预应力淬硬磨削复合加工表面粗糙度试验

以预应力淬硬磨削条件下试件表面粗糙度变化规律为研究对象,通过对45钢试件进行预应力淬硬磨削试验并进行表面粗糙度测量,分析了预应力淬硬磨削工艺参数(预应力、磨削深度、进给速度等)对试件表面粗糙度的影响机制.结果表明,粗糙度在试件表面分布并不均匀,其数值基本上都是从切入区到切出区逐渐增大的;适当增加预拉应力数值可以降低工件表面粗糙度,有效抑制试件表面微观裂纹的扩展,降低磨削温度,改善试件表面质量;预应力淬硬磨削中磨削深度和进给速度对表面粗糙度的影响与普通磨削一致,即随着磨削深度和进给速度增加表面粗糙度数值逐渐增大.

预应力淬硬磨削加工表面微观形貌仿真与实验

为了揭示预应力对磨削淬硬过程及表面微观形貌的影响机理,根据热弹塑性有限元理论,在不同大小的预应力作用下,以45钢试件为研究对象,使用DEFORM-3D进行单磨粒切削仿真,并结合预应力淬硬磨削实验,对等效应变、沟槽深度、表层微观组织及表面微观形貌进行分析.研究表明:施加预应力对热-机械等效应变影响较小,对微观组织转变影响明显,进而影响位错密度和晶粒体积,间接影响表面粗糙度;在预应力取值较小时,随着预应力增大表面沟槽深度减小,有利于减小表面粗糙度值,但在预应力超过某一数值后,会引起表面褶皱,反而使表面粗糙度数值增大.

40Cr零件预应力淬硬磨削表面粗糙度值分析

表面粗糙度值是重要的表面完整性指标之一,其数值及分布特征对机械零件使用性能影响显著。为研究预应力淬硬磨削复合加工零件表面粗糙度值特征及影响机理,以40Cr材料为载体,开展预应力淬硬磨削复合加工试验,分别测量加工后试件表面切入段、中间段、切出段的表面粗糙度值,分析表面粗糙度值及分布特征与机理。结果表明:试件表面粗糙度值沿表面分布不均匀,从切入段到切出段表面粗糙度值呈逐渐增大的趋势。预应力一定时,随着磨削深度的增加,试件表面粗糙度值逐渐增加;磨削深度不变,预应力增大时试件表面粗糙度值降低,表面完整性有所提高。

基于预应力加载的淬硬表面强化层厚度预测

为评估预应力磨削加工中,预应力参量对工件表面磨削强化层厚度的影响,对未调质45钢试件施加0~100 MPa不同预应力并进行表面磨削淬硬.在有限元软件ANSYS中用热-力顺序加载的办法模拟磨削加工淬硬过程,分析热相变和加工硬化对加工硬化层厚度的影响,探讨距切入点不同位置的加工硬化层厚度分布.硬化层厚度仿真结果与试验数据相符,误差小于6%.同时,加载预应力导致磨削表面强化层厚度出现小幅减薄(<10%)的结果,证实加载预应力加剧材料组织重分布,抑制了淬火碳化物的弥散,但可能并非是利于硬化层厚度增加的因素.

预应力加载条件下零件干磨削表面强化层特征

采用预应力复合干磨削加工技术,对未调质45#钢试件在不同预应力加载条件下实施表面磨削淬硬,观测不同磨削深度和进给速度条件下的试件表层金相组织,测量并分析试件在不同预应力条件下磨削淬硬层厚度、金相组织的变化状况,并通过试件截面不同位置硬度测定显示淬硬层厚度及金相成分的变化,得到试件施加预应力对淬硬强化层厚度的影响规律.研究表明,预应力淬硬磨削能使工件表面产生强化层,且大的磨削深度和小的进给速度有利于试件表面发生相变强化以及表层塑性变形的增大.

表面硬度对PSHG零件滚动接触性能影响分析

为研究表面硬度对预应力淬硬磨削复合加工(PSHG)零件滚动接触疲劳性能的影响,设计滚动接触疲劳试验,加工3组表面硬度递增的PSHG复合加工45钢试件,对比试件表面接触区的疲劳损伤,分析其影响规律。通过ABAQUS软件仿真,对比不同表面硬度PSHG试件滚动接触时的应力、应变。结果表明,在HV_(0.5)为561到787硬度范围内,PSHG复合加工45钢试件的滚动接触疲劳性能随硬度增大而提高,表面疲劳损伤区域比例降低32.6%;其原因为表面硬度越大,试件在滚动接触中产生的塑性应变累积越小。通过控制PSHG加工参数获得合理的表面硬度,满足实际的抗疲劳使用要求,可以为PSHG复合加工新工艺开发提供参考。