超声滚压光整强化机理与残余应力控制研究

发布时间：2020-01-30 18:37

【摘要】：超声滚压光整强化技术是一种新型的表面处理技术,将传统滚压与超声波技术进行有机结合,使工件表层组织产生强烈塑性变形,实现表面光整强化效应,并在表层形成一定厚度的残余压应力,能够显著降低表面粗糙度,提高工件硬度,改善耐磨性等。本文选用典型铝合金材料为研究对象,对关键工艺参数为实验因素,系统进行加工中工件经超声滚压加工后表面完整性性能研究。以铝合金7050为研究对象,选取静压力参数为影响因素,进行超声光整加工实验,借助超景深显微镜观察工件加工前后的表面三维形貌,证明了超声滚压加工“削峰填谷”的作用,并且材料固有属性对加工参数的选择重要参考依据,对获得的不同工艺条件的加工表面(包括表面粗糙度、三维表面形貌)进行宏观微观实验分析,,研究发现粗糙度增加与表面微裂纹的萌生有重要的关系,。基于赫兹接触理论及弹塑性模型分析显微硬度变化的原因,利用显微硬度仪对加工前后的表面硬化层进行检测,对硬化层深影响情况进行了分析,根据不同压力下的硬度分布趋势以及硬化层深与表层硬度规律,利用origin进行回归计算,拟合出超声滚压铝合金7050表层硬度与硬化层深度的经验公式对实际加工起到一定的指导作用,研究已加工零件表面层深显微硬度值分布规律,探索已加工零件表层组织力学性能及其沿层深方向分布规律。借助盲孔法残余应力检测仪器对不同参数加工后的工件表面残余应力进行检测,超声滚压技术可以形成一定深度的残余压应力,利用三向测力仪,检测实际加工中产生的三向力,研究力与表层残余应力转变之间的相互联系,证实Z向力是影响残余应力转变的重要因素,在对不同的参数组合情况下,以获得高幅值、深度稳定的压应力和强化层为优化指标,找到合理的工艺参数的工艺方案区间。
【图文】：

技术,表面粗糙度,表面失效,表面完整性

艺获得零件优良表面完整性的研究，得到了研技术获得低表面粗糙度的同时，保持高的硬的使用性能。是经过表面预处理后，通过表面涂覆、表面改表面的形态、化学成分、组织结构和应力状提高疲劳强度、耐磨性能和耐腐蚀性能的工艺的表面失效机制，通过各种工艺手段实现零件已经有了较为全面的发展，根据不同的加工要按照不同的光整技术类型可分为不同的加工方零件表面光洁度得到改善，但是硬度等其他低表面粗糙度值和提高加工精度为目的，并

示意图,滚压加工,示意图

化技术有喷丸、滚压、冷挤压、摩擦强化及爆炸度上提高表面硬度、耐磨性等力学特性，但粗糙压中由于压力较大，工件与滚压头之间的摩擦状压会在工件表面产生硬化层，，此层与内部材料有展，人们将超声波与传统的滚压加工结合，提出滚压基础上加上高频振动，与传统的滚压工艺比滚压加工装置工作示意图如图 1.1 所示，该方法低、产生更深的残余压应力等优点，特别适合对管件等刚性差的零件的加工。常规滚压刚性力大重损伤机床精度和寿命，而超声滚压则在薄壁、的作用，因为逐渐受到人们的高度重视。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG663

【参考文献】