论文题目: 木工圆锯片制造过程中残余应力研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 钱桦
导师: 习宝田
关键词: 圆锯片,残余应力,磨削,辊压适张,半高宽,有限元
文献来源: 北京林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文视圆锯片的制造过程为一个系统工程来研究其残余应力的变化,并首次以木工圆锯片生产过程的主要环节为基点,在实验研究基础上,结合目前国内具有代表性的制锯企业的生产工艺,系统地测试并分析研究了残余应力的变化过程,对各工序在形成锯片最终残余应力分布中的作用和特点进行了比较详细和全面的分析研究,并对辊压过程进行了有限元模拟分析。为在生产中改进和完善工艺,实现应力状态的主动控制,提高制造水平,生产优质圆锯片奠定了理论和实验基础。 为了获得必要的机械性能并达到一定的硬度,圆锯片基片首先必须进行热处理,热处理是影响基片最终应力状态的第一道工序。若采用油或类似冷速的冷却介质或冷却方式,可以使65Mn钢基片获得较小的淬火残余拉应力。及时的回火是消除淬火残余应力的必要措施,就圆锯片而言,400℃回火的开始7 min是残余应力迅速衰减时期,可以综合其他机械性能及装炉量等要求,适当缩短回火时间,以节约能源和提高生产率。回火残余应力一般在±20 MPa左右波动。目前,国产基片硬度均匀,回火残余应力小为后续工艺典定了良好的基础。 磨削与辊压工艺是影响锯片最终残余应力分布的最后也是最关键的两道工序。基片热处理后,直接磨削或辊压都不能构成适张效果要求的应力分布即基片沿半径外缘切向呈拉应力分布。基片张紧效果与磨削和辊压的先后顺序关系不大。磨削和辊压应力的大小和性质与各企业的磨削和辊压工艺条件有关。目前,国产锯片具有一定的张紧效果,但由辊压引入的拉应力较弱,在一定程度上借助了磨削拉应力来实现张紧。 本文首次研究了X射线衍射半高宽与工艺的关系。利用半高宽～回火时间、温度曲线可以直观简洁地反映回火过程中残余应力衰减过程和消除情况。基片回火后半高宽在2.2°左右波动。磨削后半高宽一般在回火基础上增大1.0°左右,辊压引起的半高宽变化有限,若将磨削与辊压作为一个工艺组合考虑,将其半高宽的变化与热处理的对照,可以简单清晰地表达磨辊工艺的作用。半高宽数据波动性小,可大大地减少测试点,快捷方便。 本文运用ANSYS软件对圆锯片辊压过程进行了有限元模型分析。模型首次直接对影响辊压过程的关键因素即基材材质和辊压条件进行了模拟分析。模型对适张应力状态的分析结果与实测结果比较吻合,同时模型还能对辊压适张变形效果进行分析。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
1 引言
1．1 研究的目的及意义
1．2 国内外研究现状
1．3 本论文的主要内容
1．4 残余应力测试方法
2 热处理残余应力的实验研究与测试分析
2．1 淬火残余应力的实验研究
2．1．1 水淬基片残余应力分析
2．1．2 油淬基片残余应力分析
2．1．3 圆锯片基片淬火残余应力分布特点小结
2．2 回火残余应力的实验研究
2．2．1 回火时间与残余应力
2．2．2 回火温度与残余应力
2．2．3 回火冷却方式与残余应力
2．2．4 圆锯片基片回火残余应力特点小结
2．3 热处理残余应力的半高宽描述
2．3．1 X射线衍射中半高宽的物理意义
2．3．2 半高宽与回火残余应力
2．4 国产圆锯片残余应力状态的测定与分析
2．4．1 国产圆锯片用原材料残余应力状态
2．4．2 国产圆锯片淬火残余应力状态
2．4．3 国产圆锯片回火残余应力状态
2．5 本章总结
3 磨削残余应力研究
3．1 磨削表面残余应力产生的原因和特征
3．1．1 磨削加工及其特点
3．1．2 切削加工残余应力的产生及特点
3．1．3 磨削加工残余应力的产生及特点
3．1．4 磨削残余应力的X射线检测及特点
3．2 磨削加工及基片磨削残余应力的分布特点
3．2．1 基片热处理基础上磨削残余应力的分布特点
3．2．2 磨削工艺对残余应力分布的影响
3．2．3 基片表面抛光工艺残余应力分布特点
3．3 半高宽与加工状态
3．4 本章总结
4 辊压适张工艺残余应力研究
4．1 MY基片辊压适张工艺研究
4．1．1 基片固有频率测定与分析
4．1．2 基片表面残余应力测定与分析
4．1．3 基片表面残余应力沿厚度方向分布的测定与分析
4．1．4 MY基片小结
4．2 WZ基片辊压适张工艺研究
4．2．1 基片表面残余应力测定与分析
4．2．2 基片表面残余应力沿厚度方向分布的测定与分析
4．2．3 WZ基片小结
4．3 MY和 WZ基片的对比分析与适张效果评价
4．3．1 MY和 WZ基片的对比分析
4．3．2 适张效果评价
4．4 GY基片辊压适张磨削工艺效果分析
4．5 半高宽与基片加工状态
4．6 本章总结
5 圆锯片辊压适张残余应力的有限元分析
5．1 圆锯片辊压适张应力状态理论计算研究概况
5．2 圆锯片常用基材65 Mn钢薄板平面应变压缩实验
5．2．1 加工硬化曲线与材料应变硬化指数
5．2．2 材料与实验方法
5．2．3 65Mn钢硬化指数的意义
5．3 圆锯片辊压适张处理的有限元分析
5．3．1 接触区间的确定
5．3．2 有限元分析计算
5．3．3 应力状态分析及讨论
5．3．4 基片辊压适张变形效果分析及讨论
5．4 总结
6 结论
参考文献
个人简介
导师简介
在读博士期间发表的论文、专著
致谢
发布时间: 2005-07-12
相关论文
- [1].石材锯切加工中圆锯片的振动研究[D]. 房怀英.华侨大学2012
- [2].开槽圆锯片减振降噪机理研究[D]. 姚涛.河北工业大学2009
- [3].铍材X射线残余应力无损测定原理和方法[D]. 陈玉安.重庆大学2002
- [4].关于航空框类结构件铣削加工残余应力和变形机理的研究[D]. 王立涛.浙江大学2003
- [5].航空铝合金残余应力消除及评估技术研究[D]. 王秋成.浙江大学2003
- [6].航空铝合金厚板初始残余应力及其对铣削变形影响的基础研究[D]. 王树宏.南京航空航天大学2005
- [7].磁测残余应力法的基本理论和实验研究[D]. 冯升波.清华大学1997
- [8].木工刀具磨损特性与木材切削加工优化的研究[D]. 耿绍辉.东北林业大学2006
- [9].基于裂纹柔度的金属板带残余应力分析研究[D]. 张旦闻.西安理工大学2007
- [10].木工圆锯机转子系统动力学研究[D]. 刘西瑞.北京林业大学2008