磨削加工表面強化層形成與控制機理研究.pdf

1、磨削加工是利用磨料磨具作為刀具對工件表面進行切削加工的方法，可以獲得符合一定要求的零件表面質(zhì)量。磨削過程中伴隨有機械作用力，使工件材料在高應(yīng)變率條件下發(fā)生塑性變形，最終在工件表層存有殘余應(yīng)力。同時磨削過程中產(chǎn)生大量的熱，有時超過工件材料的相變溫度，可以利用磨削熱對工件表層進行熱處理，獲得一定厚度的變質(zhì)層。隨著磨削速度的提高，磨粒對工件材料的沖擊作用將更加顯著。本文基于普通磨削加工過程，研究磨削層的應(yīng)變率和溫度對零件硬度和殘余應(yīng)力的影響機

2、制。
　　(1)通過理論研究，論述磨削過程中磨粒對工件材料的作用特征是一種沖擊的力學(xué)行為。考察應(yīng)變率對磨削力、硬度和殘余應(yīng)力的影響機制。
　　(2)在臥軸矩臺平面磨床上對45鋼進行磨削加工實驗，用金相電子顯微鏡觀察強化層的金相組織，用硬度儀與應(yīng)變儀測試了磨削后工件表層硬度和殘余應(yīng)力，并探討磨削深度和工件進給速度對強化層硬度和殘余應(yīng)力的影響。金相觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，磨削強化層組織晶粒變細，位錯密度增加，鐵素體中有碳化物析出。試驗研究

3、發(fā)現(xiàn)，在一般磨削條件下，隨著磨削深度的增大或者工件進給速度的減小，表面殘余應(yīng)力有減小的趨勢。
　　(3)以ANSYS為分析工具，對磨削溫度場進行數(shù)值模擬，得出了磨削過程中溫度場的分布情況和沿表層不同深度節(jié)點溫度隨時間的變化曲線。對不同磨削深度和進給速度條件下進行溫度場仿真，對比不同磨削參數(shù)對節(jié)點溫度的影響。根據(jù)工件材料45鋼的相變條件和表層節(jié)點溫度來預(yù)測強化層厚度，并與試驗測得數(shù)據(jù)相比較，驗證了溫度場模擬結(jié)果的正確性。