切削加工表面机械性能研究现状

论述了切削加工残余应力的产生机制、残余应力的实验研究、二维或三维切削过程有限元仿真研究及解析法研究现状.从研究方法和切削参数、冷却润滑条件以及刀具参数等因素对金属切削已加工表面的加工硬化的影响的角度介绍了国内外传统切削加工硬化的研究现状.探讨了微切削加工的残余应力及加工硬化研究.最后对传统切削和微切削加工表面机械性能的研究方向进行了展望.     

高速列车铝合金超声波法残余应力检测误差分析

为了研究超声波残余应力检测技术在高速列车关键部位残余应力检测时,不同误差对测试数据的的影响,以A5083及6005A为研究对象,研究了其织构各向异性与超声传播时间的关系,并分析了频率对测试深度应力系数的影响. 结果表明:在平行与垂直材料轧制方向,A5083材料声波传播在拉压应力状态下应力系数差别相对较小,偏差约为4.26%;6005A材料在拉压应力状态下应力系数差别相对偏大,拉应力和压应力拟合的应力系数偏差率约为13.12%,均需单独标定;不同频率声波探头测试的深度不同,所标定的应力系数值差别较大,焊缝区域在拉压应力状态下应力系数变化最为明显,最大变化率为30.69%,热影响区和母材的变化率分别为14.03%和9.66%.      

纤维角度对CFRP材料超声磨削性能的影响分析

针对碳纤维复合材料(CFRP)单层板建立宏观正交超声磨削有限元模型,研究CFRP材料超声磨削加工中,纤维角度对应力分布、磨屑形貌以及加工表面质量的影响规律.研究结果表明:在CFRP材料超声磨削加工中CFRP,纤维角度为45°时,应力值最大,其次从大到小依次为0°、90°、135°;当纤维角度为0°时,磨屑形状为束状,45°的磨屑为小的条状,135°的磨屑主要为小块状,而90°纤维角度下的磨屑则为更小的块状;在纤维角度为0°时,CFRP材料超声磨削加工后表面有较少凹坑,表面质量最好,90°纤维角度表面质量较好,表面有少量的毛刺和凹坑出现,135°的较差,表面会出现凹坑和高低不平现象,而45°的最差,加工后表面有较多的毛刺及凹坑.     

纤维角度对CFRP材料超声磨削性能的影响分析

针对碳纤维复合材料(CFRP)单层板建立宏观正交超声磨削有限元模型,研究CFRP材料超声磨削加工中,纤维角度对应力分布、磨屑形貌以及加工表面质量的影响规律.研究结果表明:在CFRP材料超声磨削加工中CFRP,纤维角度为45°时,应力值最大,其次从大到小依次为0°、90°、135°;当纤维角度为0°时,磨屑形状为束状,45°的磨屑为小的条状,135°的磨屑主要为小块状,而90°纤维角度下的磨屑则为更小的块状;在纤维角度为0°时,CFRP材料超声磨削加工后表面有较少凹坑,表面质量最好,90°纤维角度表面质量较好,表面有少量的毛刺和凹坑出现,135°的较差,表面会出现凹坑和高低不平现象,而45°的最差,加工后表面有较多的毛刺及凹坑.     

磨削淬火技术的温度场仿真研究

目前对磨削淬火的研究,多采用实验的方法,通过大量的实验来制定合适的工艺参数,但由于磨削加工的复杂性,常使得实验研究带有一定的偶然性和盲目性.文中对影响磨削淬火工艺的关键因素——温度场,利用有限元方法进行了仿真研究,得到了磨削温度场的等温线图和工件各处的温度变化历程,预测了工件表层是否发生马氏体相变及相变层厚度,并进行了实验验证.研究表明,磨削淬火技术可以替代常规表面淬火工艺,利用磨削温度场仿真技术可以减少实验量、节省实验费用.     

磨削方式对65Mn钢磨削淬硬层及其均匀性的影响

采用刚玉砂轮在卧轴矩台平面磨床上对65Mn钢进行了磨削淬硬,研究了磨削方式对65Mn钢磨削淬硬层组织、显微硬度、淬硬层深度及其均匀性的影响.结果表明:磨削方式对磨削淬硬层显微组织及其显微硬度无显著影响,淬硬层完全淬硬区均由细小均匀的针状马氏体、残余奥氏体和少量未溶碳化物组成,淬硬层高硬度值均在760～820HV之间;但随着磨削方式的改变,试件淬硬层深度及其均匀性相应改变.采用逆磨+顺磨或顺磨+逆磨+顺磨不仅可以增加磨削淬硬层深度,而且可以提高磨削淬硬层深度的均匀性.     

