本文關(guān)鍵詞：齒輪材料噴丸電子束復(fù)合工藝組織與性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪作為現(xiàn)代機(jī)器的基本零部件,應(yīng)用廣泛。我國制造業(yè)發(fā)展迅速,但是產(chǎn)量大、質(zhì)量低劣引起的產(chǎn)品過剩是當(dāng)前齒輪行業(yè)比較突出的問題。隨著表面工程技術(shù)不斷創(chuàng)新,利用新型表面改性技術(shù)配合傳統(tǒng)的表面強(qiáng)化手段,成為了提高材料表面綜合力學(xué)性能的發(fā)展趨勢。本文源自國家自然科學(xué)基金資助項目“基于電子束的齒輪表面改性技術(shù)及性能研究”(項目編號:51275548)的一部分,研究強(qiáng)流脈沖電子束(HCPEB)與噴丸相結(jié)合處理常用齒輪材料,為強(qiáng)流脈沖電子束與噴丸表面強(qiáng)化技術(shù)相復(fù)合提高齒輪表面綜合力學(xué)性能提供實(shí)驗依據(jù)。本文以齒輪鋼40Cr(調(diào)質(zhì))和20CrMo(滲碳淬火低溫回火)為研究對象,首先采用不同的強(qiáng)流脈沖電子束工藝參數(shù)對其進(jìn)行處理,通過表面形貌、粗糙度和表面硬度的觀察與分析,研究結(jié)果表明:40Cr和20CrMo表面經(jīng)電子束輻照后會產(chǎn)生熔坑,并隨著電子束加速電壓、脈沖次數(shù)的上升,熔坑數(shù)量減小,尺寸變大,粗糙度降低;40Cr在經(jīng)過參數(shù)為30KV25次電子束處理后表面硬度達(dá)到529.1HV0.03最佳,相對于基體上升了72.58%;20CrMo在經(jīng)過參數(shù)為24KV35次電子束處理后表面硬度達(dá)到838HV0.03最優(yōu),對比與基體上升了19.44%。在以上的研究基礎(chǔ)上,開展了強(qiáng)流脈沖電子束技術(shù)與噴丸強(qiáng)化的復(fù)合處理,通過對不同工藝復(fù)合處理后的40Cr和20CrMo組織觀察、物相分析、截面硬度梯度分析和殘余應(yīng)力檢測,與單一處理方式對比,研究結(jié)果表明:電子束處理能夠改善噴丸后表面的不平整性,表層會產(chǎn)生“自淬火”和重熔強(qiáng)化;電子束后再噴丸產(chǎn)生的重熔強(qiáng)化最明顯,經(jīng)過30KV25次電子束處理后再噴丸,40Cr和20CrMo表面的熔凝層最厚,分別為5.52μm、9.49μm;電子束處理40Cr和20CrMo后表面均為殘余拉應(yīng)力,40Cr經(jīng)24KV25次電子束處理,拉應(yīng)力最高可達(dá)到572MPa。再經(jīng)噴丸強(qiáng)化可以使材料的表面形成理想的壓應(yīng)力層;電子束處理40Cr和20CrMo后,其截面硬度值隨著層深先減小后增大,最終趨于穩(wěn)定,分別在40μm和70μm處出現(xiàn)“谷點(diǎn)”,其硬度值低于基體硬度,噴丸可以使硬度層超過100μm以上,先電子束再噴丸復(fù)合表面處理,可以使內(nèi)部應(yīng)力均勻,避免“谷點(diǎn)”出現(xiàn)。最后對經(jīng)電子束、噴丸、電子束與噴丸復(fù)合處理的40Cr和20CrMo進(jìn)行摩擦磨損、耐腐蝕性能研究。研究結(jié)果表明:電子束再噴丸強(qiáng)化的40Cr和20CrMo的平均摩擦系數(shù)分別為0.34、0.19,磨損體積量分別為12.39×10-3、5.55×10-3mm3,劃痕寬度分別為609、578μm,其值均為最小,自腐蝕電位最高,自腐蝕電流密度低,表明齒輪材料經(jīng)過電子束噴丸復(fù)合強(qiáng)化處理后可以提高摩擦磨損和耐腐蝕性能。
【關(guān)鍵詞】：電子束噴丸復(fù)合工藝 40Cr 20CrMo 表面殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41;TG66
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 課題來源及意義11-12
