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.     

高弹性合金钢的微细磨削仿真

挠性接头刚性差,在微细磨削加工中易变形,其精度难以控制.为了提高挠性接头的工作性能,重点研究了挠性接头细颈的磨削工艺参数及其表面质量.基于磨削加工、弹塑性力学和有限元法等理论,利用ABAQUS模拟单颗磨粒微细磨削高弹性合金钢,分析磨削工艺参数对磨削力、热的影响规律,并用专业金属切削软件Advantedge对残余应力进行仿真,研究工艺参数对残余应力的影响规律,为进一步提高细颈的磨削质量及挠性接头角刚度的稳定性奠定基础.研究结果表明,提高砂轮线速度,可以大大减小磨削过程对工件表面的热作用宽度和深度,有利于减小热损伤和提高表面质量.     

小切深条件下磨削表面完整性变化机理

磨削表面强化后的残余应力及表面层硬度的改变是评价零件加工表面完整性的重要指标,并对零件的疲劳强度、耐磨损性能等影响显著.针对工程中更为多见的小切深磨削工艺过程,基于45钢试件磨削加工试验,以磨削变质层的金相组织、厚度、表面硬度和残余应力为研究对象,重点讨论了小切深条件下磨削表面变质层组织特征与形成机理.结果表明:在小切深干磨削条件下,工件表层存在残余拉应力,应力值随磨削深度的增加或工件速度的增加而减小;工件表面变质层厚度随磨削深度的增加或工件速度的减小而增大.试验结果说明,在小切深干磨削条件下,合理确定磨削用量及砂轮特性参数等,可使工件表层产生强化作用.     

光学玻璃旋转超声端面铣削表面特性

为了提高光学玻璃元器件的整体加工效率,提出了将旋转超声端面铣削(RUFM)工艺方法应用于光学玻璃的平面加工。通过分析RUFM金刚石磨粒运动学、动力学特性,结合脆性材料压痕断裂力学理论及材料去除特性,建立了脆性材料RUFM去除模型。在此基础上,开展了RUFM和普通加工光学玻璃的对比试验。扫描电子显微镜(SEM)观察两种加工方式的表面形貌显示:RUFM以较小且均匀的贝壳状碎屑完成材料去除,具有较小的径向裂纹和侧向裂纹尺寸。亚表面损伤磁流变抛光斑点检测的结果表明:与普通加工相比,RUFM可以有效降低光学玻璃加工亚表面损伤深度。理论和试验研究表明,RUFM工艺方法是光学玻璃等脆性材料的有效加工方法。     

二维超声磨削纳米陶瓷表面微观不平度分析

介绍了一种新型二维超声磨削方法及其磨削系统的加工特性,并以表面微观不平度分析了二维超声磨削方法对纳米氧化锆陶瓷磨削的优越性.进行了不同磨削参数下纳米氧化锆陶瓷的普通磨削和二维超声磨削对比试验,讨论了二维超声磨削纳米氧化锆陶瓷过程中影响其加工表面微观不平度的主要因素及其影响规律.结果表明:采用二维超声磨削纳米氧化锆陶瓷可获得较好的 加工表面,且其磨削过程不易堵塞砂轮;选用合适的加工参数,可获得纳米级超光滑加工表面.     

非调质钢磨削淬硬表面强化试验

与淬回火调质钢相比,空冷非调质钢不但能减低成本,而且可避免热处理所引起的零件变形.磨削强化处理技术是利用磨削热替代高、中频感应淬火热源对钢件表层进行强化处理,将磨削加工与表面强化合为一体.针对非调质钢进行磨削强化研究,通过变切深和变进给磨削强化试验,研究强化层深度的变化规律,对试件的金相组织进行分析.研究结果表明非调质钢磨削强化是可行性的,研究结论为进一步研究非调质钢磨削强化工艺打下了基础.     

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.     

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.     

