表面超声滚压处理对TC4钛合金表面粗糙度的影响

为提高TC4钛合金叶片性能,对其进行表面超声滚压处理,分析了主轴转速、进给速度、静压力、滚压次数四个因素对表面粗糙度的影响,并通过正交试验优化参数。结果表明,主轴转速、进给速度对表面粗糙度的影响显著,通过水平分析,筛选出最优方案为主轴转速400 r/min、进给速度0.1 mm/r、静载荷490 N、滚压次数3次。表面超声滚压是一种有效的TC4钛合金表面质量提升工艺,筛选的最佳工艺方案可将表面粗糙度由Ra0.8μm降低至Ra0.079μm,摩擦系数降为一半,耐磨性显著提升,证明该工艺方案在TC4钛合金叶片使用寿命提高方面具有一定的参考意义。

表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响

对EA4T型高速列车车轴钢棒状旋转弯曲疲劳试样实验段磨削加工后进行了表面超声滚压处理。观察了处理前后试样的表面形貌及表层微观组织,测量了处理前后试样的表面粗糙度、表层硬度及表层残余应力。利用旋转弯曲疲劳实验得到处理前后试样的疲劳极限。结果表明:表面超声滚压处理后,试样的疲劳极限由352MPa提高到401MPa。疲劳极限的提高主要由于表面超声滚压处理后试样表面粗糙度降低、表层强度及残余压应力增加。

表面超声滚压处理对AISI304不锈钢疲劳性能的影响

采用透射电镜、金相显微镜、便携式表面粗糙度测量仪、显微硬度测量仪和X射线衍射应力分析仪,研究了AISI304不锈钢传统车削加工和车削后SURP再处理的两种试样。分析了SURP试样表层特性的变化,通过旋转弯曲疲劳试验获取了两种试样的疲劳极限。结果表明:经SURP处理的试样粗糙度为0.19μm,传统车削试样的粗糙度为0.87μm,前者显微硬度在表层深度50μm处比后者提高了47%,残余压应力由-453 MPa提高到了-721 MPa,试样的疲劳极限由362 MPa提高到了434 MPa。

表面超声滚压处理工艺对高速列车车轴钢表面状态的影响

为提高高速列车车轴钢的疲劳性能,对车轴钢EA4T进行了表面超声滚压处理(SURP)。综合运用了粗糙度测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射应力分析仪、显微硬度仪以及金相显微镜研究了表面超声滚压处理工艺参数中静压力和进给速度对高速列车车轴钢表面粗糙度、表面残余应力状态、表层显微硬度及微观组织的影响规律。结果表明:在试验参数范围内,静压力和进给速度越低,车轴钢的表面粗糙度越低;SURP后,试样表面轴向残余压应力得到大幅度提高,并且随着静压力的增加而增加,随着进给速度的增加而减小;表面硬度以及塑性变形层厚度随两参数的变化规律与残余应力的变化规律相似。

表面超声滚压参数对轴承套圈表面性能的影响

为了研究超声滚压工艺参数对工业机器人轴承套圈表面性能的影响,选用目前工业机器人轴承常用材料为对象,选取主轴转速与静压力两个工艺参数进行试验,结果表明超声表面滚压加工对GCr15表面性能的提升具有很大的作用,其中表面粗糙度的提升随着主轴转速及静压力的增加而降低,但是静压力超过一定值时表面会产生裂缝,导致粗糙度增大;表面硬度提则随着静压力的增大而提高;表面残余应力在一定的静压力的情况下,会随着主轴转速的增加而降低。

表面超声滚压加工对配气机构凸轮轴材料滚动接触疲劳性能的影响

为提高某型号发动机配气机构中凸轮材料C53钢的滚动接触疲劳性能,对材料表面进行不同静压力(分别为400,600,800和1000 N)的表面超声滚压加工(SURP),并分别对加工前后材料的表面形貌、表面粗糙度、显微硬度、表面残余压应力及接触疲劳等性能进行对比研究。研究结果表明:与未加工试样相比,经过SURP的试样其以上各性能都明显提升,其中,当静压力为600 N时,对材料各性能增强作用效果最好,包括使其表面质量最高,显微硬度(HV0.2)可由583.4(未加工)提升至661.1(SURP),表层残余压应力从−327.8 MPa(未加工)提高到−1437.6 MPa(SURP),并具有最长的滚动接触疲劳寿命;额定寿命(L10)、中值寿命(L50)、特征寿命(L63.2)分别为6.419×106,8.535×10和9.250×106转,分别为未加工试样相对应寿命的7.4,4.8和4.2倍。由此可知,SURP静压力为600 N对该种凸轮轴材料的疲劳性能提升作用最显著。

