基于分段变磨削力的磨削强化层仿真

分析了磨削强化工艺过程中实际磨削时间以及磨削过程中磨削力的变化规律,提出了分段变磨削力磨削温度仿真方法来预测磨削强化层深度分布。首先对磨削力进行离散,计算相应的热流密度;然后将热流密度按砂轮与工件实际接触长度依次施加到工件的磨削表面,对工件磨削过程中的温度场进行仿真分析,得到了磨削强化层的分布;最后将所提出仿真方法与实验和传统仿真方法进行了比较分析。结果表明,基于分段变磨削力仿真可以更准确地预测工件沿磨削方向的磨削强化层分布。

40Cr钢磨削强化的试验与数值仿真

利用磨削过程中产生大量的磨削热使40Cr钢表层的温度升高,超过奥氏体化的温度,然后快速冷却,使40Cr钢表层发生马氏体相变,达到强化40Cr钢表层的目的。在磨床上对40Cr钢进行磨削试验,观测并分析工件横断面相交层的组织变化、厚度值和硬度变化,以及加工后工件表面的粗糙度。借助有限元分析方法,对工件的温度场进行仿真,得出工件各处的温度变化历程,由马氏体相变条件来获得表层马氏体相变层的厚度值。试验结果表明,40Cr钢的表层发生了马氏体相变,表层的硬度值得到极大提高,表面粗糙度也满足常规磨削的要求。由有限元仿真得出的相变层厚度值和试验结果相吻合。因此利用磨削强化技术替代40Cr钢高频淬火强化工艺是可行的,并且这项技术可以对其他合金钢进行强化。借助有限元方法对工件表层的温度场进行仿真,可以预测相变是否发生和相变层的厚度,优化磨削参数,减少试验研究的次数和成本。

外圆磨削强化技术及其磨削力的研究

提出了外圆磨削方式的磨削强化技术,并在M1432B型磨床上进行了试验。针对参量为磨削深度0.3mm、工件速度0.2m/min的试件强化层进行金相分析与硬度测量,发现组织为马氏体且硬度最高达到754HV(约62.3HRC),验证了其切实的可行性及良好的强化效果。对于外圆磨削强化过程中的磨削力,建立了磨削力模型并提供了使用自制弹性顶尖的测量方法,实测后发现切向力与法向力数值随着磨削深度的增大而增大,在磨削深度0.4mm处分别达到了146N和656N,且法向力的数值与增长速度比切向力高。

磨削液参数对磨削强化表面微结构损伤的影响

针对磨削强化过程中磨削液对磨削力和磨削温度场的影响,建立非调质45钢的磨削强化过程的仿真模型,分析不同磨削液参数对工件表面温度场及加工后残余应力的影响.最后,选择不同磨削液参数对45钢工件进行平面磨削强化试验,研究加工后工件表面硬度值及其表面完整性参数.试验结果表明,工件表面微结构损伤与磨削深度有密切的联系,在磨削过程中加入一定量的磨削液能有效降低表面微结构损伤,但削弱了在工件表面上由磨削热产生的强化能力.

40Cr调质钢磨削强化效果的研究

磨削强化处理技术是利用磨削热替代感应淬火热源对钢件表层进行强化处理,是将磨削加工与表面强化合为一体的工艺。该工艺可获得与感应表面淬火基本一致的强化条件和强化效果,其表层组织为马氏体硬化层,表层硬度53HRC左右,探明40Cr调质钢磨削强化的可行性。

外圆磨削强化中的磨削力研究

提出了外圆磨削方式的磨削强化技术,并在M1432B型磨床上进行了试验。针对参量为磨削深度0.3mm、工件速度0.2m/min的试件强化层进行金相分析与硬度测量,发现组织为马氏体且硬度最高达到754HV(约62.3HRC),验证了其切实的可行性及良好的强化效果。对于外圆磨削强化过程中的磨削力,提供了使用自制弹性顶尖的测量方法。实测后发现切向力与法向力数值随着磨削深度的增大而增大,在磨削深度0.4mm处分别达到了146N和656N,且法向力的数值与增长速度比切向力的高。

