钢球强化研磨加工时间对GCr15钢球耐磨性的影响

为提高GCr15钢球表面的耐磨性能,将GCr15钢球、硬质球、研磨粉及研磨液混合进行钢球强化研磨加工。通过采用光学金相显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计分别检测GCr15钢球的截面显微组织、晶粒尺寸及维氏显微硬度,再通过摩擦磨损试验机对不同钢球强化研磨加工时间的GCr15钢球进行摩擦磨损试验,分析其平均摩擦系数、磨损量及磨痕宽度,研究钢球强化研磨加工时间对GCr15钢球表面耐磨性能的影响。结果表明,在其它加工工艺参数保持不变的情况下,钢球强化研磨加工时间由30 min增加至90 min时,其表层强化层厚度增加,晶粒细化程度逐渐增大,维氏显微硬度提高,使其耐磨性能增强。

强化研磨加工中喷射角度对GCr15轴承钢耐摩擦腐蚀性能的影响

研究不同喷射角度下强化研磨处理GCr15轴承钢板表面耐摩擦腐蚀性的影响。通过改变强化研磨喷射角度,在3.5%NaCl中进行摩擦磨损实验,测试其耐摩擦腐蚀性能。并对试样进行金相组织、SEM、显微硬度、质量磨损和表面磨痕分析。在不同喷射角度下的摩擦腐蚀试验下,磨损量分别为0.0925 g、0.0533 g、0.0247 g,低于未处理的试样(0.1311 g),其表面磨痕宽度分别为491.9μm、346.8μm、323.2μm,比未处理的试样低(545.9μm),但是其表面粗糙度分别为Ra0.545μm、Ra0.598μm、Ra0.618μm,比未处理的试样高(0.481μm)。当喷射角度由30°增加至90°时,其质量磨损量下降72%,表面磨痕宽度下降41%,表面粗糙度上升18%,强化层厚度增加55%,当喷射角度为90°时,试样的显微硬度最高(HV895.4)。由此得出结论:不同喷射角度下强化研磨加工处理GCr15轴承钢板后,材料表层虽然粗糙度有所提升,但是组织尺寸变小、硬度提高、出现组织均匀的致密强化层,在综合条件下材料的耐摩擦腐蚀性能得到提高。

钢珠损伤对轴承套圈强化研磨加工表面粗糙度和硬度的影响

目的探索在强化研磨加工中,钢珠损伤对轴承套圈表面粗糙度和硬度的影响规律。方法采用单一变量法改变钢珠循环使用次数,分别对11个轴承套圈工件进行强化研磨加工实验。采用场发射扫描电子显微镜、粗糙度测量仪和洛氏硬度计分别检测所得钢珠和工件试样的表面微观形貌、表面粗糙度、表面硬度以及横截面形貌,并分析钢珠损伤与工件试样表面粗糙度、硬度的关系。结果在工艺条件保持不变的前提下,随着循环使用次数的增加,钢珠表面由微点蚀向翘起及疏松损伤演化,加工所得工件表面粗糙度和硬度增量也随之下降。循环使用150次以内,钢珠表面损伤以微点蚀为主,损伤程度较轻微,加工所得工件强化层厚度在50μm以上,表面平均粗糙度为1.2～1.6μm,表面平均硬度增量为1～1.3HRC。循环超过150次后,钢珠表面由翘起微颗粒和薄片向疏松表层缺陷演化,损伤程度加重,加工所得工件强化层厚度低于50μm,表面平均粗糙度下降至1.0μm,表面硬度增量则在0.06～0.6HRC之间。结论本研究实验条件下,钢珠循环使用次数不宜超过150次,否则将导致加工所得工件的表面粗糙度和硬度增量显著下降。