表面超声滚压对D2车轮钢磨损性能的影响

研究表面超声滚压处理对D2车轮钢表层组织及滚动磨损性能的影响,为轨道交通关键材料设计和寿命提供理论和实验依据。对D2车轮钢进行表面超声滚压处理,对比处理前后的两种试样的表面粗糙度,观察两种样品截面的金相组织,对样品表面和截面进行硬度测量。对两种试样进行2×104r磨损实验,重复上述分析方法,比较两种试样的磨损性能并进行分析。结果表明:D2车轮钢经过表面超声滚压处理后表面粗糙度明显降低,表层会出现明显的硬化层,晶粒发生细化。磨损实验后,经表面超声滚压处理后的D2车轮钢摩擦系数较小,在0.5×104r内抗磨损性能得到提升,表层组织发生更剧烈的塑性变形,产生更厚的塑性变形层。

表面超声滚压工艺参数对EA4T车轴表面性能的影响

采用表面超声滚压技术对EA4T车轴表面进行强化处理;利用正交试验法对表面超声滚压工艺参数进行优化。采用粗糙度仪、显微硬度计和残余应力测试仪分别测量车轴表层处的粗糙度、显微硬度和残余应力;并用扫描电镜观察截面的微观组织。结果表明:表面超声滚压可降低EA4T车轴表面粗糙度,获得较高的表面残余压应力,提高车轴表面硬度,并使表层晶粒细化。通过正交试验得出,对粗糙度、表层硬度、硬化层深度和表面残余应力影响最显著的因素分别为进给量、主轴转速、滚压力和主轴转速。本试验条件下选出的最佳工艺参数为主轴转速10 r/min、进给量0.10mm/r、滚压力300 kg。

LZ50车轴钢表面超声滚压改性分析

对LZ50车轴钢进行表面超声滚压处理。利用金相显微镜和扫描电镜观察试样超声滚压前后表面形貌和截面组织,分析超声滚压处理前后试样的硬度和残余应力。研究结果表明:超声滚压处理前,试样表面存在1μm的车削细晶层。经过超声滚压处理后,试样表面粗糙度降低,表层显微组织发生明显塑性变形,形成约2μm的剧烈塑性变形层,塑形变形层内部铁素体晶粒细化,片状渗碳体碎化溶解,表面硬度升高,表面残余压应力提升,轴向残余压应力均大于周向残余压应力。这些特性均有利于提高车轴的抗疲劳性能。

表面超声滚压工艺参数对车轴钢表面性能的影响

通过研究表面超声滚压不同加工参数对DZ2车轴钢表面完整性及表面性能的影响规律,为DZ2车轴钢超声表面滚压处理选取最优工艺方案。研究结果表明:通过超声表面滚压处理后,DZ2试样的表面状态得到改善,表面性能得到大幅度提高。试样表面粗糙度降低,表面显微硬度增加,轴向表面残余提升;周向的表面残余应力变化幅度较小。表层出现明显的塑性流变,同时表层组织中发生铁素体晶粒的拉长以及渗碳体的碎化现象。不同的工艺参数对材料表面状态影响不同,随着主轴转速的增加,表面粗糙度值逐渐减小,表面轴向残余应力得到大幅度提高;随着静压力的增大,表面硬度的数值不断增大。通过合理组合不同的加工参数,可以使得DZ2车轴钢表面完整性及表面性能得到较好的改善,提出最佳优化参数组合建议。

