预应力淬硬磨削下强化层金相组织的转变机理

为了研究预应力淬硬磨削条件下工件表面强化层特征及金相组织形成变化机理,以45#钢为对象,进行了预应力淬硬磨削实验.获得了残余应力较小的表面强化层,测量得到了其表面硬度.通过观察表面强化层的金相组织特征,结合磨削温度场仿真,研究了磨削强化条件下预应力对马氏体等金相组织的影响机理.研究表明,磨削淬硬过程中产生的高温使45#钢的屈服强度大大降低,施加较小预应力会使材料发生塑性变形,由于塑性应变导致的母相强化和应变诱导相变两者的综合作用,该状态下预应力对马氏体相变的影响是先抑制再促进.     

基于40Cr高温动态力学性能的磨削表面动态再结晶行为

通过分离式霍普金森压杆(SHPB)实验得到了40Cr合金钢在高温高应变率下真应力-真应变曲线，据此确定了材料发生动态再结晶的临界条件.采用解析法和实验法分别求解了磨削强化层的温度场和塑性应变场分布.结果表明，磨削强化层在磨削深度方向具有较大的温度和塑性应变梯度;150μm强化层内会发生奥氏体转变;磨削表面最高温度可达1060℃.在磨削亚表面60μm内会产生剧烈的塑性变形，达到了再结晶的临界条件.较大的磨削深度使磨削强化层塑性应变增大，再结晶现象越充分，微观组织细化程度越高.     

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.     

窄深槽高速缓进给磨削温度的试验

为了研究窄深槽结构类零件磨削温度的变化趋势及影响因素,采用电镀CBN砂轮对AISI 1045钢工件进行了高速深切缓进给磨削试验并利用热电偶采集温度分布数据;分析了窄深槽磨削过程中磨削温度的变化趋势以及砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度对窄深槽底部、圆角位置、槽侧面位置温度分布的影响。试验结果表明: 窄深槽磨削区温升主要来源于材料塑性变形功的增加,同时磨削温度会由于塑性变形功的突变效应产生波动;缓进给磨削中磨削温度随砂轮线速度的增加而降低,而随工件进给速度和磨削深度的增大,磨削温度均升高,其中工件进给速度对磨削温度起主要作用,磨削切深对其影响次之,砂轮线速度的影响最小。     

窄深槽高速缓进给磨削温度试验

为研究窄深槽结构类零件磨削温度的变化趋势及影响因素,采用电镀立方氮化硼(CBN)砂轮对AISI 1045钢工件进行高速深切缓进给磨削试验并利用热电偶采集温度分布数据;分析窄深槽磨削过程中磨削温度的变化趋势以及砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度对窄深槽底部、圆角位置、槽侧面位置温度分布的影响。结果表明:窄深槽磨削区温升主要来源于材料塑性变形功的增加,同时磨削温度会由于塑性变形功的突变效应产生波动;缓进给磨削中磨削温度随砂轮线速度的增加而降低,而随工件进给速度和磨削深度的增大,磨削温度均升高,其中工件进给速度对磨削温度起主要作用,磨削切深对其影响次之,砂轮线速度的影响最小。     

小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明:在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.     

纳米复相陶瓷超声振动磨削表面微观特性

基于磨削表面几何和物理微观特性,对Al2O3-ZrO2纳米复相陶瓷二维超声振动磨削表面变质层进行了研究.AFM观测表明,二维超声振动磨削表层是以晶粒碎化的材料粉末化、少量的材料压碎和颗粒的脱落为主的塑性变形层,其表面粗糙度低于普通磨削表面粗糙度30%~40%.磨削表层和基体之间过渡层的X射线衍射峰具有半峰宽化现象,过渡层是以晶格畸变为主的塑性变形层,磨削表面无非晶相产生;在一定的磨削条件下,陶瓷材料纳米增韧改性和二维超声振动磨削技术相结合,可实现以非弹性变形为主要去除机理的超精密磨削表面.     

氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺试验研究

在采用封闭式阴极装置实现高速ELID磨削的基础上,对氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺机理进行了研究.通过与非ELID高速磨削工艺的对比,揭示了氮化硅陶瓷ELID高速磨削的工艺机理,并给出了其表面粗糙度、磨削力与工艺参数之间的变化规律.这些规律表明:ELID高速磨削工艺能大大地减小氮化硅陶瓷的表面粗糙度值及磨削力,获得较好的表面质量.此外,砂轮线速度和磨削深度对其表面粗糙度值没有显著影响,且变化没有明显规律;而工件速度对表面粗糙度值存在一定的影响,表面粗糙度值随着工件进给速度的提高而增加,即表面加工质量有下降的趋势;ELID高速磨削工艺中的各类磨削参数均对氮化硅陶瓷的磨削力产生重大影响:磨削深度增加或工件速度的加快,都使磨削力变大;砂轮线速度的增加则导致磨削力下降.     

预应力时效性对磨削强化表面应力的影响

为了获得不同预应力卸载时间的磨削硬化层残余应力值及马氏体含量,进行了预应力淬硬磨削实验.对预应力磨削进行仿真,得到了工件表层的温度变化情况及预应力卸载时间对表面机械热应力的影响.结合实验数据和仿真模拟,讨论了预应力时效性对相变和相变应力的影响.结果表明:在7s内,预应力具有一定的时效性;随着卸载时间的增加,晶体内部晶界伸长,马氏体含量有所增加,加工表面残余压应力增加.     

