织构化过盈配合界面拆解性能和承载能力的试验研究

摘要

再制造拆解是再制造的前提，过盈配合在机械装备中普遍存在，在再制造拆解时常常会造成配合界面损伤而导致零件无法再制造。本文以大型离心压缩机叶轮和主轴的过盈配合界面为研究载体，运用拆解模拟试验、表面最大静摩擦系数测量试验、计算机仿真模拟等方法对凹坑织构化过盈配合界面的拆解性能和承载能力进行了探索性研究。
　　本文建立了过盈配合配对试件模型，设计了拆解模拟试验台，根据拆解模拟试验的损伤表面分析了拆解损伤的形成机理，确定了损伤体积为评价参数。采用激光加工的方式对模拟过盈配合的试件表面进行织构化处理，在试件表面加工出不同直径和面密度的圆凹坑织构。在不同的载荷下对试件进行拆解模拟正交试验，得出能使拆解界面损伤最小的最优织构参数。通过对比最优织构参数条件下的配合界面和非织构配合界面的拆解性能，发现表面织构能显著减小过盈配合的拆解损伤，通过表面硬度值地测量、表面受力仿真分析和试件的显微镜图对织构降低拆解损伤的机理进行了分析。
　　最后，通过最大静摩擦系数的测定试验证明了凹坑织构能够较大程度地提高配合界面的承载能力，同时经过多次拆解模拟，织构表面仍有不低于非织构表面的承载能力。从再制造的角度，将表面织构运用于过盈配合界面减小拆解损伤是可行的。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 国内外再制造的发展现状

1．1．2 再制造拆解的研究现状

1．2 表面织构的国内外研究现状

1．2．1 表面织构加工技术的研究现状

1．2．2 织构表面摩擦理论及试验研究

1．3 课题来源及主要研究内容

第二章 拆解模拟试验设计及表面损伤分析

2．1 引言

2．2 试验目的及试验原理

2．2．1 试验目的

2．2．2 试验原理

2．2．3 试验台搭建

2．2．4 试验过程

2．3 试件拆解界面的损伤分析

2．3．1 表面损伤测量分析的仪器简介

2．3．2 拆解界面的损伤机理分析

2．3．3 针对拆解损伤的测量与评判

2．4 本章小结

第三章 试件表面织构的制备

3．1 引言

3．2 试件织构的制备

3．2．1 激光加工原理

3．2．2 激光表面织构的加工及质量控制

3．3 试件表面织构的后处理

3．3．1 试件表面的打磨

3．3．2 织构试件表面的超声清洗

3．4 本章小结

第四章 织构化界面的拆解性能试验研究

4．1 引言

4．2 织构化配合界面的拆解试验设计

4．2．1 过盈配合法向载荷的分析计算

4．2．2 表面织构几何形貌的选择

4．2．3 凹坑织构深度的控制实验

4．3 表面织构参数对界面拆解损伤的影响规律

4．3．1 正交试验设计及结果

4．3．2 正交试验极差分析

4．3．3 拆解损伤的多元线性回归分析

4．4 织构表面和非织构表面的拆解性能对比

4．5 表面织构提升配合界面拆解性能的机理研究

4．5．1 激光加工对拆解界面硬度的影响

4．5．2 织构对界面接触应力影响的有限元仿真

4．5．3 凹坑织构对减小拆解损伤的机理分析

4．6 本章小结

第五章 织构对配合界面承载能力影响的试验研究

5．1 引言

5．2 实验原理与设计

5．2．1 过盈配合承载能力数学模型

5．2．2 过盈配合承载性能试验设计

5．3 试验结果与分析

5．3．1 织构表面与非织构表面的最大静摩擦系数对比

5．3．2．多次拆装对配合界面承载能力的影响

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文工作总结

6．2 后续工作展望

参考文献

攻读硕士期间的学术活动及成果情况