溫滾壓表面強化技術(shù)研究.pdf

1、內(nèi)燃機曲軸、列車車軸等零件，在工作中承受循環(huán)載荷，雖然所承受交變應(yīng)力值低于材料在靜載作用下的屈服應(yīng)力，但是經(jīng)歷一定數(shù)量的應(yīng)力循環(huán)，零件就有可能出現(xiàn)疲勞斷裂，而且疲勞斷裂是一種“突然”的脆性斷裂，斷裂前沒有明顯塑性變形預兆，所以疲勞破壞經(jīng)常造成重大安全事故。
　　 多年來人們一直在設(shè)法提高這類零件的疲勞強度，其中表面滾壓加工就是一種行之有效的方法。表面滾壓是一種無屑光整加工，它利用高硬度的光滑滾輪在金屬表面滾壓，使零件表面變得光滑

2、，形成加工硬化層，同時表層產(chǎn)生了殘留壓縮應(yīng)力，從而顯著提高零件的疲勞強度。溫滾壓是在中溫范圍內(nèi)滾壓，具有比室溫滾壓(冷滾壓)更好的強化效果。
　　 本文以45鋼環(huán)形半圓缺口試樣軸為研究對象，通過滾壓數(shù)值模擬，對滾壓后殘余應(yīng)力進行了分析，預測試樣軸滾壓后獲得最大疲勞壽命的最佳工藝組合；自行設(shè)計并制造了溫滾壓裝置，利用該裝置對45鋼試樣軸，在中溫范圍的不同溫度、不同壓下量的組合下進行了滾壓試驗；為測得滾壓強化的效果，還利用旋轉(zhuǎn)彎曲疲

3、勞試驗機對滾壓試樣軸進行了疲勞試驗。
　　 滾壓數(shù)值模擬，從分析殘余應(yīng)力入手，對滾壓強化進行了研究，結(jié)果表明：在實驗溫度為20℃、100℃、200℃和300℃中，試樣軸表面層的殘余壓應(yīng)力最大時，對應(yīng)壓下量分別為0.06mm、0.10mm、0.15mm和0.15mm；總體考慮實驗的4個溫度，在300℃、0.15mm的壓下量，試樣軸表面獲得最大的殘余壓應(yīng)力。根據(jù)殘余壓應(yīng)力越大，試樣軸的疲勞強度就越高的規(guī)律，優(yōu)選出最佳工藝的組合。滾壓

4、數(shù)值模擬結(jié)論與疲勞試驗的結(jié)果相一致，故采用有限元分析來優(yōu)選滾壓工藝的方法是可行的。
　　 旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗結(jié)果表明：試樣軸的滾壓可以顯著提高零件的疲勞強度，而中溫滾壓試樣軸又進一步比室溫滾壓試樣軸獲得更高疲勞壽命。在室溫下滾壓，試樣軸要獲得最大疲勞強度，最佳壓下量應(yīng)為0.06mm；類似有，在100℃滾壓，最佳壓下量應(yīng)為0.10mm；在200℃和300℃滾壓，在實驗壓下量的范圍內(nèi)，最佳壓下量均為0.15mm。在試驗溫度范圍內(nèi)，要獲