非调质钢48MnV磨削强化效果仿真与试验研究

论文摘要

以非调质钢48MnV为研究对象,对磨削强化后的强化层深度、残余应力及摩擦磨损特性进行了研究。论文主要完成了以下的工作。在MMD7125磨床上对48MnV钢试样进行磨削强化工艺试验,磨削过程用Kistler9265B测力仪测量磨削力,应用半人工热电偶测温技术获得磨削温度曲线,磨削力和磨削温度随切深增大而增大,而冷却速度的变化趋势相反;利用ANSYS模拟磨削温度场,与实测温度相比,最高温度相对误差小于10%,且温度曲线大致相同。利用HSX-1000型显微硬度测试仪测定磨削试样强化层的显微硬度,利用KH-7700三维数字显微镜拍摄强化层的金相组织,然后对硬度曲线和金相照片进行分析,分别得到强化层深度,两者结果相近;利用ANSYS模拟的温度场结果预测磨削强化层深度,与试验结果比较,相对误差在11.9%18%之间。利用MSF-3M理学X射线应力分析仪测试了磨削强化层表面的残余应力;在温度场分析的基础上,利用ANSYS模拟计算了磨削残余应力,模拟结果和试验结果基本一致。在UMT-2型微摩擦磨损试验机上进行磨削强化试样表面的摩擦磨损试验,然后用MicroXAM非接触式表面三维形貌仪观察表面磨痕的微观形貌,将磨痕宽度作为评价表面磨损量的参数,研究结果表明:磨削强化对试样表面的减摩耐磨起到一定积极作用,由于磨削强化发生相变产生了马氏体,使试样表面更加耐磨,因此磨削强化试样的磨痕宽度小于原始试样。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 磨削强化技术
• 1.1.2 微合金非调质钢48MnV 简介
• 1.1.3 磨削残余应力的有限元法模拟
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 磨削强化技术的国内外研究现状
• 1.2.2 磨削残余应力模拟的研究现状
• 1.3 本文开展的研究工作
• 第二章 磨削强化测力、测温试验及温度场的有限元模拟
• 2.1 48MnV 钢磨削测力、测温试验
• 2.1.1 试验条件
• 2.1.2 测力结果及分析
• 2.1.3 测温结果及分析
• 2.2 磨削强化温度场的有限元模拟
• 2.2.1 温度场求解的基本原理
• 2.2.2 物理模型的建立
• 2.2.3 磨削温度场的计算模型
• 2.2.4 磨削温度场的有限元模拟结果与分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 磨削强化强化层深度的测量及有限元法预测
• 3.1 硬度法测量强化层深度
• 3.2 金相法测量强化层深度
• 3.3 有限元法对强化层深度的预测
• 3.4 本章小结
• 第四章 磨削强化表面残余应力的测量及有限元法计算
• 4.1 残余应力测量方法
• 4.1.1 残余应力测试方法的介绍
• 4.1.2 X 射线衍射法测量残余应力的原理
• 4.2 X 射线衍射法测量残余应力结果及分析
• 4.3 磨削强化残余应力的有限元法计算
• 4.3.1 应力应变场的基本原理
• 4.3.2 材料的本构关系
• 4.3.3 模型的建立及预处理
• 4.3.4 实现残余应力的APDL 语言
• 4.3.5 ANSYS 中计算残余应力的流程
• 4.3.6 磨削强化残余应力的有限元计算结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 48MnV 钢磨削强化层表面微摩擦磨损性能的初步研究
• 5.1 试验条件
• 5.2 48MnV 钢的微摩擦磨损特性
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论和取得的成果
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学发表的学术论文