宽厚板轧机用Cr3钢支承辊淬硬层深度的理论预测与实验验证

差温热处理是决定支承辊工作层组织、应力分布和使用性能的关键工序。为精准控制宽厚板轧机用Cr3钢支承辊辊身淬硬层深度以进一步提高其寿命周期内的服役性能,利用ABAQUS有限元模拟软件计算了支承辊在差温热处理过程中的温度场分布,分析了距离辊身不同深度处的温度与显微组织演变,预测了差温处理过程中辊身淬硬层的深度。结果表明:当加热温度达到840℃及以上时,Cr3钢可获得耐磨性较佳的非珠光体组织;Cr3钢支承辊实验件的淬硬层深度达110 mm,表面硬度达到55 HSD以上,且距离表面110 mm深处的硬度降低不大于4 HSD;淬硬层深度的理论预测结果与实测结果吻合较好,可以实现支承辊淬硬层深度的精确控制,指导Cr3钢支承辊差温热处理工艺制定。

不同结构参数对铣刀铣削H13淬硬材料性能的影响

为了更好探究不同结构参数对铣刀铣削H13淬硬材料性能的影响,选用直径与圆弧半径均相同的三种硬质合金铣刀,设定不同的切削螺旋角、周刃前角以及周刃后角,选用立式加工中心对H13淬硬材料进行加工,收集与分析三种不同结构参数刀具的切削力、断屑性能以及磨损量,结果表明当刀具周刃前角和后角等变大时,刀具切削力会越来越小,同时周刃前角对刀具切削力的影响更大;切削螺旋角对铣削温度的影响最大,当切削螺旋角为30°时切削温度最小;当铣刀的周刃前角较大时,能够更好将切屑排除出去,并减小切削力,降低磨损量。

涂层刀具高速铣削高硬度淬硬钢切削力研究

采用四种不同涂层硬质合金铣刀高速铣削四种不同硬度的淬硬钢材料,研究了刀具涂层成分、工件材料硬度以及切削工艺参数(切削速度、每齿进给量、轴向铣削深度和径向铣削深度)对切削力的影响。研究表明:随着切削速度的增大,淬硬钢P20和S136的切削合力影响较小,而对于淬硬钢SKD11和PM60,改变切削速度对切削合力影响显著。随着切削速度的增大,四种不同涂层刀具切削淬硬钢S136产生的切削合力先快速增大后缓慢减小,刀具切削力大小顺序一直保持为TiSiN>CrSiN>AlCrN>TiAlN,其中TiAlN涂层相对于其余三种刀具涂层在降低切削力、减少工件与刀具之间的相互摩擦具有优势。切削参数的变化对切削力的影响与淬硬钢工件硬度的变化存在相互影响,淬硬钢硬度低于HRC55时,切削工艺参数的变化对于切削力的变化影响不明显;而当淬硬钢硬度高于HRC60时,随着切削工艺参数的增大,切削力发生显著变化。

磨削淬硬加工技术的研究现状及展望

磨削淬硬加工是一种利用磨削加工直接对零件表面淬火的绿色复合加工技术。阐述了磨削淬硬技术的研究进展,指出表面完整性三要素的影响,即从表层质量、表面质量和棱边质量三方面进行了总结。通过分析磨削淬硬技术目前存在的问题,展望了磨削淬硬技术的未来发展趋势。提出构建磨削淬硬表面完整性评价和质量控制体系是实现磨削淬硬加工从理论研究到实际应用的基础。

干式车削不同淬硬状态下Cr12MoV钢表面粗糙度规律分析

为研究干式车削不同淬硬状态的Cr12MoV钢表面粗糙度的规律,首先采用四因素(切削速度v、切削深度a_(p)、走刀量f、硬度H)四水平设计正交试验方案,然后进行车削实验,最后对试验结果进行极差和方差分析,试验结果表明:(1)在影响因素给定的范围内,切削速度v、切削深度a_(p)、走刀量f、工件硬度H等4个因素对粗糙度Ra影响程度由主到次的顺序依次是走刀量f>切削速度v>工件硬度H>切削深度a_(p);(2)以粗糙度最小为优化目标,不同淬硬状态下Cr12MoV钢最优的车削参数为A_(2)B_(3)C_(1),即切削速度v=150 m/min、切削深度a_(p)=0.2 mm、走刀量f=0.05 mm;(3)建立粗糙度预测的指数模型(正交回归法,Orthogonal Regression Methodology)和非线性模型(响应曲面法,Response Surface Methodology),分析并比较可知二次RSM模型预测Cr12MoV淬硬钢车削加工粗糙度的精度比ORM预测模型高。

