分析其表面残余应力对寿命的影响.结果 经过粗车、精车、磨削、纵抛,试样加工表面的残余应力不断减小...     

重载汽车主减速器盆形齿轮的致裂因素

重载汽车主减速器盆形齿轮通常都采用大模数齿轮,经渗碳淬火处理。由于齿轮毛坯经锻轧而成,齿轮在锻轧后的热处理、渗碳前的预热处理工艺和渗碳工艺参数以及淬火处理,对齿轮的成分、组织及应力都会产生重大影响。本文在对磨削加工时齿轮凹齿面出现的裂纹进行分析,通过不同工艺参数热处理后齿轮的金相组织检验,讨论了大模数重载汽车盆形齿轮热处理致裂的原因,并提出了预防措施和方法。