超声滚压对5083铝合金焊接接头表面性能的影响

对5083铝合金MIG焊接头进行表面超声滚压处理,对比分析了超声滚压处理前后接头表层微观组织、表面形貌、表面粗糙度、硬度、残余应力等表面性能变化,并测试了接头的耐腐蚀性能。结果表明:表面超声滚压处理后,接头表层金属发生了明显塑性流变,表层晶粒发生一定程度细化;接头表面粗糙度值明显降低,其中热影响区降低最明显,Ra值由2.93μm降至0.155μm,表面变得光滑平整;接头表面硬度增加,焊缝区提高最明显,由97.92HV升至124.67HV。超声滚压处理后接头焊缝附近的残余拉应力全部转变为-300 MPa左右的残余压应力。耐腐蚀试验结果表明,超声滚压处理后接头的表面耐腐蚀性能得到一定程度的提高。

超声表面滚压工艺影响镍基690合金冲-切磨损行为的研究

通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切变量下其磨损界面的动态响应行为与损伤机理.得出了USRP工艺可有效降低磨损界面的摩擦力和摩擦系数,降低冲切能耗,进而减少材料的磨损程度,此外,冲击或切向滑动速度的增加均会导致磨损界面所受冲击力和摩擦力的增大,并降低动能吸收率.

超声表面滚压工艺对固溶态ZK60镁合金硬度梯度及显微组织的影响

采用超声表面滚压工艺,通过粗糙度测试、显微组织观察、硬度测试等方法,研究了不同滚压静压力和滚压道次对固溶态ZK60镁合金硬度梯度及显微组织的影响。结果表明:固溶态ZK60镁合金材料通过超声滚压后,样品获得了显微梯度组织和对应的梯度硬度变化;随着超声滚压的静压力(150、250、350 N)和滚压道次(6、9、12、15和18)的不断增大,样品的表层显微硬度值与梯度强化层深度也随之增大,表层的晶粒得到一定程度的细化;同时,表层显微组织形成的流变层更加明显,样品的表面完整性更好,样品的粗造度值最小为Ra=0.135μm,表层硬度值最大为130 HV。

基于纳米压痕实验的超声表面滚压镁合金本构参数反演分析

本研究对AZ31B镁合金进行超声表面滚压处理,获得在厚度方向具有细晶层的镁合金板并表征其截面的微观结构;通过纳米压痕实验获得了镁合金截面不同位置的力学性能。将ABAQUS有限元软件与Isight软件相结合,反演得出镁合金测量层简化J-C本构方程参数;对细晶层的力-位移曲线进行有限元计算,探讨了残余应力对镁合金力学性能的影响。结果表明:通过超声表面滚压处理后,试样截面方向形成厚度约为80.68μm的细晶层;截面方向上距镁合金表面越近,镁合金的弹性模量、硬度、残余压应力越大,滚压头的平均位移越小;有限元计算得出镁合金细晶层的残余应力对镁合金塑性性能的提高起到重要作用。通过分析超声表面滚压后AZ31B镁合金的力学性能,对其应用提供了一定的参考和依据。

GCr15SiMn贝氏体轴承钢超声滚压表层组织与性能

目的 研究超声滚压加工对贝氏体轴承钢的影响,并分析超声滚压工艺参数对贝氏体轴承钢试样表层组织及性能的影响规律,为提升贝氏体轴承表面性能提供理论及试验依据。方法 通过超声滚压加工前后试样对比分析,确定超声滚压处理技术对贝氏体轴承钢组织性能的提升;通过单因素试验法,研究超声滚压工艺试样组织、性能的影响规律;通过表面与截面组织相结合的方法,分析贝氏体轴承钢组织的类别特征。结果 根据试样表面状态可将原始试样分为3类:细晶层存在表面微裂纹的截面组织、细晶层无裂纹的截面组织及无细晶层截面组织。超声滚压后,3类截面组织均产生塑性变形层,无细晶层截面组织形成的塑性变形层最厚。超声滚压处理后,存在于原始试样表面的机加工纹理变细,犁沟变浅;试样表面粗糙度降幅可达75%,试样表面硬度增幅为4%,且试样表面产生了约90μm硬化层。结论 相同静压力下,随电流增加,试样表面粗糙度显著降低,塑性变形层显著增加,硬度、硬化层深度增加但增幅较小;相同电流下,随静压力增加,试样表面硬度、塑性变形层深度、硬化层深度及表面硬度增加,粗糙度变化不大。