强化研磨微纳加工参数对轴承套圈滚道表面硬度的影响

目的探明不同加工参数对加工表面平均硬度的影响规律。方法用强化研磨微纳加工技术对6012深沟球轴承内圈滚道表面进行强化处理,通过设置不同的喷射压力、加工时间、喷射角度及钢珠配比获得加工试样。采用洛氏硬度计分别检测加工前后套圈滚道表面硬度,并分析其随各参数变化的规律。结果加工时间为5 min,喷射角度为45°,喷射压力为0.4~0.6 MPa时,表面硬度随喷射压力的增大而增大,0.6 MPa后维持在HRC61.60附近;喷射压力为0.6 MPa,喷射角度为45°,加工时间为1~5 min时,表面硬度及其增量随时间增加而增大,其后在HRC61.50附近徘徊;喷射压力为0.6 MPa,加工时间为5 min,喷射角度为35°~55°时,试样表面硬度及其增量先减小后增大,喷射角度达50°后,表面硬度达最大值HRC63.45;钢珠配比则对试样表面硬度影响不大,加工所得试样在HRC61.67~HRC61.80之间。结论试样表面硬度及其增量随喷射压力、加工时间及喷射角度的增加而增加,且受加工时间影响最大。当加工时间为5 min,喷射压力为0.6 MPa,喷射角度为50°时,可获得较高的平均表面硬度。

强化研磨加工中喷射时间对钢球磨损的影响

通过理论与试验结合研究强化研磨加工过程,喷射时间对强化研磨料中的钢球磨损的影响。通过钢球表面SEM放大图观察其表面形貌,通过分析钢球表面粗糙度的变化间接分析钢球表面的磨损程度。试验研究表明:在设定的试验条件下,强化研磨加工22 min后则需更换强化研磨料中的钢球,否则会造成已磨损的钢球对工件表面刮伤,产生不利的影响。

研磨料配比对GCr15轴承钢球硬度影响规律实验研究

为了探究离心式钢球强化研磨加工中研磨料配比对GCr15轴承钢球硬度的影响规律,得到最佳研磨料配比,通过进行不同研磨料配比的钢球强化研磨试验,并从GCr15轴承钢球的3D形貌、表面粗糙度、微织构深度、强化层厚度、马氏体含量、晶粒尺寸和位错密度等多个维度分析了强化研磨料配比对钢球硬度的影响规律。结果表明:不同的研磨料配比,钢球的硬度都与表面粗糙度、微织构深度、强化层厚度、马氏体含量和位错密度呈正相关,与晶粒尺寸呈负相关;研磨料配比太低会减少研磨均匀撞击,太高会减缓研磨冲击,都不利于钢球的强化加工;当研磨料配比为1%,钢球强化效果最好,表层硬度也最高。

强化研磨时间对GCr15轴承钢干摩擦性能的影响

为研究不同强化研磨加工时间下GCr15轴承钢的干摩擦性能,首先采用强化研磨机对GCr15轴承钢板进行不同喷射时间的强化研磨加工,采用显微硬度计测量了不同强化研磨时间下样品的截面显微硬度;利用超景深显微镜观察了强化层的厚度和磨痕的表面形貌;利用往复式摩擦磨损实验机对不同强化研磨时间下的GCr15轴承钢样品进行40 N和80 N载荷下的干摩擦磨损实验。研究结果表明:随着强化研磨加工时间的增加,材料表面的显微硬度逐渐增大;表面强化层的厚度与加工时间成正比;样品的摩擦系数和磨损量与强化研磨加工时间成反比。在相同载荷条件下,强化研磨加工时间越长,轴承钢的干摩擦系数越低,磨损量越小,干摩擦性能越好。