• 1.2 高能束表面處理研究進(jìn)展12-15
• 1.2.1 脈沖激光束表面改性技術(shù)12-13
• 1.2.2 強(qiáng)流脈沖離子束表面改性技術(shù)13-14
• 1.2.3 強(qiáng)流脈沖電子束表面改性技術(shù)14-15
• 1.3 噴丸處理15-17
• 1.3.1 微粒噴丸和微粒鑲嵌鍍膜噴丸15-16
• 1.3.2 超聲波噴丸16
• 1.3.3 濕噴丸16
• 1.3.4 高壓水射流噴丸16-17
• 1.4 本文的研究內(nèi)容17-19
• 2 實(shí)驗材料、設(shè)備與實(shí)驗測試方法19-27
• 2.1 實(shí)驗材料19-20
• 2.1.1 齒輪材料 40Cr及其熱處理19
• 2.1.2 齒輪材料 20CrMo及其熱處理19-20
• 2.2 實(shí)驗制備設(shè)備20-22
• 2.2.1 強(qiáng)流脈沖電子束設(shè)備以及工作原理20-22
• 2.2.2 噴丸設(shè)備參數(shù)以及工作原理22
• 2.3 實(shí)驗檢測設(shè)備22-27
• 2.3.1 表面殘余應(yīng)力測量22-25
• 2.3.2 表面形貌觀察25
• 2.3.3 顯微組織觀察25
• 2.3.4 X射線衍射物相分析25
• 2.3.5 表面硬度和截面硬度測量25
• 2.3.6 表面粗糙度測試25-26
• 2.3.7 摩擦磨損性能實(shí)驗26
• 2.3.8 耐腐蝕性能試驗26-27
• 3 40Cr經(jīng)噴丸與電子束復(fù)合工藝處理后組織與性能27-45
• 3.1 強(qiáng)流脈沖電子束輻照 40Cr的工藝參數(shù)27-28
• 3.2 實(shí)驗結(jié)果及分析28-43
• 3.2.1 表面形貌特征28-30
• 3.2.2 表面粗糙度測試30-31
• 3.2.3 表面硬度測試31-32
• 3.2.4 物相分析32-35
• 3.2.5 40Cr表面殘余應(yīng)力測量35-38
• 3.2.6 40Cr截面組織觀察38-40
• 3.2.7 40Cr截面重熔層厚度對比分析40-42
• 3.2.8 40Cr截面硬度梯度分布42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 4 20CrMo噴丸與電子束復(fù)合工藝處理后組織與性能45-73
• 4.1 強(qiáng)流脈沖電子束輻照 20CrMo的工藝參數(shù)45-46
• 4.2 實(shí)驗結(jié)果及分析46-59
• 4.2.1 20CrMo僅電子束處理表面性能46-51
• 4.2.2 20CrMo噴丸電子束處理表面性能51-56
• 4.2.3 20CrMo電子束噴丸束處理表面性能56-59
• 4.3 20CrMo不同工藝處理后組織與硬度分析研究59-71
• 4.3.1 20CrMo不同工藝的物相分析59-62
• 4.3.2 20CrMo不同工藝的表面殘余應(yīng)力分析62-65
• 4.3.3 20CrMo不同工藝的截面組織分析65-66
• 4.3.4 20CrMo截面重熔層厚度對比分析66-69
• 4.3.5 20CrMo不同工藝處理后截面硬度梯度分布69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 5 齒輪材料不同工藝處理后的性能研究73-87
• 5.1 40Cr經(jīng)不同工藝處理后性能研究73-77
• 5.1.1 摩擦磨損性能實(shí)驗73-76
• 5.1.2 腐蝕性能試驗76-77
• 5.2 20CrMo經(jīng)不同工藝處理后性能研究77-84
• 5.2.1 摩擦磨損性能實(shí)驗77-82
• 5.2.2 腐蝕性能試驗82-84
• 5.3 本章小結(jié)84-87
• 6 結(jié)論與展望87-89
• 6.1 結(jié)論87-88
• 6.2 展望88-89
• 致謝89-91
• 參考文獻(xiàn)91-93
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：409364