轴承强化研磨加工时间对沟道表面残余压应力的影响.pdf

技术与机床 DOI 1 0 3 9 6 9 j is s n 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 4 0 3 0 2 0 轴承强化研磨加工时间对沟道表面残余压应力的影响 谢碧洪 刘晓初 梁忠伟 陈胜 萧金瑞 张建文 广州大学机械与电气工程学院 广东广州 I 5 1 0 0 0 6 摘要 通过试验探讨了在轴承强化研磨加工中加工时间对套圈沟道表面残余压应力的影响 试验结果表明 加工时间对残余压 应力影响反应很快 开始加工时间区段 随着加工时间的增加 残余压应力增大 随着时间的推移 增加速度变慢并逐渐趋于 稳定 关键词 强化研磨 加工时间 沟道 表面残余压应力 中图分类号 T G 6 6 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 4 0 3 0 0 6 8 0 2 Be a r in g Re in f o r c e me n t o f Gr i n d in g Time t h e I n flu e n c e o f t h e Re s id u a l Co mp r e s s iv e S t r e s s o n t h e S u r f a c e o f a Ch a n n e l XI E B i h o n g L I U Xia o c h u L I ANG Z h o n g we i C HEN S h e n g XI AO J in r u i Z HANG J ia n w e n S c h o o l o f M e c h a n ic a l E l e c t ri c al E n g in e e ri n g G u a n g z h o u U n iv e r s it y G u a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 C h in a Ab s t r a c t Th r o u g h e x p e ri me n t s t he p a p e r d is c u s s e s t h e p r o c e s s in g t ime t o ri n g in t h e b e a r in g r e in f o r c e me n t o f g r in d in g s u r f a c e r e s id u a l c o mp r e s s iv e s t r e s s c h a n n e 1 Th e t e s t r e s u hs s h o w t ha t t h e p r o c e s s in g t ime e f f e c t o n r e s id u a l c o mp r e s s iv e s t r e s s r e s p o n s e s o o n s t a r t p r o c e s s in g t ime s e c t io n wit h t h e in c r e a s e o f p r o c e s s in g t ime t h e r e s id ua l c o mp r e s s iv e s t r e s s in c r e a s e s wit h t he p a s s a g e o f t ime t h e in c r e a s e d s l o wl y a n d g r a d u a l l y s t a b il iz e d Ke y wo r d s s t r e n g t h e n in g a n d p o l is h in g p r o c e s s t ime r a c e wa y s u r f a c e r e s id u a l c o mp r e s s iv e s t r e s s 0引言 轴承强化研磨技术是一种基于复合加工方法 的使金属材料具有抗疲劳 抗腐蚀 抗磨损特性 的精密加工技术 集强化塑性加工和研磨微切削 于一体的 强化研磨加工 新方法 基于类似喷 丸的原理 通过喷管将混有高强度喷丸 的强化研 磨液 由混合钢珠 强化液 研磨粉组成 高压 喷射到工件表面 对表面进行随机等概率的碰撞 如图 1 所示 其中喷丸使其表面层发生弹塑性变 形 并产生残余压应力 n 而轴承表面的残余压 应力是反映轴承质量的一个重要指标 大量研究 表明 表面残余压应力会影响轴承的疲劳强度及 尺寸精度口 为此 本文研究加工时间对残余压 应力的影响 以期为提高轴承寿命提供参考 1 实验基本原理 采用x射线衍射的方法来测试式样的残余压 图1 强化研磨加工原理示意图 应力 其基本原理是 当试样中存在残余压应力 时 晶面间距将发生变化 发生布拉格衍射时 青年科学基金项 目 编号 5 1 2 0 5 0 7 3 国家 自 然科学基金项目 编号 5 1 2 7 5 1 0 0 收 稿 圈 羹 匝 重 谢碧洪 等 轴承强化研磨加工时间对沟道表面残余压应力的影响 加工技术与 产生的衍射峰也随之移动 而且移动距离的大小 与应力的大小相关 用波长 A的x射线 先后数 次以不同的入射角照射到试样上 测出相应的衍 射角2 0 求出2 0 对s i n 的斜率 进而求得应墨 力 口 兰 X射线衍 射的方法主要是测试沿试样某 一方 向上 的内应 力 本次测 试 的方 向是试 样 法 向方 向 限制于 x射线 的穿透力 只能测试试样表层 应力 可视为二维应力状态 可求得与试样表面 成法 向成 角的应变 的表达式为 s s i n l f r 一 一 O 1 2 1 善 式 1 中 为沿试样表面的主应力 蚤 E 是试样的弹性模量和泊松比 的量值可以用衍射晶面间距的相对变化来 表示 即 一 c o t 0 一 0 2 式 2 中0 为无应力试样衍射峰的布拉格 角 0 为有应力试样衍射峰的布拉格角 由上面两个式子代人并求偏导 可得 一 c o t 孟 令 南 c ot 0 2 0 则 K M 其中K只是和材料及衍射 面H K L有关 的常 数 当材料相同 且衍射面指数相同时 为定 值 称作 应力系 数 是 2 一 s i n 直 线的 斜 率 菖 2 实验数据分析 警 本实验工件为角接触球轴承的内圈 内圈 l 的外径直径为 7 0 O 0 m m 材料为 G C r l 5 轴承钢 硬 度 可 以达 到 6 0 6 2 HR C 机械 性 能 如 表 1 所 示 表 1 轴承材料 GCr l 5 淬 回火后 的机械 性能表 测试试样为5 个 分别为I V号 测试曲线如 分别如图2 a 一 e 所示 代人值积分可得残 余压应力值填入后面的表2 中 I B 8 0 t x t 1 0 一 毒 宝 龟 善 人 一 曼 2 O 3 O 4 0 5 O 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 l O 2 一 Th e t a o a I 号试样 B8 3 A t x t l 6 5 7 7 7 5 Cr 1 0 7 F 1 8 9 3 C h r o m i u m