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超声滚压强化7075铝合金工件表面性能的研究 被引量:23
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作者 叶寒 赖刘生 +2 位作者 李骏 刘森忠 熊晖 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期8-13,共6页
目的探究超声滚压强化技术对7075铝合金工件表面性能的影响。方法对7075铝合金棒状试样精车加工后进行了超声滚压强化处理。综合使用粗糙度测量仪、表面显微硬度仪、金相显微镜以及X射线衍射应力分析仪,研究了处理前后工艺参数中的压下... 目的探究超声滚压强化技术对7075铝合金工件表面性能的影响。方法对7075铝合金棒状试样精车加工后进行了超声滚压强化处理。综合使用粗糙度测量仪、表面显微硬度仪、金相显微镜以及X射线衍射应力分析仪,研究了处理前后工艺参数中的压下量对试样的表面粗糙度、表面显微硬度、表面微观组织及表面残余应力等表面性能的影响。结果超声滚压强化处理后,试样表面粗糙度由0.976μm降低至0.047μm,表面显微硬度由105.6HV0.2提高至119HV0.2,显微硬度提高了15%。精车加工后,精车试样的表层组织与心部组织几乎无变化。超声滚压强化后,相对心部组织而言,表层晶粒组织得到显著细化,表层均为残余压应力,压应力深度为1.75 mm。残余压应力最大值位于最表层,最大为-174.0 MPa,且距离最表层越远,残余压应力总体呈减小趋势。结论通过对比研究精车试样与超声滚压试样,发现超声滚压强化工艺可以大大地降低试样表面粗糙度,显著地细化表层试样晶粒与提高表面硬度,改善残余应力的分布,并引入一定深度的残余压应力。 展开更多
关键词 超声滚压强化 7075铝合金 压下量 表面粗糙度 显微硬度 残余压应力
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超声表面滚压纳米化技术研究现状 被引量:18
2
作者 唐洋洋 李林波 +2 位作者 王超 方钊 毛维博 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期160-169,共10页
传统表面纳米化多采用机械处理法,利用剧烈的塑性变形(SPD)使材料表面生成高强度、高硬度的纳米层,但其表面粗糙度高且存在严重集中的应力变形。超声表面滚压(USRP)纳米技术中,滚压头按照预定路线处理材料表面,能同时改善表面粗糙度和... 传统表面纳米化多采用机械处理法,利用剧烈的塑性变形(SPD)使材料表面生成高强度、高硬度的纳米层,但其表面粗糙度高且存在严重集中的应力变形。超声表面滚压(USRP)纳米技术中,滚压头按照预定路线处理材料表面,能同时改善表面粗糙度和强度、硬度。介绍了USRP表面纳米化工艺机理和工艺参数。USRP引起晶体缺陷反复湮灭与再生,高位错能材料以“位错分割”方法细化晶粒至纳米量级。结合国内外现状,联合晶粒细化机理分析USRP处理前后材料性能的变化,包括表面粗糙度和残余应力、扩散性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能和耐磨损性能。综合阐述了USRP复合工艺对材料性能的影响,包括等离子氮化(PN)、高能离子注渗技术(HEII)、加热辅助等。剧烈塑形可增加材料表面活性,加速渗氮反应进行;USRP+HEII处理后,高转速下未出现疲劳磨损,材料的耐磨性能和疲劳性能提高;加热辅助USRP可实现晶粒细化和应变强化;Al2O3粉末结合USRP可实现表面纳米化和高硬度Al2O3薄膜。最后对USRP技术进行了展望,可深入研究中低层错能纳米化机理,强化USRP工艺标准研究,加快USRP复合工艺的发展。 展开更多
关键词 超声滚压 表面纳米化 粗糙度 复合表面处理
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超声加工滚压力对钛合金表层特性的影响 被引量:13
3
作者 李凤琴 赵波 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期34-40,共7页
目的研究钛合金超声滚压加工中的不同工艺参数对表层特性指标的影响,得到最佳工件表面质量的加工参数。方法运用超声滚压加工技术,采用一维超声振动滚压装置和CA6140B/A型号的车床对钛合金TC4进行试验,并结合赫兹接触理论建立滚压力与... 目的研究钛合金超声滚压加工中的不同工艺参数对表层特性指标的影响,得到最佳工件表面质量的加工参数。方法运用超声滚压加工技术,采用一维超声振动滚压装置和CA6140B/A型号的车床对钛合金TC4进行试验,并结合赫兹接触理论建立滚压力与残余应力的理论模型。采用ABAQUS仿真分析滚压力对残余应力的影响。结果对比分析发现,仿真结果的变化趋势和试验结果相同,即在其他加工参数不变的条件下,表面残余应力随着滚压力的增加,呈现先增大后减小的趋势,在静压力600 N时的残余应力值最大。通过超景深和粗糙度仪测得,超声滚压力600 N时,表面粗糙度达到最小,在500~800 N时能获得较好的表明质量,超过800 N后会对表面产生损伤,出现裂纹。由显微硬度仪测得,表面硬度和硬化程度则随着滚压力的增加而不断升高,说明表面硬度越大时,表面粗糙度并不是越小。通过金相组织图和XRD物相分析发现,随着滚压力的增大,塑性变形程度增加,β-Ti衍射峰越来越弱,晶粒细化程度越来越明显。结论超声滚压力工艺参数在一定范围内会产生良好的加工效果。该研究为超声滚压钛合金材料奠定了理论基础。 展开更多
