40Cr钢磨削淬硬层残余应力的试验研究

以平面磨削淬硬加工试验为基础,利用X射线应力测定仪对40Cr钢磨削淬硬层残余应力进行了研究.结果表明,磨削淬硬层表面均存在残余压应力,次表层出现最大残余压应力.随着磨削速度的提高、磨削深度的增加或工件进给速度的降低,磨削淬硬层表面残余压应力值相应减小,但最大残余压应力和应力作用深度相应增加.采用单程干式磨削淬硬可增加淬硬层的最大残余压应力及应力作用深度.     

薄车削铝合金时已加工表面残留应力的实验研究

为了研究薄切削铝合金时切削用量和刀具材料对已加工表面残留应力的影响,选用两种硬质合金刀具,利用高精度专用车床进行了不同切削速度、进给量、切削深度车削铝合金的实验。实验表明,在切削速度方向,随着切削速度增大,残留应力由残留压应力逐渐渐变为残留拉应力;在进给方向,改变切削速度时,残留应力仍然是残留压应力,不存在残留拉应力;当进给量增大时,进给方向的残留压应力逐渐减小。随切削深度的由小逐渐增大,残留压应力呈现出一种抛物线变化规律,当切削深度为某一数值时,进给方向的残留压应力有一极大值。超细晶粒硬质合金刀具切削后已加工表面残留压应力,小于普通晶粒硬质合金刀具。     

压应力导致不锈钢的应力腐蚀

用表面残余压应力试样,U型弯曲试样(用其压缩区)和WOL恒位移缺口压缩试样对1Cr18Ni9不锈钢在沸腾MgCl_2溶液中进行了压应力条件下的应力腐蚀试验。结果表明,三种试样分别经110h,73—100h以及262—324h后都观察到了由压应力所产生的应力腐蚀裂纹,并获得了具有岩层状特征的准解理脆性断口。这和拉应力腐蚀时获得的解理断口明显不同。压应力条件下应力腐蚀裂纹的孕育期比拉应力要高1—2个数量级,而且裂纹扩展缓慢,加上裂纹不能张开而难于辨认,故当试样中同时存在拉应力时将不会观察到压应力所产生的应力腐蚀裂纹。     

18CrNiMo7-6钢高速外圆磨削残余应力和硬度的试验分析

针对18CrNiMo7-6渗碳钢工件,以砂轮线速度v_s、工件转速n_w、砂轮径向进给速度v_fr和砂轮CBN磨料粒度为变量设计单因素试验,分别采用X射线残余应力分析仪和显微硬度计对工件的表面残余应力和硬度进行检测。结果表明:高速外圆磨削可为18CrNiMo7-6渗碳钢工件的表面引入残余压应力,X方向的压应力小于Y方向的压应力,同时高速外圆磨削可以提高工件表面的硬度;随着v_s的增大,残余压应力先增大后趋于平稳,硬度先减小后增大且在v_s为75 m/s时最小;随着n_w的增大,工件表面残余压应力和硬度的变化不具单调性;v_fr对工件表面残余压应力和硬度的影响较大,线性拟合后残余压应力和硬度整体上均呈减小趋势;不同CBN磨料粒度砂轮磨削在工件表面产生残余压应力和硬度的大小依次为M10/20最大,120/140次之,230/270最小;18CrNiMo7-6钢表面存在拉应力时硬度较低,表面存在压应力时硬度较高。      

混流式转轮焊接工艺优化与局部压应力化的实现

焊接残余拉应力的存在是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.采用数值模拟方法对混流式转轮焊接残余应力场进行了模拟,转轮出水边焊缝区域存在较高的残余拉应力,适当减小出水边焊段长度,可有效降低残余拉应力峰值.对转轮原有及优化焊接工艺下的焊接残余应力场进行了测试分析.结果表明,通过优化分段焊接工艺可以对转轮的残余应力场分布进行调控,叶片出水边焊缝区域的残余拉应力明显降低,并转化为压应力,实现了转轮易开裂区域焊接残余应力的局部压应力化,从而有效提高转轮的抗疲劳性能.     