磨削强化中磨削用量的优化设计

针对磨削强化试验有一定盲目性的现状,深入地探讨磨削过程的磨削用量的优化设计,提出按砂轮地貌优化切削用量的思路。以比磨削能为优化目标,以表面粗糙度和容屑空间为约束条件建立数学模型,得到一个完整的磨削强化的优化模型。以40Cr为研究对象,采用单纯形法或图解法求解,得出一组磨削用量的最佳组合。为正确评价优化用量的磨削强化效果,进行试验验证,取材料在变切深时进行研究。通过测量试验时的磨削力、计算比磨削能和热源强度等从理论角度进行分析;通过测试试件的维氏硬度和观察其金相组织,从试验的角度研究磨削强化的效果。结果表明,优化数据较为合理,磨削强化在其指导下进行试验,可以减少盲目性,提高强化效果。

MQL参数对40Cr磨削强化层表面质量影响的试验研究

为了改善磨削强化层的表面质量,将微量润滑(简称MQL)应用于磨削强化工艺。采用MQL技术对40Cr钢进行磨削强化试验,研究了润滑冷却工艺,如磨削液供给方式、MQL喷射流量、空气压力等对磨削强化层深度、表面显微硬度和表面粗糙度等的影响。结果表明:在湿磨条件下,工件表面没有产生强化层;在MQL磨削条件下,获得的强化层深度略低于干磨,但表面显微硬度较干磨有所提高,且MQL下工件表面的粗糙度低于干磨;在MQL磨削强化中,增加MQL喷射流量和空气压力均有利于提高强化层的表面硬度和降低表面粗糙度。因此,MQL磨削强化能提高工件表面的质量,改善零部件的使用性能。

进给速度与磨削深度对40Cr钢磨削强化效果的影响

磨削强化技术是一种集磨削加工与表面淬火于一体的新技术,可对钢件表层进行强化处理。针对矿山机械中的常用材料40Cr钢进行了磨削强化试验,通过改变进给速度与磨削深度研究了强化层深度的变化规律,并进一步阐述了磨削强化技术对于40Cr钢的可行性与必要性。

非调质钢的磨削强化试验

磨削强化处理技术是利用磨削热替代高、中频感应淬火热源对钢件表层进行强化处理,将磨削加工与表面强化合为一体。对非调质钢进行磨削强化开展研究,通过变切深和变进给磨削强化试验,研究强化层深度的变化规律,对试件的金相组织进行分析。研究表明非调质钢磨削强化是可行的。

非调质钢磨削强化效果的研究

磨削强化是利用磨削热对工件表面进行淬硬处理的新工艺,在技术上能代替感应淬火等表面热处理工艺,可以减少加工工序,降低生产成本。本研究为曲轴等非调质钢零件的实用性研究提供参考。

金属材料磨削强化技术的研究现状与展望

磨削强化技术是近年来兴起的一项新技术,它利用磨削加工过程中产生的大量磨削热,使金属材料工件的表面马氏体化,强化工件材料性能。介绍了该项技术的诞生背景与研究历史,分析了其机理与特点,评估了其实用价值,最后指出了存在问题与发展方向。

预加热磨削强化均匀性实验研究

针对磨削强化过程中磨削强化层沿工件磨削方向分布不均匀以及磨削后工件表面产生变形的情况,提出了一种基于温度补偿的磨削强化层均匀性改善方法.通过铜电极对工件导电加热,并在工件切入端安装304不锈钢垫片,通电后形成串联的闭合回路.利用304不锈钢的电阻率大,导热系数小的特性,在预加热条件下工件切入端形成局部高温,达到对工件切入端进行温度补偿的目的,从而提高切入端的磨削强化层深度,进而提高工件磨削强化层深度分布的均匀性.实验中研究了预加热温度和304不锈钢厚度对磨削强化层分布和工件变形情况的影响规律.实验研究结果表明:磨削力和工件磨削强化层深度随着预加热温度升高而增加;随着工件磨削切入端所加不锈钢垫片厚度的增加,磨削后工件变形减少,同时沿工件磨削方向磨削强化层深度分布的均匀性相应提高.

