论文部分内容阅读
磨削淬硬是利用磨削热对可淬硬钢表面进行加热,并利用工件基体的快速自冷却及磨削力的综合作用来实现材料表面硬化的新工艺。它既减少了热处理设备及相关工作人员的投入,又减少了能源消耗及对环境的污染,对促进生态平衡具有积极意义。然而在进行大尺寸平面磨削淬硬加工时,砂轮需要进行横向间歇进给,在前后两次进给的交界区域存在硬度相对较低的“软化带”,这会直接影响整个大平面表层的耐磨性。本文结合金属热处理、磨削原理、传热学以及金属材料学等相关知识简要介绍了大尺寸平面磨削淬硬基本理论,通过磨削淬硬单因素实验和正交实验,采用激光扫描显微镜、数字显微硬度计等主要设备,研究了主要磨削参数、砂轮横向重叠量对大尺寸平面磨削淬硬层的显微组织及分布、显微硬度及分布的影响规律,并对磨削淬硬温度场进行了模拟仿真。主要研究内容及结论有:(1)磨削淬硬件宽度方向上的显微组织分布为:当砂轮的重叠宽度Cr≤1mm时,分别为第一道淬硬区、第一道过渡区、未淬硬区、第二道过渡区和第二道淬硬区;当砂轮重叠宽度Cr>1mm时,则分别为第一道淬硬区、回火区、第二道过渡区、二次淬火区和第二道淬硬区。在深度方向上,第一道和第二道磨削区显微组织都可以分成淬硬区、过渡区和基体三个部分。(2)在磨削淬硬件宽度方向上,两道磨削区间存在着硬度相对较低的“软化带”;而在深度方向上,两道磨削区的硬度曲线都可以分成三个部分:高硬度区、硬度急剧下降区和低硬度区。(3)单因素实验结果表明,随着磨削深度的增加或者工件进给速度的减小,软化带宽度相应增加;而随着砂轮重叠宽度的增加,软化带宽度则先减小后增大。正交实验分析得出各因素对软化带宽度的影响次序为:工件进给速度vw>砂轮重叠量Cr>磨削深度ap;最优磨削参数组合为vw=0.8m/min,Cr=1mm,ap=0.1mm。(4)建立了淬硬层厚度回归模型,给出了软化带宽度与磨削参数、砂轮重叠量之间的关系。(5)采用ANSYS工程分析软件对磨削淬硬温度场进行了模拟仿真,并对淬硬层厚度进行了预测。