氮化硅陶瓷的半延展性磨削模型研究

对氮化硅陶瓷磨削表面进行实验观察，从理论上分析了陶瓷材料的加工机理，提出了陶瓷的半延展性磨削模型。该模型揭示了磨削加工时陶瓷材料加工机理的基本特点，为实际生产中摩削工艺参数的优选提供了理论依据。     

车轴表面应力分析

为了提高车轴寿命,使车轴表面产生较大压应力,分析了50钢车轴表面残余应力变化规律,采用X射线法检测了车轴表层经过低温淬火和滚压后的轴向、周向和径向应力。测试结果表明,采用此方法后,车轴表面的残余应力大幅提高,最大增幅为556MPa,且应力分布均匀,说明此方法能够有效提高车轴的疲劳寿命。     

车削大螺距螺纹轴向分层切削的设计方法

提出车削大螺距螺纹轴向分层切削方法,通过刀工接触关系及切削层参数的研究,揭示出关键工艺控制变量,并讨论螺纹螺旋升角对左右切削刃工作前角和后角的影响,以及切削次序对切削效率的影响;以切削效率、左右螺纹面加工表面一致性为设计目标,以刀具几何角度、切削参数及切削次序为设计变量,提出大螺距螺纹轴向分层切削工艺设计方法;设计并磨制两把刀具,提出与其匹配的工艺设计方案,进行车削大螺距螺纹切削工艺对比实验.实验结果表明,采用该设计方法获得的工艺方案,可使大螺距螺纹在螺距误差、加工表面形貌及其分布上得到明显改善,满足大螺距螺纹加工质量的要求.     

基于铣削稳定性的淬硬钢铣削加工工艺参数优化

针对淬硬钢在铣削加工过程中易发生颤振的问题,建立了淬硬钢铣削过程稳定性预测模型,得到铣削过程稳定性极限曲线图,并同步预测表面动态加工误差,以此作为铣削加工工艺参数优化的约束条件,以主轴转速、每齿进给量、轴向切深工艺参数为设计变量,以最大材料去除率和表面粗糙度为目标函数,进行淬硬钢铣削加工工艺参数优化,并进行铣削实验对比分析,结果表明该方法可以降低铣削过程振动幅值,提高加工效率.     

非稳态载荷对二维轮轨纯滚动接触应力和变形的影响

为了揭示轮轨波状表面与非稳态载荷的内在联系,利用有限元法,建立了二维弹塑性轮轨纯滚动接触计算模型,分析法向接触载荷波动值对钢轨残余应力、应变和变形的影响。模型中材料本构采用考虑棘轮效应的Jiang-Sehitoglu模型,非稳态仅考虑法向接触载荷的简谐变化,用弹塑性无限半空间表面上重复移动赫兹法向压力分布模拟反复纯滚动接触过程。发现非稳态法向接触载荷作用下产生同样波长的波状接触表面;随滚动次数的增加,残余应力增大,但很快趋于稳定,而残余应变也增大,但增大速率衰减;载荷波动值越大,波谷和波峰处的纵向残余应力越大,波谷处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越大,而波峰处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越小,波深越大。     

超声振动辅助端面磨削表面温度场研究

对Nd-Fe-B烧结永磁材料恒压力径向振动辅助端面磨削的温度场进行研究.分析了恒压力振动磨削过程中磨削力和磨削速度的特点;完成了磨削表面温度场的理论计算和实验验证,发现恒压力振动辅助端面磨削时温度比相同条件下无超声振动时有所上升,并指出了发生这种现象的几个主要原因.通过对磨削温度场的研究可以在获得满意加工效果的同时,控制磨削烧伤的发生,进而充分发挥复合加工技术的优点.     

阀片表面喷丸强化工艺

为解决厚度不足1mm的薄型压缩机阀片,在通常的喷丸工艺下很容易产生过大的变形和粗糙度过大而报废的问题,进行了玻璃弹丸的喷丸工艺方法提高阀片疲劳性能的实验研究,并测试分析了阀片变形、表面粗糙度、残余应力以及表面硬度等主要影响阀片疲劳寿命的因素.研究表明,玻璃弹丸的喷丸处理,可保证较小的阀片变形、使表面粗糙度降低、并在表层产生压应力,可有效提高压缩机阀片的疲劳寿命.     

