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强化研磨微纳加工参数对轴承套圈滚道表面硬度的影响 被引量：9
1
作者 萧金瑞 刘晓初 +2 位作者 梁忠伟 黄建枫 高伟林 《精密成形工程》 2020年第4期112-117,共6页
目的探明不同加工参数对加工表面平均硬度的影响规律。方法用强化研磨微纳加工技术对6012深沟球轴承内圈滚道表面进行强化处理,通过设置不同的喷射压力、加工时间、喷射角度及钢珠配比获得加工试样。采用洛氏硬度计分别检测加工前后套... 目的探明不同加工参数对加工表面平均硬度的影响规律。方法用强化研磨微纳加工技术对6012深沟球轴承内圈滚道表面进行强化处理,通过设置不同的喷射压力、加工时间、喷射角度及钢珠配比获得加工试样。采用洛氏硬度计分别检测加工前后套圈滚道表面硬度,并分析其随各参数变化的规律。结果加工时间为5 min,喷射角度为45°,喷射压力为0.4~0.6 MPa时,表面硬度随喷射压力的增大而增大,0.6 MPa后维持在HRC61.60附近;喷射压力为0.6 MPa,喷射角度为45°,加工时间为1~5 min时,表面硬度及其增量随时间增加而增大,其后在HRC61.50附近徘徊;喷射压力为0.6 MPa,加工时间为5 min,喷射角度为35°~55°时,试样表面硬度及其增量先减小后增大,喷射角度达50°后,表面硬度达最大值HRC63.45;钢珠配比则对试样表面硬度影响不大,加工所得试样在HRC61.67~HRC61.80之间。结论试样表面硬度及其增量随喷射压力、加工时间及喷射角度的增加而增加,且受加工时间影响最大。当加工时间为5 min,喷射压力为0.6 MPa,喷射角度为50°时,可获得较高的平均表面硬度。 展开更多
关键词 强化研磨 加工参数 轴承套圈 表面硬度
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TC11钛合金表面TiN颗粒强化层组织与性能分析 被引量：1
2
作者 梁忠伟 林子顺 +3 位作者 唐荟 李天羿 张宇鹏 BALIGASIMA Patrick 《航空制造技术》 北大核心 2025年第3期41-49,共9页
提升TC11钛合金的耐磨损性能对航空发动机关键零部件的安全性能至关重要。基于表面机械研磨处理工艺,通过将研磨球和TiN粉末混合研磨的方式,在TC11钛合金表面实现了晶粒细化和弥散强化,成功制备了基于TiN颗粒增强的强化层,对表面形貌和... 提升TC11钛合金的耐磨损性能对航空发动机关键零部件的安全性能至关重要。基于表面机械研磨处理工艺,通过将研磨球和TiN粉末混合研磨的方式,在TC11钛合金表面实现了晶粒细化和弥散强化,成功制备了基于TiN颗粒增强的强化层,对表面形貌和微观组织特征进行研究,并评估其耐磨损性能。结果表明,处理后的TC11钛合金样品表面粗糙度显著降低,表面硬度和耐磨损性能显著提升。与未处理和仅作普通研磨处理的样品相比,TiN颗粒增强的样品表面粗糙度分别降低了43.29%和23.14%,表面硬度分别提高了9.48%和1.8%,磨痕宽度分别降低了36.18%和33.18%。本文为改善TC11及其他钛合金材料的耐磨损性能提供了一种新的解决方法,对提高航空发动机关键零部件的服役性能具有参考意义。 展开更多
关键词 TC11钛合金 表面机械研磨处理 TiN颗粒 强化层 微观组织与性能
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强化改性研磨时间对12Cr17Mn6Ni5N钢表层特性及拉伸性能的影响
3
作者 何鹏 谢鑫成 +4 位作者 陈嘉懿 张宇鹏 邹涛 萧金瑞 梁忠伟 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期173-183,233,共12页
目的提高12Cr17Mn6Ni5N钢焊缝的表层特性及拉伸性能。方法采用单一变量法控制强化改性研磨加工时间,在12Cr17Mn6Ni5N钢表面进行强化改性研磨处理。进行了室温拉伸试验,绘制各样品的应力-应变曲线图,并通过扫描电镜拍摄距离表面30、100、... 目的提高12Cr17Mn6Ni5N钢焊缝的表层特性及拉伸性能。方法采用单一变量法控制强化改性研磨加工时间,在12Cr17Mn6Ni5N钢表面进行强化改性研磨处理。进行了室温拉伸试验,绘制各样品的应力-应变曲线图,并通过扫描电镜拍摄距离表面30、100、170μm深度附近的断口形貌,分析表层的断裂机理。进一步分析各样品的表面线粗糙度、表层三维形貌、表面微观形貌、强化层厚度、截面显微硬度和表面残余应力。