本文關(guān)鍵詞：大尺寸平面磨削淬硬參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：磨削淬硬是利用磨削熱對可淬硬鋼表面進(jìn)行加熱,并利用工件基體的快速自冷卻及磨削力的綜合作用來實(shí)現(xiàn)材料表面硬化的新工藝。它既減少了熱處理設(shè)備及相關(guān)工作人員的投入,又減少了能源消耗及對環(huán)境的污染,對促進(jìn)生態(tài)平衡具有積極意義。然而在進(jìn)行大尺寸平面磨削淬硬加工時,砂輪需要進(jìn)行橫向間歇進(jìn)給,在前后兩次進(jìn)給的交界區(qū)域存在硬度相對較低的“軟化帶”,這會直接影響整個大平面表層的耐磨性。本文結(jié)合金屬熱處理、磨削原理、傳熱學(xué)以及金屬材料學(xué)等相關(guān)知識簡要介紹了大尺寸平面磨削淬硬基本理論,通過磨削淬硬單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn),采用激光掃描顯微鏡、數(shù)字顯微硬度計(jì)等主要設(shè)備,研究了主要磨削參數(shù)、砂輪橫向重疊量對大尺寸平面磨削淬硬層的顯微組織及分布、顯微硬度及分布的影響規(guī)律,并對磨削淬硬溫度場進(jìn)行了模擬仿真。主要研究內(nèi)容及結(jié)論有:(1)磨削淬硬件寬度方向上的顯微組織分布為:當(dāng)砂輪的重疊寬度Cr≤1mm時,分別為第一道淬硬區(qū)、第一道過渡區(qū)、未淬硬區(qū)、第二道過渡區(qū)和第二道淬硬區(qū);當(dāng)砂輪重疊寬度Cr1mm時,則分別為第一道淬硬區(qū)、回火區(qū)、第二道過渡區(qū)、二次淬火區(qū)和第二道淬硬區(qū)。在深度方向上,第一道和第二道磨削區(qū)顯微組織都可以分成淬硬區(qū)、過渡區(qū)和基體三個部分。(2)在磨削淬硬件寬度方向上,兩道磨削區(qū)間存在著硬度相對較低的“軟化帶”;而在深度方向上,兩道磨削區(qū)的硬度曲線都可以分成三個部分:高硬度區(qū)、硬度急劇下降區(qū)和低硬度區(qū)。(3)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著磨削深度的增加或者工件進(jìn)給速度的減小,軟化帶寬度相應(yīng)增加;而隨著砂輪重疊寬度的增加,軟化帶寬度則先減小后增大。正交實(shí)驗(yàn)分析得出各因素對軟化帶寬度的影響次序?yàn)?工件進(jìn)給速度vw砂輪重疊量Cr磨削深度ap;最優(yōu)磨削參數(shù)組合為vw=0.8m/min,Cr=1mm,ap=0.1mm。(4)建立了淬硬層厚度回歸模型,給出了軟化帶寬度與磨削參數(shù)、砂輪重疊量之間的關(guān)系。(5)采用ANSYS工程分析軟件對磨削淬硬溫度場進(jìn)行了模擬仿真,并對淬硬層厚度進(jìn)行了預(yù)測。
【關(guān)鍵詞】：磨削淬硬 顯微硬度 軟化帶 溫度場
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG580.6;TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 背景10
• 1.1.2 技術(shù)簡介10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 主要存在的問題14-15
• 1.4 研究內(nèi)容及意義15-16
• 第2章 磨削淬硬基本理論16-28
• 2.1 磨削加工特點(diǎn)及過程16-17
• 2.1.1 磨削加工特點(diǎn)16-17
• 2.1.2 磨削過程17
• 2.2 磨削過程主要參數(shù)17-19
• 2.2.1 砂輪有效磨刃數(shù)17-18
• 2.2.2 砂輪與工件的接觸弧長18
• 2.2.3 當(dāng)量磨削層厚度18-19
• 2.2.4 磨削比能19
• 2.3 磨削力19-21
• 2.3.1 磨削力的尺寸效應(yīng)20
• 2.3.2 平面磨削力公式20-21
• 2.4 磨削熱21-23
• 2.4.1 磨削熱擴(kuò)散效應(yīng)21
• 2.4.2 平均熱流密度21-22
• 2.4.3 平面磨削溫度場的理論計(jì)算22-23
• 2.4.4 磨削參數(shù)對磨削溫度場的影響23
• 2.5 磨削中組織轉(zhuǎn)變過程23-27
• 2.5.1 奧氏體轉(zhuǎn)變23-25
• 2.5.2 馬氏體轉(zhuǎn)變25-26
• 2.5.3 回火組織轉(zhuǎn)變26-27
• 2.6 影響磨削淬硬效果的主要因素27
• 2.7 本章小結(jié)27-28
• 第3章 磨削淬硬單因素實(shí)驗(yàn)28-49
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料28-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)條件及步驟29-32
• 3.2.1 磨削淬硬實(shí)驗(yàn)條件29-30
• 3.2.2 淬硬層外觀形貌30
• 3.2.3 金相制作過程30-31
• 3.2.4 顯微組織觀察及其硬度測量31-32
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析32-47
• 3.3.1 淬硬件寬度方向上宏觀形貌32-33
• 3.3.2 淬硬件寬度方向上顯微組織及其分布33-39
• 3.3.3 淬硬件寬度方向上顯微硬度分布39-41
• 3.3.4 軟化帶寬度分析41-42
• 3.3.5 淬硬件深度方向上顯微組織及其分布42-44
• 3.3.6 淬硬件深度方向上的顯微硬度分布44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 磨削淬硬正交實(shí)驗(yàn)49-64
• 4.1 實(shí)驗(yàn)條件及步驟49-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析50-63
• 4.2.1 軟化帶寬度正交分析50-54
• 4.2.2 淬硬層深度回歸分析54-60
• 4.2.3 軟化帶寬度回歸分析60-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 第5章 磨削淬硬數(shù)值模擬64-74
• 5.1 溫度場的有限元分析原理64
• 5.2 ANSYS軟件介紹64
• 5.3 ANSYS熱分析理論簡介64-66
• 5.3.1 傳熱學(xué)基本理論64-65
• 5.3.2 邊界與初始條件65
• 5.3.3 方程簡化65-66
• 5.4 大尺寸平面磨削淬硬模型66
• 5.5 溫度場仿真過程66-68
• 5.5.1 模擬仿真基本條件的確定66-67
• 5.5.2 模型的建立與網(wǎng)格劃分67-68
• 5.5.3 移動熱源的加載68
• 5.6 仿真結(jié)果68-72
• 5.7 磨削淬硬層深度預(yù)測72-73
• 5.8 本章小結(jié)73-74
• 第6章 結(jié)論與展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

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本文編號：526596