混流式转轮局部处理技术与局部压应力区的优化

焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能．在优化混流式转轮焊接工艺、实现转轮叶片出水边焊接接头熔合区附近易开裂区域压应力化的基础上,对局部加热及锤击处理对转轮易开裂区域的应力场分布的影响进行了数值模拟和真机试验测试分析．结果表明,采用局部加热和局部锤击的方法均可以对转轮易开裂区域的焊接残余应力场进行调控,优化转轮的局部压应力区,进一步提高转轮易开裂区域的残余压应力值,形成高压应力区,扩大压应力区范围,促进转轮易开裂区域压应力化的实现,有效的提高转轮的抗疲劳性能．     

喷砂对A7N01S铝合金焊接接头残余应力的影响

采用喷砂对A7N01S铝合金焊接接头进行表面处理。用X射线衍射法测试并对比分析了其喷砂处理前后的残余应力。结果表明,经过喷砂处理后,其纵向和横向应力均呈现为压应力状态,而且应力跨度显著减小,应力分布更均匀,残余压应力的存在可以有效抑制表面裂纹的萌生,提高其疲劳强度和延长使用寿命。     

转向架侧梁生产及服役过程中的焊接残余应力研究

采用X射线衍射法(XRD)测试转向架侧梁在制造过程及疲劳试验过程中同一部位焊接的残余应力,获得焊接残余应力在生产及服役过程中的变化规律,为改进转向架制造工艺提供理论支撑。结果表明:侧梁来料基础件表面为压应力;转向架大部件焊后及热调修后残余应力整体分布不均匀,存在高值拉伸应力;构架热处理后焊接残余应力大幅度降低,残余应力趋于均匀化;构架喷砂后,焊接残余应力由拉应力转变为压应力,并在构架表面形成有利于疲劳性能的压应力层;构架疲劳试验600万次时,残余压应力不会发生松弛;构架疲劳试验1 200万次后,构架表面的残余压应力大幅度下降,应力逐渐松弛重新分布,且分布更为均匀。     

低温处理对SiCp／6061Al复合材料残余应力的影响

对时效状态及－６０℃和－１９６℃低温处理状态的Ｓｉｃ_ｐ／６０６１Ａｌ（ＳｉＣ体积分数为２０％）复合材料中的热残余应力进行了Ｘ射线应力测定及有限元分析．实验与计算结果均表明，随着低温处理温度的下降，复合材料基体相中的平均残余应力由拉应力逐渐变成了压应力，增强相中的平均残余应力由压应力逐渐变成了拉应力．但是，低温处理后材料内部仍然存在着应力梯度和应力集中，基体相中仍然存在着拉应力区．     

硬质合金基体上金刚石膜的XRD研究

采用直流等离子体射流CVD法在硬质合金 (WC + 8wt.%Co)基体上生长金刚石膜 ,主要借助XRD分析方法对CVD金刚石膜的微观结构和残余应力进行了研究 ,探讨了CVD金刚石膜中残余应力的形成及其对金刚石膜粘附性能的影响。研究结果表明 :CVD金刚石膜中通常存在GPa数量级的残余压应力 ,膜中存在适中的残余压应力 ,有利于CVD金刚石膜获得最佳的粘附性能     

STRESS CORROSION CRACKING OF AUSTENITIC STAINLESS STEEL UNDER COMPRESSIVE STRESS

用表面残余压应力试样,U型弯曲试样(用其压缩区)和WOL恒位移缺口压缩试样对1Cr18Ni9不锈钢在沸腾MgCl_2溶液中进行了压应力条件下的应力腐蚀试验。结果表明,三种试样分别经110h,73—100h以及262—324h后都观察到了由压应力所产生的应力腐蚀裂纹,并获得了具有岩层状特征的准解理脆性断口。这和拉应力腐蚀时获得的解理断口明显不同。 压应力条件下应力腐蚀裂纹的孕育期比拉应力要高1—2个数量级,而且裂纹扩展缓慢,加上裂纹不能张开而难于辨认,故当试样中同时存在拉应力时将不会观察到压应力所产生的应力腐蚀裂纹。     

非调质钢48MnV磨削强化残余应力场的试验研究及有限元仿真

基于非调质钢48MnV的磨削强化试验,对其强化后试样的残余应力进行了测试。应用非线性瞬态有限元法计算了48MnV钢工件在移动热源作用下的温度场,然后应用热弹塑性有限元法计算了工件在热作用和磨削力耦合下的残余应力分布。结果表明,磨削强化表面存在残余压应力,并分析了存在压应力的原因;模拟结果与试验结果相比,误差在标准范围内。     

