超高強度鋼磨削表面變質(zhì)層研究.pdf

1、超高強度鋼具有強度高、硬度高、斷裂韌性高等特點，主要用于航空和航天工業(yè)重要的結構部件如飛機起落架、火箭發(fā)動機殼體。由于超高的強度和硬度，超高強度鋼磨削時會產(chǎn)生較大的磨削力和磨削熱，磨削力會造成金屬塑性變形，引起零件表層硬化和殘余壓應力；磨削熱會使材料的表層組織軟化，并引起殘余拉應力，溫度過高時工件表面甚至會出現(xiàn)燒傷和裂紋，從而影響構件的疲勞壽命。本文以超高強度鋼AerMet100為研究對象，通過有限元仿真、磨削實驗、測試分析等，對Aer

2、Met100磨削力、磨削溫度、應力場、應變場以及表面變質(zhì)層特征進行研究。
　　論文主要研究內(nèi)容和取得的成果如下：
　　1.首先基于磨削原理對單顆磨粒磨削過程和表征單顆磨粒磨削過程的磨削要素進行了介紹，然后對磨削表面變質(zhì)層結構和變質(zhì)層特征的形成進行了分析，最后對磨削表層的塑性變形分析方法進行了研究。
　　2.通過有限元仿真計算分析，獲得了不同工藝參數(shù)下單顆磨粒切削過程中的磨削力、磨削溫度以及工件表層最高溫度沿深度方向的分

3、布規(guī)律?；谏拜啽砻婺チ８怕式y(tǒng)計方法，建立了相應的磨削力預測模型。最后通過磨削測力測溫實驗對仿真結果進行了驗證。結果表明：單顆磨粒磨削力隨工件速度和磨削深度的增加而增大，隨砂輪速度的增加而緩慢減小。CBN砂輪磨粒導熱性高，其磨削溫度均低于白剛玉磨粒磨削溫度。隨著工件速度和磨削深度的增大，工件表層高溫區(qū)域的影響深度增大；隨著砂輪速度的增大，工件表層最高溫度沿深度方向的下降速度增大，熱影響深度減小。
　　3.通過有限元仿真計算分析，分

4、析了單磨粒切削過程中磨削區(qū)的應力場和應變場特征，獲得了不同工藝參數(shù)水平下熱力耦合作用對工件表層等效應力場和等效應變場的影響規(guī)律。結果表明：等效應力場、等效應變場隨單顆磨粒切削強度的提高而增加。當磨削熱引起的變形溫度未達到材料的軟化溫度時，高的應變率和磨削力引起的大塑性應變是等效應力增大的主要原因。在同一加工參數(shù)水平下，CBN砂輪磨削變質(zhì)層塑性變形程度較白剛玉砂輪劇烈，其塑性應變場變化更集中在磨削表層。
　　4.基于磨削試驗，研究了