关键词 钛合金 超声滚压 表层特性 残余应力 有限元仿真 塑性变形
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超声滚压表面强化技术的研究现状与应用 被引量:10
4
作者 孟成 赵运才 +3 位作者 张新宇 王鑫 何扬 张峻 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期179-202,共24页
超声滚压表面强化技术是一种新型的材料表层后处理工艺,利用预置初始静压力和动态超声冲击力耦合的方式对材料表层进行往复加工,从而达到“削峰填谷”的光整效果,获得更深的表面纳米硬化层和有益的残余应力。首先介绍了超声滚压技术的... 超声滚压表面强化技术是一种新型的材料表层后处理工艺,利用预置初始静压力和动态超声冲击力耦合的方式对材料表层进行往复加工,从而达到“削峰填谷”的光整效果,获得更深的表面纳米硬化层和有益的残余应力。首先介绍了超声滚压技术的加工原理和特点,然后从试验影响参数、数值模拟、性能应用、复合加工工艺等几个方面总结了超声滚压技术的研究进展,其中工艺参数(静压力、超声振幅、主轴转速、进给速度、进给量、滚压次数和覆盖率)的择优对材料组织与性能之间的调控效果具有明显改善作用,通过对试验研究中的工艺进行数值模拟,选取优化的工艺参数可以获得较好的材料表面完整性。重点综述了超声滚压处理对金属材料在耐磨性和耐疲劳性能等方面的改善效果,以及其他工艺辅助超声滚压技术对材料性能提升的协同调控作用,通过对超声滚压工艺参数的合理选择,能够实现材料表面纳米结构的形成、有益残余应力的转化和表面显微硬度的提升等方面的协同效果,从而改善材料的微观组织形貌、耐磨性、耐冲蚀性和耐腐蚀性等。最后总结了现有超声滚压表面强化技术存在的不足,并对今后的研究方向进行了展望,即进一步结合工程产品需求和应用领域进行技术创新,进而推动超声滚压表面强化技术的持续发展。 展开更多
关键词 表面强化 表面完整性 超声滚压 超声冲击力
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静压力对超声滚压表层特性的影响 被引量:11
5
作者 赵运才 张飞 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期152-158,共7页
目的研究不同静压力对试样表面形貌、粗糙度、晶粒细化程度、随表层深度变化的显微硬度和残余应力的影响。方法运用超声滚压加工技术,采用HEU-Ⅱ系列的超声滚压设备和卧式车床对AISI304不锈钢进行处理,改变静压力,其余参数不变。利用综... 目的研究不同静压力对试样表面形貌、粗糙度、晶粒细化程度、随表层深度变化的显微硬度和残余应力的影响。方法运用超声滚压加工技术,采用HEU-Ⅱ系列的超声滚压设备和卧式车床对AISI304不锈钢进行处理,改变静压力,其余参数不变。利用综合扫描电子显微镜、触针式粗糙度仪、金相显微镜、显微硬度仪和X射线衍射分析仪等进行检测分析。结果静压力在300~800 N时能获取较好表面质量,超过800 N后会对表面产生损伤,出现细纹。通过XRD分析,静压力越大,晶粒细化程度越高,X衍射峰的宽化程度也越小。试样表层硬化层深度和硬度随静压力增大而增加,600 N时的硬化层比200 N时增加150μm,硬度增加35%,残余应力在表面表现为压应力,随着静压力增加而增加。当静压力增大到600 N时,最大残余应力由表面转移至材料内部。结论静压力参数在一定的范围内会产生很好的加工效果,超过一定的范围则会带来不良影响,这为运用超声滚压技术加工精密工件奠定了理论基础。 展开更多
关键词 超声滚压 表面形貌 显微硬度 残余应力
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A100钢外螺纹椭圆超声滚压强化试验研究 被引量:10
6
作者 孙鑫 张德远 +3 位作者 程明龙 李瑞峰 张文光 陈雪梅 《航空制造技术》 2016年第3期77-80,84,共5页
A100钢有较高的疲劳抗力和显著的减重效果。在航空工业中,飞机起落架主要承力件正逐步采用A100钢,且主要承力件多采用螺纹联接。为了提高螺纹疲劳寿命,提出了超声振动滚压强化工艺方法,设计了外螺纹超声滚压强化装置,进行了螺纹超声滚... A100钢有较高的疲劳抗力和显著的减重效果。在航空工业中,飞机起落架主要承力件正逐步采用A100钢,且主要承力件多采用螺纹联接。为了提高螺纹疲劳寿命,提出了超声振动滚压强化工艺方法,设计了外螺纹超声滚压强化装置,进行了螺纹超声滚压强化前后性能对比试验。利用X射线分析仪、维式硬度计、粗糙度仪和疲劳试验机,分别测量了螺纹超声滚压强化前后的残余应力、维氏硬度、表面粗糙度以及疲劳寿命。结果表明,超声滚压强化后牙底残余应力提高了70%,显微硬度提高了14%,粗糙度降低了51%,600MPa应力条件下寿命提高了5倍。 展开更多
关键词 高强度钢 超声滚压 残余应力 表面粗糙度 疲劳寿命
