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针对磁研磨法抛光铁磁性管件内表面时的磁屏蔽问题,研制出一套磁力光整加工装置。对4种形状的磁极模型进行有限元分析,研究磁极形状、磁极转速及运动状态对抛光效果的影响,并以40Cr钢为材料进行试验验证,利用扫描电子显微镜观察加工前后工件的微观表面形貌。结果表明:磁极为环形磁极且与工件反向旋转、磁极转速为2 000r/min时加工效果好、加工效率较高;表面粗糙度值可降到Ra 0.25μm以下;工件内表面的微裂纹、凹坑等表面缺陷基本被去除,表面质量得到明显改善。由此表明,利用磁极内置的方法可以很好的解决磁屏蔽问题,并获得良好的表面加工质量。
为提高40Cr钢的耐磨性和疲劳性能,利用YLS-4000型光纤激光器对40Cr钢表面进行淬火强化。利用扫描电镜、显微硬度计等对淬硬层组织和硬度进行了分析,采用X-350A型应力测定仪对淬硬层的残余应力和残留奥氏体进行了测试。结果表明:40Cr钢表面激光淬硬层主要由板条状马氏体组成,马氏体的体积分数在95%以上,马氏体晶粒较基体组织有明显细化;淬硬表层的平均显微硬度(710.5 HV)显著高于基体(235.5 HV),随着到表面距离的增加硬度值逐渐降低至基体硬度;淬硬层表面产生较大的残余压应力,压应力值高达230 MPa以上。
分别以淬火和正火为预处理工艺,研究了不同原始组织条件下,40Cr钢亚温淬火后的强度和硬度,并进行了组织分析。结果表明,预处理影响40Cr钢亚温淬火组织中马氏体含量和晶粒大小,从而影响其力学性能。两次淬火后该钢得到极细的马氏体组织,具有较高的强硬性,其性能优于正火态亚温淬火。亚温奥氏体逆相变淬火可提高该钢的力学性能。
研究了汽车连杆常用材料40Cr钢在不同热疲劳阶段其磁性能参数, 磁感应强度(Bmax)、剩余磁感应强度(Br)和矫顽力(Hc)的变化,并优化了外磁场强度的测量参数。结果表明:检测磁场为25A/cm时,Bmax和Br值随热疲劳循环次数的增加而单调减小,且Br曲线的变化幅度大于Bmax曲线的变化幅度,用Br能表征出材料的热疲劳状态。
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