淬硬鋼硬態(tài)車削表面白層與殘余應(yīng)力研究.pdf

1、在淬硬鋼的加工中，硬態(tài)切削越來越受到業(yè)界的關(guān)注。它有著更高的加工效率，能夠得到較好的表面精度，加工柔性好，適用于加工形狀更為復(fù)雜的零件，同時可以不使用切削液實現(xiàn)綠色制造。然而，硬態(tài)切削特別是硬態(tài)干式切削中，刀具與工件之間劇烈的相互作用導(dǎo)致的局部高溫、高應(yīng)力、高應(yīng)變、高應(yīng)變率必然引起已加工表面及近表層材料微觀結(jié)構(gòu)的變化，使得近表層產(chǎn)生殘余應(yīng)力，更在某些工況下，會使得表層產(chǎn)生一層硬而脆，經(jīng)拋光腐蝕后在光學(xué)顯微鏡下呈白色的組織，即白層。這些問

2、題的產(chǎn)生將極大程度影響工件的疲勞壽命。針對上述問題，本文的研究內(nèi)容主要包括：
　　第一、對不同的熱處理后軸承鋼GCr15加工表面白層及殘余應(yīng)力進行了研究。通過不同的熱處理獲得不同的金相組織，研究了不同金相組織的材料切削加工表面白層的形成與殘余應(yīng)力的分布，并利用XRD、SEM、金相顯微鏡等手段對白層微區(qū)形貌及物相進行觀測分析。研究了不同熱處理后工件表層白層形成的切削速度閾值，并對白層形貌及其形成原因進行了分析。
　　第二、對白

3、層形成與殘余應(yīng)力分布之間的相互關(guān)系進行了研究。通過對白層厚度變化與表面殘余應(yīng)力變化的對照分析，發(fā)現(xiàn)白層形成所伴隨的高溫對殘余應(yīng)力的影響比所伴隨的相變導(dǎo)致的體積變化的影響更為顯著；實驗分析了不同走刀次數(shù)對白層形成、殘余應(yīng)力以及殘余奧氏體含量的影響，并進一步總結(jié)了三者之間的關(guān)系。
　　第三、對國內(nèi)外現(xiàn)有的切削仿真切屑分離方式進行了歸納和優(yōu)劣勢分析，建立了多次走刀切削殘余應(yīng)力預(yù)測模型。該有限元模型基于含歐拉和拉格朗日邊界的ALE(Arb