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超声滚压20CrMnTi纳米化表面对局部腐蚀萌生行为的影响 被引量:10
7
作者 张胜博 向嵩 +1 位作者 成桃 石维 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期136-143,共8页
目的研究不同静压力条件下,形变诱导纳米化表层对20CrMnTi局部腐蚀萌生行为的影响。方法采用超声滚压技术(USRP,Ultrasonic surface rolling processing)强化20CrMnTi表层,并运用激光共聚焦显微镜、EBSD与电化学方法进行表征,分别评价... 目的研究不同静压力条件下,形变诱导纳米化表层对20CrMnTi局部腐蚀萌生行为的影响。方法采用超声滚压技术(USRP,Ultrasonic surface rolling processing)强化20CrMnTi表层,并运用激光共聚焦显微镜、EBSD与电化学方法进行表征,分别评价形变诱导纳米化表层的腐蚀行为以及局部腐蚀行为对表面应力集中状态以及微裂纹萌生行为的影响。结果在弱碱性腐蚀条件下,20CrMnTi表层经超声滚压处理后,试样的点蚀击穿电位出现显著负移。同时,随着滚压压力升高,20CrMnTi表层钝化出现了显著的滞后,致钝电流与维钝电流同步增长,并伴有钝化区间缩小。借助激光共聚焦显微镜高精度三维重构,观测到在模拟弱腐蚀环境下,20CrMnTi超声滚压表面会显现出沿滚压方向凸出的波纹状局部腐蚀纹理,随滚压压力增长,波纹界面位置局部腐蚀损伤呈现一定的加深与拓宽,具有较高的裂纹萌生风险。通过EBSD表征发现,在超高频冲击作用下,20CrMnTi表层晶粒会转化为晶粒取向随机分布的细化表层,但由于波纹两侧晶粒存在取向差异,在滚压头高频多点的冲击作用下,不同取向晶粒的细化机制存在差别,导致波纹两侧晶粒构成电位差异明显的局部腐蚀微电池,呈现较高溶解选择性。结论在超声滚压过程中,20CrMnTi表层晶粒在局部微区范围内会出现明显的细化程度差异,在电化学作用下,细化晶粒间的微区电位差异会导致表面出现选择性溶解,并在晶粒折叠界面处产生波纹状局部腐蚀坑,且伴随超声滚压压力增大,波纹状腐蚀坑会出现明显的拓宽与加深,具有较高的疲劳裂纹萌生风险。 展开更多
关键词 20CrMnTi 超声滚压 微区腐蚀 组织形变 EBSD 疲劳裂纹萌生
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超声表面滚压技术及其组合工艺现状 被引量:5
8
作者 陶冠羽 骆小双 +1 位作者 孙清云 段海涛 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期122-134,共13页
概述了USRP在磨损、疲劳以及腐蚀领域的防护现状,并对其防护机理进行了讨论。同时归纳了USRP技术存在的问题,比如当表面强化层的塑性变形程度达到一定的极限时,不仅很难进一步提高材料性能,继续加工更会导致起皱、开裂等表面缺陷的产生... 概述了USRP在磨损、疲劳以及腐蚀领域的防护现状,并对其防护机理进行了讨论。同时归纳了USRP技术存在的问题,比如当表面强化层的塑性变形程度达到一定的极限时,不仅很难进一步提高材料性能,继续加工更会导致起皱、开裂等表面缺陷的产生,最终致使材料性能恶化。在此基础上,重点综述了组合USRP工艺的研究进展,并按照组合工艺中USRP技术的时间顺序,分为前端组合(超声滚压–等离子渗技术、超声滚压–物理气相沉积技术、超声滚压–微弧氧化技术等)、后端组合(热处理–超声滚压技术、激光冲击–超声滚压技术、激光熔覆–超声滚压技术、激光选区熔化–超声滚压技术等)以及同步复合工艺(电脉冲辅助超声滚压技术、温度场辅助超声滚压技术等)。最后,就USRP技术及其组合工艺进一步的研究和发展方向进行了展望,为USRP后续研究及应用提供技术参考。 展开更多
关键词 金属防护 超声滚压 表面组合工艺 碳中和
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风电轴承套圈超声滚压强化残余应力形成规律分析 被引量:9
9
作者 徐红玉 刘立波 崔凤奎 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期125-132,共8页
为提高风电轴承套圈的疲劳强度,以风电轴承套圈为研究对象,选取超声滚压强化的静压力、振幅、工件转速和进给速度为主要工艺参数,进行风电轴承套圈的超声滚压强化试验研究。分析了不同工艺参数强化后的表面残余应力变化规律。结果表明:... 为提高风电轴承套圈的疲劳强度,以风电轴承套圈为研究对象,选取超声滚压强化的静压力、振幅、工件转速和进给速度为主要工艺参数,进行风电轴承套圈的超声滚压强化试验研究。分析了不同工艺参数强化后的表面残余应力变化规律。结果表明:静压力对超声滚压强化表面残余应力值影响最大,较大的振幅对静压力作用效果有显著增强,工件转速与进给速度对残余应力值的影响具有一定交互关系,且一定范围内低转速高进给速度能预置更大的残余应力。所建立的响应面模型拟合度可达94. 84%,单因素最大相对误差6. 88%,可作为强化后风电轴承套圈表面残余应力控制的参考。 展开更多
