本文關(guān)鍵詞：自阻加熱磨削強(qiáng)化機(jī)理及工藝實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 自阻加熱 磨削強(qiáng)化 強(qiáng)化層深度 殘余應(yīng)力 溫度場(chǎng)

【摘要】：磨削強(qiáng)化作為一種高度集成的加工工藝,不僅將磨削中的磨削熱作為積極因素利用起來,變廢為寶,而且省去了熱處理工藝及熱處理工藝前后的清洗和運(yùn)輸?shù)裙に?縮短了生產(chǎn)線、提高了生產(chǎn)效率、減少了對(duì)環(huán)境的污染,從而具有重要的研究意義。針對(duì)磨削強(qiáng)化中強(qiáng)化層深度較淺以及在干磨條件下強(qiáng)化層常分布為殘余拉應(yīng)力或較小的殘余壓應(yīng)力等問題,本文提出了一種基于自阻加熱的預(yù)加熱磨削強(qiáng)化加工工藝,旨在提高強(qiáng)化層的深度,同時(shí)改善工件強(qiáng)化層殘余應(yīng)力的分布。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)根據(jù)能量守恒原理,定性地分析預(yù)加熱溫度對(duì)強(qiáng)化層深度的影響機(jī)理,研究加熱溫度與加熱電流的關(guān)系,從理論上闡釋了自阻加熱磨削強(qiáng)化的可行性;設(shè)計(jì)自阻加熱磨削強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案,對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與選型,搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)加熱速度進(jìn)行研究。(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)40Cr工件進(jìn)行自阻加熱磨削強(qiáng)化實(shí)驗(yàn),研究不同預(yù)加熱溫度對(duì)磨削力及強(qiáng)化層表面質(zhì)量(包括表面粗糙度、表面形貌、亞表面金相組織、強(qiáng)化層的深度及硬度、表面殘余應(yīng)力)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨預(yù)加熱溫度的升高,磨削力有所降低,強(qiáng)化層深度顯著增加,強(qiáng)化層硬度有降低趨勢(shì),表面殘余應(yīng)力從殘余拉應(yīng)力逐漸變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力。對(duì)比了預(yù)加熱溫度和磨削深度對(duì)強(qiáng)化層深度的影響,預(yù)加熱條件下采用較小磨削深度就能獲得較厚的強(qiáng)化層深度,從而可以降低磨削實(shí)驗(yàn)對(duì)砂輪的磨損以及對(duì)機(jī)床主軸功率的要求。(3)根據(jù)能量守恒和傳熱學(xué)相關(guān)理論,對(duì)自阻加熱磨削強(qiáng)化過程中工件表層的總能量及次表面溫度進(jìn)行計(jì)算,對(duì)磨削溫度場(chǎng)進(jìn)行有限元仿真。理論計(jì)算結(jié)果表明:隨預(yù)加熱溫度的升高,工件表層總能量增加,工件次表面的溫度升高。仿真結(jié)果表明:隨預(yù)加熱溫度的升高,工件表面及次表面的溫度均升高,強(qiáng)化層的溫度梯度降低。因此,通過自阻加熱補(bǔ)償工件表層的熱量,能提高強(qiáng)化層的深度,并改善工件表面殘余應(yīng)力的分布。
【關(guān)鍵詞】：自阻加熱 磨削強(qiáng)化 強(qiáng)化層深度 殘余應(yīng)力 溫度場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 磨削強(qiáng)化的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 磨削強(qiáng)化機(jī)理研究15-16
• 1.2.2 磨削工藝參數(shù)對(duì)強(qiáng)化層的影響16-18
• 1.2.3 磨削強(qiáng)化層的預(yù)測(cè)及均勻性研究18-19
• 1.3 自阻加熱的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 自阻加熱磨削強(qiáng)化的研究意義20-21
• 1.5 課題來源及研究?jī)?nèi)容21
• 1.6 本章小結(jié)21-22
• 第2章 自阻加熱磨削強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)22-33
• 2.1 自阻加熱磨削強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)22-26
• 2.1.1 預(yù)加熱磨削強(qiáng)化機(jī)理研究22-23
• 2.1.2 自阻加熱溫度的理論分析23-25
• 2.1.3 自阻加熱磨削強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案設(shè)計(jì)25-26
• 2.2 自阻加熱磨削強(qiáng)化相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型26-31
• 2.2.1 電源選型26-27
• 2.2.2 電極與導(dǎo)線設(shè)計(jì)27-28
• 2.2.3 絕緣保溫材料選型28-29
• 2.2.4 夾具設(shè)計(jì)29-30
• 2.2.5 測(cè)溫方案設(shè)計(jì)30-31
• 2.3 加熱速度測(cè)量31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 自阻加熱磨削強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)33-42
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料及其性能33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備33-36
• 3.2.1 磨床33-34
• 3.2.2 砂輪34-35
• 3.2.3 磨削力測(cè)量系統(tǒng)35-36
• 3.3 磨削工藝實(shí)驗(yàn)方案36-38
• 3.4 表面質(zhì)量的檢測(cè)38-41
• 3.4.1 表面粗糙度與表面形貌的測(cè)量38-39
• 3.4.2 亞表面金相組織的觀察39
• 3.4.3 表面微觀硬度的測(cè)量39
• 3.4.4 表面殘余應(yīng)力的測(cè)量39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 自阻加熱磨削強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析42-53
• 4.1 磨削力42-43
• 4.1.1 預(yù)加熱溫度對(duì)磨削力的影響42-43
• 4.1.2 磨削深度對(duì)磨削力的影響43
• 4.2 表面粗糙度和表面形貌43-46
• 4.2.1 預(yù)加熱溫度對(duì)表面粗糙度及表面形貌的影響43-45
• 4.2.2 磨削深度對(duì)表面粗糙度及表面形貌的影響45-46
• 4.3 強(qiáng)化層厚度與微觀硬度46-50
• 4.3.1 預(yù)加熱溫度對(duì)強(qiáng)化層深度及硬度的影響46-48
• 4.3.2 磨削深度對(duì)強(qiáng)化層深度及硬度的影響48-50
• 4.4 磨削強(qiáng)化層表面殘余應(yīng)力50-51
• 4.5 預(yù)加熱溫度及磨削深度對(duì)強(qiáng)化層的影響比較51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 自阻加熱磨削強(qiáng)化的機(jī)理研究53-69
• 5.1 自阻加熱磨削強(qiáng)化溫度場(chǎng)的理論分析53-57
• 5.1.1 自阻加熱磨削強(qiáng)化過程中工件表層的能量變化53-55
• 5.1.2 自阻加熱磨削強(qiáng)化中工件次表面溫度的求解55-57
• 5.2 自阻加熱磨削強(qiáng)化溫度場(chǎng)的有限元仿真57-64
• 5.2.1 磨削強(qiáng)化過程中傳熱學(xué)理論57-59
• 5.2.2 ANSYS軟件的介紹59-60
• 5.2.3 模型的建立與網(wǎng)格劃分60-61
• 5.2.4 邊界條件及初始條件的確定61-62
• 5.2.5 不同預(yù)加熱溫度及磨削深度下的溫度場(chǎng)62-64
• 5.3 預(yù)加熱溫度對(duì)強(qiáng)化層的影響分析64-67
• 5.3.1 預(yù)加熱溫度對(duì)強(qiáng)化層深度的影響分析64-65
• 5.3.2 預(yù)加熱溫度對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響分析65-66
• 5.3.3 預(yù)加熱溫度及磨削深度對(duì)強(qiáng)化層深度影響的對(duì)比分析66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 附錄A （攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄）76

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