打击滚压技能的切磋与开辟
详细内容
0引言
金属质料的破坏每每从外貌开始。如今，许多发达国度都在大肆切磋和应用种种进步零件外貌性能的新技能、新工艺。外貌深化作为外貌工程学的一项紧张技能，对付改进质料的外貌性能，进步零件外貌的耐磨性，抗疲倦性，延伸其利用寿命等具有紧张意义。在外貌深化技能中，作为机器方法的深化要领，如今重要采取滚压和喷丸两种方法。但是，上述滚压或喷丸要领的应用在技能上也受到肯定的限定。如滚压技能平常只实用于反转展转体类零件。并且由于加压为静载荷式样，为到达肯定量的滚压变形所需的压力较大。而喷丸技能通常用于外貌质量要求不太高的零件。
在分析切磋现有技能以及零件外貌深化要求的根本上，我们切磋开辟了一种新的称之为‘打击滚压’的外貌深化技能并举行了工艺性试验。试验结果证明：采取该项技能能显然改进零件的外貌性能。零件外貌的硬度得到进步，外貌的粗糙度也显然降落。与平常滚压要领相比较，由于该项技能中在滚压的同时还引进了打击源，能对零件的外貌产生动压作用。比拟试验结果呈现，采取打击滚压要领能使零件外貌容易得到较大的塑性变形。在餍足肯定的变形量的要求下，打击滚压要领比平常滚压要领所需施加的压力小得多。别的，该项技能还能对一些繁难采取平常滚压要领的零件形面举行深化处理。打击滚压技能的切磋开辟为零件外貌深化技能探索了一条新的途径。
1打击滚压劳动原理
大量的实行数据和财产应用证明，对金属零件表层质料的局部加压使其表层产生塑性变形，能改进表层晶粒构造，产生冷作硬化表象，使表层质料存在渣滓压应力等作用。这对付进步零件的耐磨性以及抗疲倦强度等具有显然结果。如今常用的滚压和喷丸两种外貌深化要领正是应用了这一原理。
我们切磋开辟的打击滚压技能是在平常的滚压要领根本上增长了一个打击源，使被深化的零件表层质料不但受到静压力的作用还同时受到打击源引起的动压力的作用。这使得质料外貌的变形越发容易，零件外貌深化更容易实现。
以我们研制的高强度螺栓圆角打击滚压装置为例。打击滚压装置重要由主轴，压头，夹具，传感器及控制体系等构成。启动打击滚压装置后，一方面议决钢球对工件外貌施加静压力，同时由打击源引起钢球对工件外貌施加一个较高频率的动压力。在上述动压和静压力的复相助用下完成对零件的外貌深化——打击滚压。打击滚压装置仅比平常的滚压装置增长了一个打击局部。若取消这一打击源，该装置就变成了一套常用的平凡的滚压装置。正是有了这一打击源的存在使打击滚压要领在零件的外貌深化方面表现出诸多特点。
2打击滚压技能特点
根据我们举行的种种工艺试验证明，打击滚压技能重要具有以下特点：
2.1打击滚压所需压力较小
试验结果证明：为了使零件外貌产生肯定的塑性变形量，打击滚压时比平常滚压所需施加的压力小得多。比方，对证料为中硬度的碳钢和较高硬度的高温合金的高强度螺栓圆角举行的打击滚压和平常滚压比拟试验证明，当圆角部位的变形量雷同时，打击滚压时所需的压力仅为平常滚压时的10%—17%。这显然是由于打击载荷使质料外貌易于变形所致。由于所需的压力较小，使这种技能可以在较小的配置上举行。另一方面，也使一些受配置限定而繁难处理的较大零件的外貌深化处理得到一种新的途径。
2.2易于使质料外貌产生较大的塑性变形
比拟试验证明：打击滚压比平常滚压更容易使零件外貌产生较大的塑性变形。对付某些滚压前外貌加工质量不高的零件，务必在滚压时产生较地面变形量才华餍足外貌质量的要求。对付这类环境，采取平常滚压要领每每由于外貌被重复碾压形成加工硬化层，纵然采取很大的压力偶然也无法消除上道工序在外貌留住的加工陈迹。对付某些硬度较高的零件，这种标题尤为突出。试验结果证明，采取打击滚压要领，即便是对付硬度较高的零件也能使质料外貌产生较大的塑性变形，消除外貌缺陷。我们对证料硬度到达HRC48—52的高温合金，圆角尺寸为R=1.6mm，圆角滚压前工序为车削的高强度螺栓圆角举行了比拟试验；当圆角车削的质量较好时，采取平常滚压要领就可以得到餍足的滚压结果。但是在圆角部位故意加工出较显然的刀痕时，由于采取平常滚压要领很难使质料产生较大的塑性变形，纵然施加了比平常环境下超过几倍的压力，达3000N乃至更高，也未能消除车削留住的刀痕。而采取打击滚压只施加了350N的压力就使圆角部位产生了充足大的塑性变形，完全削除了车削留住的刀痕，得到了餍足的外貌质量。打击滚压易于使零件外貌产生较大的塑性变形，这就可以使滚压前的外貌质量要求低落，减小了加工难度。
2.3打击滚压后零件的外貌质量较好