结果与母材相比加工时间从1 min增加至3 min,12Cr17Mn6Ni5N钢表面微观织构越多,拉伸方向和沿焊缝方向的表面粗糙度分别提高到Ra=1.81μm、Ra=1.46μm,三维形貌高度差先增加到34.82μm后减少为31.75μm,表层显微硬度最多提高了104.60%,残余应力提高到–1221.3 MPa,强化层最厚为160μm。在相同的载荷条件下,加工时间为3 min的样品的屈服强度和抗拉强度分别提高了15.89%和10.17%。在深度30μm附近,加工时间为3 min的样品的断口形貌出现少量韧窝,其他样品都为脆性断裂,其中母材样品为全解离脆性断裂;深度100μm附近,母材样品仍为脆性断裂,加工时间为1 min和2 min的样品都为混合断裂,加工时间为3 min的样品为韧性断裂且出现较深的大韧窝和深韧窝。结论强化改性研磨可以有效改善12Cr17Mn6Ni5N钢焊缝的表层特性,获得高硬度、高残余应力和组织致密的厚强化层,进而提高屈服强度和抗拉强度。 展开更多
关键词 强化改性研磨 12Cr17Mn6Ni5N 表层特性 拉伸性能
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钢珠损伤对轴承套圈强化研磨加工表面粗糙度和硬度的影响 被引量：10
4
作者 萧金瑞 刘晓初 +1 位作者 梁忠伟 萧仲敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期290-295,共6页
目的探索在强化研磨加工中,钢珠损伤对轴承套圈表面粗糙度和硬度的影响规律。方法采用单一变量法改变钢珠循环使用次数,分别对11个轴承套圈工件进行强化研磨加工实验。采用场发射扫描电子显微镜、粗糙度测量仪和洛氏硬度计分别检测所得... 目的探索在强化研磨加工中,钢珠损伤对轴承套圈表面粗糙度和硬度的影响规律。方法采用单一变量法改变钢珠循环使用次数,分别对11个轴承套圈工件进行强化研磨加工实验。采用场发射扫描电子显微镜、粗糙度测量仪和洛氏硬度计分别检测所得钢珠和工件试样的表面微观形貌、表面粗糙度、表面硬度以及横截面形貌,并分析钢珠损伤与工件试样表面粗糙度、硬度的关系。结果在工艺条件保持不变的前提下,随着循环使用次数的增加,钢珠表面由微点蚀向翘起及疏松损伤演化,加工所得工件表面粗糙度和硬度增量也随之下降。循环使用150次以内,钢珠表面损伤以微点蚀为主,损伤程度较轻微,加工所得工件强化层厚度在50μm以上,表面平均粗糙度为1.2～1.6μm,表面平均硬度增量为1～1.3HRC。循环超过150次后,钢珠表面由翘起微颗粒和薄片向疏松表层缺陷演化,损伤程度加重,加工所得工件强化层厚度低于50μm,表面平均粗糙度下降至1.0μm,表面硬度增量则在0.06～0.6HRC之间。结论本研究实验条件下,钢珠循环使用次数不宜超过150次,否则将导致加工所得工件的表面粗糙度和硬度增量显著下降。 展开更多
关键词 强化研磨 钢珠损伤 循环次数 表面粗糙度 表面硬度 强化层
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强化研磨时间对GCr15轴承钢干摩擦性能的影响 被引量：2
5
作者 刘晓初 黄建枫 +4 位作者 高伟林 黄伟锋 萧金瑞 李萍 吴俊 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第2期121-124,共4页
为研究不同强化研磨加工时间下GCr15轴承钢的干摩擦性能,首先采用强化研磨机对GCr15轴承钢板进行不同喷射时间的强化研磨加工,采用显微硬度计测量了不同强化研磨时间下样品的截面显微硬度;利用超景深显微镜观察了强化层的厚度和磨痕的... 为研究不同强化研磨加工时间下GCr15轴承钢的干摩擦性能,首先采用强化研磨机对GCr15轴承钢板进行不同喷射时间的强化研磨加工,采用显微硬度计测量了不同强化研磨时间下样品的截面显微硬度;利用超景深显微镜观察了强化层的厚度和磨痕的表面形貌;利用往复式摩擦磨损实验机对不同强化研磨时间下的GCr15轴承钢样品进行40 N和80 N载荷下的干摩擦磨损实验。研究结果表明:随着强化研磨加工时间的增加,材料表面的显微硬度逐渐增大;表面强化层的厚度与加工时间成正比;样品的摩擦系数和磨损量与强化研磨加工时间成反比。在相同载荷条件下,强化研磨加工时间越长,轴承钢的干摩擦系数越低,磨损量越小,干摩擦性能越好。 展开更多
关键词 强化研磨 显微硬度 喷射时间 摩擦系数 磨损量
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强化研磨喷射角度对GCr15轴承钢加工的影响 被引量：1
6
作者 梁忠伟 廖俊捷 +2 位作者 刘晓初 陈宥丞 萧金瑞 《工具技术》 2019年第7期40-44,共5页
