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不同材料球抛光过程的几何效应研究与分析及球化过程的力与应变评估

帕万·k·阿帕德海耶1,安萨里2Pankaj Agarwal3.

1机械工程系,NIIST,印度

2印度S.S.C.T机械工程系

3.机械工程系,印度

DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.7.1.16

这一过程包括迫使一个坚硬材料的超大球通过预先加工好的软材料孔。球和孔之间的干涉使孔膨胀,使其变形部分是塑性的,部分是弹性的。由于弹性体的回弹作用,孔的弹性变形得到了恢复,而塑性变形则导致了弹道后孔直径的永久轻微增加。球抛光是一种提高孔的精度和表面光洁度的生产工艺。该工艺是一种批量生产工艺,用于孔的上浆和精加工。孔的尺寸和精加工取决于压实过程中所采用的干涉。本文试图比较低碳钢和铝的表面效应、挠度、变形、径向应变、应力和成品尺寸的估计。


Ballizing;Alluminum合金;合金钢;C.L.A.;弹性压力;塑性变形;布氏硬度;机械加工;表面粗糙度;技术设备; Equipment

复制以下内容以引用本文:

Upadhyay PK, Ansari AR, Agarwal P.不同材料球抛光过程的几何效应研究与分析及球化过程的力与应变评估。全球环境研究2012;7(1):101-108 DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.7.1.16

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Upadhyay PK, Ansari AR, Agarwal P.不同材料球抛光过程的几何效应研究与分析及球化过程的力与应变评估。环境科学学报,2012;7(1):101-108。可以从://www.a-i-l-s-a.com?p=361/


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收到: 2012-05-12
接受: 2012-06-20

简介

几何效应


当球通过小孔时,塑性变形(即塑性变形)p)发生时,孔的这种塑性变形可能是由于许多变量造成的。实验已经证实,干扰(即干扰)f)和塑性变形(ip)有线性关系,即它们彼此成正比。

如果将偏差定义为滚珠化后球直径与孔直径的差值,实验还确定了这种偏差也与干涉量、球的运动速度和基材的硬度成正比。图中描述了实验中收集到的所有数据。在实验中,淬火钢球用于铝和低碳钢衬套。

将确定直径的球从初始直径传递出去后,就得到了最终的期望直径。这些孔的初始直径和最终直径以及球的直径的数据是基于前面讨论的试错实验积累的数据。

用球的直径D除,得到了干涉值和塑性变形值。无量纲的这些无量纲的量被绘制成线性关系,如图所示。

建立数学模型和方程

将弹性体接触应力的线性关系与赫兹接触应力理论相结合,得到如下公式

Y = m。X + c

d1=孔的初始直径

Db =球的初始直径

和df=射孔后的最终直径。

然后我f干扰b- d永久塑性变形= Ip= df- d

在这个过程中,球和孔都会发生弹性变形,尽管球是硬化的,而衬套是用较软的材料制成的。

有干扰=
f=我p+ eh+ eb…(1)

如果我们画出ifX轴和ip针对y
我们得到阿克斯。
p= m.if(2)
在哪里
M =直线的斜率和

C =常数,是y轴上的截距。

对于完全弹性变形ip= 0和

对于这个

f= eb+ eh
我也f= 0 eb= 0
p= eh
从上面我们得到
M = eh/ eb+ ehC = -eh



实验

由实验观测得到m和C的值。

由图可知,线性关系线的斜率m为单位级。然而,从作者的模型提出。


这表明e的值B是微不足道的。由此可以推断,如果的值

eB= 0


因此m =1

笔者在弹道试验研究中观察到,在球的运动过程中,球丛有明显的隆起,球的受力可能性较小。可以指出,对于壁厚过厚的灌木,eB不能作为零。

可以建立一个详细的理论模型来估计应变e的值H.该模型基于H. Hertz建立的经典接触应力分析,并在下一节中介绍。在滚球过程中,球与球洞之间的接触几乎是矩形的条带。实验结果与作者模型的对比如图所示。

评价技术和方法(菌株)

弹道应变的数学模型


图中为接触点的长度,2b为接触点的宽度。球与孔壁之间的干涉产生了单位长度的压力P。

马克斯。沿xx方向明显发生偏转。

我们必须找到这个最大值的表达式。偏转。

的确,沿直线接触的均匀压力P会产生半椭圆的压力分布,如图侧视图所示,在接触宽度上。

采用简化的假设,即压力分布是强度q的均匀分布,而不是半椭圆(基于Timoshenko和Goodier。本文建立了弹性理论(Theory of Elasticity)模型。

荷载分布在半无限固体边界的一部分,参考图

点击此处查看图 图1:点击此处查看图

图2: 图2:点击此处查看图

载荷q.s. dψ引起的o点偏转。d年代元素是,在行上进行处理

压力引起的挠度估计


分布压力引起的总挠度为。


(使用4是因为有4个象限,积分只适用于Ist象限)

图3: 图3:点击此处查看图

图4: 图4:点击此处查看图

图5: 图5:点击此处查看图

图6: 图6:点击此处查看图

因为区域是弦的长度
OAB, O≤ψ 1≤tan-1 b/a
参数名称参数含义Secψ1
OBC面积同样,≤ψ2≤tan1 a/b
ψ2节

图7: 图7:点击此处查看图

图8: 图8:点击此处查看图

(挠度计算公式)将表达式w代入,

q = P大街

用于计算孔壁的径向应变

B =接触条的宽度,为
由方程计算

因此,径向应变在孔壁ballzing。

结果与讨论

a.不同干扰的评价和分析,借助图。

铝衬套径向应变计算

结果表明,在150 μ m和50 μ m干涉下,得到的最终直径分别为15.08 mm和15.16 mm。如图所示,在两个180微米干涉的灌木中,从非常粗糙的表面获得的最终表面光洁度为0.29 CLA,这表明获得了非常好的表面光洁度

