奥氏体不锈钢表面超声滚压强化加工技术及其表面完整性研究
发布时间：2021-08-30 13:44
超声滚压表面强化是利用超声振动辅助进行构件表面滚压加工从而实现高效率表面强化的一种方法。超声滚压表面强化技术汲取了传统滚压加工和传统喷丸加工的综合优势,因而表现出卓越的处理能力。很多学者针对不同的工件材料或者不同的工艺模式在相关领域展开了诸多研究,然而由于高频外激振动（一般大于20KHz）的加入,超声滚压表面强化工艺的加工机制远比普通滚压工艺复杂,因此现有研究多为基于具体问题的工艺效果分析,但对构件表面完整性的理论机制和微观机理的研究还没有很完善的研究。304不锈钢延展性大,不管切削还是表面强化加工时,都容易造成“粘刀”现象,304不锈钢本身的特性以及加工强化参数选择的不合理会大大降低加工效率以及加工后的304不锈钢的表面完整性。设计并加工制作了实验用超声滚压表面强化加工工艺装备。以304不锈钢材料为研究试样材料,对其表面进行超声滚压表面强化处理,分析滚压模式和工艺参数对试件表面粗糙度、表面硬度以及表面残余应力的影响,并结合有限元分析,剖析了超声表面滚压强化加工的理论机制。对滚压加工常用的球形滚压头和自行设计的一种弧面柱形滚压头分别进行了一系列对比实验,采用单因素实验方法研究了超声滚压...
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷丸强化技术示意图
齐鲁工业大学硕士学位论文3图 1.2 表面滚压技术示意图1.2.3 超声辅助表面强化加工技术及工艺超声辅助表面强化加工技术是依据传统表面强化加工技术，把冲击的能量源以及冲击方式改变，由连接在换能器后的超声变幅杆将其机械能放大后，施加在工具头上，以超高的频率驱动冲击待强化机械零件的表面，直接引起材料表面塑性变形，塑性变形的结果是为强化的零件引入一定深度的硬化层并引入相应的残余压应力。相比于超声辅助表面强化加工技术，超声振动首先比较早的是应用在切削加工领域，超声振动辅助加工主要是针对传统切削加工的，将超声振动应用在传统的车削、铣削、钻削等技术上，来克服传统切削技术切削力大、切削温度高等缺点，提高加工效率[14]。Kumabe J.早期的工作已经证明了该技术的可行性[15-17]，他的研究表明与传统的超声辅助车削对比，采用超声振动辅助切削，可以显著提高陶瓷材料的加工的精度等。李哲等人采用旋转超声辅助钻削技术对钛合金进行了一系列的钻削实验，实验结果表明，旋转超声辅助钻削技术可以明显减小钻削力，降低切削温度和毛刺高度[[18-20]。在磨削过程中施加超声振动会导致工件微断裂，从而提高磨削效率，振动磨削后试件的表面质量也有小幅度的改善。Ali Zahedi 等人通过实验已经证明[21,22]，相比于传统磨削，超声辅助磨削可以有效改善试件粗糙度，降低粗糙度深度以及粗糙度峰高。已经有研究证明，在传统铣削工艺上给与进给方向一定的超声振动，这种超声振动铣削加工过程的铣削力为脉冲状，相比与传统铣削，可以明显降低铣削力[23]。选用合理的超声振幅配合合理的加工参数可以显著降低铣削力和加工温度
超声冲击处理技术示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金旋转超声辅助钻削的出口毛刺[J]. 李哲,张德远,姜兴刚. 北京航空航天大学学报. 2017(07)
[2]2D12铝合金超声滚压疲劳性能的试验研究[J]. 杨巍,刘鹏,许良,回丽,周松,杨林青. 轻合金加工技术. 2015(10)
[3]汽车零部件表面强化技术研究现状及展望[J]. 答建成,周细应,周涛,张有为,杨涛. 表面技术. 2015(07)
[4]带中心孔的复合超声变幅杆设计及性能分析[J]. 马付建,康仁科,董志刚,刘宇,沙智华,张生芳. 机械设计. 2015(06)
[5]机械加工强化机理与工艺技术研究进展[J]. 刘战强,贺蒙,赵建. 中国机械工程. 2015(03)
[6]金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展[J]. 朱有利,王燕礼,边飞龙,侯帅,谢俊峰. 机械工程学报. 2014(20)
[7]超声波辅助滚压加工改善零件表面性能的研究[J]. 张明,唐红霞. 电加工与模具. 2014(02)
[8]表面滚压强化技术研究与应用进展[J]. 何嘉武,马世宁,巴德玛. 装甲兵工程学院学报. 2013(03)
[9]高能喷丸对AZ31镁合金耐腐蚀性及硬度的影响[J]. 刘蒙恩,盛光敏,尹丽晶. 功能材料. 2012(19)
[10]机械镀锌技术研究进展及展望[J]. 李广敏,牛宗伟,董海青,刘伟苓. 山东理工大学学报(自然科学版). 2012(05)