关键词 超声滚压 风电轴承套圈 残余应力 响应面法 疲劳强度
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超声振动表层强化技术研究现状及展望 被引量:3
10
作者 张彪 王晓强 +3 位作者 田英健 王浩杰 付浩然 曹丽茹 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期16-25,共10页
阐述了超声振动滚压技术对工件的表层强化原理,对超声振动滚压技术表面强化的研究现状进行了总结,指出了现阶段超声振动滚压技术表面强化研究的发展方向。依据超声振动滚压技术的研究思路,对超声振动喷丸技术进行了论述。介绍了超声振... 阐述了超声振动滚压技术对工件的表层强化原理,对超声振动滚压技术表面强化的研究现状进行了总结,指出了现阶段超声振动滚压技术表面强化研究的发展方向。依据超声振动滚压技术的研究思路,对超声振动喷丸技术进行了论述。介绍了超声振动表面强化与其他技术的复合强化原理及研究现状。对超声振动表层强化技术的发展方向进行了展望,包括向绿色可持续方向发展、超声强化与其他技术复合和创建工艺参数与强化效果之间的数据库。总结了当前超声振动强化技术及超声振动复合强化技术的研究。 展开更多
关键词 表面强化 超声滚压 超声喷丸 超声振动复合强化技术
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Contribution of ultrasonic surface rolling process to the fatigue properties of TB8 alloy with body-centered cubic structure 被引量:8
11
作者 Dan Liu Daoxin Liu +3 位作者 Mario Guagliano Xingchen Xu Kaifa Fan Sara Bagherifard 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第2期63-74,共12页
The effect of ultrasonic surface rolling process(USRP) as a severe plastic deformation technology was investigated on the evolution of microstructure, residual stress and surface morphology of TB8 alloys with body-cen... The effect of ultrasonic surface rolling process(USRP) as a severe plastic deformation technology was investigated on the evolution of microstructure, residual stress and surface morphology of TB8 alloys with body-centered cubic structure. Stress-controlled rotating-bending fatigue tests indicated increased fatigue strength in USRP samples prepared using different number of passes compared to the base material, which was attributed to the presence of gradient structure surface layers. Five subsequent USRP passes resulted in the highest fatigue strength, due to the optimal surface properties including higher extent of grain refinement, larger compressive residual stresses, "smoother" surface morphology and increased micro-hardness. However, the effect of USRP technology on improving fatigue strength of TB8 alloy was not significant in comparison with that of other titanium alloys(for example, Ti6 Al4 V), which was attributed to the notable surface residual stresses relaxation revealed from measurements on postfatigued USRP samples. Electron backscatter diffraction analysis confirmed that fatigue crack initiation occurred in the larger grains on the surface with high Schmid factor. Small cracks were found to propagate into the core material in a mixed transgranular and intergranular mode. Further analysis indicated that grain growth existed in post-fatigued USRP-treated TB8 samples and that the average geometrically necessary dislocations value reduced after fatigue loading. 