利用ABAQUS有限元仿真软件进行强化研磨加工模拟,并采用用户子程序UMAT定义材料的本构关系。在保持喷射平均速度和喷射压力不变时,通过改变喷射角度得到Mises应力和碰撞能量在55°时最佳。对比应力—应变曲线图与强度与塑性的配合... 利用ABAQUS有限元仿真软件进行强化研磨加工模拟,并采用用户子程序UMAT定义材料的本构关系。在保持喷射平均速度和喷射压力不变时,通过改变喷射角度得到Mises应力和碰撞能量在55°时最佳。对比应力—应变曲线图与强度与塑性的配合曲线图可知,GCr15轴承钢是中等强度、中等塑性和高韧性的材料。试验表明,在55°~60°时强化厚度最优,具备良好的油囊结构;在45°~55°时硬度表现最佳。结合仿真和试验强化研磨喷射角度可知,在55°左右可获得良好的机械性能。 展开更多
关键词 强化研磨 喷射角度 GCR15轴承钢 本构关系 机械性能
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钢球强化研磨加工时间对GCr15钢球耐磨性的影响 被引量：1
7
作者 刘晓初 危珊 +3 位作者 吴子轩 谢鑫成 陈泽威 萧金瑞 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第9期133-136,140,共5页
为提高GCr15钢球表面的耐磨性能,将GCr15钢球、硬质球、研磨粉及研磨液混合进行钢球强化研磨加工。通过采用光学金相显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计分别检测GCr15钢球的截面显微组织、晶粒尺寸及维氏显微硬度,再通过摩擦磨损试验... 为提高GCr15钢球表面的耐磨性能,将GCr15钢球、硬质球、研磨粉及研磨液混合进行钢球强化研磨加工。通过采用光学金相显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计分别检测GCr15钢球的截面显微组织、晶粒尺寸及维氏显微硬度,再通过摩擦磨损试验机对不同钢球强化研磨加工时间的GCr15钢球进行摩擦磨损试验,分析其平均摩擦系数、磨损量及磨痕宽度,研究钢球强化研磨加工时间对GCr15钢球表面耐磨性能的影响。结果表明,在其它加工工艺参数保持不变的情况下,钢球强化研磨加工时间由30 min增加至90 min时,其表层强化层厚度增加,晶粒细化程度逐渐增大,维氏显微硬度提高,使其耐磨性能增强。 展开更多
关键词 钢球强化研磨 GCr15钢球 加工时间 耐磨性能
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强化研磨对轴承套圈表面耐蚀性的影响 被引量：8
8
作者 萧金瑞 梁忠伟 +3 位作者 黄建枫 高伟林 刘晓初 陈宥丞 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期238-244,294,共8页
目的探明强化研磨加工对轴承套圈表面耐蚀性的影响规律。方法采用单一变量法改变强化研磨加工中的喷射压力,制备不同加工工艺的试样。通过电化学腐蚀实验,测试各试样在常温Na Cl溶液环境下的耐蚀性,并记录相关数据。采用光学金相显微镜... 目的探明强化研磨加工对轴承套圈表面耐蚀性的影响规律。方法采用单一变量法改变强化研磨加工中的喷射压力,制备不同加工工艺的试样。通过电化学腐蚀实验,测试各试样在常温Na Cl溶液环境下的耐蚀性,并记录相关数据。采用光学金相显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪分别检测试样的显微组织、显微硬度、晶粒尺寸及位错密度,并进一步分析金相组织、显微硬度与轴承套圈耐蚀性的关系。结果在其他加工参数保持不变的前提下,强化研磨试样腐蚀速率分别为13.40、10.83、7.50mm/a,明显低于未加工试样(18.24mm/a)。同时,试样表层组织均匀性、强化层厚度、位错密度及显微硬度均随喷射压力的增加而增加,晶粒尺寸则随之减小。喷射压力由0.50 MPa增加至0.70 MPa时,腐蚀速率下降50%,强化层厚度则由42μm增加至78μm,晶粒尺寸由6.72μm近似线性减小至3.04μm,位错密度由14.49×10^(14) m^(–2)近似线性增加至71.09×10^(14) m^(–2)。而截面显微硬度随深度的变化曲线则呈交错状态。在距加工表面30μm和90^110μm处,0.60MPa加工所得试样显微硬度最高,且最大硬化层厚度达110μm。结论强化研磨加工技术可使轴承套圈获得组织均匀、硬度高、位错密度大、晶粒尺寸小的致密强化表层,进而增强其表面耐蚀性。 展开更多
关键词 轴承套圈 强化研磨 喷射压力 耐蚀性 电化学腐蚀
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基于随机碰撞的GCr15钢强化研磨表面粗糙度数值模拟 被引量：3