博士论文
[1]超声表面滚压加工改善40Cr钢综合性能研究[D]. 王婷.天津大学 2009
硕士论文
[1]实时超声冲击消除焊接残余应力和变形的研究[D]. 肖昌辉.哈尔滨工业大学 2013
[2]超声冲击强化AISI304奥氏体不锈钢实验研究[D]. 刘超.大连理工大学 2012
[3]316L不锈钢表面纳米化后疲劳机理分析[D]. 辛素敏.贵州大学 2009
[4]高能喷丸表面纳米化后表面粗糙度和损伤的研究[D]. 杨磊.大连交通大学 2006
本文编号：3372885
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷丸强化技术示意图
齐鲁工业大学硕士学位论文3图 1.2 表面滚压技术示意图1.2.3 超声辅助表面强化加工技术及工艺超声辅助表面强化加工技术是依据传统表面强化加工技术，把冲击的能量源以及冲击方式改变，由连接在换能器后的超声变幅杆将其机械能放大后，施加在工具头上，以超高的频率驱动冲击待强化机械零件的表面，直接引起材料表面塑性变形，塑性变形的结果是为强化的零件引入一定深度的硬化层并引入相应的残余压应力。相比于超声辅助表面强化加工技术，超声振动首先比较早的是应用在切削加工领域，超声振动辅助加工主要是针对传统切削加工的，将超声振动应用在传统的车削、铣削、钻削等技术上，来克服传统切削技术切削力大、切削温度高等缺点，提高加工效率[14]。Kumabe J.早期的工作已经证明了该技术的可行性[15-17]，他的研究表明与传统的超声辅助车削对比，采用超声振动辅助切削，可以显著提高陶瓷材料的加工的精度等。李哲等人采用旋转超声辅助钻削技术对钛合金进行了一系列的钻削实验，实验结果表明，旋转超声辅助钻削技术可以明显减小钻削力，降低切削温度和毛刺高度[[18-20]。在磨削过程中施加超声振动会导致工件微断裂，从而提高磨削效率，振动磨削后试件的表面质量也有小幅度的改善。Ali Zahedi 等人通过实验已经证明[21,22]，相比于传统磨削，超声辅助磨削可以有效改善试件粗糙度，降低粗糙度深度以及粗糙度峰高。已经有研究证明，在传统铣削工艺上给与进给方向一定的超声振动，这种超声振动铣削加工过程的铣削力为脉冲状，相比与传统铣削，可以明显降低铣削力[23]。选用合理的超声振幅配合合理的加工参数可以显著降低铣削力和加工温度
超声冲击处理技术示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金旋转超声辅助钻削的出口毛刺[J]. 李哲,张德远,姜兴刚. 北京航空航天大学学报. 2017(07)
[2]2D12铝合金超声滚压疲劳性能的试验研究[J]. 杨巍,刘鹏,许良,回丽,周松,杨林青. 轻合金加工技术. 2015(10)
[3]汽车零部件表面强化技术研究现状及展望[J]. 答建成,周细应,周涛,张有为,杨涛. 表面技术. 2015(07)
[4]带中心孔的复合超声变幅杆设计及性能分析[J]. 马付建,康仁科,董志刚,刘宇,沙智华,张生芳. 机械设计. 2015(06)
[5]机械加工强化机理与工艺技术研究进展[J]. 刘战强,贺蒙,赵建. 中国机械工程. 2015(03)
[6]金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展[J]. 朱有利,王燕礼,边飞龙,侯帅,谢俊峰. 机械工程学报. 2014(20)
[7]超声波辅助滚压加工改善零件表面性能的研究[J]. 张明,唐红霞. 电加工与模具. 2014(02)
[8]表面滚压强化技术研究与应用进展[J]. 何嘉武,马世宁,巴德玛. 装甲兵工程学院学报. 2013(03)
[9]高能喷丸对AZ31镁合金耐腐蚀性及硬度的影响[J]. 刘蒙恩,盛光敏,尹丽晶. 功能材料. 2012(19)
[10]机械镀锌技术研究进展及展望[J]. 李广敏,牛宗伟,董海青,刘伟苓. 山东理工大学学报(自然科学版). 2012(05)
博士论文
[1]超声表面滚压加工改善40Cr钢综合性能研究[D]. 王婷.天津大学 2009
硕士论文
[1]实时超声冲击消除焊接残余应力和变形的研究[D]. 肖昌辉.哈尔滨工业大学 2013
[2]超声冲击强化AISI304奥氏体不锈钢实验研究[D]. 刘超.大连理工大学 2012
[3]316L不锈钢表面纳米化后疲劳机理分析[D]. 辛素敏.贵州大学 2009
[4]高能喷丸表面纳米化后表面粗糙度和损伤的研究[D]. 杨磊.大连交通大学 2006
本文编号：3372885
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