展开更多
关键词 ultrasonic surface rolling process Gradient structure layers Fatigue crack Rotating-bending fatigue TB8 alloys
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超声滚压对高速激光熔覆GH5188高温合金涂层组织和力学性能的影响 被引量:4
12
作者 纪皓文 郝敬宾 +3 位作者 牛庆伟 刘昊 杨海峰 刘新华 《精密成形工程》 北大核心 2023年第1期146-155,共10页
目的为了提高GH5188高速激光熔覆涂层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能,采用超声滚压(UR)技术在GH5188涂层表面制备纳米晶层。方法利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、维氏硬度计、高温摩擦磨损试验机和电化学工... 目的为了提高GH5188高速激光熔覆涂层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能,采用超声滚压(UR)技术在GH5188涂层表面制备纳米晶层。方法利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、维氏硬度计、高温摩擦磨损试验机和电化学工作站研究超声滚压作用下GH5188涂层的微观形貌、相组成、显微硬度、高温摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。结果超声滚压后,GH5188涂层表面达到镜面效果,与未滚压相比,粗糙度下降58%;制备出厚度为18μm的纳米晶层;与H13基体相比,未滚压的涂层表面显微硬度提高21%,超声滚压后的涂层表面显微硬度提高70%;与H13基体相比,未滚压的涂层耐磨性提高69%,超声滚压后的涂层耐磨性提高81%;电化学测试结果表明,与H13基体相比,未滚压的涂层耐腐蚀性提高12%,超声滚压后的涂层耐腐蚀性提高17%。结论超声滚压后的涂层表层组织位错密度和晶界增加,获得了纳米晶层,有效改善了GH5188涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性等力学性能。 展开更多
关键词 高速激光熔覆 超声滚压 高温合金涂层 表面强韧化 纳米晶层
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超声滚压工艺对模具钢激光熔覆层表面质量的影响 被引量:7
13
作者 郑开魁 林有希 +1 位作者 蔡建国 雷成迁 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期111-120,共10页
超声滚压技术是一种经济高效的新型表面光整强化工艺,可有效提高金属表面的质量。采用激光熔覆技术在H13模具钢表面涂覆铁基合金,研究了超声滚压工艺参数对激光熔覆层表面微观结构与质量的影响。利用SEM、EDS和XRD研究了滚压表层的微观... 超声滚压技术是一种经济高效的新型表面光整强化工艺,可有效提高金属表面的质量。采用激光熔覆技术在H13模具钢表面涂覆铁基合金,研究了超声滚压工艺参数对激光熔覆层表面微观结构与质量的影响。利用SEM、EDS和XRD研究了滚压表层的微观结构;利用表面粗糙度仪、白光干涉仪、硬度计和残余应力测试仪研究了滚压表面的粗糙度、硬度和残余应力。研究结果表明,熔覆层经超声滚压后表层显微组织细化明显,晶粒随着距表面深度的增加而逐渐增大,组织形变方向与超声滚压方向相同。滚压后的表面粗糙度与初始表面粗糙度成正相关关系。随着压下量、静压力、滚压速率和滚压次数的增加,表面粗糙度先减小后增大,表面硬度先增加后降低;表面残余应力随压下量、静压力和滚压次数的增加先增后减。压下量0.10 mm、静压力0.45~0.65 MPa、滚压速率2 100 mm/min、滚压次数3时,金属表面可获得良好的光整强化效果。 展开更多
关键词 超声滚压 激光熔覆 模具钢 微观形貌 表面质量
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42CrMo钢超声滚挤压表面硬度有限元分析及参数优化 被引量:3
14
作者 王排岗 王晓强 +1 位作者 王浩杰 曹丽茹 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期152-158,共7页
