超声滚压12Cr2Ni4A齿轮钢残余压应力特性研究及参数优化

发布时间：2024-04-15 20:31

　　目的实现高效率、低表面粗糙度和大残余压应力制造。方法利用ANSYS软件建立12Cr2Ni4A齿轮钢外圆超声滚压有限元模型,分析超声滚压加工后,残余应力场的分布规律。搭建12Cr2Ni4A齿轮钢试验平台,研究工艺参数对工件表层残余应力的影响规律。同时对有限元模型进行验证。运用非线性曲线拟合方法,构建超声滚压工件表面残余应力及其表面粗糙度预测模型,基于赫兹接触理论和压痕几何关系,建立外圆超声滚压加工效率理论模型。结果经过超声滚压加工后,12Cr2Ni4A齿轮钢表层残余压应力显著提升,且沿滚压深度方向,呈现先增大后减小趋势。最大残余压应力随着初始静压力的增加,峰值点逐渐从表层向次表层移动,最大残余压应力值为-654 MPa,此时硬化层深度约为0.8 mm。经优化得到最优参数为:F=315 N,v_f=0.32 mm/min,n=269 r/min。结论 12Cr2Ni4A齿轮钢表层残余压应力随静压力的增大,呈线性增加趋势,随主轴转速和进给量的增大略微减小。参数优化后,加工效率得到进一步提升,工件能够获得良好的表面状态。

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本文编号：3955916