合金淬硬钢20Cr2Ni4A小直径CBN砂轮磨削研究

针对合金淬硬钢20Cr2Ni4A在小直径砂轮磨削过程中,存在磨削力大、排屑难且磨损快的问题,考虑实际砂轮形貌特征,建立了砂轮磨削轨迹与磨屑厚度模型,揭示了砂轮尺寸及磨料参数对磨粒运动轨迹与磨屑厚度的影响规律。进一步建立了磨削表面线轮廓模型,并通过开展小直径CBN砂轮磨削合金淬硬钢20Cr2Ni4A实验,验证了模型的准确性。探究了磨削比能随磨削厚度的变化规律,结果表明当磨屑厚度小于0.02μm时,受尺寸效应影响,随着磨屑厚度增大,磨削比能由75 J/mm3降低至40 J/mm3。当未变形磨屑厚度大于0.02μm时,磨削比能随磨屑厚度变化不大。对比分析了进给速度对不同粒度小直径砂轮磨削力的影响规律,结果表明,当进给速度在400 mm/min以下时,粒度#200砂轮的磨削力与粒度#120砂轮的磨削力相差不大,选用粒度#200的砂轮可获得更好的磨削质量。开展不同粒度的小直径砂轮磨损对比试验,结果表明,粒度#120砂轮磨损类型主要为磨粒破碎,粒度#200砂轮磨损类型包括镀层划擦与磨料破碎,揭示了不同粒度的小直径砂轮磨损机制。

高压低温CO_(2)射流冷却条件下高速车削淬硬轴承钢的试验研究

针对高速硬车削淬硬轴承钢时刀具磨损快、切屑缠绕严重和已加工表面质量差等问题,以高压低温CO_(2)射流为冷却介质,应用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具进行了GCr15轴承套圈高速硬车削试验,并与高压乳化液冷却和高速干切削进行对比,分析了冷却条件和切削参数对刀具切削性能和加工表面质量的影响。研究结果表明:在一定的切削参数范围内,使用高压低温CO_(2)射流辅助切削可以有效降低刀具磨损、改善切屑缠绕情况,但当刀具处于剧烈磨损阶段时,刀具更容易产生崩刃而失效;当切削速度较大时,高压低温CO_(2)射流对工件表面质量的提升更为显著,有效降低了工件表面粗糙度、增大了残余压应力和表层显微硬度。

砂轮特性对40Cr钢磨削淬硬层的影响

以平面磨削淬硬试验为基础,研究了不同砂轮特性条件下40Cr钢磨削淬硬层的组织与性能。结果表明,在磨削淬硬加工中的热、机械耦合作用下,砂轮特性对磨削淬硬层的马氏体组织形貌及其高硬度区硬度值无显著影响。随着砂轮粒度或砂轮硬度的提高,磨削淬硬层深度相应增加。与树脂结合剂砂轮相比,采用陶瓷结合剂砂轮可使淬硬层深度增加近40%。

磨削用量对40Cr钢磨削淬硬层的影响

以平面磨削淬硬试验为基础，研究了磨削用量对40Cr钢磨削淬硬层组织与性能的影响。结果表明，在磨削淬硬加工中的热、力耦合作用下，磨削用量对磨削淬硬层的马氏体组织形貌及其高硬度区硬度值无显著影响，其高硬度值均在HV630～HV680之间。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，但淬硬层深度以及应力作用深度相应增加。

不同淬硬状态工具钢Cr12MoV的拉-压力学性能

使用电子万能试验机对不同淬硬状态(55±1HRC、61±1HRC、65±1HRC)的工具钢Cr12MoV试件进行了拉伸与压缩试验,分析了淬硬状态对拉伸与压缩力学性能的影响。研究表明:淬硬状态对工具钢的拉-压力学性能有显著影响;淬火硬度为61±1HRC时,试件的极限抗拉-压强度最高。

CBN车削刀具加工淬硬钢的磨损分析

选择5种不同的刀具材料在全寿命试验下用于硬车削刀具磨损的研究,刀具为陶瓷涂层和未涂层CBN刀具。低CBN含量结合陶瓷涂层的刀具主要用于淬硬钢的精加工,是本研究的重点。此外,测试了具有TiN和TiAlN涂层的新型低CBN含量刀具,刀具的弧坑疤痕上可观察到明显的碎屑,但涂层可以隔离CBN基底并提高刀具寿命。

磨削淬硬温度场数值模拟与试验研究

磨削温度作为影响磨削淬硬工艺的重要因素,直接关系着工件的表面质量。为研究其在磨削淬硬过程的分布情况,确定磨削淬硬机理,建立磨削温度场的数学模型,并采用ANSYS软件对其进行有限元仿真研究,通过对磨削温度场的分布以及变化情况的分析验证磨削淬硬的机理,并根据仿真结果对淬硬层深度进行预测。最后进行磨削淬硬试验,对工件显微硬度进行测量,将预测结果和试验结果进行比较,验证仿真结果的有效性,表明可以通过仿真来对其进行研究。