基于SYSWELD的T型接头应力场数值模拟及实验验证

基于SYSWELD软件对Q345D结构钢TIG焊的T型接头的应力场和焊接组织进行数值模拟。应力场模拟结果如下:焊缝处应力为拉应力,热影响区应力为压应力,翼板两侧处应力为拉应力。对热影响区进行相组织模拟,发现焊缝处存在大量马氏体相等组织,并通过实验验证了数值模拟结果的正确性。结果表明,Q345D结构钢TIG焊时,热影响区残余应力为压应力,其原因是热影响区发生了马氏体相变,且马氏体转变造成的体积膨胀而引起的压应力大于冷却收缩所引起的拉应力。     

基于ABAQUS的2A11铝焊接结构激光冲击处理数值模拟

采用有限元分析软件ABAQUS数值模拟研究了激光冲击处理对2A11铝焊接结构残余应力的影响。结果表明,焊接后焊缝处存在较大的横向和纵向残余拉应力。经激光冲击处理后,焊缝处残余应力分布得到改善,由残余拉应力变为残余压应力。当激光冲击能量为12 J时,2A11铝焊缝处的横向、纵向残余压应力都达到最大值,表明只有合适的激光能量才会得到最大残余压应力值。当搭接率为50%时,得到了较理想的残余压应力值和应力分布,表明合适的搭接率才能得到最佳激光冲击效果。合理的选择激光冲击参数对2A11铝焊接结构残余应力大小和分布有重要的影响。     

振动时效对压轮焊后残余应力的影响

对压轮进行振动时效处理。振动时效前后采用盲孔法对压轮环焊缝及直焊缝残余应力进行了测量,并对孔径公差进行了分析。结果表明,环焊缝主残余应力波动明显,直焊缝中间与两端主残余应力存在显著差异;振动时效使焊缝主残余应力显著降低,应力均匀化,孔径尺寸精度稳定性增强。     

关于箱形梁火焰矫正残余应力的研究

本文对箱形梁火焰矫正残余应力进行了实测,并比较了火焰矫正加热后水冷与空冷对残余应力的影响。测试结果表明,火焰矫正引起的残余应力与焊接造成的残余应力有相同的地方,也存在着较大的差异,火焰矫正残余应力水平较低,当加热范围较宽时,加热中心线部位其横向(垂直于加热线方向)的应力全部为压应力,火焰矫正加热后,水冷比空冷造成的残余压应力更大。     

喷丸过程中的摩擦影响研究

为定性研究摩擦对喷丸过程的影响,在ABAQUS中建立了喷丸过程三维有限元模型,采用动态显示求解器对不同摩擦系数下的喷丸过程进行了数值模拟。结果表明:摩擦系数对能量转化的影响较小,最大摩擦耗散能仅为总能量的1.25%;摩擦力的存在使得最大残余压应力变大,同时使得压应力区变深;摩擦对表面残余应力的影响较为显著,且存在最优的摩擦系数,使得表面呈现最大残余压应力。     

超声冲击改善6061铝合金焊接残余应力的数值模拟

运用ANSYS有限元软件对无应力和存在焊接残余应力的6061铝合金试板的超声冲击过程进行了数值模拟,并和实测结果进行了对比.结果表明,对于无应力试板,冲击中心表面为压应力,周围为拉应力;在冲击中心沿板厚方向,应力状态逐渐由压应力转变为拉应力,随冲击过程的进行,材料整体应力水平不断提高;对于存在焊接应力的试板,增加载荷位移,冲击区域的应力降幅也随之增大,最大拉应力逐渐向母材区转移且其峰值也不断下降,应力降幅符合实测结果.     

LZ锻造的砧宽比、料宽比的临界值研究

通过有限元模拟LZ锻造,分析锻件心部一定区域内的应力场分布规律,得到对于不同压下率,在不同料宽比条件下,使轴向应力由拉应力转变为压应力的临界砧宽比(w／h)σ;在不同砧宽比条件下,都存在着使横向应力由拉应力转变为压应力的临界料宽比(b／h)σ。合理的工艺参数应由砧宽比、料宽比及压下率3者匹配确定。     

精研加工参数对轴承滚道表面残余应力影响

对7008C轴承内圈滚道以不同精研加工参数进行精研加工,使用X射线应力分析仪对精研加工后的7008C轴承内圈滚道底部表面的周向和轴向残余应力值进行测量。实验结果表明:轴承滚道表面存在的残余应力为残余压应力,滚道底部平均应力值在-266~-438 MPa之间,且在轴承滚道底部表面的周向残余应力值大于轴向残余应力值;油石压力对轴承滚道表层的残余压应力影响显著,增大油石压力能显著提高轴承滚道表层的残余压应力。