强化研磨喷射压力对GCr15轴承钢应力腐蚀性能的影响

为研究GCr15轴承钢在腐蚀环境与应力联合作用下的失效行为及强化研磨对其应力腐蚀性能的影响,以喷射压力为参数变量,对强化研磨加工后的试样材料在NaCl溶液中进行慢应变速率拉伸实验,并对其断口进行SEM形貌观测,分析不同喷射压力加工后试样应力腐蚀敏感性。结果表明:空白组应力腐蚀敏感性为0.28,经不同喷射压力加工后分别为0.241、0.212、0.177、0.145、0.131,表现出随着喷射压力增大而减小的趋势;其中强化研磨加工后试样损失力学性能程度降低,喷射压力为0.8 MPa时损失的力学性能最少,抗拉强度降低171.8 MPa,延伸率减少0.8%;GCr15轴承钢发生应力腐蚀断裂的类型为沿晶断裂。与空白组相比,加工后试样断口形貌中准解理平面数量减少,韧窝数量增多,脆化程度降低。强化研磨加工后在材料表层引入残余压应力,晶粒细化形成致密强化层,缓解应力集中并阻碍裂纹的萌生扩展,导致腐蚀介质难以侵入基体产生腐蚀。因此GCr15轴承钢材料应力腐蚀抗性在机械应力强化和微观组织强化共同作用下得到综合提升。

强化研磨微纳加工残余应力的数值模拟分析

为了探究强化研磨微纳加工中磨粒喷射速度和喷射角度对残余应力场分布的影响,采用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,建立了表面覆盖为100%的单颗粒磨粒撞击GCr15轴承钢靶材的模型。利用单一控制变量的方法对比了不同速度和不同角度下仿真模拟靶材表面残余应力的大小以及残余应力层深。研究结果表明,强化研磨微纳加工可以在靶材引入0.09~0.143 mm的残余应力层,最大残余压应力和表面残余压应力值具有一定的正相关性,在喷射角度为5π/12和喷射速度在60 m/s的组合工艺参数下,可以获得最大残余应力。

强化研磨对轴承套圈表面耐蚀性的影响

目的探明强化研磨加工对轴承套圈表面耐蚀性的影响规律。方法采用单一变量法改变强化研磨加工中的喷射压力,制备不同加工工艺的试样。通过电化学腐蚀实验,测试各试样在常温Na Cl溶液环境下的耐蚀性,并记录相关数据。采用光学金相显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪分别检测试样的显微组织、显微硬度、晶粒尺寸及位错密度,并进一步分析金相组织、显微硬度与轴承套圈耐蚀性的关系。结果在其他加工参数保持不变的前提下,强化研磨试样腐蚀速率分别为13.40、10.83、7.50mm/a,明显低于未加工试样(18.24mm/a)。同时,试样表层组织均匀性、强化层厚度、位错密度及显微硬度均随喷射压力的增加而增加,晶粒尺寸则随之减小。喷射压力由0.50 MPa增加至0.70 MPa时,腐蚀速率下降50%,强化层厚度则由42μm增加至78μm,晶粒尺寸由6.72μm近似线性减小至3.04μm,位错密度由14.49×10^(14) m^(–2)近似线性增加至71.09×10^(14) m^(–2)。而截面显微硬度随深度的变化曲线则呈交错状态。在距加工表面30μm和90^110μm处,0.60MPa加工所得试样显微硬度最高,且最大硬化层厚度达110μm。结论强化研磨加工技术可使轴承套圈获得组织均匀、硬度高、位错密度大、晶粒尺寸小的致密强化表层,进而增强其表面耐蚀性。

基于随机碰撞的GCr15钢强化研磨表面粗糙度数值模拟

目的探索强化研磨工艺参数对表面粗糙度的影响规律。方法采用小球均布大球模型来模拟研磨粉附着在钢珠表面对工件的强化作用,基于Abaqus/Python建立强化研磨随机碰撞有限元模型,设置不同喷射速度、喷射角度、钢珠直径、喷射时间等工艺参数进行仿真模拟。运用Matlab提取靶材表面形貌,并基于此形貌,沿4种不同路径计算表面粗糙度,分析不同参数下表面粗糙度的变化规律。结果随喷射时间的增加,强化研磨表面粗糙度先增加,后趋于稳定。喷射角度θ为90°,钢珠直径D为0.8mm,喷射速度v分别为30、50、70 m/s条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在1~1.2、1.7~1.9、2~2.5μm波动;喷射速度v为50 m/s,钢珠直径D为0.8mm,喷射角度θ分别为30°、60°、90°条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在1.1~1.3、1.5~1.7、1.7~1.9μm波动;喷射速度v为50 m/s,喷射角度θ为90°,钢珠直径D分别为0.4、0.8、1.2 mm条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在0.7~0.8、1.7~1.9、2.4~2.6μm波动。经过试验验证,发现试验结果与仿真结果平均误差为8.15%。结论强化研磨随机碰撞有限元模型能可靠预测强化研磨工艺下工件的表面粗糙度,可为后续研究提供理论基础。