9
作者 刘晓初 刘镇 +3 位作者 梁忠伟 黄建枫 高伟林 萧金瑞 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期385-392,共8页
目的探索强化研磨工艺参数对表面粗糙度的影响规律。方法采用小球均布大球模型来模拟研磨粉附着在钢珠表面对工件的强化作用,基于Abaqus/Python建立强化研磨随机碰撞有限元模型,设置不同喷射速度、喷射角度、钢珠直径、喷射时间等工艺... 目的探索强化研磨工艺参数对表面粗糙度的影响规律。方法采用小球均布大球模型来模拟研磨粉附着在钢珠表面对工件的强化作用,基于Abaqus/Python建立强化研磨随机碰撞有限元模型,设置不同喷射速度、喷射角度、钢珠直径、喷射时间等工艺参数进行仿真模拟。运用Matlab提取靶材表面形貌,并基于此形貌,沿4种不同路径计算表面粗糙度,分析不同参数下表面粗糙度的变化规律。结果随喷射时间的增加,强化研磨表面粗糙度先增加,后趋于稳定。喷射角度θ为90°,钢珠直径D为0.8mm,喷射速度v分别为30、50、70 m/s条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在1~1.2、1.7~1.9、2~2.5μm波动;喷射速度v为50 m/s,钢珠直径D为0.8mm,喷射角度θ分别为30°、60°、90°条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在1.1~1.3、1.5~1.7、1.7~1.9μm波动;喷射速度v为50 m/s,喷射角度θ为90°,钢珠直径D分别为0.4、0.8、1.2 mm条件下,随着喷射时间的增加,表面粗糙度增加至稳定后,分别在0.7~0.8、1.7~1.9、2.4~2.6μm波动。经过试验验证,发现试验结果与仿真结果平均误差为8.15%。结论强化研磨随机碰撞有限元模型能可靠预测强化研磨工艺下工件的表面粗糙度,可为后续研究提供理论基础。 展开更多
关键词 强化研磨 表面粗糙度 随机碰撞 数值模拟 GCR15钢
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基于正态分布的GCr15轴承钢强化研磨残余应力场数值模拟 被引量：3
10
作者 范立维 梁忠伟 +4 位作者 刘晓初 吴俊 吴子轩 耿晨 谢鑫成 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期242-253,共12页
目的 探索强化研磨不同工艺参数下定点喷射对GCr15轴承钢残余应力场的影响规律。方法 采用图像处理技术分析了不同工艺参数下强化研磨定点喷射表面覆盖率的分布特征。采用二维正态分布函数描述强化研磨定点喷射下钢珠的分布特征,运用Pyt... 目的 探索强化研磨不同工艺参数下定点喷射对GCr15轴承钢残余应力场的影响规律。方法 采用图像处理技术分析了不同工艺参数下强化研磨定点喷射表面覆盖率的分布特征。采用二维正态分布函数描述强化研磨定点喷射下钢珠的分布特征,运用Python/Opencv确定了在不同工艺参数下有限元模型所需的钢珠数量,基于Abaqus/Python构建出强化研磨正态分布有限元模型。运用所建立的正态分布模型分析不同喷射速度、钢珠直径及覆盖率对残余应力场的影响。结果 当喷射速度从45 m/s增加到70 m/s时,表面残余压应力从-683.5 MPa增加到-902.4 MPa,最大残余压应力从-981.6 MPa增加到-1330.6 MPa,残余压力层厚度从89μm增加到151μm,最大残余压应力深度从30μm移动到70μm。当钢珠直径从0.4 mm增加到1.0 mm时,表面残余压应力先增大后减小,最大残余压应力从-1063.5MPa增加到-1240.7MPa,最大残余压应力深度从30μm增加到60μm,残余压应力层厚度从103μm增加到147μm,其中钢珠直径从0.8 mm增加到1.0mm,最大残余压应力保持不变。当喷射覆盖率从100%到300%时,表面残余压应力、最大残余压应力及最大残余压应力深度略有增加,残余压应力层厚度几乎保持不变。将正态分布模型、随机分布模型仿真值与实验值进行比较,发现三者的表面残余压应力、最大残余压应力深度及残余压应力厚度几乎一致,最大残余压应力随机分布模型的仿真值比实验值高32.1%,正态分布模型的仿真值比实验值高18.9%。结论 强化研磨正态分布有限元模型能够较为准确地预测残余应力变化过程,能够为强化研磨工艺参数优化提供一定的指导。 展开更多
关键词 强化研磨 残余应力场 正态分布 数值模拟 GCR15轴承钢
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