第9期 2017年9月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)09000504
D0I:10.13462/j.cnki. mmtamt.2017.09.002
强化研磨轴承套圈残余应力的分析刘晓初",b，赵传",b，李凡",b，覃哲a,b周文波",b，陈凡,b
No.9 Sep.2017
（广州大学a.机械与电气工程学院；b.金属材料强化研磨高性能加工重点实验室，广州510006）摘要：为了得到残余应力在深度方向的分布关系，对6组不同强化研磨加工时间下的试样进行了金相分析，推导出了强化研磨时间对强化层厚度的影响规律。经过SEM分析，对强化层进行了分区，解释了强化研磨产生残余应力的实质原因。然后对强化研磨残余应力场进行检测，并对应力释放造成的影响通过弹性理论计算并加以修正。结果表明强化研磨工艺喷射比较均匀，随着测量深度地增加，残余应力值随之增加。在30um深度以上，残余压应力衰减很快，在120μm深度左右，基本上没
有残余应力，在150um~180um之间，残余应力会由压应力转变为拉应力。关键词：残余应力；强化研磨；强化层
中图分类号：TH140.7;TG113.25
文献标识码：A
Analysis of Residual Stress in Bearing Rings of Reinforced Grinding
LIU Xiao-chu".b,ZHAO Chuan-,LI Fan*" , QIN Zhe*.b ,ZHOU Wen-bo*.b , CHEN Fan*.h
eaeeeao Reinforced Grinding Machining,Guangzhou University,Guangzhou 510006, China)
Abstract : In order to get the distribution relation of residual stress in depth direction,By means of metallo-graphic analysis of 6 groups of samples with different strengthening grinding time, The influence of the rein-forced time on the thickness of the strengthening layer was deduced, The strengthening layer was divided af-ter SEM analysis, The essential reason of the residual stress caused by the enhanced grinding is explained, Then, the residual stress field of reinforced grinding is measured,And the effect of stress release is modified by elastic theory,The results show that the jet is more uniform, and the residual stress increases with the in-crease of measurement depth. At the depth of 30 μm, the residual compressive stress attenuates rapidly, and there is no residual stress in the depth of about 120 μm, and the residual stress will change from compressive stress to tensile stress between 150μm and 180μm.
Key words : residual stress ; strengthening grinding; strengthened layer
0引言
强化研磨是一种基于复合加工方法的抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损金属材料精密加工技术，该加工技术可以加工出高精度、表层具有残余应力的轴承套圈，同时降低其表面粗糙度、提高表面硬度。
已加工表面残余应力是衡量零件表面加工质量的重要指标"，通常情况下，已有研究证明预应力能很好地提升工件表面疲劳强度和耐腐蚀性能2]。国内外学者对残余应力做了大量的研究，MittalandRowe[3]在不同工艺条件下采用铝轮磨削加工率硬轴承钢En31（硬度HRC62），研究发现：粗磨产生的残余拉应力经磨削深度为10um细磨后完全被消除，并且细磨后产生残余压应力。K.Neaiieyl4等研究了磨削DIN100Cr6钢时，磨削液对残余应力的影响，研究表明纯油的磨削液相对于水基磨削液更易产生提高工件疲劳寿命的残余应力分布。JanezGrum[5]指出选用合适的磨削、工艺
收稿日期：20170428；修回日期：2017-05-17
参数，同时考虑工件材料的物理和机械特性，可以得到较好的残余应力。缪霞等6]揭示了磁处理对轴承环冷轧-淬火残余应力的影响规律和作用机理，为轴承环冷轧残余应力控制提供理论和技术依据。杨吟飞等[7]用 MSC.Marc软件对某型飞机主起支撑接头的7085铝合金锻件毛坏的萍火-压缩工艺进行了数值仿真，获得了毛坏残余应力分布趋势，并对测量残余应力的小孔法作了必要的修正。
虽然他们做了一些研究，但只研究了部分磨削工艺参数对残余应力的影响，并且大部分加工在普通磨床下进行。本文通过取6组轴承套圈在强化研磨机上进行加工，其它工艺参数保持不变，对时间进行单一变量试验。加工完之后进行线切割截取样品，将截取后的样品在金相显微镜下进行观察对比，揭示广强化研磨加工时间与表面强化层厚度的变化规律，用Proto iXRD射线应力分析仪检测了其残余应力，并进行了修
*基金项目：国家自然科学基金重点项目：基于可控强化研磨加工的工业机器人轴承套图设计与制造基础研究(U1601204）
作者简万溯数据964一），男，期南未阳人，广州大学教投，博士，研究方向为智能装备及机器人、绿色设计与制造，（E-mail）gdliuxiaochu@163