磨削淬硬技术研究现状

对磨削淬硬技术的研究现状进行了回顾和总结,对存在的主要问题进行了分析,并对磨削淬硬技术的研究内容与方向进行了展望。

磨削用量对灰铸铁HT250磨削淬硬层的影响

在平面磨床上采用白刚玉砂轮对灰铸铁HT250进行磨削淬硬试验,研究磨削用量对灰铸铁HT250磨削淬硬层的影响。结果表明:灰铸铁HT250磨削后淬硬层由表及里依次是熔化层、完全淬硬层、过渡层和基体。熔化层由二次渗碳体、残留奥氏体和碳化物组成;完全淬硬层由马氏体、残留奥氏体和条状石墨组成;过渡层由马氏体、珠光体、残留奥氏体和条状石墨组成。改变磨削用量对淬硬层高硬度区显微硬度值没有显著影响,其硬度在800~900 HV0.2之间。磨削深度增加或者工件进给速度减小,都会使淬硬层深度增大。磨削深度和工件进给速度会对淬硬层的均匀性产生影响,致使切入端、中间端、切出端淬硬层深度不同,在本试验条件下当进给速度v_(w)=0.4 m/min时淬硬层的均匀性较好。

钢淬硬性与淬透性的区分

钢的淬硬性和淬透性虽然只有一字之差,但在涵义和实际应用上却是截然不同的。在生产中,淬透性和淬硬性是选材和用材的主要依据。为了使学生能够正确理解和掌握这两个概念,从基本概念、影响因素、原理图形、测试方式、工程应用及冷却速度等方面分析了它们的不同。

40Cr调质钢外圆磨削淬硬试验研究

采用外圆磨削方式对40Cr调质钢进行磨削淬硬试验,通过测量试样的金相组织和显微硬度对外圆磨削淬硬的可行性、磨削参数对淬硬效果的影响规律等进行研究。结果表明:40Cr钢外圆磨削淬硬是可行的;试样的表层组织由完全淬硬层、过渡层和基体组成;表面硬度均在690 HV左右,淬硬层深度最高可达1.10 mm;磨削深度对表面硬度无显著影响,但对淬硬层深度具有显著影响,工件速度和砂轮型号对表面硬度及淬硬层深度均无显著影响。

磨削条件对45钢最大磨削淬硬层深度的影响

以磨削淬硬实验为基础,研究了单程磨削淬硬过程中磨削深度、工件进给速度对淬硬层深度的影响;同时通过建立最大磨削淬硬层深度的计算模型并结合Matlab软件的数值仿真功能,对45钢最大磨削淬硬层深度进行模拟仿真。结果表明:最大磨削淬硬层深度随着磨削深度的增加或者工件进给速度的减小而增加;采用Matlab对最大磨削淬硬层深度进行数值仿真得到的结果与实验结果吻合度较高,通过建立适当的数学模型可以有效地预测最大磨削淬硬层深度。

Q890高强钢焊接淬硬倾向和冷裂纹敏感性

通过焊接热模拟试验、焊接热影响区最高硬度试验以及公式计算,分析了Q890钢的焊接淬硬倾向和冷裂纹敏感性.结果表明,稻垣道夫建立的经验公式比D.Vwer建立的理论经验公式更适用于计算厚板的焊接冷却时间t8/5.Q890钢焊接热影响区的粗晶区具有较强的淬硬倾向,调整焊前预热温度以及焊接热输入,对Q890钢热影响区的淬硬倾向无明显改善,但焊前预热能有效增大冷却时间t100,降低试验钢的焊接冷裂倾向.通过计算机拟合建立了冷却时间t8/5与焊接热影响区过热区硬度的关系式,经过验证该关系式能够对Q890钢最高硬度进行合理的预测.

高速铣削P20和45淬硬钢的切削力

使用TiAlN涂层的整体硬质合金球形立铣刀，对45钢（52HRC、48HRC、42HRC）及P20钢（41HRC、33HRC）进行了高速铣削试验。基于材料变形下的流动应力方程及剪切角理论，分析了切削速度、工件硬度、材料性能对切削力的影响。试验中的切削参数如下：切削速度为156～816m／min，每齿进给量为0．1mm，轴向切削深度为3mm，切削宽度为1mm。结果表明：高速铣削淬硬钢产生锯齿形切屑，切削速度和工件硬度对切削力有显著影响。

汽车覆盖件用淬硬钢模具铣削加工的研究进展

作为汽车产销量第一大国,我国的汽车模具加工能力远远不能适应汽车更新换型的需要,中高档轿车关键覆盖件模具铣削加工质量还达不到设计要求。通过汽车大型覆盖件淬硬钢模具的铣削加工特征和难点的分析可知,铣削过程建模与仿真分析、加工工艺系统动力学特性和铣削稳定性分析、汽车覆盖件淬硬钢模具铣削加工用刀具研制、自由曲面数控编程技术及工艺规划是汽车模具高精度铣削加工的研究重点,总结归纳这几个方面的研究现状,同时探讨汽车覆盖件淬硬钢模具铣削加工仍有待于进一步解决的问题,为其后续研究方向提出一些建议。