精密制造与自动化试验与研究
2016年第2期
40Cr材料干磨削表面硬化层一致性仿真研究
何深荣王彦东1联志杰’王雨时1修世超（1.东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819：
2.山东黄金集团烟台设计研究工程有限公司山东烟台264006）
摘要为研究干磨削强化层深度一致性的影响机理，以40Cr材料为仿真研究对象。利用沿深度方向的仿真温度曲线，并结合奥氏体转变温度，获得硬化层分布情况及磨刷硬化层分布一致性特征。结果表明，随者磨刷深度的增加硬化层深度逐渐增加，随着进给速度的增加硬化层深度逐渐减小，且试件表面切入区与切出区硬化层深度
分布一致性不够均匀，而表面中间区域硬化层分布一致性较好。关键词40Cr干磨削淬硬硬化层一致性
钢质零件干磨前加工技术具有绿色环保的作用，可主动利用磨削加工中产生的热与机械作用实现对非硬化钢进行表面磨削加工及表面层淬硬处理，使工件表面材料发生马氏体相变从而产生硬化层，使零件有更好的机械性能，具有复合加工特点。加工过程中，只要零件表层金属超过奥氏体化的温度，同时具备足够的冷却速率使它产生马氏体相变，即可达到率火状态。这种方法不仅降低了成本，缩知了生产周期，减少了磨削液的排放对环境的污染，还最大限度地实现了对生态的保护"。
文献[2]利用实验和有限元仿真，通过测量变热流密度加载后该点的温度，得出结论，工件相同深度不同位置处的温度是不同的，预测了硬化层深度的不均匀性。文献3结合多元线性回归法，以磨削淬硬实验为基础，建立了切向磨削力的公式，并利用热量分配系数公式，对不同磨削用量下硬化层厚度进行了预测，实验结果表明，磨削深度对硬化层厚度影响较大，硬化层厚度与工件进给速度呈现反比关系，随者砂轮速度的增加，硬化层厚度也随之增大。
目前，国内外学者的研究主要集中在磨削萍硬工艺参数、材料的适应性及率硬效果等方面，而对硬化层分布一致性的研究并不深入[-。磨削硬化
国家自然科学基金资助项目编号：51375083
层的一致性是指零件硬化层参数沿工件表面的分布情况，硬化层分布的一致性将对工件疲劳弹度和他用寿命产生直接影响。因此，本文以40Cr材料为研究对象，进行磨削硬化层深度的仿真分析，研究影
响硬化层一致性的因素及其变化规律。 140Cr材料干磨削硬化仿真研究
本次仿真选用M7120A平面磨床（主要技术参数：砂轮转速为2880r/min），实验工件的材料为非调质40Cr，有效磨削区域尺寸为50mm×20mm×
10mm。采用干磨削，顺磨方式进行仿真。 1.1仿真条件
采用不同的磨削深度进行仿真，试件的进给速度设定为0.2m/s。磨削漳硬仿真条件如表1所示[7]
表1磨削率硬仿真条件
序号 1 2 3
磨副深度a,(mm）
0.05 0.10 0.15 0.20
磨削宽度B(mm)
10 10 10 10
2不同磨削深度的硬化层仿真分析 1. 2
为节省计算量，采用4倍接触弧长作为仿真长方体的长度，故仿真的长方体模型尺寸为25mm× 20mmX10mm
磨削热力作用主要作用于工件表面，故在网格
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