CNTs润滑介质下12Cr2Ni4A渗碳钢的磨削性能研究

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12Cr2Ni4A钢是一种优质的合金结构钢,这种材料的强度高、韧性好、淬透性良好,渗碳淬火后它的表面硬度及耐磨性都很好,在实际生产中,由于该钢拥有良好的淬透性,经过渗碳-一次淬火-高温回火-二次淬火-低温回火以后,材料的心部强度和塑、韧性能够较好的配合,而且表面获得比较高的硬度,因此,广泛应用于受负荷较高、截面积较大且要求韧性良好的重要零件,比如用于制造各种齿轮、轴类等零件。由于其在磨削加工过程中容易产生热损伤影响工件的表面质量。因此在进行磨削加工时,需要通过使用磨削液进行冷却及润滑用于提升磨削效率及磨削后工件表面质量。在传统的磨削冷却液中加入一些添加剂用于提高磨削质量,但是会对环境带来污染。由于纳米粒子拥有非常好的换热能力及抗磨减摩性能,最重要的是对环境没有危害。本文提出了一种纳米流体浇注式磨削方法对12Cr2Ni4A渗碳钢进行磨削试验研究,分析其磨削力、比磨削能、表面粗糙度、显微硬度、残余应力、亚表面热损伤的影响。(1)采用两步法将碳纳米管(CNTs)和去离子水制备出纳米流体作为磨削液。使用化学及物理方法来提高纳米粒子在基液中的分散及悬浮稳定性。通过使用非离子型分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)提高碳纳米管(CNTs)在基液的分散能力,最后使用超声振动仪将CNTs均匀的分散在基液中制备出纳米流体。(2)使用纳米流体浇注式磨削方法对12Cr2Ni4A渗碳钢进行磨削试验,通过与常温干式和传统浇注式进行对比,使用三向压电晶体测力仪测量了磨削过程中的磨削力,分析其磨削试验结果,得到纳米流体浇注式磨削比传统浇注式磨削中的磨削力有明显降低且比磨削能降低明显。(3)研究磨削参数对表面粗糙度、显微硬度、残余应力的影响规律,对其结果进行了分析,发现当磨削速度vs=30m/s,三种不同冷却润滑方式的表面粗糙度的值最小,其中纳米流体浇注式的表面粗糙度表现最好,纳米流体浇注式磨削后的表面质量得到明显的改善;传统浇注式和常温干式的磨削后工件表层的显微硬度出现了不同程度的热影响层;纳米流体浇注式磨削后,工件表面在表面残余应力的表现优于传统浇注式磨削的表面残余应力,常温干式磨削由于温度过高在工件表面形成表面残余拉应力。(4)在不同磨削参数下,对其磨削后的表面形貌情况进行分析;并且对磨削后的亚表面的磨削烧伤情况进行分析并发现传统浇注式磨削与常温干式磨削中的亚表面出现了不同程度的淬火烧伤及回火烧伤。
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