本文關(guān)鍵詞：基于激光沖擊的導(dǎo)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(dǎo)軌作為機(jī)床關(guān)鍵部件之一,其表面形貌和力學(xué)性能直接影響著工件的加工精度及導(dǎo)軌的使用壽命。刮削能夠改善導(dǎo)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(dòng)化程度不高、加工效率低等缺點(diǎn)。本文將激光沖擊處理技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)軌表面的處理過程中,以40Cr鑲鋼導(dǎo)軌為研究對(duì)象,開展激光沖擊處理40Cr表面的工藝探索及試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,理論分析激光沖擊處理對(duì)40Cr導(dǎo)軌表面完整性及耐磨性的影響。分析認(rèn)為激光沖擊脈沖能量、沖擊次數(shù)及光斑搭接率對(duì)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(xué)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(duì)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(cuò)、晶�；�、晶粒細(xì)化等,這些宏觀和微觀上的變化對(duì)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(duì)40Cr表面形貌及力學(xué)性能的影響。對(duì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力、顯微硬度及硬化層深度均隨之增大。殘余壓應(yīng)力值最大達(dá)到-460.16MPa,顯微硬度最大達(dá)到412.2HV0.2,硬化層深度達(dá)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(shí),凹坑深度反而呈減小趨勢(shì)。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(dá)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(duì)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(jī)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(shì),磨損量最小達(dá)到2.1mg。2號(hào)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(jī)床導(dǎo)軌 刮削工藝 顯微硬度 表面形貌 耐磨性
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(xué)意義11-13
• 1.2 鑲鋼導(dǎo)軌的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 機(jī)床導(dǎo)軌的分類及失效形式13-14
• 1.2.2 影響導(dǎo)軌精度的主要因素14-15
• 1.2.3 鑲鋼導(dǎo)軌的發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 鑲鋼導(dǎo)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(diǎn)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?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 激光沖擊 40Cr導(dǎo)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(qiáng)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(dǎo)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(dǎo)軌表面完整性理論研究26-30
• 2.2.2 激光沖擊 40Cr導(dǎo)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(xué)性能研究32-56
• 引言32
• 3.1 試驗(yàn)方法和裝置32-34
• 3.1.1 試驗(yàn)材料與方法32-33
• 3.1.2 激光沖擊試驗(yàn)設(shè)備33-34
• 3.2 檢測(cè)方法與設(shè)備34-37
• 3.2.1 殘余應(yīng)力檢測(cè)方法34-35
• 3.2.2 顯微硬度檢測(cè)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(cè)36-37
• 3.3 激光沖擊處理對(duì) 40Cr表面殘余應(yīng)力分布的影響37-40
• 3.3.1 脈沖能量對(duì) 40Cr表面殘余應(yīng)力分布的影響37-38
• 3.3.2.沖擊次數(shù)對(duì) 40Cr表面殘余應(yīng)力分布的影響38-39
• 3.3.3.光斑搭接率對(duì) 40Cr表面殘余應(yīng)力場(chǎng)分布的影響39-40
• 3.4 激光沖擊處理對(duì) 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(duì) 40Cr表面凹坑深度的影響47-51
• 3.6.1 脈沖能量對(duì) 40Cr表面凹坑深度的影響分析47-48
• 3.6.2 沖擊次數(shù)對(duì) 40Cr表面凹坑深度的影響分析48-49
• 3.6.3 光斑搭接率對(duì) 40Cr表面凹坑深度的影響分析49-51
• 3.7 激光沖擊處理對(duì) 40Cr表面粗糙度的影響51-54
• 3.7.1 脈沖能量對(duì) 40Cr表面粗糙度的影響分析51-52
• 3.7.2 沖擊次數(shù)對(duì) 40Cr表面粗糙度的影響分析52-53
• 3.7.3 光斑搭接率對(duì) 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(yàn)56-57
• 4.1.1 試驗(yàn)材料與方法56-57
• 4.2 摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果與分析57-60
• 4.2.1 激光沖擊處理對(duì)磨損量的影響分析57-59
• 4.2.2 激光沖擊處理對(duì)摩擦系數(shù)的影響分析59-60
• 4.3 摩擦磨損機(jī)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(jī)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(xiàn)67-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與科研情況73

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