电化学剥层在齿轮钢残余应力测量中的应用

目的用电化学抛光法对18CrNiMo7-6齿轮钢进行台阶式剥层,研究残余应力沿深度层的分布。方法为了达到剥层效果并保证表面质量,选取了适用于钢材的三种电解液,通过试验结果分析,选定一种电解液用于本试验。选定电解液后,以表面粗糙度和光亮度作为评判标准,通过单因素试验法确定适用于18CrNiMo7-6齿轮钢的电流密度、最佳剥层时间。运用三维表面形貌测量系统测量试样微观台阶结构,运用X射线残余应力分析仪测量每层台阶残余应力值,得到残余应力沿深度层的分布。结果测得的原始表面残余应力为-243 MPa,随着剥层深度(每层约15μm)的增加,残余应力由压应力逐渐变为拉应力,深度达到85μm时,残余应力稳定在50 MPa左右。优选出适用于18CrNiMo7-6齿轮钢的电化学剥层参数:电解液组成为20%H_2SO_4+60%H_3PO_4+20%H_2O,电流密度为0.49 A/cm^2,抛光时间为25 min。结论利用电化学抛光可实现对齿轮钢试样进行台阶式剥层,该方法相较于传统电化学剥层的优势在于每层表面均有保留,有利于对任意层的残余应力进行反复测试以及对其他性能的研究。