發(fā)布時間：2017-08-17 12:32

  本文關(guān)鍵詞：GCr15軸承套圈硬態(tài)切削工藝近表層性能研究

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【摘要】：軸承是重要的基礎(chǔ)機(jī)械零件,在工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛,它的質(zhì)量直接決定了機(jī)械裝備的可靠水平、精度等級、性能優(yōu)良和壽命時間的長短。用CBN/PCBN(立方氮化硼/聚晶立方氮化硼)和陶瓷刀具進(jìn)行硬態(tài)干切削技術(shù)被逐步認(rèn)為是替代粗車、精車、磨削,甚至是以磨粒磨削為基礎(chǔ)的超精磨的精密、高效、低成本的清潔綠色加工主流技術(shù)之一。本文通過以硬態(tài)切削加工GCr15軸承(62~64HRC)為研究對象,對軸承套圈的近表層性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。本文主要有以下幾個方面內(nèi)容:(1)通過采用不同熱處理工藝配合電解萃取方法,制備出能夠滿足樣品特性要求(均勻性、時間穩(wěn)定性與溫度穩(wěn)定性)的殘余奧氏體參考樣品,驗(yàn)證了殘余奧氏體參考樣品的方法和工藝的通用性并應(yīng)用于軸承內(nèi)外圈近表層殘余奧氏體量的測試。實(shí)驗(yàn)條件下的軸承套圈殘余奧氏體含量測定結(jié)果遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。(2)通過對退火態(tài)的GCr15軸承套圈的球化體和顯微組織進(jìn)行評級與觀察,硬態(tài)切削后的軸承套圈進(jìn)行碳化物、顯微組織和晶粒度評級與觀察,并對從溝道表面至1mm深處顯微組織進(jìn)行分析,結(jié)果顯示退火態(tài)軸承套圈顯微組織為球化體及點(diǎn)狀球化體+鐵素體,碳化物均勻分布在鐵素體基體上;經(jīng)淬回火后的軸承套圈顯微組織為隱晶馬氏體+細(xì)小針狀馬氏體+彌散分布顆粒狀碳化物+極少量殘余奧氏體,晶粒細(xì)小、組織較均勻;軸承顯微組織沿深度無明顯變化,軸承套圈中碳化物有呈輕微帶狀分布的趨勢。(3)通過對GCr15軸承套圈溝道進(jìn)行近表層殘余應(yīng)力分布測定,結(jié)果表明,使用硬態(tài)切削加工工藝之后,能夠在軸承溝道表面形成較大的殘余壓應(yīng)力,并隨著深度的增加殘余壓應(yīng)力不斷減小,最大壓應(yīng)力約700MPa,應(yīng)力層深度在60~80μm。通過減小測量時的腐蝕層深度,更加精細(xì)的測定殘余應(yīng)力分布,結(jié)果表明,硬態(tài)切削加工工藝在軸承溝道次表面處殘余壓應(yīng)力最大,形成與磨削加工工藝不同的典型勺型特征曲線。(4)通過對軸承套圈溝道處作顯微硬度梯度測定,結(jié)果表明,軸承套圈硬度值在765~781HV之間,軸承套圈硬度值沿深度無明顯變化。對軸承溝道處作表面微觀形貌分析,可以看到規(guī)律而齊整的切削痕跡。硬態(tài)切削加工后,軸承套圈溝道處表面有較低的粗糙度。(5)通過測量FAG磨削軸承的近表層性能并與國產(chǎn)硬態(tài)切削加工軸承對比,發(fā)現(xiàn)FAG軸承顯微組織更加細(xì)小、碳化物分布更加均勻,顯微組織要明顯優(yōu)于國產(chǎn)硬態(tài)切削軸承。FAG磨削軸承硬度小于國產(chǎn)硬態(tài)切削軸承。FAG軸承有少量較粗劃痕。FAG軸承套圈近表層為殘余壓應(yīng)力,最大壓應(yīng)力約為-550MPa,壓應(yīng)力深度約為30μm。(6)國產(chǎn)硬態(tài)切削加工軸承的近表層顯微組織、硬度大小與分布、表面粗糙度、殘余奧氏體含量均能滿足甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值,基本能夠達(dá)到國外先進(jìn)精密磨削軸承(FAG軸承)的水平,甚至在近表層殘余應(yīng)力的大小與分布上要優(yōu)于國外精密磨削軸承,這都表明硬態(tài)切削工藝在精密軸承制造上有著非常廣闊的發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】：硬態(tài)切削 軸承 近表層性能 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：機(jī)械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG506
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 硬態(tài)切削工藝10-23
• 1.1.1 硬態(tài)切削概述11-14
• 1.1.2 硬態(tài)切削技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向14-23
• 1.2 課題來源與研究內(nèi)容23-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法25-32
• 2.1 主要試驗(yàn)設(shè)備25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料25-28
• 2.2.1 殘余奧氏體參考樣品制備原材料25-26
• 2.2.2 硬態(tài)切削軸承套圈近表層性能實(shí)驗(yàn)材料26-27
• 2.2.3 FAG軸承近表層性能實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 2.3 熱處理與加工工藝28-29
• 2.4 試驗(yàn)方法29-32
• 2.4.1 軸承鋼中碳化物定量測量方法29-30
• 2.4.2 殘余奧氏體參考樣品檢驗(yàn)方法30
• 2.4.3 軸承套圈近表層殘余應(yīng)力檢測30-32
• 第三章 軸承套圈近表層殘余奧氏體的檢測32-38
• 3.1 殘余奧氏體參考樣品的制備32-36
• 3.2 軸承套圈殘余奧氏體含量的測量36-37
• 3.3 分析與討論37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 軸承套圈近表層顯微組織分析38-50
• 4.1 退火態(tài)軸承套圈顯微組織分析38-43
• 4.1.1 退火態(tài)軸承內(nèi)圈顯微組織及碳化物分析40-42
• 4.1.2 退火態(tài)軸承外圈顯微組織及碳化物分析42-43
• 4.2 硬態(tài)切削軸承套圈顯微組織分析43-48
• 4.2.1 軸承套圈碳化物組織分析43-44
• 4.2.2 軸承套圈顯微組織與晶粒度分析44-46
• 4.2.3 軸承套圈溝道處近表面層顯微組織變化46-48
• 4.3 分析與討論48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 硬態(tài)切削后軸承套圈近表層殘余應(yīng)力分布50-60
• 5.1 硬態(tài)切削后軸承套圈溝道近表層殘余應(yīng)力分布50-54
• 5.2 硬態(tài)切削軸承套圈近表層殘余應(yīng)力分布原因分析54-58
• 5.3 分析與討論58
• 5.4 本章小結(jié)58-60
• 第六章 軸承套圈溝道近表面層性能60-65
• 6.1 軸承套圈溝道近表面層顯微硬度梯度60-61
• 6.2 軸承內(nèi)圈溝道表面形貌61-63
• 6.3 軸承內(nèi)圈溝道表面粗糙度63-64
• 6.4 本章小結(jié)64-65
• 第七章 FAG航空軸承的性能對比65-72
• 7.1 FAG軸承近表層顯微組織研究65-66
• 7.2 FAG軸承與實(shí)驗(yàn)軸承在近表層納米硬度測試結(jié)果上的對比66-68
• 7.3 FAG軸承溝道處近表層顯微形貌研究68
• 7.4 FAG軸承溝道處近表層殘余應(yīng)力分布68-70
• 7.5 FAG軸承殘余奧氏體含量與表面粗糙度70
• 7.6 分析與討論70-71
• 7.7 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：689078