本文關(guān)鍵詞：基于激光沖擊的導軌表面形貌及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：導軌作為機床關(guān)鍵部件之一,其表面形貌和力學性能直接影響著工件的加工精度及導軌的使用壽命。刮削能夠改善導軌表面形貌提高其接觸狀態(tài)和摩擦磨損性能,但存在自動化程度不高、加工效率低等缺點。本文將激光沖擊處理技術(shù)應用于導軌表面的處理過程中,以40Cr鑲鋼導軌為研究對象,開展激光沖擊處理40Cr表面的工藝探索及試驗研究。主要研究內(nèi)容如下:首先,理論分析激光沖擊處理對40Cr導軌表面完整性及耐磨性的影響。分析認為激光沖擊脈沖能量、沖擊次數(shù)及光斑搭接率對沖擊區(qū)域表面完整性及耐磨性的影響顯著。激光脈沖能量不同,作用在試樣表面的沖擊波峰值壓力不同,表面形貌和力學性能發(fā)生不同程度的變化。激光沖擊次數(shù)和光斑搭接率不同,試樣表面受沖擊次數(shù)和覆蓋率隨之發(fā)生變化,對表面形貌及性能產(chǎn)生不同的效果。激光沖擊試樣表面,宏觀上產(chǎn)生劇烈的塑性變形,形成微淺的凹坑,微觀上形成大量的位錯、晶�；�、晶粒細化等,這些宏觀和微觀上的變化對試樣表面完整性及耐磨性影響顯著。其次,研究激光沖擊處理對40Cr表面形貌及力學性能的影響。對比研究未處理試樣、刮削試樣和不同工藝參數(shù)下激光沖擊試樣的表面殘余應力、顯微硬度及硬化層深度、表面凹坑輪廓及粗糙度的變化。研究表明:與未處理試樣和刮削試樣相比,激光沖擊試樣表面殘余壓應力、顯微硬度得到很大提高。隨著激光脈沖能量、沖擊次數(shù)和光斑搭接率增加,試樣表面殘余壓應力、顯微硬度及硬化層深度均隨之增大。殘余壓應力值最大達到-460.16MPa,顯微硬度最大達到412.2HV0.2,硬化層深度達到1mm。隨著脈沖能量、沖擊次數(shù)增加表面凹坑深度隨之增加,而光斑搭接率增加時,凹坑深度反而呈減小趨勢。激光沖擊后表面粗糙度得到了顯著提高,粗糙度值隨著激光沖擊參數(shù)增大而減小,粗糙度最小達到0.25μm。最后,開展激光沖擊處理40Cr表面摩擦磨損性能研究。對比研究未處理試樣、刮削試樣及不同工藝參數(shù)下激光沖擊試樣磨損量、摩擦系數(shù)及磨損機制。研究表明:經(jīng)過激光沖擊后試樣表面磨損量明顯小于未處理試樣和刮削試樣。隨著激光沖擊工藝參數(shù)增加磨損量呈減小趨勢,磨損量最小達到2.1mg。2號激光沖擊試樣的穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.4左右,相比未處理試樣和刮削試樣更小更趨于穩(wěn)定。分析不同工藝條件下試樣表面磨痕形貌可知,主要磨損類型是磨粒磨損和粘著磨損,表面存在不同程度的犁溝和粘著碎片,但與未沖擊試樣相比,激光沖擊試樣磨損表面的犁溝和粘著碎片數(shù)量明顯減少。
【關(guān)鍵詞】：激光沖擊 機床導軌 刮削工藝 顯微硬度 表面形貌 耐磨性
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG502.6;TG665
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及科學意義11-13
• 1.2 鑲鋼導軌的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 機床導軌的分類及失效形式13-14
• 1.2.2 影響導軌精度的主要因素14-15
• 1.2.3 鑲鋼導軌的發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 鑲鋼導軌表面刮削工藝現(xiàn)狀及存在的問題16
• 1.3 激光沖擊處理技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 激光沖擊處理技術(shù)的原理及特點16-17
