粉锻连杆抛丸强化工艺参数优化

摘要

抛丸强化工艺指利用高速运动的弹丸流撞击工件表面并使其产生塑性应变层和残余压应力，以提高工件疲劳强度、可靠性和耐久性。
　　以Rosler抛丸机为对象，通过仿真研究抛丸器在不同工艺参数下的工况和采用正交试验法确定最佳抛丸强化工艺参数组合，对抛丸后粉锻连杆的抛丸强度、表面覆盖率和孔隙率、残余压应力进行实验，验证粉锻连杆抛丸强化工艺参数最佳搭配的正确性。
　　根据抛丸强化工艺基本理论和抛丸器工作原理，对抛丸器中弹丸运动建立理论模型，并进行分析，得出影响抛丸强化工艺的主要因素为抛丸速度和弹丸直径。对抛丸运动的抛丸速度进行分析，推导出抛丸强化工艺中的弹丸运动速度方程，得出分丸轮转速是影响抛丸速度和抛丸强化效果的主要因素，并且分丸轮转速和抛丸速度呈线性规律变化，抛丸速度与分丸轮转速成正比。
　　运用PROE软件建立抛丸器及连杆的实体模型，并导入离散元软件EDEM中。对弹丸在抛丸器中的运动进行仿真分析，研究抛丸器中弹丸在各个阶段的运动过程及运动轨迹。仿真分析弹丸直径、分丸轮转速、抛丸角度不同时抛丸速度的变化规律。运用正交试验方法对抛丸强化工艺参数进行优化，确定弹丸直径、分丸轮转速、抛丸角度的最佳搭配。得出影响抛丸速度的首要因素为分丸轮转速，其次为弹丸直径和抛丸角度，并且得出粉锻连杆抛丸强化最优工艺方案为分丸轮转速2800r/min，弹丸直径0.7mm，抛丸角度为10°。
　　运用Almen（阿尔门）试片法对抛丸后的粉锻连杆进行抛丸强度实验;利用金相显微镜对抛丸后的粉锻连杆进行表面覆盖率及孔隙率的测试;采用X射线衍射方法对抛丸后的粉锻连杆进行残余压应力检测。通过以上实验验证了粉锻连杆抛丸强化工艺最优参数组合的正确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景、目的和意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究的目的及意义

1．2 抛丸强化技术的研究进展

1．2．1 抛丸强化技术的发展

1．2．2 抛丸设备及工艺参数

1．3 抛丸强化工艺中弹丸运动规律的研究现状

1．4 本文研究的主要内容

第2章 粉锻连杆抛丸强化的抛丸运动理论分析

2．1 Rosler抛丸机简介

2．1．1 抛丸机的特点

2．1．2 抛丸器工作原理

2．2 抛丸运动的理论分析

2．2．1 弹丸运动状态分析

2．2．2 抛丸强化效果的分析

2．2．3 抛丸速度的理论分析

2．3 弹丸选用的原则

2．4 抛丸角度的分析

2．5 本章小结

第3章 粉锻连杆抛丸强化的抛丸运动离散元仿真分析

3．1 抛丸运动的仿真分析方法

3．2 离散元法及EDEM简介

3．2．1 离散元法基本理论

3．2．2 EDEM简介

3．3 基于EDEM的抛丸运动仿真分析

3．3．1 抛丸器模型的建立

3．3．2 EDEM中抛丸运动仿真参数设定

3．3．3 抛丸速度及弹丸受力仿真分析

3．4 不同工艺参数下抛丸速度的仿真分析

3．4．1 分丸轮转速对抛丸速度的仿真分析

3．4．2 抛丸角度对抛丸速度的仿真分析

3．4．3 不同尺寸弹丸下抛丸速度的仿真分析

3．5 本章小结

第4章 粉锻连杆抛丸强化工艺参数的优化

4．1 粉锻连杆抛丸强化工艺特点

4．2 正交试验基本思想和工艺参数选择

4．3 正交试验设计和抛丸强化工艺参数优化

4．4 本章小结

第5章 粉锻连杆抛丸强化工艺优化方案实验验证

5．1 实验方案的设计

5．2 粉锻连杆的抛丸强度验证

5．2．1 抛丸强度基本理论

5．2．2 弧高度试片的选取

5．2．3 弧高度试片夹具

5．2．4 抛丸强度测试

5．3 粉锻连杆表面覆盖率和孔隙率的检测

5．3．1 表面覆盖率的检测

5．3．2 孔隙率的测量

5．4 X射线衍射测量粉锻连杆表面残余压应力

5．4．1 X射线衍射简介

5．4．2 X射线衍射仪

5．4．3 X射线衍射测定残余压应力实验条件

5．4．4 残余压应力数据的处理

5．4．5 残余压应力数值分析

5．5 本章小结

第6章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