在干涉仅为50微米的两种灌木中,表面光洁度不太好,因为它的C.L.A.值为0.65。

径向应变计算

适用于80微米干涉的低碳钢衬套

E = 1.96 × 106公斤/平方厘米p = 9903公斤/平方厘米
2 a = π R1 = 5.677厘米。µ= 0.3 R1 = 0.9 cm
R2 = 1.8 cm, b = 0.0042 cm
eH的值由
方程3是

eH= 0.5 x 103厘米

取D = 1.8 cm

使它是非维的

用于铝衬套180微米干涉

E = 0.675 x 106公斤/厘米2

µ= 0.34

R1= 0.9 cm R2= 1.8厘米

2a = 2 p R1= 5.677厘米。B = 0.0114 c, p = 3342.70 kg/ SQCM

e的值H由方程计算

eH= 2.41 x 103厘米

根据作者模型,Y轴截距为1.35微米,拟采用等于1。

钢的应变计算采用了50微米,而铝的应变计算采用了150微米的干涉,因为铝在压痕球载荷下有下沉的趋势。

图为作者模型与实验结果的对比。线性关系
(a) M.S.
p/D = 0.989 (if/D) - 0.49275 x 10-3

(b)铝:
p/ D = 0.9644(我f/D) - 2.2 x 10-3更多,

具有高干扰。

测试结果表明,在其他较硬的点

讨论

以下是调查结果的结论性意见

  1. 从C.L.A.方程和C.L.A.图中可以清楚地看到,表面光洁度的改善得到了材料和更多的干涉,轴向载荷增加。然而,载荷被发现与速度无关。
  2. 在压实过程中,温度不会上升太多,可能会影响表面光洁度。
  3. 之后,测量了衬套的球化内径;这证明了碾压是一个微尺寸化的过程。
  4. 干涉越小,直径越小。保持同样的大号球。
  5. 理论和实验均证实,在较高的干涉速度和中等的BHN值下进行滚压,可获得较好的表面光洁度。
  6. 在整个圆周上观察到小的圆形接触,如图6.1所示。
  7. C.L.A.方程的相关系数为0.9583,载荷方程的相关系数为0.8677。
  8. 两种情况下的曲线拟合结果均较理想。
  9. 荷载随衬套长度的变化规律表明,在接近衬套长度中心处荷载最大。
  10. 载荷曲线的振动可能是由于钻孔时几何精度的变化造成的。
  11. 拟议工作的目标、衬套尺寸和最终结果将对工业有用。这将有助于通过选择合适的“球管”组合来实现高精度。
    (a)确定最佳干涉以获得最佳表面光洁度。
    (b)提出基于弹性理论(赫兹接触应力方程)和塑性理论的数学模型,涉及滑移线场解。
    (c)应变模型- ip和我f
    (d)轴力模型(弹道时F的计算)
    (e)弹道过程的数学模型与实验研究的比较。
    (f)使用定性和定量措施评价表面光洁度。
    1. 干扰(我f)不应超过孔直径的2倍。
    2. 对于直径从0.5 mm到125 mm的井眼,它都有很好的效果。
    3. 长径比也已建议长度不应超过10倍或小于1/10的内径。
    4. 壁厚也应大于内径的十分之一。
    5. 在直径为1.5 mm ~ 25 mm的井眼内,压实效果良好。
    6. 要弹道的零件硬度不应超过45rc。球的硬度必须大于65 Rc。(65罗克维尔C刻度)。
    7. 材料应均匀。
    8. 凡是压球长度较长的地方,都必须设计通过孔压球或拉球的安排。
    9. 多孔的,海绵状的或因铸造而产生波浪硬斑的零件,滚球不能给予均匀的表面光洁度,
    10. 虽然一些铸件被成功地弹道。
    11. 每个弯曲的油管都不能被弹道化。
    12. 表面硬化层不超过0.4 mm的零件可以进行滚压,但超过0.4 mm的表面硬化层不能成功进行滚压。
    13. 压实后热处理,破坏了压实孔的上浆和精加工。
    14. 给出了球的过径和内径过径的关系,得到了最终所需的直径。
    15. 在一种特殊的软材料(中碳钢)中
    16. 当用硬材料球做球时,可以获得所需的孔直径,如图所示(图)。

  12. 下面列出了一些应用程序

    1. 珩磨和研磨表面可以进一步光滑。
    2. 十字孔槽的尺寸和精加工。
    3. 哈里兹可以对钻孔进行预应力。
    4. 轻微的锥度可以被移除。
    5. 齿轮、臂、阀、板、杠杆和链环的孔可以被压扁。
    6. 对下列材料进行碾压可获得良好的效果。
    7. 不锈钢,甚至镍铬合金
    8. 铅,铬,铜,甚至一些非金属。
    9. 烧结铁,烧结黄铜,即粉末金属。
    10. 表面硬化也可以是ballized,但这些应该没有硬铬层。

    计算同样适用于AB中从任何点开始的β线,适用范围广,被用作高贵的工艺(ballzing),它有一些观察,总结意见如下所列

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