为了提高42CrMo钢零件的耐腐蚀性和抗疲劳性,基于ABAQUS建立了超声滚挤压有限元仿真模型,通过单因素试验和响应曲面法,分析了工艺参数对42CrMo钢表面硬度的作用规律和影响程度,同时对所建立的二阶响应曲面模型进行了显著性检验和工艺参... 为了提高42CrMo钢零件的耐腐蚀性和抗疲劳性,基于ABAQUS建立了超声滚挤压有限元仿真模型,通过单因素试验和响应曲面法,分析了工艺参数对42CrMo钢表面硬度的作用规律和影响程度,同时对所建立的二阶响应曲面模型进行了显著性检验和工艺参数优化。结果表明,42CrMo钢的表面硬度随转速和进给速度的提高呈现先增加后下降的趋势,随着振幅和静压力的增大而增大。由响应曲面分析可知,振幅对表面硬度的影响最大,优化得到最优工艺参数组合为:转速为418 r·min^(-1)、进给速度为15 mm·min^(-1)、振幅为25μm、静压力为600 N。对优化结果进行超声滚挤压试验,将仿真优化结果和试验结果进行对比,误差在5%以内,验证了超声滚挤压仿真模拟对42CrMo钢的表面硬度进行预测的可行性。 展开更多
关键词 超声滚挤压 42CRMO钢 表面硬度 本构模型 有限元分析
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超声振动滚挤压对金属表面微观组织的影响 被引量:7
15
作者 程明龙 肖勇 +1 位作者 刘康宁 张德远 《工具技术》 2019年第7期73-76,共4页
超声振动滚挤压技术为新型高能表面强化技术,对提升表面完整性和改善零件抗疲劳性能有显著效果。选用45钢金属材料进行了超声振动滚挤压对表面微观组织影响的试验研究,并分析了超声振动滚挤压对改善表面微观组织的作用机理。结果表明:... 超声振动滚挤压技术为新型高能表面强化技术,对提升表面完整性和改善零件抗疲劳性能有显著效果。选用45钢金属材料进行了超声振动滚挤压对表面微观组织影响的试验研究,并分析了超声振动滚挤压对改善表面微观组织的作用机理。结果表明:超声振动滚挤压能够使零件表面微观组织出现明显的纤维化效果,且纤维化程度与超声振幅、挤压速度有关;超声振幅越大,零件表面的纤维组织越细,当振幅A=6μm时,小纤维厚度达1.25μm;挤压速度越小越有利于纤维组织的产生,产生的纤维宽度也越细,当挤压速度大于345mm/s时,不再产生纤维组织。表面组织的纤维化有效提升了零件的抗疲劳性能。 展开更多
关键词 超声振动 滚挤压 微观组织 疲劳性能
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超声滚压工艺对镍基单晶高温合金DD6表面完整性和疲劳寿命的影响 被引量:1
16
作者 夏天成 杨晓峰 +5 位作者 邵照宇 孙凯 李晓 王继 刘怡心 陈浩 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期182-191,共10页
目的 改善长期服役于高温高压环境的镍基单晶高温合金DD6材料的表面完整性,提高其使用寿命。方法 采用超声滚压表面强化工艺(UltrasonicRollingProcess,USRP)对镍基单晶高温合金DD6试样进行表面强化,用正交试验法对三因素三水平的试样... 目的 改善长期服役于高温高压环境的镍基单晶高温合金DD6材料的表面完整性,提高其使用寿命。方法 采用超声滚压表面强化工艺(UltrasonicRollingProcess,USRP)对镍基单晶高温合金DD6试样进行表面强化,用正交试验法对三因素三水平的试样组进行试验,使用三维形貌仪、显微硬度仪、XRD射线衍射仪和MTS万能疲劳试验机探究静压力、进给速度和加工遍数等超声滚压参数对镍基单晶合金表面完整性和疲劳寿命的影响规律。结果 对于镍基单晶材料,超声滚压强化工艺能有效降低其表面粗糙度,提高表面显微硬度,并在材料内部引入一定的残余应力,并提升疲劳寿命。经USRP处理后,不同晶体取向的材料能够取得的最佳表面增益效果为,表面硬度从465HV提高到679.2HV,表面粗糙度从0.703μm降低至0.253μm,表面引入了约为782 MPa的残余压应力。不同晶向材料的疲劳寿命提升表现为,应力水平为742.4 MPa时,疲劳寿命提升1.3倍;应力水平为649.6MPa时,疲劳寿命提升1.5倍。结论 超声滚压工艺能够有效降低DD6材料的表面粗糙度、提高表面显微硬度,并在表面引入一定的残余应力,疲劳断裂模式主要为沿{110}面的滑移断裂。在低于742.4 MPa的应力加载时,超声滚压强化可以明显提高DD6材料在高温下的疲劳寿命。 展开更多
关键词 超声滚压 镍基单晶合金 工艺参数 表面完整性 断裂特征 疲劳寿命
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超声滚压GCr15表面性能模型建立及工艺参数优化 被引量:1
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作者 黄鹏程 王燕霜 +2 位作者 程勇杰 王高峰 袁锡铭 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期156-165,共10页