为进步零件疲倦强度等目标的外貌深化工艺，通常对外貌质量要求都比较高。试验结果证明，打击滚压后零件的外貌质量精良，外貌粗糙度较小。外貌质量不低于平常滚压的结果，其外貌粗糙度Ra值小于0.2μm。能餍足平常零件的要求。
如今常用的平常滚压要领通常只实用于滚压反转展转体类零件。我们用打击滚压要领对平面和曲面举行了试验，这种要领同样有效。由于打击滚压同时具有滚压和喷丸要领的技能特点，只要精确处理好打击滚压东西，控制好工件与东西之间的相对活动以及打击力，滚压力等工艺参数，就能对平面和曲面等举行处理。试验结果证明，零件的外貌粗糙度，硬度都得到肯定程度的改进。这对某些繁难采取平常滚压要领的零件形面提供了一种有效的外貌深化要领，并能得到较好的外貌质量。
2.5打击滚压技能大略易行
根据上述分析可见，打击滚压技能并不纷乱。打击滚压装置也仅比平常的滚压装置增长了一个用于引起打击载荷的打击源。属于一项大略易行且结果精良的外貌深化技能。
3应用远景分析
零件外貌深化作为新兴的外貌工程学中一项紧张技能，议决外貌质量的改进，仅耗费很少的用度，就能大幅度地，乃至成倍地进步零件的劳动寿命，节省资源，进步生产率。因此越来越受到制造业的广泛珍视。打击滚压作为一种新开辟的技能对付外貌深化中进步零件外貌质量，减小滚压进程的压力，能使质料外貌产生较大的变形，能合适种种差别零件形面的深化以及技能和装备上大略易行等方面已经呈现出许多长处，具有精良的应用远景。
一方面，打击滚压可以作为办理平常滚压要领中许多技能难点的紧张伎俩。利用打击滚压具有的易于使零件外貌产生较大的变形，所需施加的压力小，实用于较高硬度的质料等特点，与已比较老练的滚压技能的联合可以办理许多已往欠好处理的技能困难，扩展滚压技能的应用范畴。
以我们为多家飞机制造企业研制的高强度螺栓圆角冷滚压圆角配置为例。航空财产所用螺栓质料的强度平常都很高，硬度相应也比较高(某型飞机的高强度螺栓硬度到达HRC48-52)。由于这类高强度，高硬度的零件抗塑性变形本领强，举行滚压比较困难。特别是对付零件尺寸较大或滚压前零件加工的公差比较大以及外貌质量不太高等环境下，务必在滚压进程中产生较大的塑性变形才华餍足零件对外形，尺寸和外貌质量的要求。这就增长了滚压的难度。在实际生产中就只好对零件的尺寸及相关工序加以许多限定。如只答应滚压较小尺寸的零件，并且对滚压前零件的外形和尺寸公差以及外貌粗糙度都发起了很高的要求。不然，就很容易出现因滚压质量达不到要求而导致零件报废。采取打击滚压能较好地办理上述标题。我们对前方提到的硬度达HRC48—52的高强度螺栓圆角滚压举行的比拟试验证明，打击滚压结果显然优于平常滚压。纵然是对付那些外貌有较大加工缺陷的零件，议决打击滚压只需施加比平常滚压小得多的压力也能使其产生充足的塑性变形，从而消除加工陈迹得到精良的外貌质量。若能将这项技能应用于上述螺栓圆角冷滚压圆角配置，必将大大改进该配置的性能，扩大应用范畴。同时，零件滚压前的加工要求可以低落，这对付低落用度，进步生产率等都大有好处。
另一方面，打击滚压还可以用于对平面和曲面等零件形面举行外貌深化处理。这为如今繁难处理的某些零件形面提供了一种有效的外貌深化新伎俩。从某种意义上说，这是开辟该项技能更紧张的一壁。值得作进一步的切磋。
打击滚压技能具有一系列的长处，并且在技能上和配置方面都易于推广利用。将具有精良的应用远景。
4结语
切磋和试验证明，打击滚压技能具有加工进程中所需压力较小，易于使质料外貌产生较大的塑性变形，打击滚压后零件的外貌质量精良，可用于处理平面和曲面以及技能和配置上大略易行等特点。较好地办理了高强度，高硬度螺栓圆角的滚压等技能困难。是一项具有精良应用远景的外貌深化实用技能。
参考文献：
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TheResearchandDevelopmentoftheShockandRollingTechnology
WANGZi-qin,YUShu-fan,GUANQi-ming
(DeparmentofMechanicalEngineeringGUT,Guiyang550003,China)
Abstract：Anewmethodofshockandrollingisintroducedforsu***ce-strengtheningofmachinepart.Thetechnologyanditspotentialapplicationsaredescribedindetail.