超声波强化对45钢硬度层深度的影响.doc

摘要:根据现有的大量数据分析可知，许多零部件的失效是因为材料不能在苛刻的工作条件下长时间的服役，比如疲劳断裂、磨损、腐蚀和表面氧化等。零部件的破坏往往从表面或近表面开始，然后向内逐步扩展从而导致零件失效，总体上影响着产品的使用性能、可靠性以及使用年限。所以提高材料表面性能可以改善其使用性能、增加零部件的使用可靠性、延长其服役年限和发挥金属材料的潜力等。随着科技的进步，表面强化技术应运而生获得了广泛的关注，并且得到了迅速的发展，它是当前材料领域研究的重点之一。

本文所采用的表面处理方法是超声滚压加工工艺，运用该工艺可以增强金属材料表面的综合机械性能。该工艺是在传统的滚压工艺基础上运用超声波装置从而对金属材料表面施加设定的静压力并对其开展超声频率的机械振动，在超声滚压加工工艺的过程中对材料表面进行强化。45号钢为轴类常用的材料，本实验所采用的就是45号钢，通过设定一定的参数，应用超声滚压加工工艺对其进行表面强化，滚压工具头应用的是可滚动的球体。研究超声滚压工艺对45钢硬度层深度的影响。

实验观察和研究显示，使用超声滚压加工工艺可以显著地改善工件的表面粗糙度，加工次数对工件的表面硬度也有影响，并且随着到表面距离的增加试件的硬度逐渐降低，残余应力值也有所下降。

关键词：超声滚压 ；残余应力；45号钢 ；硬度

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 表面工程概述-1

1.2 表面处理方法-1

1.2.1 热喷涂-1

1.2.2 激光表面处理-3

1.2.3 堆焊技术-3

1.2.4 其它-4

1.3 超声强化发展现状-4

1.3.1 超声波的应用-4

1.3.2 超声强化的类型-5

1.3.3 研究进展-6

1.4 本论文研究内容-6

2 超声强化表面处理机床设计原理-8

2.1 设备组成及工作原理-8

2.2 超声波发生器-8

2.3 换能器-9

2.4 变幅杆-11

2.4.1 超声波在固体介质中传播规律-11

2.4.2 变幅杆设计原理-12

2.5 滚压工具头-13

2.6 润滑冷却系统-13

3 实验-14

3.1 实验材料及方案-14

3.1.1 45钢介绍-14

3.2 硬度测试-16

3.2.1 维氏硬度测试原理-16

3.2.2 工件表面效果及硬度测量结果-17

3.3 残余应力测试-18

3.3.1 残余应力测试原理-18

3.3.2 残余应力沿厚度方向的变化-19

3.4 超声滚压的强化机理-20

结论-22

致谢-23

参考文献-24