目的基于超声滚压后GCr15试样表面粗糙度和表面硬度与工艺参数之间的数学模型,获取超声滚压GCr15的最佳工艺参数。方法首先,通过单因素试验筛选4个工艺参数的取值范围;其次,建立基于响应曲面的超声滚压GCr15表面硬度及表面粗糙度预测模... 目的基于超声滚压后GCr15试样表面粗糙度和表面硬度与工艺参数之间的数学模型,获取超声滚压GCr15的最佳工艺参数。方法首先,通过单因素试验筛选4个工艺参数的取值范围;其次,建立基于响应曲面的超声滚压GCr15表面硬度及表面粗糙度预测模型;再次,基于遗传算法对2个预测模型进行多目标复合优化,得到最佳工艺参数;最后,针对多目标优化结果进行试验验证。结果在超声滚压处理GCr15时,滚压静压力及滚压次数对试样表面硬度及表面粗糙度的影响极显著,转速的影响不显著;进给量对表面硬度有显著影响,对表面粗糙度的影响不显著。粗糙度模型受到静压力和滚压次数双因子交互作用的影响,硬度模型不受交互作用的影响。基于遗传算法进行多目标优化得到的最佳工艺参数如下:转速为207 r/min,进给量为0.34 mm/r,静压力为0.49 MPa,滚压次数为3。在最佳工艺参数下得到试样的最低表面粗糙度为0.34μm、最高硬度为60.5HRC。结论基于响应曲面法的GCr15超声滚压表面性能预测模型准确有效。采用最优工艺参数能够获得最优表面质量。 展开更多
关键词 超声滚压 轴承钢 响应曲面法 BOX-BEHNKEN设计 遗传算法 工艺参数优化
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超声滚压载荷对25CrMo4车轴钢表面强化特征的影响规律 被引量:1
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作者 王朝阳 黄俏梅 +1 位作者 秦荣斌 丁志敏 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第1期48-52,共5页
为了提高列车车轴的使用寿命,研究分析了不同强化处理后试样的表面形貌及其粗糙度、表层组织结构、表面硬度及其深度和表面残余应力,探索了滚压处理和不同载荷超声滚压处理对25CrMo4车轴钢表面强化特征的影响规律。结果表明:与磨削试样... 为了提高列车车轴的使用寿命,研究分析了不同强化处理后试样的表面形貌及其粗糙度、表层组织结构、表面硬度及其深度和表面残余应力,探索了滚压处理和不同载荷超声滚压处理对25CrMo4车轴钢表面强化特征的影响规律。结果表明:与磨削试样相比,滚压和超声滚压处理均改善了试样的表面粗糙度,其中低载荷超声滚压试样的表面粗糙度最低,达到了0.2μm;高载荷超声滚压试样的表层获得的塑性变形层最深;高载荷超声滚压试样的表面硬度值最大,达到了370 HV0.1,并形成了深度为150μm左右的硬化层;滚压试样和超声滚压试样表面均产生了较高的残余压应力。滚压和超声滚压处理使25CrMo4车轴钢表面硬度及硬化层深度的增加、产生较高的残余压应力和表面粗糙度的降低均会对其疲劳性能的提高产生有利的影响,特别是超声滚压处理的效果更佳。但过高的载荷会使车轴钢的表面粗糙度升高,从而对其疲劳性能的提高产生不利的影响。 展开更多
关键词 超声滚压 表面粗糙度 残余应力 表面硬度 25CrMo4车轴钢
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Experimental study on surface integrity refactoring changes of Ti-17 under milling-ultrasonic rolling composite process 被引量:2
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作者 Zheng Zhou Chang-Feng Yao +2 位作者 Liang Tan Ya Zhang Yi Fan 《Advances in Manufacturing》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期492-508,共17页
Ultrasonic rolling is an advanced non-cutting surface strengthening method that combines traditional rolling with ultrasonic vibration.In this research,the experiment of orthogonal end milling-ultrasonic rolling compo... Ultrasonic rolling is an advanced non-cutting surface strengthening method that combines traditional rolling with ultrasonic vibration.In this research,the experiment of orthogonal end milling-ultrasonic rolling composite process has been carried out.The surface integrity refactoring