40Cr超声表面滚压加工纳米化

采用超声表面滚压(Ultrasonic surface rolling extrusion,USRE)加工方法对调质态40Cr轴进行处理。通过对处理表层进行微观结构观察发现:该加工方法既可以使表层纳米晶粒细化至3～7nm,还可以使表面粗糙度水平降至0.05μm;USRE样品表面附近区域形成了厚度约为200μm的流变组织,且晶粒尺寸沿厚度方向呈现梯度分布。力学性能测试证明:USRE试件表面显微硬度提高了63%,表面残余应力最高为-846MPa,压缩应力层深度可达1mm以上。摩擦磨损对比试验表明:USRE方法能够降低金属表面摩擦因数,提高其抗磨损性能。

超声表面滚压加工参数对40Cr表面粗糙度的影响

研究了超声表面滚压加工各种加工参数对供货态40Cr轴表面粗糙度的影响.采用表面粗糙度分析仪对初始及加工表面进行测定,并使用显微硬度计测量该技术对40Cr表层沿深度方向的硬化作用.试验结果表明:超声表面滚压加工技术能显著降低车削的加工痕迹,改善金属材料的表面质量;各工艺参数对试样表面粗糙度均有一定影响,并产生不同程度的表层硬化作用;并且给出了各工艺参数的合理范围,试样的表面粗糙度值可降低至0.2.μm以下.

超声表面滚压加工40Cr表层的纳米力学性能

研究了超声表面滚压加工40Cr表层的力学性能.采用纳米压痕实验测定了表层的弹性模量、纳米硬度和残余应力.实验结果表明:经过超声表面滚压后,40Cr表层的弹性模量和硬度都得到显著提高,最大值均位于表面,往复加工3遍的表面弹性模量和硬度分别为217.16,GPa和3.588,GPa,加工6遍的表面弹性模量和硬度分别为224.8,GPa和3.857,GPa;同时表层获得一定数值的残余压应力,最大值位于表面并随着加工遍数的增加而增大.对比实验结果发现往复加工次数对表层的力学性能有重要的影响.

超声表面滚压处理铝合金钻杆的高温摩擦学性能

为了提高铝合金钻杆的耐磨性,利用超声表面滚压技术(USRP)对2219铝合金钻杆材料进行表面强化处理。采用透射电子显微镜(TEM)表征了USRP处理后铝合金的晶粒大小,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计测量了强化层的微观形貌、相组成和显微硬度,并利用高温摩擦磨损试验机评价了试样的摩擦学性能,对磨副为玛瑙球。结果表明,经USRP处理后2219铝合金表面形成了纳米晶和厚度约500μm的塑性强化层,表面硬度由120 HV0.05提高至190 HV0.05。随着摩擦磨损试验温度的升高,未处理试样和USRP试样的平均摩擦因数和磨损率都逐渐增大。在相同试验温度下,USRP试样的平均摩擦因数和磨损率均小于未处理试样的。未处理试样和USRP试样的磨损机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。

超声表面滚压改善45~#钢表层特性及疲劳性能的研究

目的研究超声表面滚压处理(Ultrasonic Surface Rolling Process,USRP)对45#钢表层特性及疲劳性能的影响。方法利用超声表面滚压设备处理45#钢,观察分析处理前后试样的表层特征、状态、微观结构,采用旋转弯曲疲劳试验研究试样疲劳性能,通过升降法测取疲劳极限值。结果 USRP处理后,试样表面形貌显著改善,表面粗糙度由之前的3.2μm降低到0.23μm,显微组织细化,晶粒取向趋于随机分布,表层显微硬度相比心部提高56%左右,强化层厚度可达400μm,残余压应力由-180 MPa提高到-532 MPa,疲劳极限值由296 MPa提高到403 MPa。结论通过USRP处理,试样的表层特性及表面性能得到强化改善。疲劳性能的提高主要归因于USRP处理使材料表面粗糙度降低,晶粒细化,显微硬度与残余压应力提高。