EA4T车轴不同加工工艺表面完整性分析

发布时间：2021-09-03 10:03

　　目的探索不同加工工艺对EA4T车轴表面完整性的影响。方法针对EA4T成品车轴精车加工的表面,以及精车之后再分别作打磨抛光、滚压处理的表面,运用里氏硬度仪、X射线衍射残余应力分析仪、扫描电子显微镜以及三维光学显微镜等设备,进行表面硬度、表面残余应力状态、表面形貌及粗糙度检测。结果精车后表面的平均硬度为221HV,表面轴向、周向平均残余应力为-371、-231 MPa,表面粗糙度（Ra）为1.432μm。而精车之后再分别作打磨抛光、滚压处理,表面硬度分别提升了2.3%、11.6%,表面轴向残余应力分别增加了9.7%、23.5%,周向残余应力增幅分别为18.6%、59.3%,同时表面粗糙度（Ra）大幅度下降到0.442、0.318μm。结论滚压、打磨抛光皆能提升车轴表面的硬度和残余应力水平,降低表面粗糙度（Ra）。相比而言,滚压的效果更理想。 

【文章来源】：表面技术. 2017,46(12)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

EA4T车轴不同部位的加工工艺Fig.1ProcessingtechnologyfordifferentpartsonEA4Taxle

T车轴为空心车轴，按照EN13261—2003规定，在空心轴内孔表面和外圆表面之间的位置取样进行金相分析。本研究在轴身位置取样。利用3%的硝酸酒精溶液腐蚀，在彩色3D激光显微镜（VK-9170）下观察车轴钢的微观组织，如图2所示，可知EA4T车轴微观组织主要由针状的贝氏体和板条状的马氏体组成。表1标准EN13261—2003中EA4T车轴钢各元素含量Tab.1EelementcontentofEA4TaxlesteelasspecifiedinstandardEN13261—2003元素CSiMnPSCrCuMoNiVFe含量/wt%0.22~0.290.15~0.400.50~0.800.0200.0150.90~1.200.300.15~0.300.300.06Bal.图2EA4T车轴微观金相组织Fig.2MicrometallographicstructureofEA4Taxlesteel

tionplaneCollimatordiameter/mmDiffractionangle/(°)CrFull2Ddetector30(211)1156.3962.3表面形貌分析及粗糙度检测通过线切割，分别在精车、滚压、打磨抛光加工的表面沿圆周方向均匀截取6个试样。在超声环境下先后使用煤油、无水乙醇除去试样表面污物。然后采用扫描电子显微镜（JSM-6610LV）观察表面加工纹理。通过三维光学显微镜（3DOpticalMicroscopy，Bruker，ContourGT-K）观察表面三维形貌，并测量试样表面粗糙度。3检测结果及讨论3.1表面硬度检测精车、打磨抛光和滚压三种工艺加工的表面硬度测试结果如图3所示。从图3可以看出，精车之后的表面平均硬度为216HV，而经打磨抛光、滚压处理后，表面硬度分别为221HV和241HV，分别增加了2.3%和9.3%。图3不同工艺加工的表面硬度检测结果Fig.3Surfacehardnesstestresultsofdifferentprocessingtechnologies在机械加工过程中，金属表面层发生塑性变形，在塑性变形作用下金属发生强化的现象称为加工硬化[8]。打磨抛光过程中相当于切削刃的百叶轮磨粒以及滚压过程中的滚压头，挤压车轴表面使之发生塑性变形，导致车轴表面材料位错密度增加，形成位错缠结和位错胞，导致亚晶粒的形成，这些亚晶粒生长成新的晶粒，从而使晶粒细化[9]，达到提升表面的强度、硬度和耐磨性的效果。从表面硬度数值上看，滚压对表面硬度的提升效果比打磨抛光更显著。3.2表面X射线残余应力检测精车、打磨抛光和滚压加工的表面X射线残余应力检测结果如图4所示。结果表明，三种工艺加工后，表面皆为压缩残余应力，且总体上轴向应力水平高于周向应力水平。精车的表面轴向残余应力为371MPa，周向为231MPa；打磨抛光加工的表面轴向、周向残余应力分别为407、274MPa，在精车的基础上提升幅度?

【参考文献】：
期刊论文
[1]表面粗糙度对Ti-6Al-4V合金超高周疲劳性能的影响[J]. 朱莉娜,邓彩艳,王东坡,胡绳荪.  金属学报. 2016(05)
[2]现代轨道交通工程科技前沿与挑战[J]. 翟婉明,赵春发.  西南交通大学学报. 2016(02)
[3]国产EA4T车轴钢的缺口疲劳性能[J]. 景启明,曲顺德,季亚奇,韩维新,王群娣,赵兴龙.  机械工程材料. 2015(10)
[4]表面超声滚压处理工艺对高速列车车轴钢表面状态的影响[J]. 陈利钦,项彬,任学冲,刘鑫贵,林国标.  中国表面工程. 2014(05)
[5]EA4T车轴车削表面完整性研究[J]. 于鑫,李世涛,孙杰.  工具技术. 2014(09)
[6]EA4T车轴车削工艺参数与表面粗糙度关系研究[J]. 李世涛,于鑫,孙杰,张世欣,张占岭.  制造技术与机床. 2014(08)
[7]钛合金TB6铣削加工硬化实验[J]. 周子同,陈志同,蒋理科,李秀琴.  北京航空航天大学学报. 2014(01)
[8]机加工工艺对轮轴疲劳可靠性的影响分析[J]. 李玉婵,于维,卢虓宇,田威.  铁道车辆. 2012(02)
[9]切削加工表面残余应力研究的现状与进展[J]. 刘海涛,卢泽生,孙雅洲.  航空精密制造技术. 2008(01)
[10]超声深滚对TC4钛合金表面形貌和表面粗糙度的影响[J]. 吕光义,朱有利,李礼,韩晓光.  中国表面工程. 2007(04)



本文编号：3380910