• 1.3.2 激光沖擊處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 激光沖擊改善金屬表面完整性及耐磨性的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 激光沖擊 40Cr導軌表面完整性及耐磨性理論研究21-32
• 引言21
• 2.1 激光沖擊波強化基礎(chǔ)理論21-26
• 2.1.1 激光沖擊波的形成21-23
• 2.1.2 激光沖擊波壓力的估算及主要影響因素23-24
• 2.1.3 影響激光沖擊區(qū)域的主要工藝參數(shù)24-26
• 2.2 激光沖擊 40Cr導軌表面完整性及耐磨性基礎(chǔ)理論26-31
• 2.2.1 激光沖擊 40Cr導軌表面完整性理論研究26-30
• 2.2.2 激光沖擊 40Cr導軌表面耐磨性理論研究30-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 激光沖擊處理 40Cr表面形貌及力學性能研究32-56
• 引言32
• 3.1 試驗方法和裝置32-34
• 3.1.1 試驗材料與方法32-33
• 3.1.2 激光沖擊試驗設(shè)備33-34
• 3.2 檢測方法與設(shè)備34-37
• 3.2.1 殘余應力檢測方法34-35
• 3.2.2 顯微硬度檢測方法35-36
• 3.2.3 微觀組織觀察36
• 3.2.4 表面輪廓和粗糙度檢測36-37
• 3.3 激光沖擊處理對 40Cr表面殘余應力分布的影響37-40
• 3.3.1 脈沖能量對 40Cr表面殘余應力分布的影響37-38
• 3.3.2.沖擊次數(shù)對 40Cr表面殘余應力分布的影響38-39
• 3.3.3.光斑搭接率對 40Cr表面殘余應力場分布的影響39-40
• 3.4 激光沖擊處理對 40Cr表面顯微硬度的影響40-45
• 3.4.1 不同脈沖能量下 40Cr表面硬度及硬化層深度的變化40-42
• 3.4.2.不同沖擊次數(shù)下 40Cr表面硬度及硬化層深度的變化42-44
• 3.4.3 不同光斑搭接率下 40Cr表面硬度及硬化層深度的變化44-45
• 3.5 激光沖擊處理 40Cr表層微觀組織研究45-47
• 3.6 激光沖擊處理對 40Cr表面凹坑深度的影響47-51
• 3.6.1 脈沖能量對 40Cr表面凹坑深度的影響分析47-48
• 3.6.2 沖擊次數(shù)對 40Cr表面凹坑深度的影響分析48-49
• 3.6.3 光斑搭接率對 40Cr表面凹坑深度的影響分析49-51
• 3.7 激光沖擊處理對 40Cr表面粗糙度的影響51-54
• 3.7.1 脈沖能量對 40Cr表面粗糙度的影響分析51-52
• 3.7.2 沖擊次數(shù)對 40Cr表面粗糙度的影響分析52-53
• 3.7.3 光斑搭接率對 40Cr表面粗糙度的影響分析53-54
• 3.8 本章小結(jié)54-56
• 第四章 激光沖擊 40Cr表面摩擦磨損性能研究56-64
• 引言56
• 4.1 摩擦磨損試驗56-57
• 4.1.1 試驗材料與方法56-57
• 4.2 摩擦磨損試驗結(jié)果與分析57-60
• 4.2.1 激光沖擊處理對磨損量的影響分析57-59
• 4.2.2 激光沖擊處理對摩擦系數(shù)的影響分析59-60
• 4.3 摩擦磨損機理研究60-62
• 4.3.1 磨痕形貌60-61
• 4.3.2 磨損過程及耐磨機理61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 總結(jié)與展望64-67
• 5.1 全文總結(jié)64-65
• 5.2 尚待解決的問題與前景展望65-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文與科研情況73

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