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關(guān)鍵金屬構(gòu)件滾壓強化技術(shù)概述

2017-01-19 18:14:16 作者：本網(wǎng)整理來源：金屬材料科學(xué)與技術(shù) 分享至：

    問題來源

    疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一，在機械零件失效中，約有60 %以上屬于疲勞破壞，內(nèi)燃機的曲軸、列車的車軸、汽車的板簧等零件在工作中持續(xù)承受循環(huán)載荷，時間一長，零件的工作表面常常會產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋逐漸擴展。最終導(dǎo)致零件的疲勞失效，且破壞前沒有明顯變形，疲勞破壞常常會造成重大事故。

    滾壓強化技術(shù)

    表面滾壓是用硬質(zhì)、光滑的滾輪、滾柱或滾珠在零件表面滾動的同時向表面施加一定壓力的過程。經(jīng)過滾壓后，材料彈性恢復(fù)并留下塑性變形部分，零件表面變得光滑而堅硬，同時表層產(chǎn)生殘留壓縮應(yīng)力。表面滾壓對金屬零件的強化作用主要體現(xiàn)在降低表面粗糙度、提高表面硬度、在表層產(chǎn)生殘留壓應(yīng)力；此外，還能提高零件的耐應(yīng)力腐蝕性。

    滾壓強化機理

    在滾壓過程中，金屬材料的表層及亞表層發(fā)生劇烈的塑性形變，具有細(xì)化晶粒的作用。通過用光滑滾輪進(jìn)行滾壓，可以減小零件表面粗糙度。滾壓可以使材料表面裂紋愈合，同時可以引入殘余壓應(yīng)力。

    滾壓強化技術(shù)優(yōu)勢

    表面滾壓是一種表面形變強化工藝，它只改變材料的物理狀態(tài)，并不改變材料的化學(xué)成分；表面滾壓采用的工具和工藝比較簡單，具有效率高、強化效果顯著的特點；表面滾壓作為一種塑性精加工工藝，可替代傳統(tǒng)的磨削、研磨、拋光等工序，作為工件的最終加工工藝；表面滾壓加工不產(chǎn)生廢屑、廢液，有利于節(jié)能環(huán)保，符合“綠色制造”的新理念。

    滾壓強化工具

    按施加載荷的特點，滾壓工具可分為剛性滾壓工具和彈性滾壓工具。滾壓工具的關(guān)鍵零件：滾輪、滾柱或滾珠。常用材料有：GCr15、CrWMn、Cr12、5CrNiMo、9SiCr、高速鋼（如W18Cr4V、W9CrV2）、碳素工具鋼（如T10A、T12A）等，材料熱處理硬度范圍： 58 -66 HRC，有時也采用也有采用硬質(zhì)合金和紅寶石材料。

    滾壓強化技術(shù)效果

    普通冷滾壓工藝可將零件表面粗糙度從Ra 2.5-10 μm減小到Ra 0.04 -0.8 μm；表面硬度可提高5%-50%, 硬化層深度可達(dá)0.5-1.5 mm，耐磨性可提高15%；經(jīng)過滾壓后，可消除零件表面在車削、磨削等工序中產(chǎn)生的有害拉應(yīng)力，并產(chǎn)生對表面性能有利的壓應(yīng)力。球鐵曲軸經(jīng)過圓角滾壓后，壽命可提高120 %-300 %；鍛鋼曲軸經(jīng)過圓角滾壓后，壽命可提高70 %-150 %。