高温合金磨削热损伤的形成机理及对表面完整性的影响

高温合金磨削加工过程中易出现热损伤缺陷,严重降低零件的疲劳寿命,为解决该工程问题,采用锆刚玉砂轮与微晶刚玉砂轮对高温合金开展了深切缓进磨削试验.研究磨削工艺参数对磨削温度、磨削力,表面形貌与表面粗糙度的影响规律,揭示高温合金磨削热损伤的形成机理与有效抑制措施,对比分析磨削热损伤对表面完整性造成的影响.结果表明,加工弧区瞬时高温是引起高温合金磨削热损伤的本质原因,微晶刚玉砂轮因自锐性优势能有效抑制磨削热损伤,高温合金磨削热损伤表面呈现氧化变色、鱼鳞状涂覆纹理、硬度下降与残余拉应力等表面缺陷.实现高温合金无热损伤磨削的有效手段是降低磨削热量的产生与加工弧区的强化换热.     

立轴平面强力磨削温度的试验研究

首先对立轴平面磨削接触区的特点和磨削温升规律进行了分析。在此基础上试验研究了诸工艺参数对磨削温度的影响规律;比较了冷却方式及磨削方式对磨削温度的影响程度。试验结果表明,适当选择砂瓦硬度和工艺参数并改进冷却方式,可以在减轻磨削热损伤的前提下提高磨削效率。从减小磨削温度、提高加工效率考虑,逆倾斜磨削方式不失为一种好的磨削方式。     

钨合金精密磨削砂轮磨损及对表面质量的影响机制

为了满足钨合金零件的高精度和高完整性表面加工需求,实现钨合金磨削质量的控制和加工工艺的优化,通过分析砂轮磨粒种类和结合剂类型对砂轮磨损形式的关系,明确了超硬磨料砂轮在钨合金磨削加工中的优势.研究了磨粒粒度和磨削参数对钨合金磨削加工质量的影响规律,为制定合理的磨削工艺提供依据.通过磨削试验获得钨合金高精度和高完整性表面磨削加工工艺.研究结果表明,钨合金磨削过程中砂轮易磨损,超硬磨料砂轮更适合钨合金的磨削加工.金属结合剂金刚石砂轮在钨合金磨削加工的表面质量和加工精度方面表现出优越性.通过改进磨削参数,钨合金精密磨削后表面粗糙度可达18.9 nm,实现了镜面磨削效果.     

基于烧伤控制的18CrNi4A材料齿轮磨削工艺研究

为对18CrNi4A材料齿轮加工过程中出现的磨削烧伤现象进行有效控制与预防,从而达到改进工艺、延长寿命的目标,利用ABAQUS有限元仿真方法,建立了齿轮磨削仿真模型,研究了18CrNi4A材料齿轮磨削过程中砂轮线速度、磨削切深等工艺参数对磨削温度场的影响规律,确立了各工艺参数对磨削温度场影响的权重,为实现基于烧伤性能变化的磨削参数控制研究提供了参考.进行了18CrNi4A材料齿轮磨削加工试验,验证了有限元仿真分析的可信性,并得到了18CrNi4A材料的磨削烧伤临界温度,能够对18CrNi4A材料齿轮磨削加工工艺参数的确定提供一定的理论指导.      

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.     

预应力淬硬磨削复合加工表层硬化试验研究

融合了预应力磨削与磨削淬硬技术原理,提出一种预应力淬硬磨削技术方法.以工件淬硬层组织形貌、分布特征、厚度、硬度等为研究对象,开展预应力淬硬磨削复合加工试验研究,并与单纯磨削淬硬试验结果对比分析.结果表明,相同加工条件下,预应力淬硬磨削加工表面在宏观上具有与磨削淬硬加工表面相同的金相组织形貌与分布,组织为亚温淬火组织.与磨削淬硬工艺相比,预应力淬硬磨削工艺对磨削热具有更强的抑制作用;预应力淬硬磨削试件的淬硬层硬度、厚度略小于磨削淬硬试件,但表面硬度可以达到常规完全淬火硬度;该研究工作可为开发预应力淬硬磨削工艺及工件表面质量控制技术提供理论与实验基础.     

