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镜面加工
豪克能超声光整工业纯铁表面粗糙度分析研究
镜面加工 2023-09-09
摘要:
利用正交试验法设计实验,研究豪克能光整强化工艺关键参数对工业纯铁加工后表面粗糙度值的影响情况,借助SPSS 软件分析得出,频率取值增加的过程中Ra 值先降低后升高,振幅取值增加的过程中,Ra值初期维持在一稳定数值上,当振幅越过一定数值后Ra 值开始降低,压力值增加过程中Ra 值在初期有较高的减速,越过一定值后Ra 值的减速开始降低并趋于平缓。通过微观组织观察发现处理后工件表面位置存在一定厚度约14~20.09μm 晶粒细化非常均匀的组织变形层,其沿轴向的分布存在波动性,表层晶粒沿轴向呈层状分布。
 
关键词:超声波金属表面光整;工业纯铁;粗糙度;晶粒微观组织
 
当今社会工业技术飞速发展,在给人类社会带来生产技术的革命的同时,也使得对工业零件质量的要求越来越高。很多机械装置及零部件的服役条件极为严苛,因此对于零件的强度、耐热性、耐腐蚀性、耐摩擦磨损等性能提出了更高的要求。
豪克能光整强化技术是一种新兴的表面处理技术,该技术可以实现零件表面材料的改性,如细化表面晶粒,在表层一定厚度材料内预置压应力,提高零件的疲劳寿命提高表层显微硬度。
 
结合目前工业材料的应用现状,电工纯铁是一种含铁量在 99.5%以上的优质钢,具有钢质纯净度高、加工性能好以及表面质量好等特点,得到广泛应用,如电磁继电器,铁芯用纯铁,软磁纯铁,磁屏敲用纯铁带,航空仪器仪表等。电工纯铁虽然具有良好的磁性,但其材质较软,其表层很难通过常规工艺得到强化处理。
 
豪克能光整强化工艺结构组成
 
豪克能光整强化系统包括豪克能 发生器、换能器、变幅杆和加工头四部分。豪克能 发生器连接电源后产生超声频级的振荡电流,并将振荡电流输送给下级换能器部分,换能器将高频振荡电流转换为等频率的机械振动并输出,高频机械振动输送至变幅杆的输人端,变幅杆将质点位移量进行放大,经放大后的机械振动作用在加工头上,加工头直接与零件表面接触,工艺结构如图 1 所示
 
实验装置及测试结果请见附图。



 
结论
(1) 频率因素对于工业纯铁的表面粗糙度值的影响趋势大致呈凹形,频率由低增至高点过程中工件表面粗糙度值先降低后升高,以 30kHz 为分界两侧的增减速度基本相等。
(2)随着振幅取值的增大,工件的表面粗糙度值初期维持在一稳定数值上,当振幅越过一定数值后工业纯铁表面粗糙度值开始降低。
(3) 随着压力值的增大工业纯铁表面粗糙度值在初期有较高的减速,越过一定值后粗糙度值的减速开始降低趋于平缓
(4)对特定试样进行微观组织观察,发现该试样的表面位置存在一定厚度约 14~20.09 um 的组织细化层,其沿轴向的分布存在波动性,即变形剧烈区同非剧烈区交替出现,变形区内厚度方向晶粒细化非常均匀,与心部组织对比明显.表层晶粒沿轴向呈层状分布。