转向架焊接残余应力的测试及退火工艺

利用磁弹性法测量了材质为16MnR的CW-200型焊接转向架构架一定深度处的残余应力,分析了热处理前后构架中残余应力的分布及变化规律,并且研究了不同的退火工艺对焊后构架残余应力的影响．结果表明：构架焊接后存在较高的残余应力,在牵引杆座与横梁焊缝处最大值达到193MPa拉应力;而经过不同的去应力退火工艺处理后,残余应力的消除率不同．在630℃退火、保温3h工艺条件下试验用构架残余应力平均消除率最高,X、y方向的最大消除率分别为58．3％和54．6％．     

超声冲击对镁合金焊接接头疲劳性能的研究现状

概述了镁合金及镁合金焊接接头疲劳性能国内外研究现状,指出了目前镁合金焊接接头疲劳性能研究存在的问题与不足,最后分析了提高镁合金焊接接头疲劳性能和疲劳寿命的研究趋势.超声冲击方法不仅可以有效地降低焊接接头的应力集中系数,降低接头的残余拉伸应力,甚至在焊接接头表面造成残余压应力,还可以细化焊缝及其附近区域的显微组织,甚至达...     

钢板喷丸处理残余应力场和表面粗糙度数值模拟

为了揭示钢板喷丸处理后残余应力场以及表面粗糙度的分布规律,采用有限元软件ABAQUS建立了多丸模型,模拟了铸铁丸对桥梁用钢Q345钢板的喷射过程,对比分析了冲击速度、冲击次数和弹丸直径对喷丸后钢板水平向残余应力沿板厚的分布以及表面粗糙度的影响.研究结果表明,随着冲击速度、冲击次数以及弹丸直径的增加,残余压应力有均匀化的趋势,并且分布范围逐渐向厚度方向发展,同时表面粗糙度也随之逐渐增大.根据表面粗糙度随冲击次数的变化规律,建议采用对数函数来表示二者的关系,并给出了弹丸直径为1.4 mm情况下表面粗糙度值与喷丸速度和冲击次数的相互关系.      

焊接顺序对高速列车侧墙焊接残余应力的影响

按实际加工工艺,基于有限元软件SYSWELD,采用有限元热弹塑性分析方法和Fortran语言对焊接热源进行二次开发,获得了所需要的热源,并通过实验验证了热源模型的准确性.在此基础之上,通过分析高速列车CRH380B侧墙焊接残余应力分布规律和焊接顺序对于侧墙焊接残余应力的影响,得到了侧墙焊接最优方案,为企业实际生产中的降低焊接残余应力方案选择提供了依据.     

阀片表面喷丸强化工艺

为解决厚度不足1mm的薄型压缩机阀片，在通常的喷丸工艺下很容易产生过大的变形和粗糙度过大而报废的问题，进行了玻璃弹丸的喷丸工艺方法提高阀片疲劳性能的实验研究，并测试分析了阀片变形、表面粗糙度、残余应力以及表面硬度等主要影响阀片疲劳寿命的因素，研究表明，玻璃弹丸的喷丸处理，可保证较小的阀片变形、使表面粗糙度降低、并在表层产生压应力，可有效提高压缩机阀片的疲劳寿命     

残余应力对09CuPCrNi钢焊接接头近门槛值域内疲劳裂纹扩展行为的影响

本文采用应力松驰法测定了紧凑拉伸试样中,垂直于裂纹扩展方向的横向焊接残余应力的分布,并导出了计算公式。同时,根据国标GB6398—86,采用逐级降载法测定了09CuPCrNi钢焊缝金属及经过消除应力处理的焊缝金属的门槛值,并发现裂纹在较大的残余压应力的作用下闭合严重,当应力比只≤0.8时,残余压应力使门槛值增大,且R值越小,影响越显著;当R>0.8时,残余压应力对门槛值无影响。     

慢走丝电火花镗磨工艺方法的研究

针对硬质合金等难加工材料小孔的精加工,文中提出了一种慢走丝电火花镗磨工艺方法,该方法是在慢走丝电火花线切割机床（HCS250）上设计了一套机床镗磨附件进行磨削加工.但电火花加工的放电过程非常复杂,整个加工受多种因素影响.通过正交实验和极差分析法,重点探讨了低速走丝电火花镗磨加工过程中平均间隙电流、平均间隙电压和工件转速对加工工艺的影响状况.实验结果表明,该工艺方法行之有效.