基于正交实验的空调换热器流场模拟及性能分析

文章运用Fluent软件对空调中换热器气态流场进行数值模拟分析.在进行计算网格划分以及建立控制方程基础上,对其温度场、速度场、压力场等关键性能要素进行数值模拟及过程实验.通过正交实验获得复杂流场性能的动态描述,有利于对其性能参数的数值分布及演变进程提出量化机理方案.该研究为后续开展的空调换热器性能以及结构参数优化提供了理论基础和数据准备.

基于PLC的轴承强化研磨机控制系统设计

针对第一代强化研磨设备安全性能较差、加工效率较低、自动化程度不高等问题,设计基于S7-200smart PLC的轴承强化研磨机控制系统。该系统由输入层、CPU处理层和动作执行层组成,可实现复杂环境下的可靠控制,满足了轴承强化研磨机的功能要求,易于操作、界面友好、效果良好,为轴承套圈沟道强化加工提供了较好的解决方案。

基于正态分布的GCr15轴承钢强化研磨残余应力场数值模拟

目的 探索强化研磨不同工艺参数下定点喷射对GCr15轴承钢残余应力场的影响规律。方法 采用图像处理技术分析了不同工艺参数下强化研磨定点喷射表面覆盖率的分布特征。采用二维正态分布函数描述强化研磨定点喷射下钢珠的分布特征,运用Python/Opencv确定了在不同工艺参数下有限元模型所需的钢珠数量,基于Abaqus/Python构建出强化研磨正态分布有限元模型。运用所建立的正态分布模型分析不同喷射速度、钢珠直径及覆盖率对残余应力场的影响。结果 当喷射速度从45 m/s增加到70 m/s时,表面残余压应力从-683.5 MPa增加到-902.4 MPa,最大残余压应力从-981.6 MPa增加到-1330.6 MPa,残余压力层厚度从89μm增加到151μm,最大残余压应力深度从30μm移动到70μm。当钢珠直径从0.4 mm增加到1.0 mm时,表面残余压应力先增大后减小,最大残余压应力从-1063.5MPa增加到-1240.7MPa,最大残余压应力深度从30μm增加到60μm,残余压应力层厚度从103μm增加到147μm,其中钢珠直径从0.8 mm增加到1.0mm,最大残余压应力保持不变。当喷射覆盖率从100%到300%时,表面残余压应力、最大残余压应力及最大残余压应力深度略有增加,残余压应力层厚度几乎保持不变。将正态分布模型、随机分布模型仿真值与实验值进行比较,发现三者的表面残余压应力、最大残余压应力深度及残余压应力厚度几乎一致,最大残余压应力随机分布模型的仿真值比实验值高32.1%,正态分布模型的仿真值比实验值高18.9%。结论 强化研磨正态分布有限元模型能够较为准确地预测残余应力变化过程,能够为强化研磨工艺参数优化提供一定的指导。

ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变研究

轻质高强ZL109铝合金应用广泛,切削加工过程中易形成积屑瘤,导致加工表面粗糙度不受控。对ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变进行研究,通过改变背吃刀量和进给量,进行ZL109铝合金棒材切削加工,分析表面粗糙度的演变规律,并分析切削温度、表面微观形貌、切屑形态、刀刃损伤对切削表面粗糙度的影响规律。研究结果表明,加工表面粗糙度值随背吃刀量和进给量的增大而增大,且背吃刀量对表面粗糙度的影响较大。当进给量为0.25~0.5 mm/r,背吃刀量为0.25 mm时,加工表面粗糙度值最小,表面完整性最好,并且刀刃损伤程度最轻。