changes and its mechanism of Ti-17 titanium alloy during the milling-ultrasonic rolling composite process has been studied and analyzed by the test and analysis of the surface geometric characteristics,residual stress,microhardness and microstructure before and after ultrasonic rolling.The residual stress and microhardness gradient distribution were characterized by cosine decay function and exponential decay function.All indicators of surface integrity were significantly improved after ultrasonic rolling.The study demonstrates that the reduction effect of the surface roughness by ultrasonic rolling process is inversely proportional to the initial surface roughness value.The ultrasonic rolling can only change the distribution form of the surface topography when the initial surface roughness is small.In addition,the improvement effect of ultrasonic rolling on surface compressive residual stress and microhardness decreased with the increase of initial milled surface roughness and surface compressive residual stress due to the factors such as energy absorption efficiency and mechanical properties changes of surface materials.A better ultrasonic rolled surface can be obtained by controlling the roughness and residual compressive stress of the initial milling surface to a small level. 展开更多
关键词 Ti-17 End milling ultrasonic rolling Surface integrity Refactoring changes
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超声滚压表面复合强化研究综述
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作者 梁浩 潘永智 +3 位作者 孙玉涵 张艺嘉 潘延安 付秀丽 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期41-55,109,共16页
超声滚压技术通过位错的湮灭和产生将晶粒细化至纳米级,提高了材料硬度和耐磨损等性能。探讨了如何进一步提升材料的使役性能,通过将超声滚压与其他处理技术相结合形成复合加工工艺,克服单一超声滚压处理工艺的局限性,如超过塑性变形的... 超声滚压技术通过位错的湮灭和产生将晶粒细化至纳米级,提高了材料硬度和耐磨损等性能。探讨了如何进一步提升材料的使役性能,通过将超声滚压与其他处理技术相结合形成复合加工工艺,克服单一超声滚压处理工艺的局限性,如超过塑性变形的极限或过度强化带来的起皱、开裂和压溃等。超声滚压表面复合强化技术作为特种复合加工工艺,在零件高性能表面制造中具有明显优势。根据超声滚压在复合工艺中的位置顺序,分别介绍了超声滚压前端强化、同步强化和后续强化3种加工类型。超声滚压前端复合加工技术主要包括超声滚压复合物理气相沉积技术和超声滚压复合离子注入技术等。在超声滚压同步强化方面,讨论了声电耦合和温度场辅助超声滚压对变形层厚度和摩擦磨损性能的影响。在超声滚压后续强化方面,介绍了涂层复合超声滚压技术,讨论了它对涂层裂纹、孔隙以及表面粗糙度的影响。此外,分析了超声滚压对复合强化过程中材料微观组织演化和塑性变形的作用机制,总结了这些技术在改善表面强化效果和满足复杂服役要求方面的研究现状。最后,展望了超声滚压复合强化技术的应用前景和发展方向,强调了它在提高材料使役性能方面的研究价值和目标。 展开更多
关键词 超声滚压 复合强化 微观组织演化 表面强化
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