非调质钢48MnV磨削强化残余应力场的试验研究及有限元仿真

基于非调质钢48MnV的磨削强化试验,对其强化后试样的残余应力进行了测试。应用非线性瞬态有限元法计算了48MnV钢工件在移动热源作用下的温度场,然后应用热弹塑性有限元法计算了工件在热作用和磨削力耦合下的残余应力分布。结果表明,磨削强化表面存在残余压应力,并分析了存在压应力的原因;模拟结果与试验结果相比,误差在标准范围内。

非调质钢48MnV磨削强化温度与强化效果的研究

进行了利用磨削热替代高频感应热对微合金非调质钢48MnV试样表面强化,将磨削加工与表面强化复合为一体的可行性研究。给出了磨削强化温度预估数学模型;采用白刚玉砂轮在MMD7125平面磨床上进行了工艺试验,采用分块试件夹丝半人工热电偶测温技术获得了不同用量条件下的磨削强化温度变化曲线;利用HSX-1000型全自动显微硬度测试仪测定了磨削强化层的显微硬度;利用MM-6金相显微镜和数码相机拍摄了强化层的金相组织形貌照片,对强化机理进行了探讨。研究结果表明:预估温度与实测温度基本吻合,该模型可用于磨削强化温度的预估;通过磨削参数的优化,可以获得磨削强化所要求的温升速度、最高温度、温度作用时间和冷却速度;获得了与高频感应淬火相似的强化层组织,完全硬化区组织为细小针状马氏体;与高频感应淬火组织形成机理不同的是,由于磨削应力场的作用,完全硬化区表面层的马氏体组织比中间层细小。

非调质钢48MnV磨削强化层深度的有限元预测

用有限元软件对非调质钢48MnV在各种磨削参数下的磨削强化过程进行了有限元分析,预测了磨削强化层的深度;试验测定了非调质钢48MnV磨削强化层的显微硬度,分析了磨削强化层的显微组织,并用硬度与金相两种方法测出了磨削强化层深度随磨削深度的变化规律。结果表明:硬度法和金相法所得磨削强化层深度测定值接近,试验结果准确;磨前强化层深度在磨削深度为0.2 mm时达到最大值,有限元预测磨削强化层深度与试验结果相对误差在11.9%～18%之间,在可接受的范围内。

磨削强化技术对中碳钢磨削淬硬效果的研究

磨削强化技术是利用磨削加工过程中产生的大量磨削热对工件材料进行表面热处理的新工艺技术。它利用磨削热使退火或回火钢零件材料表层产生马氏体相变,达到表面强化的目的,实现了表面淬火工艺与机械加工过程的集成。本文选取45钢和60钢为研究对象,进行磨削强化试验研究。研究结果表明:在磨削温度场作用下缓进给磨削表面硬化层在深度和宽度方向上具有不同的组织变化趋势和显微硬度分布特征;表面硬化层始终存在由过渡区与未淬硬区或高温回火区组成的软化带。

48MnV钢磨削强化层金相组织和表面应力分析

利用三维数字显微镜拍摄了48MnV磨削强化后的金相照片,利用X射线应力分析仪测试了强化层表面的残余应力,分析了组织、残余应力随工艺条件的变化情况以及组织、残余应力之间的关系。

磨削强化过程的温度场计算机动态仿真与实验验证

对磨削强化技术进行了计算机仿真与实验分析,并将结果进行对比验证,温度场的有限元计算表明仿真结果与实验结果基本相符,提示磨削强化过程的计算机仿真可以基本代替成本高昂的实际磨削强化试验,不仅大大节省了研究成本,而且有望对磨削强化结果进行预测。

40Cr调质钢磨削淬硬表面强化效果的研究

通过变切深和变进给对40Cr调质钢进行磨削强化试验,研究强化层深度的变化规律,对试件的金相组织进行分析。结果表明,该工艺可使40Cr调质钢获得与感应表面淬火基本一致的强化效果。