基于微晶刚玉砂轮的20 CrMnTi齿轮成型磨削表面完整性

为研究微晶刚玉砂轮成型磨削20CrMnTi齿轮的表面完整性,开展了20CrMnTi齿轮成型磨削试验,分析了砂轮线速度、轴向进给速度及径向进给量对齿面粗糙度、表层/次表层显微硬度、微观组织和残余应力的影响规律,探讨了由磨削引起的磨削烧伤、微观裂纹等损伤缺陷的形成机理,结果表明:径向进给量对表面粗糙度的影响最显著,砂轮线速度次之,轴向进给速度最不显著;磨削温度过高会导致磨削烧伤,淬火烧伤使得表面硬度提高5%~20%,回火烧伤则导致表面硬度不同程度地下降;表层组织从外至内分别为白层、暗层和基体组织,白层主要由致密的马氏体+碳化物+残余奥氏体组成;砂轮线速度和径向进给量的增大使得由磨削引起的残余拉应力增大,表面残余压应力下降并逐渐向拉应力转变,当表面最终残余拉应力大于材料的断裂强度时,表面产生微观裂纹.     

基于光学玻璃磨削的磨粒冲击裂纹系统研究

光学玻璃磨削过程中磨粒对光学玻璃的冲击作用直接关系到亚表面裂纹的形态和深度.因此光学玻璃磨削磨粒动态冲击作用的研究是光学制造领域重要基础性课题.根据应力张量理论和最大拉应力准则研究了柱面应力波最大拉应力的主方向,得到了磨粒冲击硬脆光学材料亚表面裂纹开裂的方向和裂纹系统的形态.通过光学玻璃单颗粒磨削实验,试件截面抛光、扫描电镜(SEM)检测亚表面裂纹系统的形态,实验结果显示,亚表面裂纹开裂的方向和裂纹系统的形态与理论研究的结果一致.光学玻璃单颗粒磨削磨粒动态冲击实验结果表明,光学玻璃磨削亚表面裂纹是磨粒动态冲击裂纹,磨粒动态冲击裂纹系统由径向裂纹和环向裂纹构成,光学玻璃材料磨削过程中磨粒的冲击作用是亚表面裂纹生成的重要影响因素.     

纳米ZrO2增韧Al2O3复合陶瓷的超声磨削性能

采用树脂结合剂的金刚石砂轮,对纳米氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷(纳米ZTA陶瓷)与普通纯Al2O3陶瓷进行了超声磨削对比试验,对磨削加工表面显微形貌进行了SEM观察,探讨了该材料超声磨削加工机理及主要磨削参数对磨削力的影响。研究结果表明:对纳米ZTA陶瓷采用超声振动磨削可以获得较高的表面质量和加工效率,因而是比较理想的加工方式。     

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.     

基于MATLAB电火花磨削高温合金的正交试验

采用正交试验和MATLAB回归分析探究电火花磨削工艺规律.以电火花磨削GH3536蜂窝环为试验背景,研究峰值电流、脉冲宽度两个主要加工参数与加工速度之间的关系.基于概率统计和回归分析的原理,建立了电火花磨削高温合金GH3536的加工速度预测模型.从而得到了与实际生产情况相符合的电火花磨削加工工艺规律,为电火花磨削工艺参数的优化和表面质量的控制提供理论依据.     

不同接触下镜片亚表面损伤形成数值模拟

针对目前光学镜片磨削加工时仿真模拟接触模型过于简化的问题,充分考虑不规则磨粒与光学镜片间存在的点、线、弧三种接触状态,分别建立磨粒与光学镜片粗糙表面间的双微凸体接触模型.通过实验,获得磨粒与光学镜片的动态接触过程、应力变化趋势和亚表面损伤的形成、扩展等情况,以及相同加工工艺参数下,磨粒与光学镜片间不同接触状态对光学镜片亚表面裂纹深度和材料磨削去除率的影响规律.