縱-扭復合振動超聲深滾加工表面強化機理研究.pdf

1、縱-扭復合振動超聲深滾加工是將二維超聲振動與超聲深滾加工技術相結合，進行工件表面光整與強化加工的一種新工藝。本文對Q235鋼進行縱-扭復合振動超聲深滾加工，探索其表面強化機理。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）基于縱-扭復合振動超聲深滾加工工作原理及運動學分析，構建深滾加工殘余應力物理模型。研究發(fā)現(xiàn)在縱-扭復合振動超聲深滾加工過程中，其殘余壓應力與材料本身物理力學性能、滾輪半徑、振動參數(shù)和滾壓工藝參數(shù)有關。采用數(shù)值分析方法研究縱-扭復

2、合振動超聲深滾加工振動參數(shù)和滾壓工藝參數(shù)對工件表面殘余壓應力的影響，結果表明，縱-扭復合振動超聲深滾加工工件最大殘余壓應力隨著滾輪半徑、振幅、頻率與靜壓力的增大而增大，隨滾壓速度與滾壓深度的增大而減小。
　?。?）基于縱-扭復合振動超聲深滾加工運動學模型，進行了縱向振動與縱-扭復合振動超聲深滾加工過程有限元分析，對比研究縱向振動與縱-扭復合振動對殘余應力的影響，得到了工件滾壓沖擊中心位置沿深度方向的殘余應力分布狀況，分析了工藝參數(shù)

3、對殘余應力的影響規(guī)律。結果表明，在相同的滾壓工藝參數(shù)下，縱向振動與縱-扭復合振動對殘余應力的影響規(guī)律相似，殘余應力隨著靜壓力的增大而增大，隨著滾壓速度的降低有不同程度的增加，隨著振幅、相位角的增加而增加。
　?。?）對Q235鋼進行縱-扭復合振動超聲深滾加工和常規(guī)深滾加工對比試驗，研究工藝參數(shù)對表面粗糙度和表面顯微硬度的影響規(guī)律，并構建表面粗糙度與表面顯微硬度的預測模型，尋找分別基于最低表面粗糙度值和最高表面顯微硬度的最優(yōu)工藝參數(shù)

4、。結果表明，在相同的工藝參數(shù)下，縱-扭復合振動超聲深滾加工后工件表面粗糙度值低于常規(guī)深滾加工，而表面顯微硬度值高于常規(guī)深滾加工；表面粗糙度值隨靜壓力增大先增后減，隨進給量的增大而急劇增大，隨滾壓速度的增大變化不明顯，進給量對表面粗糙度的影響最顯著；顯微硬度隨靜壓力的增大而增大，隨進給量的增大先增后減再增，隨滾壓速度的增大先增后減，靜壓力對顯微硬度的影響最顯著。最后對工件表面形貌進行觀測，發(fā)現(xiàn)縱-扭復合振動超聲深滾加工后工件表面形貌優(yōu)于車