钎焊金刚石砂轮磨削AA4032铝合金试验

通过磨削试验,研究钎焊金刚石砂轮磨削4032铝合金(AA4032)在不同磨削参数时的磨削特性.结果表明:磨削力和磨削表面粗糙度都随着磨削深度和工件进给速度的增加而增大,随着砂轮线速度的增加而减小;法向磨削力与切向磨削力有良好的线性关系,其力比为2.6;AA4032主要以塑性方式去除,其被加工表面由光滑区、划痕、磨屑粘附、白色析出颗粒及孔组成,表面质量随磨削速度增大而明显提高;磨削比能随单颗磨粒切削厚度(h_c,max)增大而减小,在相同h_c,max下,高速磨削有利于降低磨削能耗.     

单向碳纤维增强陶瓷基复合材料磨削表面质量研究

为考察单向碳纤维增强陶瓷基复合材料(C_f/SiC)的磨削表面质量,使用树脂结合剂金刚石砂轮完成正交试验研究.通过极差分析获得砂轮线速度v_s、磨削深度a_p和进给速度v_w对表面质量影响的主次顺序.正交试验结果表明:磨削深度对磨削表面粗糙度影响最大;随着磨削深度a_p的增大,表面粗糙度显著增大;随着砂轮线速度v_s的增大,表面粗糙度不断减小;随着进给速度v_w的增大,表面粗糙度增大.最终根据试验结果及表面微观形貌对单向碳纤维增强陶瓷基复合材料的磨削机理进行深入的分析,对单向C_f/SiC磨削加工理论的机理揭示具有指导意义.     

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.     

磨削热对碳纤维复合材料表面质量影响研究

碳纤维复合材料具各向异性、导热系数低、磨削时热量易堆积,导致切削条件恶劣,严重影响工件表面质量.采用GC60J碳化硅砂轮平面磨削单向碳纤维复合材料,用热电偶在线测量磨削区域温度,分析不同工艺参数下磨削温度的变化规律以及磨削热对试件加工质量的影响.试验结果表明：切削速度、磨削深度和工件进给速度的增大都会引起磨削温度的升高;磨削热对磨削表面质量有不利的影响,导致磨削表面纤维脱粘、烧伤等现象,使得磨削表面质量恶化.     

小切深磨削表面微结构损伤机理及影响

针对小切深磨削条件下工件表面微结构损伤,理论分析了磨削残余应力与磨削微裂纹之间的关系;运用有限元仿真分析法,获得不同磨削条件下45钢工件表面残余应力的数值及其分布云图,并分析不同磨削深度和冷却条件对其磨削残余应力的影响.最后基于不同的磨削条件,对45钢试件进行磨削试验,通过测量不同试件的表面残余应力,验证仿真结果的正确性;同时,通过观测不同磨削参数下的试件表面SEM图,研究不同磨削表面的微结构损伤.试验结果表明,采用适当的磨削参数和条件可以有效减少和避免磨削表面微结构损伤.     

新型点磨削砂轮磨削参数对表面质量的影响

提出一种带有粗磨区倾角θ的陶瓷结合剂CBN点磨削砂轮,研究了新型砂轮设计与制备的原理;这种新型砂轮具有磨除率大、加工精度好等优点.分别用不同θ角的砂轮在一系列磨削参数条件下磨削QT700材料的阶梯轴,用超景深显微系统和三维轮廓仪观测工件的表面质量,测量出表面粗糙度,得出偏转角α、磨削深度ap、工件轴向进给速度vf和砂轮速度vs等不同磨削参数对表面粗糙度的影响规律,并且比较了在同一组磨削参数下,3种不同θ角砂轮对表面粗糙度的影响情况.     

Al2O3陶瓷的激光辅助磨削机理

针对氧化铝陶瓷难加工、加工表面质量差等问题,进行了激光辅助热磨削加工的研究.根据氧化铝陶瓷的热物理性能参数,分析了激光辅助磨削热加工机理,搭建激光辅助磨削加工实验系统,进行激光辅助磨削与常规磨削加工实验.采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦分析加工后的工件表面.结果表明:采用激光辅助磨削加工氧化铝陶瓷可改变材料的去除方式,使陶瓷的脆性去除变为塑性去除;与常规磨削加工相比,加工表面形貌脆性断裂减少,表面粗糙度值更低,表面质量更好,砂轮使用寿命延长.     

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.     

塑性材料微磨削表面质量影响因素试验研究

针对TC4钛合金和H62黄铜两种典型塑性材料进行了微尺度磨削试验研究,利用超景深显微镜与三维轮廓仪对微磨削加工表面的微观形貌进行了分析,从理论上介绍了微磨削表面形成机理以及最小切屑厚度效应.根据微磨削加工的特点,选用不同的加工参数进行单因素试验和正交试验,主要探讨了微尺度磨削速度、磨削深度及进给速度对塑性材料微磨削表面质量的影响;对比分析不同磨棒头直径、不同粒度的微磨棒以及不同磨削方式对试件加工表面质量的影响.研究表明,微磨削中工件表面粗糙度随磨削深度的增加有先减小后增大的趋势,侧磨的加工质量比槽磨的质量好.     

Development of Diamond-like Carbon Fibre Wheel

Introduction Diamond likecarbon(DLC)coatingshavebeen increasinglyappliedtomechanicalcomponentsandpartsduetotheirveryattractivemechanical,chemical, physical,electricalandopticalpropertiessuchashighdegreeofhardness,extremelylowfrictionalcoefficient, highwear resistance,highthermalconductivity,highmodulus,chemicalinertnessandlowdeposition temperature[1].AsshowninFig.1,DLCismadeofcarbon andhydrogenanditsstructureisamorphousorquasi amorphous,whereasdiamondandgraphitearemadeof carbonbuttheirstru…